Fizjologia 5 semestr kolos 1, Biologia, fizjologia zwierząt


I. Ćwiczenia

1. Klasyfikacja wysiłków fizycznych.

Wysiłek fizyczny - to praca mięśni szkieletowych wraz z całym zespołem towarzyszących jej czynnościowych zmian w organizmie.

A. Ze względu na czas trwania wysiłku fizycznego.

0x08 graphic
2ADP ATP + AMP

Metabolizm tlenowy.

B. Ze względu na intensywność wykonywanej pracy (ilość poboru tlenu)

Intensywność wykonywanej pracy - to ilość zużytego O2 do wykonywanej pracy, odniesiona do max poboru tlenu; wyrażona w %

VO2 max (maksymalny pułap tlenowy) - to największa objętość O2, jaką jest w stanie pobrać organizm w przeciągu jednej minuty, podczas wysiłku o max intensywności.

Ze względu na różne sposoby określenia intensywności pracy (obciążenia wysiłkowego) wyróżnia się:

Obciążenie bezwzględne - oznacza ilość energii wydatkowanej przez organizm w jednostce czasu (moc). Może być ono wyrażone również w jednostkach objętości O2 pochłanianego przez organizm w ciągu minuty lub w jednostkach pracy zewnętrznej wykonanej w określonym czasie. Podział nie uwzględnia wydatności fizycznej człowieka wykonującego wysiłek. W zależności od wydatku energii wysiłki dzielimy na:

Obciążenie względne - oznacza proporcje pomiędzy zapotrzebowaniem na O2 podczas wykonywania pracy a max pochłanianiem tlenu przez organizm (VO2 max).

C. Ze względu na rodzaj uzyskania przemian energetycznych

Tętno (max 200 ud/min - u ludzi młodych i zdrowych)

Czynniki mające wpływ na tętno:

D. Ze względu na wielkość grup mięśniowych zaangażowanych w wysiłku

E. Ze względu na rodzaj skurczy mięśni

F. Ze względu na charakter mięśni

Do ruchu potrzebna jest energia (ATP) może być ona wytwarzana w procesie beztlenowym i tlenowym. W warunkach beztlenowych substratem energetycznym jest fosfokreatyna, glikogen mięśniowy. Można wyróżnić dwie reakcje rozkładu:

W procesie beztlenowym niemleczanowym nie wytwarza się mleczan, wysiłek jest krótkotrwały, ale bardzo intensywny. Fosfokreatyny jest mało, dlatego musi być ona resyntezowana.

2. Energetyka pracy mięśniowej

Mechanizmy resyntezy ATP w komórkach mięśniowych.

Aktywację procesów energetycznych, zachodzących w cytoplazmie i mitochondriach, rozpoczyna uwalnianie jonów wapniowych z siateczki śródplazmatycznej przez impulsy nerwowe. Zwiększenie stężenia jonów wapniowych w cytoplazmie atakuje ATP - aze miofibrylną, katalizującą rozkład ATP. Proces ten dostarcza energii do skurczu włókien kurczliwych. W wyniku sprzężenia zwrotnego, obejmującego regulatory metaboliczne zależne od stosunku ATP/ADP, P, aktywowane są procesy, w następstwie których ATP jest resyntezowane. Część cząsteczek ADP powstającego z ATP przekształcona jest z powrotem w ATP kosztem energii uzyskiwanej w wyniku rozkładu fosfokreatyny (PC) oraz w procesie glikolizy w cytoplazmie procesy te są aktywowane prawie natychmiast po rozpoczęciu pracy i nie wymagają obecności tlenu. Niewielkie ilości ATP wytwarzane są także w wyniku zachodzącej w cytoplazmie reakcji kinazy adenylowej (2ADP = ATP + AMP) część ADP dyfunduje do mitochondrium gdzie w wyniku fosforylacji oksydacyjnej odbudowane są dalsze cząsteczki ATP kosztem utleniania pirogronianu, wolnych kwasów tłuszczowych, ketokwasów lub aminokwasów. Przenoszenie ATP z mitochondriów do włókien kurczliwych zachodzi prawdopodobnie za pośrednictwem fosfokreatyny.

Sekwencja wykorzystywania głównych substratów energetycznych w zależności od czasu trwania oraz intensywności wysiłków.

Substratami energetycznymi wykorzystywanymi przez mięśnie do resyntezy ATP są:

Udział poszczególnych substratów w pokrywaniu zapotrzebowania energetycznego zależy od czasu trwania wysiłku, jego intensywności, zapotrzebowania tlenowego, a także od diety i stopnia wytrenowania.

A. Wysiłki trwające do 60 sekund

Podczas pierwszych kilku sekund wysiłku zawartość ATP i fosfokreatyny w komórkach mięśniowych szybko się zmniejsza. Rozkład fosfokreatyny w tym czasie jest głównym procesem wykorzystywanym do resyntezy ATP. W ciągi pierwszych 10 sekund wysiłku zwiększa się również istotnie szybkość glikolizy. Nasilenie procesów tlenowych zachodzących w mitochondriach w czasie pierwszych 10 sekund wysiłku zwiększa się nieznacznie w porównaniu z warunkami spoczynkowymi. Glukoza może osiągnąć szybkość maksymalną po 20 sekundach, a w komórkach gromadzą się wówczas znaczne ilości mleczanów i jonów wodorowych. Krótkotrwałym intensywnym wysiłkom już po kilku sekundach towarzyszy wzmożone wytwarzanie amoniaku. Szybki rozkład ATP i fosfokreatyny oraz kwasica sprzyjają wytwarzaniu amoniaku, a ten z kolei wiążąc jon wodorowy zwiększa pojemność buforową cytoplazmy komórek mięśniowych i ogranicza rozwój kwasicy.

B. Wysiłki trwające od 60 sekund do 10-15 minut

Głównym substratem energetycznym wykorzystywanym w tym okresie wysiłku jest glikogen mięśniowy. Przy dużej intensywności wysiłku zasoby komórkowe tego związku szybko się zmniejszają. Podczas wysiłków o maksymalnej intensywności po 3-4 minutach wysiłku występuje największe stężenie mleczanu w komórkach mięśniowych. Po upływie 2-6 minut pracy procesy tlenowe zaczynają dominować w metabolizmie pracujących mięśnie. Znaczna część pirogronianu, powstającego w toku glikolizy, utleniona jest w mitochondriach i zmniejsza się w wytwarzaniu mleczanu. W miarę trwania wysiłku zwiększa się wykorzystywanie przez pracujące mięśnie substratów energetycznych wychwytywanych z krwi, z glukozy, WKT i ketokwasów. W czasie trwania intensywnych wysiłków, trwających 10-15 minut w wątrobie dochodzi do znacznego przyśpieszenia glikogenolizy. Przewyższa ona na ogół szybkość zużywania glukozy przez mięśnie, stężenie tego cukru we krwi istotnie się zwiększa. W tkance tłuszczowej w czasie wysiłków trwających 10-15 minut zwiększa się istotnie szybkość uwalniania kwasów tłuszczowych.

C. Wysiłki trwające 15-30 minut

Podczas wysiłków trwających dłużej niż 15 minut udział procesów beztlenowych w pokrywaniu zapotrzebowania energetycznego zostaje ograniczony do wartości nie przekraczających 10%. Przy obciążeniach względnych mniejszych niż 30% VO2 max wytwarzanie mleczanu w komórkach mięśniowych jest niewielkie przy obciążeniach większych niż 30% VO2 max u ludzi o małej wydolności fizycznej i większych niż 50-60% VO2 max u ludzi o dużej wydolności fizycznej wytwarzanie mleczanu może być znaczne a jego stężenie we krwi jest duże. Udział glikogenu zawartego w pracujących mięśniach w pokrywaniu ich a zapotrzebowania energetycznego, który w pierwszych minutach sięgał 90% w miarę wykonywania pracy stopniowo zmniejsza się. Po 30-40 minutach pracy z obciążeniem 30-50% VO2 max udział glikogenu zmniejsza się do 30%. Podczas wysiłków o obciążeniu 60-75% VO2 max w ciągu godziny może dojść do całkowitego wyczerpania pracujących mięśni. Wykorzystywanie glukozy przez mięśnie podczas wysiłków trwających od 15 do 60 minut w miarę wydłużania czasu pracy zwiększa się stopniowo osiągając maksymalną wartość, odpowiadającą 40-50% zapotrzebowania energetycznego. Utlenianie WKT w mięśniach podczas wysiłków trwających od 15-60 minut stopniowo zwiększa się, w miarę kontynuowania pracy. Procentowy udział WKT w pokrywaniu zapotrzebowania metabolicznego jest tym większy, im mniejsza jest intensywność wysiłku. Czynnikiem, który może ograniczać zużycie WKT podczas wysiłków o dużej intensywności jest hamowanie lipolizy w tkance tłuszczowej przez mleczan.

D. Wysiłki trwające ponad 60 minut

W czasie długotrwałej pracy mięśniowej, kontynuowanej w ciągu wielu godzin, zapotrzebowanie energetyczne mięśni prawie w całości pokrywane jest przez procesy tlenowe. Wytwarzanie mleczanu jest w tej sytuacji bardzo małe. Udział KF w pokrywaniu zapotrzebowania energetycznego pracujących mięśni zwiększa się proporcjonalnie. Po upływie 3 godzin pracy udział ten wychodzi ok. 80%. Niewielka część zapotrzebowania energetycznego przez cały czas pokrywana jest jednak przez substraty węglowodanowe (glukozę, i glikogen). Podczas wysiłków trwających dłużej niż 60 minut, jeśli intensywność ich jest odpowiednio duża, może dojść do całkowitego wyczerpania glikogenu nie tylko z pracujących mięśni, lecz również z wątroby. Wyczerpanie glikogenu z wątroby uniemożliwia utrzymanie stężenia glukozy na stałym poziomie i w czasie pracy pojawia się tendencja do hipoglikemii. W czasie wysiłków trwających 2-4 godziny lub dłużej aktywność glukoneogenezy jest co najmniej dwukrotnie większa niż w spoczynku.

E. Wysiłki statyczne

Podczas skurczów izometrycznych dodatkowym czynnikiem oddziałującym na metabolizm jest niedokrwienie pracujących mięśni. Jest ono związane z uciskiem napiętych mięśni na naczyniach krwionośnych. Podczas wysiłków statycznych przeważają procesy beztlenowe. Podstawowymi substratami wykorzystywanymi do resyntezy ATP podczas tego rodzaju wysiłku jest fosfokreatyna i glikogen mięśniowy. Jeżeli skurcz utrzymuje się przez czas dłuższy niż kilka sekund, to w mięśniu gromadzi się znaczna ilość mleczanu. Prowadzi to do szybkiego zwiększenia stężenia jonów wodorowych, co z kolei hamuje aktywność glikolizy. Zwiększa się tempo resyntezy ATP. Zjawisko to przyczynia się więc do szybkiego rozwoju zmęczenia podczas wysiłków statycznych.

Podczas tych wysiłków występuje silne pobudzenie układu adrenenergicznego. Po pracy statycznej ogólnej o dużej intensywności jest: wzrost częstości skurczów serca (AR), wentylacji minutowej (VE) i zużycia tlenu niż obserwowany w czasie jej trwania. Podczas takich wysiłków substratem do resyntezy ATP jest fosfokreatyna i glikogen mięśniowy.

Występują tez objawy zmęczenia które zależą od:

WENTYLACJA MINUTOWA

SKURCZE SERCA

Spoczynek

1`

2`

3`

4`

5`

6`

VE=9L/min.

19

36

40

39

44

41

HR=70ud/min.

113

119

122

121

122

124

RESTYTUCJA POWYSIŁKOWA

1`

2`

3`

25

16

8

94

93

93

0x08 graphic
0x08 graphic
3. Pobór tlenu podczas wysiłków fizycznych

0x08 graphic

VO2

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
2500

0x08 graphic
2000

Stan równowagi czynnościowej

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
1500 Dług O2 (ok. 250ml/m2)

0x08 graphic
1000

Deficyt O2

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
500

0x08 graphic

Wysiłek fizyczny Restytucja powysiłkowa

Badany osiągnął stan równowagi czynnościowej już w 3 minucie przy obciążeniach 100W.

Dług tlenowy - to nadwyżka O2 w poborze po zakończeniu wysiłku w stosunku do poboru przedwysiłkowego.

Fazy spłacania długu tlenowego:

utożsamiana jest z długiem tlenowym bezmleczanowym.

W czasie jej trwania zachodzi resaturacja hemoglobiny, mioglobiny,

Resynteza fosfokreatyny i ATP. W fazie tej spłata długu występuje

szybko.

gdzie dominującym procesem jest usuwanie mleczanu związane z jego

utlenieniem w mięśniach oraz przemianą w glukozę w wątrobie.

W fazie tej rozpoczyna się resynteza glikogenu a spłata długu występuje

Wolno.

utrzymują się w niej w dalszym ciągu nasilone procesy recyrkulacji

substratów energetycznych w wyniku działania hormonów

kalorygennych. Dominuje w niej resynteza glikogenu.

W fazie 1 i 2 do zwiększenia pobierania O2 przyczynia się utrzymujące się przez pewien czas podwyższenie tem. ciała, wciąż jeszcze wzmożona praca mięśni oddechowych i serca.

Deficyt tlenowy - to niedobór O2 wynikający z zapotrzebowania na tlen mięśni, trwa zwykle kilka minut.

Stan równowagi czynnościowej - następuje gdy pochłanianie O2 przez mięśnie osiągnie poziom odpowiadający ich zapotrzebowaniu na O2 - stabilizuje się równowaga między tymi dwoma procesami (deficytem a długiem tlenowym) następuje to zwykle po 6-12 minutach wysiłku.

Wysiłkowy niedobór tlenu - wielkość jego wyznacza ilość O2 zużyta w fazie wypoczynku w nadmiarze w stosunku do potrzeb spoczywającego organizmu.

Moc mechanizmu tlenowego determinowana jest ilością O2, które może być w jednostce czasu dostarczona tkanką i w nich zużyta (początkowe zużycie O2 wynosi 250-300 ml./min). Podczas wysiłku o niewielkim natężeniu konieczne jest dostarczenie O2. gdy rozpoczynamy wysiłek pobór O2 wzrasta i po pewnym czasie stabilizuje się. Występujący podczas pracy niedobór tlenu, będący różnicą między zapotrzebowaniem tlenowym a jego dostarczeniem określany jest deficytem tlenowym. Deficyt ten stanowi zadłużenie tlenowe, które musi ulec spłaceniu częściowo jeszcze podczas pracy (zależy od intensywności ) lub bezpośrednio po jej zakończeniu. Zależy on od intensywności wysiłku, wytrenowania i rozgrzewki.

Po deficycie tlenowym następuje stan równowagi czynnościowej, jest to dostosowanie funkcji ustroju do wysiłku, gdzie zapotrzebowanie na tlen równe jest (zróżnicowane) dostarczenie O2. Stan ten nie zawsze jest osiągany - np. gdy intensywność jest większa od 80% VO2 max, organizm nie jest w stanie równowagi czynnościowej. Zwiększając intensywność dojdziemy w końcu do pułapu tlenowego, gdzie pobór tlenu osiągnie wartość maksymalną (VO2 max) dla danego osobnika. Po zakończeniu wysiłku pobór O2 stopniowo spada, aż dojdzie do wartości przed wysiłkiem. Bezpośrednio po wysiłku występuje więc nadwyżka O2 pochłaniana przez organizm w stosunku do wartości przed wysiłkiem - jest to dług tlenowy. Dług tlenowy to okres odbudowy związków które zostały zużyte dla zapotrzebowania organizmu na energię, która była uzyskana z procesów beztlenowych podczas wysiłku. Jest to okres odbudowy związków wysokoenergetycznych. Jeśli wysiłek był ze zmianą intensywności to dług tlenowy będzie wzrastał. Im większa intensywność tym większy pobór O2.

Deficyt tlenowy max - czyli maksymalnie możliwe do osiągnięcia zadłużenie tlenowe.

Czynniki decydujące o sprawności zapotrzebowania mięśni w tlen:

II. Ćwiczenia

1. Czynniki decydujące o sprawności zaopatrzenia tlenowego.

Wskaźnikiem funkcji zaopatrzenia tlenowego jest maksymalna ilość tlenu, która może być pobrana z powietrza atmosferycznego i przetransportowana z płuc do tkanek.

A. maksymalna wentylacja minutowa płuc

B. pojemność dyfuzyjna płuc

C. objętość i pojemność tlenowa krwi

D. maksymalna pojemność minutowa serca

E. tętniczo - żylna różnica wysycenia krwi tlenu

2. Sprawność układu oddechowego

W czasie wysiłku fizycznego następuje nasilenie czynności oddechowej dzięki zwiększeniu wymiany gazowej w płucach, w stopniu odpowiadającemu zwiększonemu zapotrzebowaniu mięśni na O2 i zwiększonemu wytwarzaniu w nich, lub wypieraniu z wodorowęglanów osocza CO2. Nasilenie czynności oddechowej zwiększa też utratę ciepła z organizmu, przez parowanie wody z powierzchni pęcherzyków płucnych i dróg oddechowych.

Maksymalna wentylacja oddechowa płuc - jest to maksymalna ilość powietrza, która przechodzi przez płuca w ciągu jednej minuty (wynosi ok. 6-12 l/min)

Wentylacja minutowa płuc (VE) zwiększa się wraz ze wzrostem intensywności fizycznego natychmiast po jego rozpoczęciu (do ok. 70%) dalej dochodzi do hiperwentylacji wysiłkowej.

Wentylacja płuc zależy od:

Jeżeli obciążenie wysiłkowe jest stałe, to zmiany VE maja przebieg dwufazowy:

    1. Faza - w której, z chwilą rozpoczęcia wysiłku następuje gwałtowny skok VE, po czym przez 20-30 s utrzymuje się na stałym poziomie. Faza ta ma charakter neurogenny, a wzrost VE na początku wysiłku nie zależy od jego intensywności. Zwiększenie VE jest wywołane przez impulsy nerwowe z ośrodkowego mechanizmu kontroli oddechowej, z pól ruchowych kory mózgowej, lub na drodze odruchowej z kurczących się mięśni.

    2. Faza - w której VE dalej się zwiększa (początkowo szybciej a potem wolniej aż do poziomu odpowiedniej intensywności wysiłku, który stabilizuje się po 3-4 min. Poziom stabilizacji VE jest tym większy, im większa jest intensywność wysiłku. W fazie tej występują zmiany humoralne.

Po zakończeniu wysiłku przebieg zmian VE też ma charakter dwufazowy:

  1. Faza - szybkie zmniejszenie VE, faza ta zależy od intensywności wysiłku

  2. Faza - wolne zmniejszenie VE

Zależność wentylacji płuc od intensywności wysiłku

Wentylacja płuc zwiększa się wprostproporcionalnie do intensywności wysiłku (Vo2), dopóki nie przekroczy 70% intensywności maksymalnej, tzn. takiej, przy której osiągane jest maksymalne pochłanianie tlenu przez organizm (VO2 max). po przekroczeniu tego poziomu obciążenia wysiłkowego zależność między VE a VO2 traci charakter prostoliniowy. Występuje hyperwentylacja: zmniejsza się pCO2 we krwi tętniczej, zmniejsza się współczynnik pobierania tlenu w płucach i zwiększa się stężenie mleczanu jonów wodorowych we krwi.

Próg wentylacyjny - jest to poziom obciążenia wysiłkowego, powyżej którego pojawia się kwasica metaboliczna w następstwie akumulacji mleczanu we krwi, podczas stopniowanego wysiłku fizycznego i towarzyszącej jej zmiany w wymianie gazowej w płucach.

Zależy on od wzrostu stężenia jonów wodorowych we krwi w czasie progu przemian beztlenowych. W czasie wysiłku fizycznego VE może się zwiększyć do 25% w stosunku do wartości spoczynkowej. Maksymalne VE u osób niewytrenowanych wynosi ok. 80-100 l/min a u osób wytrenowanych ok. 150-160 l/min.

Wentylacja zmienia się progowo:

Pojemność dyfuzyjna płuc - jest wprostproporcionalna do powierzchni błony pęcherzykowo - włośniczkowej i odwrotnie proporcjonalna do jej grubości.

Jest miarą dyfuzyjnego przenikania gazu między pęcherzykami płucnymi a krwią przepływającą przez naczynia włosowate płuc. Informuje nas o wielkości czynnego łożyska naczyń włosowatych w płucach, powierzchni wymiany gazów i oporze stawianym przez barierę pęcherzykowo - włośniczkową dla ich dyfuzji. Podczas wysiłków fizycznych DL zwiększa się wraz z obciążeniem aż do obciążeń bliskim maksymalnym. Przyczyną wzrostu DL podczas wysiłków fizycznych jest zwiększenie powierzchni wymiany gazów między atmosferą pęcherzyków płucnych a krwią przepływającą przez płuca. Szybkość dyfuzji gazów w płucach może ograniczać pochłanianie tlenu w szczególnych warunkach np. przy obniżeniu prężności O2 w powietrzu pęcherzykowym.

3. Sprawność układu krążenia

Ilość tlenu przenoszonego z płuc do tkanek obwodowych przez układ krążenia zależy od objętości minutowej serca oraz zawartości tlenu we krwi. Zawartość tlenu we krwi zależy od jej pojemności tlenowej i od stopnia wysycenia tlenem krwi tętniczej. Ilość objętości minutowej i zawartości tlenu we krwi jest miarą ilości tlenu oferowanego tkanką.

Wykorzystywanie przez kurczące się mięśnie tlenu oferowanego zależy od rozmieszczeniawewnątrzmięśniowego przepływu krwi (naczynia odżywcze, połączenia tętniczo żylne) i od właściwości komórek mięśniowych (warunków wewnątrz komórkowej dyfuzji tlenu, liczby i cech mitochondriów, zawartości enzymów współdziałających w procesach spalań komórkowych). Miarą tkankowego zużycia tlenu jest tętniczo - żylna różnica zawartości tlenu we krwi.

Objętość krwi (BV) trening fizyczny. Zmiany objętości krwi podczas wysiłków fizycznych zależą od ich intensywności, jak i czasu trwania. Zmniejsza się ona o 10-15% podczas wysiłków fizycznych już w ciągu pierwszych 5-15 minut ich trwania i następnie nie ulega większym zmianom jeżeli nie dochodzi do odwodnienia organizmu. Jej zmniejszenie jest tym większe, im większa jest intensywność wysiłku. Zmniejszenie na początku wysiłku jest wynikiem zmniejszenia objętości osocza (hematokryt zwiększa się na skutek hydrostatycznego przemieszczania jego części do przestrzeni pozanaczyniowej).

Zmniejszenie nerkowego przepływu krwi powoduje aktywację układu renina - angiontensyna - aldosteron. Zwiększenia stężenia aldosteronu we krwi zwiększa nerkowe zatrzymania Ha, a z nim wody. Zwiększa się objętość płynu zewnątrz komórkowego i osocza krwi. Zmniejszenie hematokrytu pobudza erytropoezę i po pewnym czasie hematokryt powraca do normy (pozostaje zwiększona objętość krwi). Większa objętość krwi zwiększa sprawność funkcji zaopatrzenia tlenowego oraz współdziała podczas wysiłków po treningu i zwiększeniu objętości wyrzutowej serca.

Pojemność tlenowa krwi - wpływa na sprawność funkcji zaopatrzenia tlenowego. W warunkach fizjologicznych zwiększenie pojemności tlenowej krwi związane jest ze zwiększeniem liczby erytrocytów i hematokrytu (ma to wpływ na zwiększoną lepkość krwi). U ludzi ze znacznym zmniejszeniem pojemności tlenowej krwi, np. w niedokrwistościach, zdolność pochłaniania tlenu i wydolność fizyczna są zmniejszane.

Maksymalna pojemność minutowa serca (Q max) - jest to największa inwidualnie objętość minutowa serca osiągana podczas wysiłku fizycznego przy dostatecznie dużym obciążeniu wysiłkowym. Objętość minutowa serca jest równa iloczynowi objętości wyrzutowej (SV) i częstości skurczów serca (HR) na minutę.

W spoczynku, u zdrowego dorosłego człowieka wynosi średnio 4-5 litrów. Zmienia się wraz ze zmianami szybkości przemiany materii pod wpływem emocji, bodźców akustycznych. Podczas wysiłku dochodzi do wzrostu pojemności minutowej serca, który jest proporcjonalny do wysiłku i poboru tlenu (zależność liniowa). Q wzrasta na skutek przyśpieszenia pracy serca i zwiększeniu SV. Wysiłek fizyczny powoduje szybkie (choć niewielkie) zwiększenie Q, która następnie wolniej się zmniejsza, aż do poziomu odpowiadającego intensywności wysiłku. Faza ta, trwa od 1-2 min. podczas pracy lekkiej i umiarkowanej oraz nieco dłużej podczas ciężkiego wysiłku. Zwiększenie Q przy wysiłku zwiększa dopływ O2 do mięśni. Wartość Q max nie zależy istotnie od pozycji ciała, a od stopnia wytrenowania, wieku i płci.

Opóźnienie przystosowania Q do wzrostu zapotrzebowania organizmu na O2 z chwilą rozpoczęcia wysiłku jest odpowiedzialne za powstawanie deficytu tlenowego i za udział beztlenowego komponentu metabolicznego w pokrywaniu kosztu energetycznego początkowego okresu pracy.

A. Maksymalna objętość wyrzutowa serca - jest to maksymalna ilość krwi wtłaczanej przez jedną z komór serca do odpowiedniego zbiornika tętniczego (tętnicy płucnej i aorty) w czasie jednego skurczu. Zależy od:

Objętość wyrzutowa serca w spoczynku zależy od:

Objętość wyrzutowa serca w czasie wysiłku fizycznego:

Podczas wysiłków fizycznych zmiany SV zależą od pozycji ciała, w jakiej są wykonywane. Objętość wyrzutowa serca w pozycji leżącej jest znacznie większa niż w pozycji wyprostowanej. W pozycji leżącej, z chwilą rozpoczęcia wysiłku fizycznego, SV zwiększa się mniej więcej o 10% u ludzi młodych i o 15% u ludzi starszych i nie zmienia się już przy zwiększeniu obciążenia. W pozycji wyprostowanej objętość wyrzutowa serca zwiększa się bardziej niż w pozycji leżącej (o 50% u ludzi młodych i 30% u ludzi w starszym wieku). W czasie wysiłku wzrasta najpierw objętość wyrzutowa serca, która jest wprostproporcionalna do HR.

Zależność objętości wyrzutowej i minutowej serca do wielkości obciążenia.

Do granic 30-50 VO2 max - objętość wyrzutowa serca wzrasta a następnie stabilizuje się. Dalszy minimalny wzrost jest wynikiem przyśpieszenia częstości skurczów serca. Spadek objętości wyrzutowej podczas wysiłku organizm kompensuje przez wzrost tętna, gdzie wartość maksymalna osiągana jest przy niewielkim wysiłku lub przez zwiększone wychwytywanie O2 przez tkanki.

W wysiłkach długotrwałych jest inaczej - gdy wysiłek trwa powyżej 30 minut, następuje stopniowy wzrost częstości tętna i obniżenie się objętości wyrzutowej serca.

Prawo Franka - Starlinga - mówi o wzroście objętości wyrzutowej serca podczas wysiłku fizycznego wykonywanego w pozycji wyprostowanej. Z chwilą rozpoczęcia wysiłku zwiększa się siła skurczu lewej komory serca i zwiększa się jego objętość wyrzutowa. Gdy wysiłek zostanie nagle przerwany - mniej krwi dotrze do serca, spadnie ciśnienie i ukrwienie mózgu i może dojść do zapaści ortostatycznej. Spada także objętość wyrzutowa serca, bo zbyt mało krwi zostanie popchanej do serca przez pompę mięśniową.

B. Maksymalna częstość skurczów serca

Zwiększa się szybko natychmiast po rozpoczęciu wysiłku fizycznego, następnie narasta nieco wolniej, aż do osiągnięcia poziomu odpowiadającego intensywności wysiłku. Poziom stabilności HR jest proporcjonalne do zapotrzebowania ustroju na tlen, które odpowiada intensywności wysiłku. U ludzi w wieku 20 - 22 lat maksymalna częstość skurczów serca wynosi ok. 200ud/min. Przyczyną zwiększonej kurczliwości serca przy wysiłku jest dodatni wpływ unerwienia współczulnego amin katecholowych na serce.

Tętniczo - żylna różnica wysycenia krwi tlenem

Podczas wysiłków submaksymalnych i maksymalnych jest nieco mniejsza u kobiet niż u mężczyzn co wynika z mniejszego stężenia hemoglobiny i zawartości O2 we krwi. Z chwilą rozpoczęcia AVd nagle wzrasta i stabilizuje się zwykle po dwóch minutach na poziomie odpowiadającym intensywności wysiłku. AVd rośnie w trakcie wysiłku na wielkość AVd wpływają: zawartość tlenu we krwi tętniczej, dystrybucja mięśniowego przepływu krwi, tępo dyfuzji O2 z naczyń włosowatych do płynu międzykomórkowego i komórek, czynniki modyfikujące przebieg dysocjacji oksyhemoglobiny.

W pozycji leżącej AVd jest mniejsze niż w pozycji stojącej podczas takiego samego obciążenia wysiłkiem. Większa jest natomiast w tej pozycji objętość minutowa serca, dzięki czemu jest zapewniane takie samo zapotrzebowanie mięśni w tlen, odpowiadające w ich zapotrzebowaniu związanemu z intensywnością wysiłku.

A. Regulacja naczynioworuchowa - uwidacznia się w nerwicach naczyniowo ruchowych, przebiegających ze zwiększeniem napięcia współczulnego naczyń. Niedostateczne rozszerzenie łożyska naczyniowego przy umiarkowanej lub niewielkiej intensywności pracy kompensowane jest przez zwiększenie objętości minutowej serca i zwiększenie wychwytywania tlenu z krwi przepływającej przez mięśnie. Przy dużej jednak intensywności wysiłku zapotrzebowanie w tlen pracujących mięśni staje się niedostateczne. Czynnikiem współdziałającym o sprawność zaopatrzenia tlenowego mięśni jest liczba naczyń włosowatych w tej tkance, która zwiększyła się pod wpływem treningu - wzmożenie przepływu krwi przez mięśnie oraz zwiększenie wychwytywane O2 z przepływającej krwi, poprzez zmniejszenie dystansu jego dyfuzję. Istotne znaczenie w kształtowaniu zdolności wychwytywania O2 przez komórki mięśniowe może mieć zawartość w nich mioglobiny która spełnia funkcję transportera O2 wewnątrz komórek.

B. Mięśniowy przepływ krwi - w spoczynku wynosi ok. 15% całej ilości krwi tłoczonej przez serce. Mięsnie wychwytują z przepływających przez nie krwi zaledwie 20-30% O2 wartość ta podczas wysiłku może sięgać 80-90%. Istotnym mechanizmem pokrywania zapotrzebowania mięśni szkieletowych na O2 (zwiększonego podczas wysiłku), jest zwiększenie wychwytywania O2 z krwi. Istotną rolę w regulacji przepływu krwi w mięśniach szkieletowych odgrywa unerwienie współczulne naczyń krwionośnych tych mięśni. W spoczynku w żyłach w obrębie mięśni znajduje się ok. 10% całej objętości krwi. W miarę zwiększania intensywności wysiłku zwiększa się kierowana do kurczących się mięśni część krwi tłoczona przez serce do naczyń w ciągu minuty. Przepływ krwi przez nie podczas wysiłków fizycznych zmniejsza się.

Ciśnienie tętnicze krwi - skurczowe, rozkurczowe oraz średnie mierzone śród tętniczo wzrasta proporcjonalnie do obciążenia wysiłkowego zarówno w pozycji leżącej jak i stojącej. Podczas wysiłków fizycznych wzrost ciśnienia skurczowego jest znaczeni większy niż wzrost ciśnienia rozkurczowego. Ciśnienie tętnicze krwi osiąga poziom odpowiadający intensywności wysiłku zwykle już po 1-3 minutach od chwili jego rozpoczęcia i utrzymuje się na tym poziomie, ulegając niewielkim wahaniom.

Obwodowy przepływ krwi - w obwodowym przepływie krwi w wysiłku dynamicznym dochodzi do wzrostu przepływu krwi przez pracujące mięśnie co jest kompensowane przez spadek przepływu krwi przez układ trzewny. Wzrasta przepływ krwi przez serce i w skórze (tylko w obciążeniu do VO2 = 80%, gdy intensywność jest zbyt duża, przepływ ten może spadać powodując bladość zasłabnięcie). Przepływ krwi przez mózg nie ulega zmianie jeżeli spadnie - to jest to objaw nieadaptacjii do wysiłku. Spadek przepływu krwi wpływa ujemnie na te narządy.

Zmiany przepływu krwi na obwodzie:

Mechanizmy adaptacji wysiłkowej układu krążenia

Zintegrowana reakcja układu sercowo - naczyniowego na obciążenie organizmu pracę mięśniową powoduje:

Mechanizmy zmian adaptacyjnych układu krążenia są związane z samym sercem (wzrost tętna i krążenia obwodowego). Wzrost tętna powodowany jest aminami katecholowymi i wzrostem temperatury krwi. Wzrost kurczliwości serca jest efektem działania adrenaliny i noradrenaliny (działanie inotropowe). W wysiłku dynamicznym powrót żylnej krwi do serca zwiększa się, co jest powodowane działaniem mięsni szkieletowych na naczynia. Zwiększa się rozciągliwość włókien mięśnia serca i wzrasta objętość wyrzutowa serca - zgodnie z prawem Franka Starlinga.

Zmiany adaptacyjne w wysiłkach statycznych:

III. Ćwiczenia

1. Energetyka wysiłków fizycznych

Bilans energetyczny - to różnica pomiędzy dostarczaną energią w postaci pokarmów a wydatkowaną energią podczas pracy.

Wydatek energii - podstawowa przemiana materii (PPM) + przyrost czynnościowy

Bilans energetyczny może być

Pomiarów dokonujemy: energii dostarczanej i wydatkowanej - metodą bezpośrednią i pośrednią. Wydatek energetyczny u przeciętnego człowieka wynosi: M = 2800 Kcal

(1g tłuszczu = 9,3 Kcal) K = 2500 Kcal

Średnia wartość dla piłkarza zawartości tkanki tłuszczowej podskórnej wynosi ok. 10%

M = 18%; K = 22% - są to max wartości, powyżej których występuje otyłość.

Wzrost tkanki tłuszczowej powoduje równomierne rozkładanie się jej po całym ciele.

Moc energetyczna - to ilość energii wydatkowanej w jednostce czasu.

Pojemność energetyczna - to ilość energii uzyskiwanej z danego substratu w jednostce czasu.

Trening odchudzający - zmniejsza poziom tkanki tłuszczowej w wyniku wysiłku fizycznego i odpowiedniej diety, przy bilansie energetycznym, który musi być ujemny - wysiłek fizyczny tlenowy. W pierwszych dniach treningu występuje przyrost masy mięśniowej ciała, który jest spowodowany bilansem szokowym.

Mechanizmy energetyczne procesów beztlenowych

I. Fosfagenowy (alaktyczny, bezmleczanowy) - skurcze w komórkach mięśniowych.

Pierwszą reakcją zabezpieczającą bezpośrednio energię do skurczu jest rozpad:

0x08 graphic
0x08 graphic
ATP ADP + P + energia do skurczu

Ponieważ ATP w komórkach mięśniowych jest bardzo mało (ok.4-5mmol/l/kg) potrzebna jest szybka resynteza ATP, dzięki CP - fosfokreatynie, która stanowi zapas wysokoenergetycznych grup fosforanowych, który jest wykorzystywany przez ATP bezpośrednio dla potrzeb skurczu mięśniowego. Reakcje pomiędzy ATP: CP są ściśle powiązane, i można ten związek traktować jako jeden fosfagen GP.

Moc tego mechanizmu wynosi max 13cal/kg masy ciała w ciągu 1s.

Zależy:

Energia ta wystarcza na 6-12 minut wysiłku. Podczas wysiłku w mięśniach powstaje kwas mlekowy, który dyfunduje do krwi, gdzie jego zawartość może urosnąć do 20 ml (u niewytrenowanych), 14 ml (u wytrenowanych) - co jest główną przyczyną kwasicy metabolicznej. Ilość glikogenu na kg mokrego mięśnia równa się 15g, a energia w nim zmagazynowana powinna wystarczyć na 4 minuty.

IV. Ćwiczenia

1. Sprawność procesów termoregularnych

Sposoby eliminacji ciepła podczas wysiłków fizycznych.

  1. Promieniowanie

  2. Przewodzenie

  3. Konwekcje - przenoszenie ciepła w wyniku ruchu cieczy lub gazu ze środowiska cieplejszego do zimniejszego (przemieszczanie się ciepła z wnętrza ciała na jego obwód)

  4. Parowanie

  5. Pocenie się

  6. Eliminacja pary wodnej w wydychanym powietrzu, która jest proporcjonalna do intensywności przemiany materii (parowanie wody ze śluzówki drogą oddechową)

Podczas wysiłków fizycznych zwiększa się ilość ciepła powstającego w organizmie. Około 80% całej ilości energii uwalnianej podczas pracy mięśniowej człowieka przekształca się w energię cieplną. Pomimo aktywacji mechanizmów termoregulacji temperatura wewnętrzna ciała wzrasta i po 30-40 minutach stabilizuje się na poziomie odpowiadającym ich intensywności.

Utrata ciepła na drodze przewodzenia jest możliwa, kiedy temp. otoczenia jest niższa od temp. skóry. Zwiększenie przepływu krwi przez skórę, towarzyszące wysiłkom lekkim i umiarkowanym, sprzyja przepływowi ciepła, jednak przy bardzo intensywnych wysiłkach przepływ krwi przez naczynia krwionośne skóry ulega zmniejszeniu i oddawanie ciepła jest niewielkie, zwłaszcza w otoczeniu o wysokiej temp. Wydalanie ciepła przez promieniowanie, konwekcje i przewodzenie sięga ok. 20-30% całkowitej jego utraty.

Podczas wysiłku najważniejszym mechanizmem termoregulacyjnym jest wydzielanie potu, które zwiększa się wyraźnie już w czasie pierwszych 3-5s wysiłku, przy czym najwcześniej aktywowane są gruczoły potowe tułowia. Początkowe zwiększenie wydzielania potu wywołane jest na drodze oddechowej i dopiero po 3-5 minutach rozpoczyna się aktywacja gruczołów potowych, która jest reakcją na wzrost temp. wewnętrznej. W reakcji gruczołów potowych ma także znaczenie temp. skóry, która zależy od warunków zewnętrznych. Podczas pocenia się ilość wody z przestrzeni pozakomórkowej zmniejsza się, i pociąga to za sobą uwolnienie jonów potasu z komórek mięśniowych, które wyrównują zbiornik przestrzeni pozakomórkowych. Z potem tracone są oprócz wody, jony sodowe, chlorkowe, potasowe, magnezowe, żelaza (elektrolity), mocznik. Obfite wydzielanie potu, jest tym większe, im wyższa jest temp. otoczenia i wytwarzania ciepła w organizmie (intensywności pracy), może prowadzić do odwodzenia organizmu.

Jednym z ważniejszych sposobów eliminacji ciepła jest parowanie wody zawartej w pocie. W początkowym okresie pracy wzrasta objętość krwi, która jest bogata w erytrocyty. W tym też czasie w wyniku określonej reakcji chemicznej powstaje w mięśniach kwas mlekowy i inne metabolity, czego następstwem jest filtracja wody do obszarów pozanaczyniowych - co prowadzi do chwilowego zagęszczenia krwi, wyrażającego się wzrostem białek i hematokrytu.

W czasie wysiłku następuje:

Znaczny wzrost temp. wewnętrznej (hipertermia) zmniejsza wyraźnie zdolność do pracy. Wpływa on niekorzystnie na procesy metaboliczne zachodzące w mięśniach i utrudnia czynności układu sercowo - naczyniowego, powoduje nadmierne rozszerzenie skórnego łożyska naczyniowego i zmniejszenie dopływu krwi do serca. Utrata wody i elektrolitów, spowodowana obfitym wydzieleniem potu, pogłębia skutki hipertermii, co powoduje upośledzenie termoregulacji i w rezultacie dalszy wzrost temp. Odwodnienie i utrata elektrolitów mogą też powodować bolesne mimowolne skurcze serca.

Temperatura ciała a zdolność do wysiłków.

Zdolność krótkotrwałych intensywnych wysiłków w niskiej temp. zmniejsza się proporcjonalnie do stopnia obniżenia temp. ciała.

Przyczyny:

Ponadto przy wysiłkach w niskiej temperaturze - większe stężenie mleczanu w mięśniach z jednoczesnym zmniejszaniem jego stężenia we krwi, wskazuje na zahamowanie dyfuzji kwasu mlekowego do krwi. Może to być przyczyną szybszego rozwoju zmęczenia mięśnia.

Niewielkie podwyższenie temperatury ciała sprzyja zdolności do krótkotrwałych wysiłków dynamicznych, dzięki zwiększeniu szybkości skurczów mięśni.

Nadmierny wzrost temperatury wewnętrznej podczas długotrwałych wysiłków niekorzystnie wpływa na zdolność do pracy (wpływ temperatury na ośrodkowy układ nerwowy). Hipertermia powoduje ponadto zwiększenie reakcji układu krążenia i oddychania na wysiłki. Wysoka temperatura zmniejsza wydajność fosforylacji oksydacyjnej w komórkach mięśniowych - zmniejszenie zawartości ATP, zwiększenie tempa glikozy, zwiększenie wytwarzania mleczanu oraz szybsze wyczerpanie glikogenu mięśniowego.

Cel rozgrzewki:

2. Regulacja bilansu wodno - elektrolitowego w czasie wysiłków fizycznych.

Bilans wodny zdrowego człowieka powinien wynosić zero. W przeciwnym wypadku dochodzi do stanów przewodzenia lub odwodnienia.

Wydalanie wody kontrolowane jest przez przysadkowo - podwzgórzowy układ antydiuretyczny, a wydalanie NaCl i KCl przez układ renina - angiotensyna - aldosteron w nerkach. W warunkach fizjologicznych są to mechanizmy o znaczeniu podstawowym dla kontroli bilansu wodnoelektorlitowego organizmu.

Ilość wody w organizmie podczas wysiłków fizycznych maleje. Osmolarność osocza wzrasta podczas wysiłków o dużej intensywności lub wysiłków długotrwałych o umiarkowanej intensywności. Przyczyną zmian jest zwiększenie stężenia we krwi małocząsteczkowych produktów przemiany materii w mięśniach (mleczanu i pirogronianu) jony: K, HCl, Cl, K, oraz białek w związku z hydrostatycznym przemieszczeniem części wody z osocza poza układ sercowo - naczyniowy. Do zmian osmolarności osocza może przyczynić się odwodnienie organizmu. Zmiany elektrolitowe dotyczą wzrostu stężenia jonów potasowych - przy maksymalnych wysiłkach może przekraczać 1,0 mmol/L. Podczas wysiłków statycznych występuje gwałtowny wzrost stężenia jonów K w osoczu. Przyczyną ich wzrostu jest uwalnianie ich z kurczących się komórek mięśniowych. Stężenie wapnia w surowicy krwi całkowicie wzrasta podczas krótkotrwałych wysiłków fizycznych o dużej intensywności. Stężenie jonów K w osoczu, zwiększa się proporcjonalnie do intensywności i czasu trwania wysiłku.

Zawartość chlorku sodowego (HaCl) w organizmie decyduje o ciśnieniu osmotycznym i wtórnie o objętości płynu zewnątrzkomórkowego, zachowanie zaś stałej zawartości potasu w ustroju ma znaczenie dla utrzymania ciśnienia osmotycznego i objętości płynu wewnątrzkomórkowego. Dla zachowania stałej objętości wody w osoczu i objętości całego osocza istotna jest zawartość w nim białek.

3. Równowaga kwasowo - zasadowa

Stan równowagi kwasowo - zasadowej krwi wyraża się ujemnym logarytmem stężenia jonów H+, czyli wskaźnikiem pH. W normalnych warunkach odczyn krwi jest lekko zasadowy.

Prawidłowy odczyn krwi utrzymywany jest dzięki posiadanemu przez nią zespołowi związków chemicznych zwanych układem buforowym.

W wysiłkach fizycznych o różnej intensywności występuje zwiększenie stężenia jonów wodorowych, w komórkach mięśniowych w płynie zewnątrzkomórkowym (może towarzyszyć kwasica metaboliczna). Im większa intensywność wysiłku tym większe stężenie jonów H+ w płynach ustrojowych.

pH w mięśniach * w spoczynku - 7,0 , pH we krwi * w spoczynku - 7,4

* po max wysiłku - 6,4 - 6,5 * po max wysiłku - 6,8 - 6,9

Podczas skurczów mięśni zachodzą w nich procesy metaboliczne związane z uwalnianiem i z absorpcją protonów. Ich źródła to kwas mlekowy. Uwalnianie LA z mięsni do płynu zewnątrzkomórkowego zwiększa się z intensywnością wysiłku i akumulacją w komórkach mięśniowych. Gdy LA ma duże tempo wytwarzania, powstaje różnica między jego stężeniem w komórkach mięśniowych a stężeniem we krwi. Im dłuższy wysiłek tym ta różnica jest mniejsza. Krótki intensywny wysiłek wywołuje 2-3 razy większe stężenie w mięśniach. Tempo dyfuzji mleczanów i jonów H+ przez błony komórek mięśniowych jest jednakowe.

W początkowej fazie okresu powysiłkowego stężenie jonów H+ jest większe niż mleczanu we krwi. Zmniejszenie stężenia wodorowęglanów podczas wysiłków odzwierciedla ilościowo zwiększenie stężenia mleczanu wówczas, gdy nie zmienia się dysocjacja pozostałych buforów (białczanowego i hemoglobinowego) - gdy pH jest stałe. Ze zwiększeniem stężenia mleczanu pH obniża się, a pojemność buforowa buforów niewodorowęglanowych zwiększa się. Zmiana stężenia mleczanu jest większa niż zmiana HCO2 i zwykle różnica ta wzrasta ze zwiększeniem się stężenia mleczanu we krwi.

W długotrwałych wysiłkach fizycznych wpływ na równowagę kwasowo - zasadową może wywierać zwiększające się stężenie we krwi ketokwasów, WKT i innych kwasów organicznych.

Nerki posiadają zdolność zatrzymywania dłużej ilości zasad i utrzymywania w ten sposób możliwości buforowych we krwi. Podstawowa ich rola polega na retencji jonów Ha+ w wyniku wymiany kationów między komórkami kanalików, a płynem kanalikowym. Kwaśny jon H+ przenika do świata kanalika, a uwalniany jest Ha-, który wraca do krwi, związany z anionem HCO3-. Dlatego ok. 99% dwuwęglanów powraca u zdrowego człowieka do krwi. Jon H+ łączy się w świetle kanalika z anionem HCO3- i daje kwas węglowy, który rozpada się na CO2 i H2O, gdzie CO2 przenika do krwi, a woda zostaje usunięta z moczem.

Podsumowanie: Wysiłkom fizycznym może towarzyszyć kwasica metaboliczna. Zwiększenie jonów wodorowych zależy od wydolności danego człowieka. Zwiększenie stężenia jonów H+ jest tym większe im większa jest intensywność wysiłku. Podczas wysiłków fizycznych i bezpośrednio po ich zakończeniu występuje zmniejszenie nerkowego wydalania sodu. Wydalanie potasu natomiast zwykle się zwiększa. Po wysiłku w moczu pojawia się białko - jest to spowodowane zwiększoną przepuszczalnością filtra kłębuszkowego.

4. Zmiany objętości i składu krwi podczas wysiłków fizycznych

Objętość krwi zmniejsza się o 10-15% już w ciągu 10-15 minut podczas wysiłku. Im większa intensywność wysiłku tym mniejsza objętość krwi. Zmniejszenie objętości osocza powoduje zwiększenie hematokrytu. Przyczyną zmniejszenia objętości osocza jest

Podczas długotrwałych wysiłków, np. u maratończyków może wystąpić rozmieszczenie krwi i zmniejszenie liczby erytrocytów w objętości krwi.

V. Ćwiczenia

Zmęczenie - to stan organizmu rozwijający się w czasie wykonywania pracy fizycznej lub umysłowej, charakteryzujący się zmniejszeniem zdolności do pracy, nasileniem się odczucia ciężkości wysiłku i osłabieniem chęci kontynuowania pracy (motywacji).

Mechanizm zmęczenia zależy od rodzaju wysiłku. Podczas krótkotrwałych, ciężkich wysiłków, związanych z dużym nasileniem procesów beztlenowych zachodzących w mięśniach, następuje wytworzenie kwasu mlekowego oraz zakłócenia równowagi w stężeniu jonów potasowych w środowisku wewnętrznym i zewnętrznym komórek mięśniowych, upośledzające proces ich pobudzenia przez nerwy ruchowe. Występujące jednocześnie zmniejszanie częstotliwości pobudzeń komórek mięśniowych wskazuje na rozwój zmian w układzie nerwowym kontrolującym czynności mięśni.

W czasie długotrwałych wysiłków, o umiarkowanej lub małej intensywności, czynnikami prowadzącymi do rozwoju zmęczenia mogą być: wyczerpanie zasobu glikogenu w komórkach mięśniowych, odwodnienie, wzrost temperatury ciała itp.

Duży wpływ na rozwój zmęczenia ma występowanie obciążeń statycznych mięśni, w czasie których dochodzi szybko do rozwoju zmęczenia w związku z utrudnionym odpływem i dopływem krwi do pracujących mięśni, co sprzyja gromadzeniu się w nich produktów przemiany materii i ciepła. Powoduje to zmniejszenie siły skurczu na skutek upośledzenia funkcji aparatu skurczu komórek mięśniowych i szybkie narastanie bólu mięśni w związku z drażnieniem zakończeń bólowych nerwów czuciowych znajdujących się pomiędzy komórkami mięśniowymi.

Fizjologiczne przyczyny zmęczenia:

A. Zmęczenie obwodowe - obejmuje przede wszystkim zmiany w mięśniach, gdzie w czasie wykonywania pracy mięśniowej zdolność komórek mięśniowych do surowców stopniowo zmniejsza się. Przejawia się to zmniejszeniem siły i szybkości ich skurczów, aż do całkowitej utraty zdolności do pracy.

Zmęczenie obwodowe objawia się poprzez:

Przy bardzo intensywnym wysiłku objawy zmęczenia mięśni występują już po upływie kilki sekund pracy. Jego przyczyną jest zmniejszenie się częstotliwości pobudzeń komórek mięśniowych, związanych z upośledzeniem przewodzenia impulsów przez złącza nerwowo - mięśniowe (zmęczenie synaptyczne) - wyczerpanie mediatora czyli acetylocholiny. Przy mniejszej intensywności wysiłku objawy zmęczenia mięśni występują po ok. 30s do kilkunastu minut. Jego metaboliczną przyczyną jest ubytek zasobów komórkowych ATP i fosfokreatyny oraz gromadzenie się w komórkach mięśniowych mleczanu i związany z tym wzrost stężenia jonów wodorowych i nieorganicznego fosforanu. Przy wysiłkach dłuższych niż kilka minut, zmęczenie wywołuje wzrost temp. mięsni, dzięki czemu nie działają enzymy i pobudliwość mięśni obniża się - przez niedostateczne zwiększenie przepływu krwi, np. podczas wysiłków statycznych (upośledzenie zaopatrzenia mięśni w tlen lub substraty energetyczne w wyniku zwężenia tętnic doprowadzających krew do mięśni). Przy wysiłkach długotrwałych zmęczenie wywołuje wyczerpanie glikogenu mięśniowego co upośledza wytwarzanie ATP. Istotne znaczenie mają też zmiany w uwodnieniu komórek i przesunięcia jonowe. Przy wysiłkach o inwidualnej max mocy zmęczenia jest na ogół większe niż u osób wytrenowanych, ponieważ są oni zdolni do wykonania większej pracy i charakteryzują się większą tolerancją wysiłkową. Wielkość zmian zmęczeniowych w mięśniach zależy od:

B. Zmęczenie ośrodkowe - obejmuje przede wszystkim zmiany w ośrodkowym układzie nerwowym. Jest to zjawisko bardzo dobre w sensie biologicznym. Obroni on człowieka przed maksymalnym wyczerpaniem biologicznym, fizjologicznym i biochemicznym.

W zmęczeniu ośrodkowym możemy wyróżnić:

Na początku wysiłku fizycznego i umysłowego poziom aktywacji OUN na ogół wzrasta. W miarę zwiększenia intensywności lub czasu jego trwania poziom aktywności układu przekracza optimum, wówczas dochodzi do upośledzenia wielu czynności - zaburzenia kontroli ruchów, zakłóceniu ulegają stosunki czasowe pomiędzy elementami ruchu, upośledzenia precyzji różnych bodźców, niezdolność koncentracji uwagi, kojarzenia, zakłóceniu ulega regulacja czynności wegetatywnych. Ważną rolę w determinowaniu sprawności wielu funkcji odgrywa kształtowanie poziomu aktywacji przez pobudzające i hamujące impulsy wysyłane przez układ siatkowaty.

Elementami odczucia ciężkości wysiłku są:

*w procesach beztlenowych - ból nasila się w warunkach niedotlenienia mięśni

*w wysiłkach dynamicznych - ból wynika ze zwiększenia stężenia jonów wodorowych w otoczeniu pracujących mięśni, związany z wytwarzaniem w nich mleczanu.

*w wysiłkach długotrwałych (umiarkowanych lub o niewielkiej intensywności) - ból występuje kiedy wyczerpują się zasoby glikogenu mięśniowego

C. Zmęczenie przewlekłe - stan ten rozwija się w wyniku podejmowania kolejnych wysiłków po niepełnej likwidacji zmian zmęczeniowych w okresie odpoczynku, co prowadzi do akumulacji tych zmian. Zespół objawów związanych z przewlekłym zmęczeniem jest bardzo rozległy np. niechęć do pracy, drażliwość, depresja, agresywność lub apatia, zakłócenia snu, zaburzenia w regulacji funkcji wegetatywnych. Likwidacja zmęczenia przewlekłego jest możliwa przez dłuższy odpoczynek. Przewlekłe zmęczenie może także przyczyniać się do osłabienia układu immunologicznego i zwiększonej podatności na infekcje. Jest to związane z działaniem hormonów, których wydzielanie stymulowane jest przez wysiłki oraz zmniejszeniem się stężenia glutaminy we krwi.

Inne rodzaje zmęczenia

  1. Zmęczenie ostre - występuje po jednoczesnym i intensywnym i krótkotrwałych wysiłkach fizycznych (jego objaw jest gwałtowny i szybko powraca do normy).

  2. Zmęczenie lokalne (narządowe) - obejmuje tylko ograniczone grupy mięśniowe bez wyraźnych zmian w obrębie innych narządów (np. w gimnastyce, w podnoszeniu ciężarów)

  3. Zmęczenie ogólne (globalne, ustrojowe) - występuje w tych konkurencjach sportowych w których większość narządów i mechanizmów bierze aktywny udział w pracy (ponad 30% masy mięśniowej, np. w narciarstwie biegowym, pływaniu, maratonie)

  4. Zmęczenie grawitacyjne - jest następstwem działania siły grawitacji na aparat ruchu (obciążenie statyczne) np. przy długotrwałym utrzymywaniu pozycji stojącej.

Znużenie - to stan obniżenia poziomu aktywacji OUN który rozwija się zwykle podczas wysiłków o niewielkiej intensywności, charakteryzujących się monotonnym powtarzaniem tych samych ruchów. Pod wpływem powtarzających się słabych bodźców dochodzi do habituacji, której rezultatem jest obniżenie się poziomu wzbudzenia.

Habituacja - to stopniowy zanik lub zmniejszenie się reakcji człowieka na powtarzający się bodziec, zwłaszcza monotonny i nie mający istotnego znaczenia dla organizmu.

Przyczyny zmęczenia

Objawy zmęczenia: obniżona wydolność, dyskoordynacje psychomotoryczne, spadek siły, obniżenie pobudliwości tkanki mięśniowej oraz czasu reakcji odruchowej.

*subiektywne - uczucie silnego wyczerpania, bezwładność bólu mięśniowego u osób niewytrenowanych - bóle w obszarze płuc, gwałtowne wymioty a po dłuższych wysiłkach obfite pocenie się, drżenie rąk, zaburzenia psychiczne

*obiektywne - obniżona zdolność do pracy, zmniejszenie szybkości i precyzji wykonywanych ruchów, zwiększenie czasu reakcji odruchowej (refleksu), obniżenie zdolności osiągania dobrych wysiłków, upośledzenie precyzji bodźców słuchowych i wzrokowych, niezdolność koncentracji uwagi, kojarzenia.

Biologiczna rola zmęczenia - ratunek - rekrutowanie większej ilości jednostek motorycznych. Zmęczenie jest zjawiskiem bardzo pozytywnym w sensie biologicznym, gdyż chroni ono organizm przed całkowitym, maksymalnym wyczerpaniem biologicznym, fizjologicznym, biochemicznym i przed wyczerpaniem maksymalnym ATP, zbyt intensywną i długotrwała pracą. Z punktu widzenia zdrowotnego jest także efektem pozytywnym. Jeśli dojdzie nawet do zmęczenia i pocenia się - to jest to podstawą do poprawy funkcji na kolejny dzień, tzw. superkompensacja. Zmęczenie nie jest chorobą i ustępuje po dostatecznie długim odpoczynku.

VI. Ćwiczenia

Wypoczynek - to procesy zmierzające do usunięcie powstałych w toku pracy czynników ograniczających możliwości wysiłkowe organizmu, a stanowiących integralną część ochronnej reakcji biologicznej jaką jest zmęczenie. Jego istotą jest odnowa biologiczna ustroju. Wypoczynek obejmuje:

W czasie wypoczynku następuje eliminacja zmęczenia. Pełny wypoczynek oznacza całkowity powrót do normy wszystkich wskaźników fizjologicznych które uległy zmianie podczas wysiłku i pełną restytucję zdolności do wysiłku. Niepełny wypoczynek powoduje kumulowanie się zmian zmęczeniowych i występowanie tzw. zmęczenia przewlekłego. Jeśli stan ten utrzymuje się długo to dochodzi do rozwoju zaburzeń w działaniu mechanizmów kontrolujących funkcje fizjologiczne organizmu (przede wszystkim działanie układu nerwowego) i rozwoju stanów patologicznych.

Bezpośrednio po pracy, kiedy to napięcie układu sympatycznego stopniowo się obniża a parasympatycznego wzrasta tempo restytucji jest duże. W dalszym okresie jest ono natomiast znacznie wolniejsze. Po upływie 0,25 przerwy efektywność wypoczynku osiąga już połowę swej wielkości (dlatego zalecane są częstsze i krótsze przerwy).

druga część - posiada stała czasową identyczną jak proces eliminowania kwasu mlekowego z krwi

Szybkość odzyskiwania pełnej wydolności fizycznej zależą od:

Rodzaje wypoczynków

A. Wypoczynek bierny - to najczęstsza forma, która polega na częstym przyjmowaniu lub odpowiednio długim utrzymywaniu przez osobę zmęczoną pozycji niewymagających aktywności mięśniowej

- zaspokajanie potrzeb organizmu (urozmaicone, smaczne, dostatecznie obfite)

- odpowiednia kaloryczność

- bogata zawartość witamin i soli mineralnych

B. Wypoczynek czynny - to proces wypoczynku który przyśpiesza obciążenie lekkim lub umiarkowanym wysiłkiem innych grup mięśni, niż te które uległy zmęczeniu. Jest formą aktywacji procesu odnowy, kiedy odpoczynek bierny nie wystarcza do odpowiednio szybkiej regeneracji czynności ustroju po kolejnych obciążeniach treningowych, np. dwóch dziennie. Kiedy podczas odpoczynku zmęczonych grup mięśni pracują inne, to wypoczynek tych pierwszych przebiega szybciej i jest bardziej efektywny niż wówczas, kiedy w przerwie nie stosuje się żadnej innej aktywności mięśniowej.

Mechanizmy korzystnego wpływu czynnego wypoczynku:

Niekorzystny wpływ czynnego wypoczynku

Czynniki przyśpieszające wypoczynek:

Przebieg restytucji powysiłkowej

Zadania układu krążenia - wystarczające zaopatrzenie narządów i tkanek w tlen i w związki energetyczne, odtransportowanie produktów przemiany materii.


Wyszukiwarka