Fizjologia wysiłku
Fizjologia wysiłku
Klasyfikacja wysiłków fizycznych
• Wysiłki statyczne
(skurcze
izometryczne)
• *
Wysiłki
krótkotrwałe
(<15 min)
• Wysiłki lokalne
(<30% masy mięśni)
• Wysiłki
dynamiczne
(skurcze izotoniczne)
• *
Wysiłki
długotrwałe
(>15min)
• Wysiłki ogólne
(>30% masy
mięśni)
* Granice podziału odnoszą się głównie do ludzi o niskiej
wydolności
W
V
O
2
(
l/
m
in
)
0
1
2
3
4
5
0
100
200
300
400
VO
2
max
Klasyfikacja wysiłków dynamicznych
Wysiłki
submaksymalne
Wysiłki
supramaksymalne
Wysiłek
maksymalny
Pobór tlenu
P
o
b
ó
r
tl
e
n
u
(
V
O
2
)
L
/m
in
Zapotrzebowanie na
tlen
VO
2
max = pułap
tlenowy
0 100 200 300
400 Obciążenie wysiłkowe (W)
0
1
2
5
4
3
PUŁAP TLENOWY - VO2max
• Pobór tlenu przez organizm człowieka to jeden z
podstawowych parametrów diagnozujących wydolność.
Najczęściej wykorzystywany jest w diagnostyce
wydolności tzw. PUŁAP TLENOWY ( VO2max ) -
największy możliwy pobór tlenu, który można
zarejestrować w trakcie wykonania maksymalnej pracy
fizycznej.
• PUŁAP TLENOWY można zmierzyć - jest to tzw.
metoda bezpośrednia, oraz oznaczyć lub wyliczyć
metodami pośrednimi.
Klasyfikacja wysiłków submaksymalnych
• Wysiłki statyczne
– lekkie
(<10%MVC
**
)
– średnio ciężkie
(10-20%MVC)
– ciężkie
(20-30 %MVC)
– bardzo ciężkie
(>30% MVC)
• Wysiłki dynamiczne
– lekkie
*
(<20% VO2max)
– średnio ciężkie
*
(20-30% VO2max)
– ciężkie
*
(30-50% VO2max)
– bardzo ciężkie
*
(>50% VO2max)
*
Kryteria podziału odnoszą się do zawodowej pracy
fizycznej,
w sporcie przyjmuje się wartości wyższe o 20-25%
**
MVC (maximal voluntary contraction) = maksymalna siła
skurczu dowolnego zaangażowanej grupy mięsni
Wpływ wieku na pułap tlenowy
Wiek (lata)
V
O
2
m
a
x
(
l/
m
in
)
0.8
1.2
1.6
2.0
2.4
2.8
3.2
3.6
10
20
30
40
50
60
70
80
90
• Wentylacja płuc
• Pojemność dyfuzyjna płuc
• Maksymalna pojemność minutowa serca
• Objętość i pojemność tlenowa krwi
• Maksymalna różnica tętniczo-żylna w
zawartości tlenu (dystrybucja przepływu
krwi i ekstrakcja tlenu przez mięśnie)
Czynniki kształtujące wielkość
pułapu tlenowego
Klasyfikacja wysiłków dynamicznych
Obciążenia powyżej i poniżej progu
przemian beztlenowych i mocy krytycznej
W
0
2
4
6
8
10
12
14
0
50
100
150
200
250
300
350
S
tę
ż
e
n
ie
k
w
a
s
u
m
le
k
o
w
e
g
o
(
m
m
o
l/
l)
Próg przemian
beztlenowych
Moc
krytyczna
umiarkowany
ciężki
bardzo ciężki
PRÓG PRZEMIAN
BEZTLENOWYCH AT
(ANAEROBIC
TRESHOLD)
• AT - intensywność pracy wyrażona w %
VO2max, przy której włącza się III system
resyntezy ATP (następuje gwałtowny wzrost
kwasu mlekowego we krwi)
• Praca prowadzona na poziomie AT jest
optymalnym obciążeniem i daje najlepsze
efekty treningowe, jeżeli chodzi o trening
wytrzymałościowy.
0
2
4
6
8
10
0
50
100
150
200
250
0
20
40
60
80
100
120
0
50
100
150
200
250
-1
0
1
2
3
4
0
50
100
150
200
250
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
0
50
100
150
200
250
LA
(
m
m
o
l/
L)
V
E
(
L/
m
in
)
V
C
O
2
(
L/
m
in
)
R
Q
W
W
W
W
Próg przemian
beztlenowych
LA – stężenie kwasu mlekowego we krwi,
VE – wentylacja minutowa płuc, VCO
2
- wydalanie CO
2
,
RQ – iloraz oddechowy
(VCO
2
/VO
2
)
0
200
400
600
800
1000
180
200
220
240
O
b
ci
ą
że
n
ie
w
ys
iłk
o
w
e
(W
)
moc krytyczna
Moc krytyczna (critical power, CP)
Maksymalny czas wysiłku (s)
Częstość skurczów serca (HR)
s
k
./
m
in
80
120
160
200
M
2
5
M
50
K
25
Objętość wyrzutowa serca (SV)
m
l
40
60
80
100
120
K
25
M
25
M
50
Pojemność minutowa serca (CO)
W
l/
m
in
2
6
10
14
18
22
26
30
0 50 100150200250300
M
25
M
5
0
K
25
Całkowity opór obwodowy (TPR)
W
P
R
U
0
4
8
12
16
20
0 50 100150200250300
M
25
M
50
K
2
5
Ciśnienie tętnicze skurczowe
W
m
m
H
g
120
160
200
240
0 50 100150200250300
M
50
K
25
M
25
Ciśnienie tętnicze rozkurczowe
W
40
80
120
0 50 100150200250300
M
50
M
25
K
25
Dystrybucja przepływu krwi (pojemności
minutowej serca w spoczynku i podczas
wysiłku
Spoczynek
Wysiłek
75% maks. maks.
ml/min % ml/min % ml/min %
Pojemność
minutowa serca (CO)
5800 100 21000 100 25000 100
Mięśnie szkieletowe
1200
21 14000
66 22000
88
Mięsień sercowy
250
4
850
4
1000 4
Trzewia
1400
24
1050
5
300 1
Nerki
1100
19
730
4
250
1
Mózg
750 13
950
5
750 3
Skóra
500
9
3150
15
600 3
Inne narządy
600
10
620
2 100 0,4
Wysiłek statyczny (handgrip)
30, 40 i 50% MVC
60
80
100
120
140
0
1
2
3
4
30%
40%
50%
100
120
140
160
180
200
220
0
1
2
3
4
30%
40%
50%
m
m
H
g
60
80
100
120
140
0
1
2
3
4
30%
40%
50%
Częstość skurczów serca
Skurczowe ciśnienie krwi
min
min
min
m
m
H
g
Rozkurczowe ciśnienie krwi
s
k
u
rc
z
e
/m
in
Normalna reakcja hemodynamiczna na wysiłek: CO/
VO
2
5
Reakcja hiperkinetyczna
CO/ VO
2
> 5
•
Zespół krążenia
hiperkinetycznego
•
Anemia
•
Nadciśnienie tętnicze
(wczesne stadia)
•
Nadczynność tarczycy
•
Defekty metaboliczne
mięśni
Reakcja hipokinetyczna
CO/ VO
2
< 5
•
Odwodnienie
•
Niewydolność serca
•
Blokada rec. beta-
adrenergicznych
•
Nadciśnienie tętnicze
(utrwalone)
•
Zespół chorego węzła
zatokowego
•
Neuropatia
wegetatywna
CO (cardiac output) = pojemność minutowa serca
VO
2
=
pobór tlenu
CO = częstość skurczów serca (HR) x objętość
wyrzutowa (SV)
HR / SV
•
Mała objętość serca
•
Upośledzenie
czynności skurczowej
•
Upośledzenie
czynności
rozkurczowej
•
Zwiększenie
obwodowego oporu
•
Zmniejszenie objętości
krwi
HR / SV
•
Trening
wytrzymałościowy
•
Blokada rec. beta-
adrenergicznych
•
Zespół chorego węzła
zatokowego
•
Neuropatia
wegetatywna
!
Zapotrzebowanie mięśnia serca na tlen jest
mniejsze kiedy ta sama objętość minutowa serca
osiągana jest przy mniejszej częstości skurczów
serca
Reakcja normalna:
BPs / VO
2
20 mmHg/0.5
l/min
BPs / VO
2
•
Predyspozycja do
nadciśnienia (?)
•
Nadciśnienie
tętnicze
•
Nadczynność
tarczycy
•
Defekty
metaboliczne
mięśni
BPs / VO
2
•
Odwodnienie
•
Blokada rec. beta-
adrenergicznych
•
Niewydolność
serca
BPs = skurczowe ciśnienie krwi
WPŁYW TRENINGU
WYTRZYMAŁOŚCIOWEGO NA UKŁAD
KRĄŻENIA
zmiany funkcji serca w spoczynku i w czasie
wysiłków
przerost mięśnia sercowego
zwiększenie objętości krwi
zmiany morfologiczne i czynnościowe
naczyń obwodowych
zmiany w układzie hemostazy
Częstość skurczów serca
sk
./
m
in
80
120
160
200
0
100
200
300
Objętość wyrzutowa serca
m
l
40
60
80
100
120
0
100
200
300
Pojemność minutowa serca
l/
m
in
2
6
10
14
18
22
26
30
0
100
200
300
Ciśnienie tętnicze skurczowe
m
m
H
g
120
160
200
240
0
100
200
300
W
W
Niewytrenowani
Wytrenowani
ZMIANY REAKCJI UKŁADU KRĄŻENIA NA WYSIŁKI
POD WPŁYWEM TRENINGU
Mechanizmy potreningowego zwiększenia
objętości wyrzutowej serca podczas
maksymalnego wysiłku
•
Zwiększenie powrotu żylnego (zwiększenie
objętości krwi silniejsze działanie pompy
mięśniowej)
•
Zmniejszenie oporu obwodowego
•
Przerost mięśnia sercowego
•
Poprawa funkcji rozkurczowej lewej komory serca
•
Poprawa funkcji skurczowej lewej komory serca
(?)
MECHANIZM OBNIŻANIA CIŚNIENIA TĘTNICZEGO
POD WPŁYWEM WYSIŁKÓW FIZYCZNYCH
•
Zwiększenie zdolności relaksacyjnej naczyń
tętniczych
–
zwiększenie aktywności syntazy NO i
zwiększenie dostępności NO
–
zwiększone uwalnianie prostacykliny (PGI2)
–
zwiększone uwalnianie śródbłonkowego
czynnika hiperpolaryzującego (EDHF)
–
zwiększenie wrażliwości mięśni gładkich
naczyń na działnie czynników naczynio
rozszerzających (wrażliwość na egzogenny
NO)
•
Zwiększenie wrażliwości na insulinę i redukcja
hiperinsulinemii
PODZIAŁ WŁÓKIEN MIĘŚNIOWYCH
W mięśniach szkieletowych występują
dwa rodzaje włókien mięśniowych: włókna
białe i włókna czerwone.
WŁÓKNA BIAŁE
zwane szybkokurczliwymi (FT)
charakteryzują się małą zawartością mioglobiny,
nielicznymi mitochondriami, małą aktywnością
enzymów oddechowych, dużą aktywnością ATP-
azy miozynowej i enzymów glikolitycznych.
- Szybko się kurczą i rozkurczają ale i szybko się
męczą. Przewaga procentowa tych włókien jest
charakterystyczna
dla
osobników
o
predyspozycjach szybkościowych. Praktycznie nie
podlegają wytrenowaniu.
WŁÓKNA CZERWONE
zwane wolnokurczliwymi
(ST) są dokładnym przeciwieństwem tych
powyższych. Charakteryzują się dużą zawartością
mioglobiny
i
ilością
mitochondriów,
dużą
aktywnością enzymów oddechowych, natomiast
małą
ATP-azy
miozynowej
i
enzymów
glikolitycznych.
- Skurcz i rozkurcz jest powolny, ale zdolne są do
długotrwałej
pracy,
stąd
też
przewaga
procentowa tych włókien jest charakterystyczna
dla osób o predyspozycjach wytrzymałościowych.
W przeciwieństwie do włókien FT podlegają
zmianom pod wpływem treningu.