A Prospective Study of Walking as Compared with Vigorous Exercise in the Prevention of Coronary Heart Disease in
Women
JoAnn E. Manson, M.D., Dr.P.H., Frank B. Hu, M.D., Ph.D., Janet W. Rich-Edwards, Sc.D., Graham A. Colditz, M.D., Dr.P.H., Meir J. Stampfer,
M.D., Dr.P.H., Walter C. Willett, M.D., Dr.P.H., Frank E. Speizer, M.D., and Charles H. Hennekens, M.D., Dr.P.H.
341 (9):650-658, 1999.
72,000 women were divided into several groups, based on the
number of hours they were walking per week. Women walking 3
or more hours a week were found to have a relative risk of heart
attack of about 50% compared to women who were not
exercising at all.
MET w rehabilitacji i klinice
Search NEJM
GO
Score+de
and
fulltext
TWEEK_e
20
Search NEJM
GO
Score+de
and
fulltext
TWEEK_e
20
Exercise Capacity and Mortality among Men Referred for Exercise Testing
Jonathan Myers, Ph.D., Manish Prakash, M.D., Victor Froelicher, M.D., Dat Do, M.D., Sara Partington, B.Sc., and J. Edwin Atwo od,
M.D.
346 (11):793-801, 2002.
….investigating over 6,000 men tested on the treadmill to determine their
aerobic capacity. Men with the highest level of fitness were over 4 times
less likely to die then the least fit men. In this study, the participants' fitness
level was measured in METs (see below). Men with a MET level less than 6
were found to have the highest mortality risk. MET levels of 10 or more
were found to have the lowest mortality risk. In addition, for every 1 MET
increase in aerobic capacity, mortality dropped by 12%.
Adapted from Mayer et al. Am J Physiol, 1954
PHYSICAL ACTIVITY LEVEL
BODY
MASS
ENERGY
INTAKE
Why Activity Levels May be Critical to
Body Weight Regulation
Energy
Intake
Energy Expenditure
Previous Environments
High Physical Activity
Energy Balance Regulation is Best Achieved at High Levels of
Energy Expenditure (High Energy Flux or High Energy Throughput
)
Decreasing Levels of
Physical Activity
Increasing Body Weight
18000
14000
5276
5940
Steps per
Day
US Men
US
Women
Zmiany w aktywności fizycznej
Amish
Men
Amish
Women
-603 kcal
day
-436 kcal
day
Starzenie się a funkcja organów
Hertoghe T Ann NY Acad Scien 2005;1017:448-465
MET= „metabolic equivalent”
1 MET = spoczynkowe VO
2
Około 3,5 ml O
2
/ kg mc/min
FOX’s Physiological Basis for Exercise and Sport. (pod red.) M.L. Foss i S.J. Keteyian. WCB
McGraw-Hill Companies, USA, 1998.
Zapotrzebowanie człowieka na energię z pożywienia zależy od kilku
powiązanych ze sobą czynników:
masy ciała,
wieku,
aktywności fizycznej,
klimatu
Podstawowym celem odżywiania jest zaspokojenie
potrzeb energetycznych ustroju związanych z
niezbędną aktywnością metaboliczną
a) podstawowa przemiana materii PPM
–Basal
Metaboilc Rate (BMR)
b) spoczynkowa przemiana materii SPM
–Resting
Metabolic Rate (RMR)
c)
różnego typu aktywnością fizyczną
d)
termogenezą poposiłkową –wzrostem metabolicznej
aktywności po spożytym posiłku
Dobowy wydatek energetyczny u ludzi aktywnych
fizycznie
Ludzie
nieaktywni
fizycznie
Sportowcy, ludzie
pracujący fizycznie
Kolarze
Kcal/dobę
2000-3000
Około 6000
7000-10 000
Całkowita ilość wydatkowanej energii=
1) 60-75% -PPM=
ilość energii wydatkowanej na aktywność elektryczną nerwów, syntezę białka,
inną metaboliczną aktywność tkanek: głównie wątroby, mięśni szkieletowych,
pracę serca i mięśni zaangażowanych w proces oddychania, przepływ krwi,
pracę nerek –aktywną resorpcję, filtrowanie i wydalanie + dla dzieci wydatek
energetyczny na wzrost (net growth)
od czego zależy PPM ?
a) wielkości ciała -10 kg ok. 120 kcal;
b) składu ciała –beztłuszczowa masa ciała –najbardziej aktywna metabolicznie
tkanka;
c) wieku
–dzieci od 12-15% tworzenie nowych tkanek;
d) płeci –kobiety więcej tłuszczu w stosunku do mięśni, 5-10% kobiety mniejsza
PPM;
e) stanu hormonalnego
–wzrost o ok. 150 kcal/dzień podczas drugiej części cyklu
miesiączkowego,
f) nadczynności tarczycy –wzrost;
g) temperatury
–powyżej 37ºC, podwyżka o 1ºC powoduje wzrost PPM o 13%
WSPÓŁCZYNNIK ODDECHOWY (RQ)
• RQ (RER lub R)
– VCO2 / VO2
• Tłuszcze (kwas palmitynowy) = C16H32O2
• C16H32O2 + 23O2
16CO2 + 16H2O + ?ATP
– R = VCO2/VO2 = 16 CO2 / 23O2 = 0.70
• Glukoza = C6H12O6
•
C6H12O6 + 6O2
6CO2 + 6H2O + ?ATP
– R = VCO2/VO2 = 6 CO2 / 6O2 = 1.00
Adenozy
no trójfosforan
ATP + H
2
O ADP + Pi + Energia
C~P
C
ADP
AMP
Cukier
Mleczan
Substraty
Tlen (O
2
)
Pi
1
2
3
4
Systemy resyntezy ATP
Metaboliz
m mięśnia szkieletowego
• Mięśnie szkieletowe przez pierwsze 45 -
90 s wysi
łku korzystają z beztlenowych
systemów resyntezy ATP
– Układ krążenia i oddechowy potrzebują tyle
czasu aby zwiększyć dostawę tlenu do mięśni
– Kiedy wysiłek jest umiarkowany ( Co to
znaczy) metabolizm tlenowy dostarcza
większość potrzebnego ATP do pracy mięśni
(po 2 min adaptacji).
– Pułap Tlenowy (wydolniość tlenowa):
– Maksymalne zużycie tlenu w czasie pracy
maksymalnej (VO
2
max)
zależy od wieku , płci,
m
asy ciała, stopnia wytrenowania.
1-Systemy resyntezy ATP
• Fosfo kreatyna (C~P)
– Bardzo szybki system resyntezy ATP.
– ADP reaguje z C~P produktem reakcji jest ATP.
• Fosfo kreatyny jest 3 razy więcej niż [ATP].
PODCZAS PRACY
PO PRACY
C~P
C
ADP
ATP
C~P
C
ADP
ATP
kinaza kreatynowa: CK
kinaza fosfokreatynowa: CPK
Poziomy fosfokreatyny w mięśniu szkieletowym
Poziomy fosfokreatyny w czasie wysiłku i w czasie odpoczynku
Rola dopływu krwi do mięśnia w odbudowie fosfokreatyny
Rola suplementacji kreatyną w chorobach
neurodegeneracyjnych
Kley R, Vorgerd M, Tarnopolsky M. (2007)
Creatine for treating muscle disorders.
Cochrane Database Syst Rev. 1:CD004760
.
Konkluzje:
1) Dowody badań wskazują na to, że zarówno krótko- , jak i długotrwała suplementacja
kreatyną [przynajmniej 0.03 g/kg mc/dzień] poprawia siłę mięśni u pacjentów z dystrofią
mięśniową.
2) Brak efektów u pacjentów cierpiących z powodu miopatii metabolicznej (z zaburzoną
zdolnością gromadzenia glikogenu typu V). U tych pacjentów wysokie dawki kreatyny [0.15
g/kg mc/dzień] powodowały większe uczucie buli mięśniowych.
Zużycie substratów energetycznych
w czasie wysiłku
Figure 12-21
Hormonal regulation of Energy
Source for ATP Production
Figure 25-3: Use of carbohydrates and fats with increasing exercise
Utlenianie tłuszczów daje więcej energii na g niż utlenianie cukrów, jednakże
gdy spalane są tłuszcze zużycie jednej cząsteczki tlenu daje 5.6 ATP natomiast
Przy spalaniu cukrów wydajność wzrasta do 6.3 ATP/O
2
[g]
kcal
Cukry
Glikogen watrobowy
110
451
Glikogen mięśniowy
500
2050
Glukoza w płynach
ustrojowych
15
62
Suma
625
2563
Tłuszcz
Trzewiowy i podskórny
7800
73320
Wewnatrzmięśniowy
161
1513
Suma
7961
74833
Zasoby substratów energetycznych
w organizmie człowieka
W czasie wypoczynku oraz pracy o małej intensywności
Glukoza
Ald 3PG
Pirogronian
NAD
NADH
NAD
Kwas Mlekowy
Układ przenoszący
Cykl Cori
W czasie wysiłku produktem
glikolizy jest mleczan ,
który opuszca mięśnie i
dostaje się poprzez krew
do wątroby.
• W watrobie kwas
mlekowy zamieniany jest
w procesie
glukoneogenezy w
glukozę, która nastepnie
poprzez krew trafia do
mięśni. „Wątroba biega
razem z nami”
Cellular respiration: location
Łańcuch oddechowy
Powstawanie ATP w czasie
spalania cukrów
Schemat metabolizmu
mięśniowego
3. Citric Acid Cycle
3. Citric Acid
Cycle
2. Transition
Reaction
System
Resyntezy
Zródło energii
Tlen?
Szybkość
Wydajność
(moles of
ATP/min)
Czas
pracy
Wydajność
całkowita
(
całkowita
ilość ATP
)
Fosfageny
Mięśniowe
ATP lub
fosfokreatyna
Nie
Najszybszy
3.6
B. krótki
0.7
Glikoliza
Glukoza
(glikogen)
Nie
Szybki
1.6
krótki
1.2
Tlenowy
metabolizm
cukrów
Glukoza
(glikogen)
Tak
Wolny
1.0
długi
90.0
Tłuszcze
Mitochondria
Triglicerydy
Tak
Wolny
B. długi
>>>>90
Uwaga:
•Tłuszcze sp[alają się w ogniu węglowaodanów.
•This table modified from Foss, ML and Keteyian,
SJ. Fox's Physiological
• Basis for Exercise and Sport, 6th Ed., 1998.
Podział pracy na intensywności - %
VO
2
max
%
VO
2
max
Główny
system
resyntezy
ATP
Uzupełniający
system resyntezy
ATP
Przyczyna
przerwania
wysiłku
Przykładowy
wysiłek
IVB
(> 1100 %)
1,2
3
Wyczerpanie
fosfagenów
Podnoszenie
ciężarów, skoki
IVA
(od 90 do 1100
%)
3
1,2,4
Zakwaszenie
komórek
mięśniowych
Sprint na 400
metrów
III
(od 60 do 90 %)
4
3
Wyczerpanie
cukrów
Bieg na 10 000
metrów
II
(od 30 do 60 %)
4
-
Czynniki
psychiczne
Trucht, lekki bieg
I
(do 30%)
4
-
Czynniki
psychiczne
chód
wg J. Popinigisa 2004
Energetyka skurczu ATP &
fosfokreatyna
Figure 12-13: Phosphocreatine
Pg. 402
Zasoby energetyczne komórki
mięśnia szkieletowego
Teoretyczna siła mięśni
(produkcja ATP)
, gdyby korzystały
z poszczególnych substratów.
EC 2.1.4.1
Glicyno
amidyno transferaza
EC 2.1.1.2
N-
metylotransferaza
guanidynooctanowa
Human Athletic Performance
Stephen Budiansky (1997) The Nature of Horses: Exploring Equine Evolution, Intelligence, and Behavior. The Free
Press, New York, New York. pp. 212-213
Athletic Performance of Thoroughbred Horses
Stephen Budiansky (1997) The Nature of Horses: Exploring Equine Evolution, Intelligence, and Behavior. The
Free Press, New York, New York. pp. 212-213
