17. FIZJOLOGIA-WYSIŁKU-FIZYCZNEGO

SAVE OFFLINE

WYKŁAD FIZJOLOGIA WYSIŁKU FIZYCZNEGO: Wiedza w zakresie reakcji organizmu na wysiłek fizyczny ułatwia rozwiązywanie istotnych problemów w praktyce, jakim jest ocena wydolności fizycznej lub tolerancji wysiłkowej na obciążenia w warunkach zdrowia, choroby, czy rekonwalescencji. Aktywność ruchowa ma bardzo duże znaczenie w profilaktyce wielu chorób i poprawie efektów terapii dotyczy to głównie zaburzeń patologicznych występujących w: • • • • • •

otyłości cukrzycy typu 2 miażdżycy nadciśnieniu tętniczym niewydolności wieńcowej osteoporozie

Wykonywanie ruchów dowolnych wymaga: • prawidłowej czynności centralnego i obwodowego układu nerwowego • zintegrowanej czynności aparatu ruchowego, (czyli układu mięśniowego i kostno-stawowego) • zintegrowanej funkcji układu sercowo-naczyniowego oraz układu oddechowego i wewnątrzwydzielniczego • kształtowanie adekwatnego poziomu przemian metabolicznych do rzeczywistego zapotrzebowania energetycznego tkanek

Wykonywanie ruchów dowolnych na poziomie tkanek wymaga: • dostarczanie tlenu i substratów energetycznych przez krew w układzie sercowo-naczyniowym • sprawnych mechanizmów biochemicznych w komórkach • efektywnego usuwania produktów przemiany materii i ciepła by stale utrzymywać homeostazę

Klasyfikacja wysiłku fizycznego W zależności od rodzaju skurczów mięśni poprzecznie prążkowanych wyróżnia się: • wysiłek dynamiczny, w których mięśnie kurcząc się zmieniają swoją długość i wykonują pracę w znaczeniu fizycznym, (czyli skurcze izotoniczne) • wysiłek statyczny, w których wzrasta napięcie mięśniowe, ale nie zmienia się ich długość, (czyli skurcze izometryczne) w naturalnych warunkach, wysiłek fizyczny ma charakter mieszany, obejmuje fazę statyczną i fazę dynamiczną w obrębie tej samej grupy mięśni poprzecznie prążkowanych, jako mieszany wysiłek fizyczny określa się również taki typ, w którym jedna grupa mięśni obciążona jest statycznie, a w tym

samym czasie, druga grupa mięśni wykonuje pracę dynamiczną, (np.: chód lub bieg z określonym obciążeniem kończyn )

Obciążenie a wysiłek fizyczny Miarą intensywności podczas wysiłków dynamicznych jest MOC, czyli praca zewnętrzna wykonana przez mięśnie w jednostce czasu, a w czasie wysiłków statycznych wielkość SIŁY GENEROWANEJ przez mięśnie szkieletowe. Jednostką mocy jest WAT (W=J/s), a siły NEWTON (N=kG/9.81)

Podział wysiłku fizycznego: W zależności od wielkości zaangażowanych grup mięśni szkieletowych, wysiłek fizyczny można podzielić na: • ogólny, w którym bierze udział co najmniej 30% całkowitej masy mięśni, (np.: mięśnie kończyn dolnych, czy mięśnie tułowia) • miejscowy, który angażuje poniżej 30% masy mięśniowej, (np.: praca wykonywana przez mięśnie kończyny górnej)

W zależności od czasu trwania wysiłku rozróżnia się: • wysiłek subkrótkotrwały, (do 1 min), „sprinterski” • wysiłek krótkotrwały, (do 15 min) • wysiłek średni, (przedział czasowy od 15 do 30 min) • wysiłek długotrwały, (ponad 30 min)

Miarą intensywności wysiłku fizycznego jest całkowity wydatek energii w jednostce czasu (kJ/min, kcal/min) lub odpowiadająca mu objętość pobranego tlenu z powietrza atmosferycznego w jednostce czasu (L/min, ml/min )

Klasyfikacja wysiłku fizycznego na podstawie wydatku energetycznego:

W fizjologii klinicznej często określa się wielkość pracy jako obciążenie względne: • oznacza to stosunek obciążenia wyrażonego w jednostkach bezwzględnych do indywidualnej zdolności generowania mocy, siły, lub poboru tlenu • najczęściej oblicza się, odsetek wartości maksymalnego tempa poboru tlenu – (VO2 MAX) zwanego pułapem tlenowym dla danego sportowca / osoby, a które stanowi rzeczywiste zapotrzebowanie ustroju na tlen podczas określonego wysiłku KOLEJNY PODZIAŁ ZE WZGLĘDU NA MOC: *wysiłek, podczas którego człowiek osiąga swój pułap tlenowy, określa się jako wysiłek maksymalny VO2 = VO2 max * wysiłek o mniejszej intensywności, nazywany jest jako wysiłek submaksymalny VO2 < VO2 max *wysiłek o większej intensywności, określany jest jako wysiłek supramaksymalny VO2 > VO2 max INNY PODZIAŁ: *w czasie wysiłku dynamicznego obciążenie względne można wyrazić w procentach mocy maksymalnej * w czasie wysiłku statycznego, obciążenie względne wyraża się w procentach siły maksymalnego skurczu dowolnego dla danej grupy mięśni - MVC * wysiłek fizyczny określany jest jako: o lekki, gdy siła skurczu mięśni nie przekracza 10-15% MVC o średnio ciężki – 15-30% MVC o ciężki – 30-50% MVC o bardzo ciężki – wymaga siły >50% MVC

PODZIAŁ w zależności od rodzaju zachodzących procesów biochemicznych, wyróżniamy: o wysiłek beztlenowy - wysiłek anaerobowy, odpowiada wysiłkom supramaksymalnym, (wysiłek statyczny począwszy od 30% MVC należy do wysiłku anaerobowego) o wysiłek tlenowy - wysiłek aerobowy, odpowiada wysiłkom submaksymalnym

PODZIAŁ w zależności od progu mleczanowego: o wysiłek podprogowy, to takie wysiłki fizyczne, w czasie których nie osiąga się progu mleczanowego o wysiłek nadprogowy, to takie wysiłki fizyczne, w czasie których przekraczany jest próg mleczanowy

Wydolność fizyczna to zdolność do długotrwałego wykonywania ciężkiego wysiłku z udziałem dużych grup mięśni, (tj. wysiłku ogólnego), bez większych zaburzeń homeostazy • wydolność fizyczna obejmuje wszystkie cechy motoryczne: I. II. III.

siłę i moc mięśni wytrzymałość szybkość ruchów o gibkość

• miarą wydolności jest: pobór tlenu - VO2, częstość akcji serca - HR, próg mleczanowy - LT, wielkość wykonanej pracy – W

Tolerancja wysiłkowa • to zdolność do wykonania pracy bez istotnych zaburzeń homeostazy lub zmian czynnościowych narządów, • miarą tolerancji wysiłkowej może być: ból wieńcowy, lub duszność, zaburzenia rytmu serca, zawroty głowy, czy hipertonia wysiłkowa • w medycynie sportowej interesuje nas wydolność fizyczna • w klinice ważna jest ocena tolerancji wysiłkowej pacjenta, (np.: w kardiologii, pulmonologii, rehabilitacji)

Koszt energetyczny wysiłku fizycznego • ilość energii uwalnianej w toku procesów biochemicznych, można oznaczyć na podstawie ilości wytwarzanego ciepła w specjalnym kalorymetrze lub dokonać pomiaru wykonanej pracy zewnętrznej • w praktyce wykorzystuje się metody pośrednie polegające na pomiarze objętości poboru tlenu VO2 w jednostce czasu • utlenianie substratów dostarcza tyle samo energii, co ich spalenie poza ustrojem, oraz dostarczenia takiej samej objętości tlenu • koszt energetyczny każdego wysiłku można przedstawić w postaci zapotrzebowania na tlen w jednostce czasu ●często koszt energetyczny różnych czynności motorycznych wyraża się jako wielokrotność zapotrzebowania na tlen w spoczynku, w przeliczeniu na kg masy ciała, w specjalnych jednostkach zwanych metami, (1 Met = 3,50 ml O2/ min/ kg m.c.)

UWAGA !!! Należy pamiętać, że zapotrzebowanie na tlen nie zawsze jest takie samo jak pobieranie tlenu, ponieważ część energii metabolicznej jest pozyskiwana na drodze procesów beztlenowych.

Pobór tlenu w spoczynku • u osób zdrowych wielkość spoczynkowego poboru tlenu - VO2 zależy głównie od masy ciała • u kobiety o typowej masie ciała VO2 wynosi 200 ml/ min, a u mężczyzny VO2 = 250 ml/ min, co daje ok. 3,5 ml/ kg/ min., czyli 1 MET ( metabolic equivalent) • Równoważnik metaboliczny - MET dostarcza cennych informacji o stopniu nasilenia przemian metabolicznych ustroju w spoczynku, ale nie jest użyteczny w ocenie możliwości wysiłkowych • liczba MET oznacza wielokrotność zużytej energii podczas wysiłku w stosunku do tej wydatkowanej w spoczynku • iloczyn liczby MET, masy ciała (w kilogramach) i czasu trwania (w godzinach), wskazuje wielkość wydatku energetycznego ustroju podczas danego wysiłku, (EE - energia wydatkowana), czyli:

EE = MET

m.c. (kg)

T (godz.),

• aktywność ruchowa na poziomie od 3 do 6 MET uważa się za wysiłek umiarkowany • aktywność fizyczny powyżej wielokrotności spoczynkowej > 6 MET jest uważany za wysiłek intensywny • jednak najczęściej wydatek energetyczny wysiłku oblicza się, przy wykorzystaniu równoważnika energetycznego 1 litra tlenu, mnożąc pobór tlenu - VO2 przez równoważnik energetyczny 1 litra O2 uzyskujemy koszt energetyczny danego wysiłku • równoważnik ten waha się w granicach 19,62 - 21,12 kJ/l O2 (4,71- 5,07 kcal/ l O2) i zależy od współczynnika oddechowego - RQ

• aby to określić, przyjmuje się przeciętny iloraz oddechowy - R (RQ) = 0,82 odpowiadający równoważnikowi energetycznemu 1 litra O2 o wartości 20,19 kJ (4,84 kcal) wg

Iloraz oddechowy - R (RQ) • o rodzaju wykorzystywanych substratów energetycznych pośrednio świadczy współczynnik oddechowy - R czyli jest to stosunek objętości uwalnianego dwutlenku węgla - VCO2 do objętości pobranego tlenu - VO2 R = 1,0 w przypadku utleniania węglowodanów R = 0,7 w przypadku utleniania samych tłuszczów R = 0,82 w przypadku utylizacji białek, ale nie są całkowicie utleniane, dlatego współczynnik R nie odpowiada rzeczywistemu udziałowi białek w procesie przemian metabolicznych

Źródła energii potrzebnej do pracy mięśni • proces skurczu i rozkurczu mięśni jest bezpośrednio powiązany z hydrolizą ATP przez działanie enzymu ATP-azy miozynowej • około 70% całkowitej energii uwalnianej w czasie cyklu mostków poprzecznych miozyny jest związane z enzymem, a pozostałe 30% energii zużywane jest głównie na aktywny transport jonów: – Ca2+ do siateczki sarkoplazmatycznej - SR, ( pompa wapniowa) – Na+ i K+ w poprzek sarkolemy, ( pompa Na+/K+- ATP-azowa • zapas ATP w miocytach mięśni szkieletowych wystarcza tylko na kilka maksymalnych skurczów • podczas wysiłku fizycznego, mięśnie szkieletowe potrzebują stałego dostępu do ATP, dlatego resynteza energii postępuje przez: I. II. III.

hydrolizę fosfokreatyny procesy glikolizy beztlenowej procesy glikolizy tlenowej

Metabolizm beztlenowy • w procesie glikolizy beztlenowej wykorzystywany jest glikogen zawarty w mięśniach, • w tych warunkach, mięsień może pracować przez 1 - 2 min, ponieważ szybko spada pH w miocytach • metabolizm beztlenowy dominuje podczas bardzo intensywnego wysiłku fizycznego, którego tempo rozkładu ATP przewyższa możliwość jego resyntezy na drodze tlenowej • w glikolizie powstają mleczany, a w konsekwencji dysocjacji jony H+ dyfundują z miocytów do krwi

• w czasie intensywnego wysiłku tempo ich wytwarzania jest większe niż tempo dyfuzji, dlatego metabolity gromadzą się w miocytach i rozwija się kwasica metaboliczna, ( spadek pH) • po zakończeniu pracy lub zmniejszeniu jej intensywności, mleczany utleniane są w mięśniach, (w 80%) lub wychwytywane przez wątrobę, gdzie podlegają przemianie w glukozę, (cykl Corich)

Metabolizm tlenowy • w wysiłku fizycznym substratami podlegającymi utlenianiu są: – pirogronian powstaje w wyniku rozkładu glikogenu i glukozy – wolne kwasy tłuszczowe - FFA – ketokwasy (kw. acetooctowy, beta-hydroksymasłowy) – aminokwasy (leucyna, izoleucyna, walina, glutaminian, asparaginian • w warunkach pełnego pokrycia zapotrzebowania na tlen, czynnikiem ograniczającym zdolność resyntezy ATP w mitochondriach miocytów jest zmniejszanie puli kwasów trikarboksylowych, jako efekt wyczerpania zasobów glikogenu mięśniowego • proces glikolizy tlenowej poprzedzający utlenianie pirogronianu jest niezbędnym warunkiem regeneracji kwasów trikarboksylowych • w spoczynku, 60% zapotrzebowania energetycznego miocytów pokrywane jest przez utlenianie FFA, a pozostałe 40% energii uzyskiwane jest w wyniku utleniania glukozy wychwytywanej z krwi • udział węglowodanów (glikogenu i glukozy) i innych substratów (aminokwasów) w pokrywaniu zapotrzebowania energetycznego podczas wysiłku zależy od intensywności i czasu jego trwania

Udział tłuszczów i węglowodanów podczas wysiłku fizycznego:

Aktywność tych procesów zwiększa się wraz z intensywnością i czasem trwania wysiłku dzięki zwiększeniu aktywności współczulnego unerwienia wątroby i zwiększonemu poziomu amin katecholowych, glukagonu, hormonu wzrostu, ACTH i kortyzolu, przy jednocześnie zmniejszonym wydzielaniu insuliny.

Glukoneogeneza a wysiłek fizyczny ●w pobudzaniu glukoneogenezy dużą rolę odgrywa zwiększona dostępność substratów, czyli mleczanu, alaniny pochodzących z pracujących mięśni i glicerolu z tkanki tłuszczowej

• w miarę wyczerpywania się zapasów glikogenu z wątroby, to udział glukoneogenezy zwiększa dostarczanie glukozy do krwi, pomimo to długotrwały, ciężki wysiłek fizyczny może powodować spadek stężenia glukozy we krwi – hipoglikemię

Pobór tlenu w czasie wysiłku fizycznego • zapotrzebowanie organizmu na tlen jest ściśle proporcjonalne do intensywności i czasu wysiłku

Deficyt tlenowy Różnica pomiędzy zapotrzebowaniem na tlen a jego pobieraniem nosi nazwę deficytu tlenowego - jest on pokrywany przez procesy beztlenowe

● 3 fazy kinetyki poboru tlenu - VO2 : I. II. III.

faza I - komponenta krążeniowa faza II - komponenta główna faza III - faza wolnej komponenty kinetyki tlenu VO2

• podczas wysiłków podprogowych występują tylko 2 pierwsze fazy - faza I i II • podczas wysiłków nadprogowych występują 3 fazy: faza I, II i III • główną wielkością opisującą fazę II jest stała czasowa τ1 ( tau1 ) • typowe τ1 u zdrowych jest w przedziale od 20 do 60 sek. u sportowców wytrzymałościowych, stała τ1 jest poniżej < 10 sek., u chorych z niewydolnością krążeniowo-oddechową wydłuża się do 90 sek. • wykazano, że stała czasowa - τ1 jest najczulszym wskaźnikiem wzrostu wydolności fizycznej, • po kilku dniach treningu jest wyraźny spadek τ1 wcześniej niż widoczne przesunięcie progu mleczanowego, czy wzrost VO2 max • dług tlenowy - EPOC – powysiłkowe nadmierne spoczynkowe zużycie tlenu dzieli się na 3 fazy: 1. faza szybka (trwa kilka minut), następuje odbudowa zasobów energetycznych oraz tlenu w miocytach, czyli: o ATP o fosfokreatyny o tlenu związanego z mioglobiną o tlenu rozpuszczonego w płynie ECF tkanki mięśniowej o tlenu niezbędnego w resyntezie glikogenu mięśniowego 2. faza wolna (trwa kilkadziesiąt minut), 3. faza ultra wolna (trwa kilka godzin), w fazie wolnej i ultra wolnej EPOC zużycie tlenu przypisuje się nie tylko mięśniom, ale innym narządom, które wracają do stanu spoczynkowego, po wzmożonej pracy: o serca, CUN o mięśni oddechowych o części współczulnej układu autonomicznego o przemian metabolicznych o konwersji mleczanów do glukozy w wątrobie o zaburzeniach homeostazy kwasowo-zasadowej i wodno-elektrolitowej o postępującym procesom naprawczym w mięśniach szkieletowych po uszkodzeniach powstałe podczas treningu o przywróceniu ciepłoty ciała do wartości spoczynkowych

Pobór tlenu zwiększa się liniowo wraz ze wzrostem zapotrzebowania ustrojowego, aż do momentu osiągnięcia maksymalnej wartości zwanej jako pułap tlenowy - VO2 max Wielkość VO2 max zależy od: • pojemności tlenowej mięśni, o masy mięśniowej i typu włókien mięśniowych o aktywności enzymów oksydacyjnych o gęstości mitochondriów w miocytach o skuteczności dowozu substratów energetycznych miocytom • pojemności i sprawności układów współdziałających w transporcie tlenu, czyli od zdolności: o zwiększania wentylacji płuc, o wzrostu pojemności dyfuzyjnej płuc, o maksymalnej pojemności minutowej serca, o maksymalnego przepływu krwi przez pracujące mięśnie • objętości i pojemności tlenowej krwi, czyli od ilości hemoglobiny

Pułap tlenowy • wyraża się w jednostkach bezwzględnych (mL/min) albo w przeliczeniu na jednostkę masy ciała (mL/kg/min) • uważany za bardzo dobry wskaźnik wydolności fizycznej, określający zakres obciążeń, przy których możliwe jest pełne pokrycie zapotrzebowania na tlen • tolerancja wysiłku zależy w znacznym stopniu od tego, jaki procent VO2 max jest wykorzystywany podczas pracy • tempo pobierania tlenu zwiększa się w pierwszych sekundach wysiłku, a po 2-5 min. osiągany jest adekwatny poziom zapotrzebowania tkankowego • podczas wysiłków submaksymalnych, o zapotrzebowaniu na tlen nie przekraczającym 75% VO2 max osiągany jest stan czynnościowej równowagi • po upływie 20-30 min wysiłku fizycznego występuje tendencja do stałego niewielkiego zwiększania poboru tlenu - VO2 • po zakończeniu wysiłku, VO2 stopniowo zmniejsza się, ale pozostaje jednak większy niż przed wysiłkiem przez kilka, kilkanaście godzin • po zakończeniu wysiłku, nadwyżka O2 w porównaniu do przedwysiłkowych (spoczynkowych) ilości zużycia tlenu, nazwa się długiem tlenowym

Próg mleczanowy, a wysiłek fizyczny • podczas wysiłku o stopniowo wzrastającej intensywności obserwuje się liniowy, a później nieliniowy wzrost stężenia kwasu mlekowego - LA we krwi • po przekroczeniu obciążenia około 50-70% VO2 max występuje gwałtowne, nieliniowy przyrost stężenia kwasu mlekowego, świadczący o wzroście udziału glikolizy w pokrywaniu energetycznego zapotrzebowania mięśni Próg mleczanowy • obciążenie przy którym rozpoczyna się szybka akumulacja kwasu mlekowego we krwi, nosi nazwę progu mleczanowego • przyczyną występowania progu jest przypuszczalnie rekrutacja szybkich komórek mięśniowych o beztlenowym szlaku resyntezy energii w miocytach • im większa jest intensywność wysiłku fizycznego odpowiadająca progowi mleczanowemu, tym większa jest zdolność do wykonywania wysiłków wytrzymałościowych • w praktyce, wykorzystuje się oznaczanie progu mleczanowego, (pomiar stężenia LA we krwi) do oceny wytrzymałości motorycznej W czasie wysiłku o zwiększającym się obciążeniu, równolegle do zmian stężenia kwasu mlekowego we krwi, następują zmiany, wzrosty, innych wskaźników fizjologicznych, np.: • stężenia jonów H+ • poziomu amoniaku • stężenia amin katecholowych we krwi • wentylacji minutowej płuc • objętości wyrzutowej serca – SV • pojemności minutowej serca - CO • częstości akcji serca – HR • ciśnienia tętniczego - RR (ciśnienia skurczowego) • podstawowej przemiany materii - PPM

Objawy zmęczenia mięśni poprzecznie prążkowanych • spadek szybkości i siły skurczu • spadek pobudliwości mięśnia • spadek amplitudy skurczu • wydłużanie fazy rozkurczu • spadek wydajności energetycznej • nagromadzenie się kwasu mlekowego • spadek pH środowiska miocytu, (wzrost stężenia H+ i Pi ) • wyczerpywanie się zasobów glikogenu mięśniowego, a później glikogenu wątrobowego • powstawanie przykurczów i bólu mięśni szkieletowych • stała utylizacja glukozy powoduje powstanie czasowej hipoglikemii • hipoglikemia nasila objawy znużenia mięśniowego • hipoglikemia wysiłkowa, zasadniczo obniża poziom przemian metabolicznych w CUN • odwodnienie ustroju w trakcie długotrwałego wysiłku nasila zmęczenie mięśniowe. Znaczna hipowolemia zmniejsza: o perfuzję tkankową o dostępność substratów energetycznych o sprawność usuwania produktów przemiany materii

Bolesność mięśni szkieletowych a wysiłek fizyczny • czynność skurczowa mięśni może wywołać bolesność • mamy 2 typy bolesności: 1. bolesność wczesna, występująca w czasie wysiłku fizycznego o dużej intensywności, • zanika w kilka minut po wysiłku fizycznym, czasem w kilka godzin • geneza jest nie znana • uważa się, że najprawdopodobniej spowodowana jest przez gromadzące się metabolity w tkance i spadek pH 2. bolesność opóźniona (DOMS ) pojawia się w kilka lub kilkanaście godzin po zakończeniu wysiłku fizycznego, najprawdopodobniej spowodowana jest przez: o obrzęk miocytów o mikrouszkodzenia włókien mięśniowych z wyciekiem sarkoplazmy do przestrzeni międzykomórkowej o towarzyszący tym zmianom, stan zapalny Układ oddechowy a wysiłek fizyczny Wysiłek wzmaga zapotrzebowanie na tlen i energię metaboliczną, dlatego: • wentylacja płuc (VE) zwiększa się natychmiast po rozpoczęciu wysiłku, przez wzrost częstości i objętości oddechowej - TV • początkowy wzrost VE jest kontrolowany głównie przez mechanizm ośrodkowy jako bezpośrednia aktywność ośrodków oddechowych pnia mózgu pobudzonej kory i receptorów obwodowych (odruchy z mechanoreceptorów) • podczas wysiłku osiągana maksymalna VE waha się w zależności od masy ciała od 100 do 200 dm3/min Próg wentylacyjny a próg mleczanowy Próg wentylacyjny pokrywa się z progiem mleczanowym, dlatego może być użyteczny, jako metoda nieinwazyjna do określenia stopnia wydolności ustroju. Czynność układu krążenia podczas wysiłku • pojemność minutowa serca - CO podczas wysiłku rośnie proporcjonalnie do zapotrzebowania na tlen, przy przeciętnej wydolności fizycznej CO wynosi 20-25 dm3/min. • u sportowców uprawiających dyscypliny wytrzymałościowe parametr ten może przekraczać 40 dm3/min. • najłatwiejszym wskaźnikiem reakcji układu krążenia na wysiłek fizyczny jest częstość akcji serca - HR, zależny głównie od wieku

Objętość wyrzutowa serca - SV a wysiłek fizyczny • osiąga maksymalną wielkość 100-150 ml już przy obciążeniach, przy których zapotrzebowanie na tlen wynosi 30-50% VO2 max • przy zwiększaniu obciążenia, wzrost CO jest wyłącznie skutkiem zwiększania HR • wzrost SV towarzyszy zwiększaniu frakcji wyrzutowej do 85% podczas wysiłków maksymalnych Objętość wyrzutowa serca - SV Maksymalna objętość wyrzutowa zależy od: • objętości jam serca • siły skurczu serca • dopływu krwi do serca = powrotu żylnego • wartości ciśnienia tętniczego w aorcie • czynników konstytucyjnych • treningu fizycznego Zmiany dystrybucji przepływu krwi w ustroju podczas wysiłku fizycznego • rozszerzają się tętniczki i zwieracze przedwłośniczkowe w mięśniach • wazodilatacji ulegają naczynia wieńcowe i skóry • zwiększa się opór naczyniowy w naczyniach jamy brzusznej, nerkach, a spada w mięśniach • ciśnienie skurczowe wzrasta proporcjonalnie do wielkości obciążenia, a rozkurczowe ma nieznaczny wzrost Mechanizmy fizjologiczne reakcji układu krążenia na wysiłek Reakcja układu krążenia na wysiłek bezpośrednio kształtowana jest przez następujące mechanizmy: ➢ oddziaływanie mechaniczne na naczynia żylne przez tzw. pompę mięśniową i pompę oddechową powodujące zwiększenie powrotu krwi do serca (rośnie powrót żylny) ➢ zmiany aktywności unerwienia autonomicznego serca i naczyń krwionośnych ➢ zmiany wydzielania hormonów, np.: amin katecholowych, hormonu wzrostu, ACTH, kortyzolu, angiotensyny II, wazopresyny ➢ wydzielania czynników miejscowych działające na naczynia krwionośne w różnych narządach ➢ przepływ krwi przez skórę regulowany jest przez unerwienie współczulne : zawiera on komponent naczyniozwężający (adrenergiczny) oraz naczyniorozszerzający (nieadrenergiczny) początkowo zmniejszony przepływ jest efektem noradrenaliny, ale późniejszy wzrost wynikiem działania innego neuroprzekaźnika do zwiększenia przepływu skórnego przyczynia się miejscowy czynnik - bradykinina uwalniana z gruczołów potowych

Zmiany objętości i składu krwi podczas wysiłku • podczas wysiłku o dużej intensywności objętość osocza zmniejsza się o 5-15% w czasie pierwszych 10-15 min na skutek przesączania płynu z naczyń do przestrzeni pozanaczyniowej w mięśniach • później wzrost osmolalności osocza, powoduje wtórny powrót wody do naczyń krwionośnych • podczas długotrwałego wysiłku z towarzyszącym obfitym poceniem się, dochodzi do zmniejszenia objętości krwi • wzrost liczby erytrocytów jako głównie odbicie zmian objętości osocza • zwiększona hemoliza i zwiększone uwalnianie niedojrzałych erytrocytów ze szpiku do krwi • rośnie poziom leukocytów, głównie neutrofilii i limfocytów • występuje trombocytoza • wysycenie hemoglobiny tlenem zmniejsza się na skutek przesunięcia krzywej dysocjacji HbO2 w prawo jako efekt wzrostu temperatury ciała i spadku pH krwi • zawartość O2 krwi tętniczej zwiększa się z powodu zagęszczenia krwi i zwiększenia liczby erytrocytów • kwasica metaboliczna pojawia się w czasie wysiłków przy obciążeniach przekraczających 60-70% VO2max, bo dochodzi do akumulacji kwasu mlekowego i innych metabolitów we krwi • podczas bardzo intensywnych wysiłków pH krwi obniża się do 6,8-6,9 • zwiększeniu osmolalności osocza sprzyja obfite pocenie się • zmiany stężenia elektrolitów w osoczu na ogół odzwierciedlają przesunięcia wody z lub do przestrzeni wewnątrznaczyniowej • wyjątek stanowią jony K+ uwalniane z mięśni szkieletowych, w czasie wysiłków supramaksymalnych stężenie może osiągnąć 8 mmol/L, a po zakończeniu pracy K+ szybko spada i po 3 min. wraca do normy, (czasem występuje przejściowa hipokaliemia) Wysiłkowe zmiany czynności układu wydzielania wewnętrznego • podczas wysiłku dochodzi do zmian wydzielania hormonów • istotna jest interakcja z autonomicznym układem nerwowym - AUN w kontroli zapewnienia optymalnych warunków dla mięśni i zachowania ogólnoustrojowej homeostazy podczas wysiłku • pobudzony jest układ współczulno-nadnerczowy- w czasie wysiłku we krwi rośnie stężenie NA, głównie z powodu aktywności części współczulnej AUN i A - adrenaliny wydzielanej z rdzenia nadnerczy • hormony wysp trzustkowych, podczas wysiłku wydzielanie insuliny ulega zahamowaniu, a wzmaga się wydzielanie glukagonu, główną przyczyną tych zmian jest zwiększenie aktywności współczulnego unerwienia trzustki i stężenia amin katecholowych we krwi • przysadka mózgowa, wysiłek powoduje zwiększenie wydzielania hormonów przedniego płata przysadki: GH, ACTH, TSH, prolaktyny i beta-endorfiny, reakcje te wyzwalane są za pośrednictwem odpowiednich hormonów podwzgórzowych w czasie intensywnego lub długotrwałego wysiłku zwiększa się również wydzielanie ADH

• wzmożone wydzielanie ACTH zwiększa sekrecję hormonów kory nadnerczy kortyzol rdzenia nadnerczy potencjalizuje działanie amin katecholowych (działanie permisyjne) i bezpośrednio kontroluje metabolizm wysiłkowy Układ RAA i wysiłek fizyczny • układ aktywują aminy katecholowe przez stymulację beta1 receptorów adrenergicznych aparatu przykłębuszkowego bezpośrednio, a pośrednio aminy zmniejszają przepływ krwi przez nerki • zmniejszenie objętości krwi i utrata jonów Na+ w przypadku obfitego pocenia się, mogą również przyczyniać się do zwiększenia aktywności układu RAA Czynność nerek w czasie wysiłku fizycznego • podczas wysiłku zmniejsza się diureza z powodu zmniejszenia przepływu krwi przez nerki oraz zwiększenia wydzielania aldosteronu i wazopresyny - ADH • wzrost ciśnienia filtracyjnego podczas ciężkich wysiłków może spowodować białkomocz • w moczu może pojawiać się też mioglobina oraz hemoglobina w efekcie wzmożonej hemolizy CUN a wysiłek fizyczny Mechanizm ochronnego działania wysiłku fizycznego na CUN, GH - hormon wzrostu, IGF1 insulinopodobny czynnik wzrostu -1

Trening fizyczny • jest to proces postępującej adaptacji organizmu do wysiłku fizycznego jako odpowiedź na systematycznie wykonywane ćwiczenia • wynikiem programu treningowego jest poprawa wydolności fizycznej i/lub tolerancji wysiłku osiągane przez pokonywanie większych obciążeń do indywidualnego optimum • trening rozwija zmiany przystosowawcze w: o układzie nerwowym o układzie endokrynnym o układzie sercowo-naczyniowym o układzie oddechowym o układzie ruchowym

• rodzaj i zakres zmian adaptacyjnych ustroju zależy od: o celu indywidualnego o charakteru treningu, o czasu trwania wysiłku o systematyczności o programu treningowego o intensywności • podstawą wszystkich typów treningu sportowego jest progresywne zwiększanie obciążenia Zmiany treningowe w ustroju • wzrost siły mięśni szkieletowych • wzrost masy mięśniowej • usprawniona rekrutacja jednostek motorycznych • zwiększona gęstość sieci nn. krwionośnych w mięśniach • zwiększona wydajność układów enzymatycznych mięśni • zwiększona wrażliwość mięśni na insulinę • zwiększona zdolności pobierania tlenu • zwiększona maksymalna wentylacja minutowa i pojemność dyfuzyjna płuc • zwiększona perfuzja płuc, szczególnie w górnych ich segmentach • zmniejszona spoczynkowa częstość akcji serca - HR, określana jako bradykardia sportowców ( 40-50/min ) • maksymalna HR nie ulega zmianie pod wpływem treningu lub nieznacznie się zmniejsza, natomiast po wysiłku tempo powrotu HR do normy ulega znacznemu przyspieszeniu • po treningach, objętość wyrzutowa serca - SV jest zwiększona w spoczynku • przesunięcie progu mleczanowego w prawo, czyli większych obciążeń oraz zwiększonego zużycia substratów tłuszczowych, co umożliwia zaoszczędzenie zasobów węglowodanów w organizmie • zwiększa się powrót żylny • na skutek zwiększonego powrotu żylnego, wydłuża się czas napełniania komór serca • dochodzi do przerostu mięśnia sercowego i usprawnienia czynności rozkurczowej lewej komory • po treningu, zwiększa się frakcja wyrzutowa serca podczas maksymalnego wysiłku

• pojemność minutowa serca - CO zwiększa się, a jej wartość rośnie dzięki wzrostowi objętości wyrzutowej serca – SV • u osób rozpoczynających trening VO2 max może zwiększyć się o 20-30% w ciągu 1-2 miesięcy ćwiczeń ruchowych • a u wytrenowanych sportowców w cyklu treningowym, zmiany VO2 max są niewielkie i wahają się w granicach kilku procent • treningi szybkościowe nie wywołują tak znaczących zmian w układzie krążenia i oddychania, jak trening wytrzymałościowy • zarówno masa i rozmiary serca ulegają zwiększeniu