e-kniha Kondiční trénink - fyziologické aspekty http://ftk.upol.cz/menu/struktura-ftk/katedry-a-instituty/katedra-prirodnich-ved-v-kinantropologii/studium-a-vyuka/studijni-materialy/ Skype: botasek1 Twitter: @mikebotek

Fyziologické aspekty pohybu – nMgr. PhDr. Michal Botek, Ph.D. Fakulta Tělesné kultury, Univerzity Palackého

POHYB = STRESOR ↑↑↑ METABOLISMU α1; α2; β1; β2 STRESOR a STRES – narušení homeostázy Akutní odpověď organismu AKTIVACE STRESOVÉ OSY snížení aktivity PARASYMPATIKU a zvýšení SYMPATIKU + vyplavení KATECHOLAMINŮ / Adrenalin + Noradrenalin / ADRENERGNÍ RECEPTORY α1; α2; β1; β2 REDISTRIBUCE KRVE ↑↑↑ METABOLISMU

REDISTRIBUCE KRVE Rozšíření svalových tepen (účinek A – β adrenergní) + zúžení útrobních tepen kombinace NA (α adrenergní) a A REDISTRIBUCE krve z útrob do svalů při zátěži KLID ZATÍŽENÍ

Zesílení vlivu katecholaminů KLID ZÁTĚŽ Zesílení vlivu katecholaminů Cévy svalů Cévy břicha Cévy svalů Cévy břicha Adrenalin/Noradrenalin

ŘÍZENÍ METABOLISMU neurohumorální regulace (ANS + hormonální systém) odpověď závisí : DÉLKA + INTENZITA (50 % VO2max změny v ANS) : TRÉNOVANOST + VNĚJŠÍ PODMÍNKY NADH FADH Schéma převzato z Máček & Radvanský (2011)

ZAPOJENÍ METABOLICKÝCH SYSTÉMŮ PŘI MAXIMÁLNÍ PRÁCI

Zdroje energetického krytí při zvyšující se intenzitě RQ sacharidů = 1 RQ = CO2 O2 1 g = 4,1 kcal RQ tuku = 0,7 1 g = 9,3 kcal (Hamar & Lipková, 2001) aerobní práh anaerobní práh

Anaerobní trénink Zvyšuje aktivitu ATP-cyklu zvyšuje aktivitu glykolytických enzymů MÁ pouze minimální vliv na oxidativní enzymy Čili - fyziologické změny vzniklé v důsledku tréninku jsou vysoce specifické a závislé na typu tréninku!

Účinky aerobního tréninku Zvyšuje aktivitu oxidativních enzymů a neovlivňuje aktivitu enzymů ATP-cyklu a aktivitu glykolytických enzymů.

HORMONÁLNÍ ŘÍZENÍ METABOLISMU sekrece hormonů se odvíjí od INTENZITY ZATÍŽENÍ > 50 VO2max = odpovědˇ jako POPLACHOVÁ REAKCE (SY+A-NA) !!! ZATÍŽENÍ = KATABOLICKÉ LADĚNÍ METABOLISMU !!! ZVÝŠENÁ POTŘEBA ENERGIE PRO PRACUJÍCÍ SVALY ↑↑ SEKRECE HORMONŮ: Adrenalin (glykogenolýza + lipolýza) Somatotropin (lipolýza) Glukagon (glykogenolýza) ACTH – Kortizol (lipolýza, proteolýza) ZISK ATP ??? SMYSL LIPOLÝZY + UTILIZACE LAKTÁTU ??? ↓ SEKRECE HORMONŮ: Inzulín (nejsilnější anabolický hormon)

Typy svalových vláken  TYP I. – pomalá (slow oxidative) : vyšší obsah myoglobinu : větší počet mitochondrií, enzymy aerobního metabolismu : odolávají únavě, vysoce kapilarizované  TYP II. A – rychlá oxidativní (fast oxidative) : snižuje se obsah myoglobinu : vyšší počet glykolytických enzymů než v I. : méně kapilarizovaná  TYP II. B – rychlá glykolytická (fast glycolitic) : vysoká koncentrace a aktivita glykolytických enzymů : rychle unavitelná : vysoká schopnost generovat svalovou sílu

Nervové řízení volní motoriky (koncový mozek, mozková kůra) (gyrus precentralis) (motor cortex) (pyramidové + extrapyramidové dráhy) (dolní část prodloužené míchy) (α-motoneurony - přední rohy míšní) (mozeček – koordinace pohybu)

Motorická jednotka : nervosvalové spojení, MJ od 5 do 1000 svalových vláken : diferenciace přesnosti pohybu 0.004 – 0.01 s

Mechanizmus svalové kontrakce Impuls z centrální nervové soustavy Interakce Ca2+ s troponinem a tropomyosinem: zrušení troponin, tropmyosinového komplexu Vybuzení elektrického potenciálu Pohyb filament

Konstrukce laktátové křivky 4 až 8 stupňů : délka trvání každého stupně: 4-8 min : determinace AP (1.5-2.0 mmol/L) : determinace ANP (3.5-6.0 mmol/L) – exponenciální vzestup La AP ANP

,,Anaerobní“ práh (ANP) - Laktátový práh (LP) Hraniční intenzita, při které je udržována dynamická rovnováha mezi tvorbou a spotřebou laktátu. Úroveň ANP lze tréninkem ovlivnit (společně s VO2max) IZ odpovídající ANP 87–90 % SFmax 82–85 % VO2max laktát VO2 2-8 mmol/l IZ

Vliv vytrvalostního tréninku na laktátový práh (LT)

? VO2max – maximální spotřeba kyslíku? (Wasserman, 1999) ATP O2 CO2 ? VO2max – maximální spotřeba kyslíku?

VO2 = Q * a-vD (Fickova rovnice) MAXIMÁLNÍ SPOTŘEBA KYSLÍKU SPOTŘEBA KYSLÍKU VO2 VO2 = Q * a-vD (Fickova rovnice) MAXIMÁLNÍ SPOTŘEBA KYSLÍKU VO2max – aerobní kapacita (s věkem klesá) průměrně (20 let): ženy 35 ml/kg/min muži 45 ml/kg/min trénovaní: až 90ml/kg/min (běh na lyžích) : elitní plavci kolem 6 l (80 kg plavec – 75 ml/kg/min) plavci dosahují o 10 % nižší hodnoty VO2max ve vodě než na bicyklovém ergometru

Maximální spotřeba kyslíku - VO2max : běh na lyžích 80-90 ml.kg.-1min-1 : cyklistika silniční 70-80 ml.kg.-1min-1 : plavání 60-70 ml.kg.-1min-1 : fotbal 60-65 ml.kg.-1min-1 : judo ~ 60 ml.kg.-1min-1 : házená 55-65 ml.kg.-1min-1 : basketbal 51-63 ml.kg.-1min-1 : netrénovaní ???? ml.kg.-1min-1

ADAPTACE – VYTRVALOST

KARDIOVASKULÁRNÍ SYSTÉM Zvýšení objemu krve Zvýšení systolického objemu Pokles SF v klidu i během submaximálního zatížení Regulativní dilatace bez výraznější hypertrofie LK Zvýšená kontraktilita myokardu

PULMONÁLNÍ SYSTÉM  zvyšuje se síla a celková výkonnost dýchacích svalů zlepšuje se propustnost membrány sklípků a kapilár pro O2 v mladším věku se zvyšuje i VC zlepšená ekonomika dýchání zvýšená extrakce O2 z alveolárního vzduchu

ZMĚNY V PERIFERNÍ OBLASTI Zvětšení a zmnožení buněčných orgánů aerobního metabolismu Zvýšená aktivita oxidativních enzymů a koncentrace myoglobinu Zlepšená kapilarizace a prokrvení svalových vláken Zlepšená extrakce O2

DIAGNOSTIKA

Stanovení VO2max u sportovců

Stanovení VO2max u plavců protiproudové plavecké tunely - ,,the flume“

Ventilační odpověď při stupňované práci do maxima Bod zlomu CO2

(hyperventilaci) a zvýšení CO2 ve vydechovaném vzduchu! PUFROVACÍ (NÁRAZNÍKOVÝ) SYSTÉM La - H+ H+ + HCO3 H2CO3 pH CO2 + H2O pCO2 v KRVI vede ke stimulaci dýchání (hyperventilaci) a zvýšení CO2 ve vydechovaném vzduchu! RQ > 1 !!!

Ventilační odpověď při stupňované práci do maxima V-slope metoda - ANP

Fyziologické parametry Conconiho test: Deflekční bod ANPc (cirkulační): 85 % SFmax

APARÁTU NA SILOVÉ PODNĚTY ADAPTACE SVALOVÉHO APARÁTU NA SILOVÉ PODNĚTY

ADAPTACE PROBÍHÁ VE TŘECH ETAPÁCH: 1. ETAPA: Období rychlého zlepšení „zvedací“ schopnosti - proces učení (CNS). Malé nebo žádné zlepšení síly jednotlivých svalů, ale pocit zvýšené síly. : efektivnější zapojování jednotlivých motorických jednotek čili zlepšování techniky ne síly : neuromuskulární adaptace po 2 týdnech ! Jones DA (1992). Strength of skeletal muscle and the effects of training. Br Med Bull 48: 592-604. Komi P. V. (1992). Strenght and Power in Sport. Blackwell Scientific Publlication.

Neurální adaptace za 6 až 8 týdnů 2. ETAPA: Zvýšení síly jednotlivých svalových vláken bez zvětšení průřezu (bez hypertrofie). : zlepšování intra- a intermuskulární koordinace : efektivnější zapojování jednotlivých motorických jednotek Neurální adaptace za 6 až 8 týdnů Jones DA (1992). Strength of skeletal muscle and the effects of training. Br Med Bull 48: 592-604. Komi P. V. (1992). Strenght and Power in Sport. Blackwell Scientific Publlication.

3. ETAPA: Pomalý ale stálý vzestup objemu a síly trénovaných svalů : svalová hypertrofie 10 až 12 týdnů Jones DA (1992). Strength of skeletal muscle and the effects of training. Br Med Bull 48: 592-604. Komi P. V. (1992). Strenght and Power in Sport. Blackwell Scientific Publlication.

METABOLICKÝ EFEKT POSILOVÁNÍ zvýšení koncentrace svalového C, CP, ATP a glykogenu zvýšení aktivity glykolytických enzymů (PFK, LDH). (Máček & Radvanský, 2011)

komplexní děj týkající se všech funkčních systémů v organismu Co je to únava ??? signalizátor funkčních změn v organismu obranný mechanismus, projevující se ochranným útlumem CNS při překročení kritické úrovně zatížení komplexní děj týkající se všech funkčních systémů v organismu

ÚNAVA FYZIOLOGICKÁ PATOLOGICKÁ

Fyziologické příčiny únavy: ENERGIE - HOMEOSTÁZA ↓ energetických substrátů (ATP, CP, GLu, GLy) kumulace katabolitů a INT hydrolýza ATP ve svalové b. anaerob. vznik ATP ↑H+ ↓pH ↓ enzymatické činnosti porušená acidobazická a iontová rovnováha (Na+,K+, Ca2+ Mg2+,Cl-, La-, Pyr- ) SID, hyponatrémie Radvanský & Vančura (2007)

b) snížení aktivity klíčových enzymů (např. PFK) Zvýšená koncentrace volných H+ vyvolává: a) snížení pH b) snížení aktivity klíčových enzymů (např. PFK) c) v mozku stimuluje receptory bolesti, nauzea, dezorientace d) vytěsňuje vápníkové ionty z vazby na troponin e) vyvolává pocit bolesti svalů (,,pálení“) f) inhibuje přenos akčního potenciálu

Zotavení – sacharidová superkompenzace : je proces, při kterém dochází k přechodnému zvýšení energetických substrátů nad výchozí úroveň

PATOLOGICKÁ ÚNAVA Syndrom přetrénování přepětí, přetížení, schvácení, krátkodobé přetrénování Syndrom přetrénování

SYNDROM PŘETRÉNOVÁNÍ Sympatikotonická forma Parasympatikotonická forma Silově – rychlostní sporty Parasympatikotonická forma Vytrvalostní sporty narušený spánek snížená chuť k jídlu pokles hmotnosti klidová tachykardie vyšší bazální metabolismus zpomalení regenerace deprese svalový třes abnormální únava klidová bradykardie flegmatičnost snížená citlivost na A+NA zpomalená reakční doba snížená hladina glukózy během zatížení Pokles výkonnosti a ztráta sportovní formy !!!

Termoregulace

Termoregulace je schopnost organismu udržovat stálou optimální teplotu (kolísání 35,8o C - 37o C). Tvorba tepla zejména v játrech a ve svalech, většinou jako vedlejší produkt při látkové výměně. Výdej tepla sáláním (v podobě infračervených paprsků) vedením (voda odvádí teplo lépe než vzduch) prouděním (vítr) odpařováním (pot)

MECHANISMUS REGULACE VODNÍHO HOSPODÁŘSTVÍ Účinky ADH + R-A-A-S

Mechanismus, kterým ADH chrání organismus před ztrátou vody. 2. Pocení snižuje plazmatický objem; výsledkem je zvýšení koncentrace krve a zvýšení krevní osmolality 3. Zvýšení osmolality krve stimuluje hypotalamus 4. Hypotalamus stimuluje zadní lalok hypofýzy 1. Pohybová aktivita podporuje pocení 5. Zadní lalok hypofýzy produkuje ADH. 6. ADH působí na ledviny, zvyšuje prostupnost renálních tubulů a sběrných kanálků pro vodu; výsledek = zvýšená reabsorpce vody. 7. Objem plazmy se zvyšuje a osmolalita krve klesá. Mechanismus, kterým ADH chrání organismus před ztrátou vody.

Účinky R-A-A-S

Mechanismus působení Renin-Angiotenzin-Aldosteronového systému 3. Redukovaný objem krve v ledvinách stimuluje uvolňování reninu z ledvin. Renin napomáhá tvorbě angiotenzinu I, který je konvertován na angiotenzin II 2. Pocení redukuje objem plazmy a průtok krve ledvinami 1. Svalová aktivita podporuje pocení 4. Angiotenzin II stimuluje uvolňování aldosteronu z kůry nadledvin 5. Aldosteron zvyšuje resorpci Na a H20 z renálních tubulů 6. Plazmatický objem se zvyšuje Mechanismus působení Renin-Angiotenzin-Aldosteronového systému

Zotavení po tělesném zatížení Působení aldosteronu a ADH přetrvává 12 až 48 hodin po zátěži = = redukce produkce moči a ochrana organismu před další dehydratací Prolongované působení aldosteronu na reabsorpci sodíku zvyšuje jeho koncentraci nad normální hladinu = = zvýšená spotřeba vody

Po ukončení se nadbytek sodíku a vody vyloučí močí. Opakované cvičení a dehydratace významně zvyšují plazmatický volum, který stoupá po celou dobu pohybové aktivity. Po ukončení se nadbytek sodíku a vody vyloučí močí. Rapidní pokles plazmatického objemu po ukončení zátěže. Změny plazmatického objemu během opakovaného zatížení a dehydratace v průběhu 3 dnů.

ZMĚNY HEMOGLOBINU A HEMATOKRITU : hemoglobin (muži 135-174, ženy 116-163 g/L) : Hematokrit – objem formovaných krevních elementů (erytrocytů) vyjádřený v procentech celkového množství krve (upraveno podle: Wilmore J. H., 2004) : muži 40 – 54 %; ženy 36 – 48 % (Billet, 1990) (Neumann et al., 2005)