Aktivní pohybový systém Svaly a pohybová aktivita Doc. Vilikus Ústav tělovýchovného lékařství 1. LF UK Salmovská 5, Praha 2

Struktura svalu Pohyb a sval: +++ hypertrofie až hyperplazie - - - hypotrofie až atrofie Svalové vlákno (syncitium) – myofibrila – myofilamentum (aktin/myosin) S věkem: klesá průřez svalu zvyšuje se % pomalých vláken (o 5%/10 let po 25. roce věku) po 40. roce hypotrofují všechny typy vláken Kontrakce: Akč. potenciál... Ca++ ze sarkopl. retik… ATP...ADP… aktomyozinový komplex Relaxace: rozpad aktomyozin.komplexu… reabs. Ca++… resynt. ATP z ADP Motorická jednotka = všechna sval. vlákna inerv. stejným neuronem

Typologie svalových vláken Svalová síla: 1. průřez svalu (40-60 N/cm2…. 4-6 kp/cm2) 2. počet motorických jednotek najednou 3. koordinace (+motivace , +emoce) Sval je heterogenní populací různých typů vláken: I červená (pomalá) oxidativní (oxidativní fosforylace, mitochondrie) II bílá (rychlá) II A oxidativní II B glykolytická (vysoká aktivita ATP-ázy) vysoký podíl genetické podmíněnosti na podílu I a II typu čím vyšší podíl genet. podmíněnosti, tím nižší trénovatelnost dědí se; intrerindividuální rozdíly; intermuskulární rozdíly silovým trénink: stoupá počet II B na úkor II A, stoupá obsah ATP, CP stoupá svalový glykogen vytrval. trénink: stoupá počet II A na úkor II B, stoupá počet mitochondrií aktivita ee. Krebs. cyklu, ox. fosforylace, dých. řet.

Typologie svalových vláken - HISTOCHEMIE IIA IIB aktivita ATP-ázy nízká vysoká aktivita glykolýzy střední akt. ox. fosforylace obsah myoglobinu vysoký barva červená růžová bílá

Typologie svalových vláken - STRUKTURA IIA IIB průřez vlákna [mm2] 5000 6000 5500 kapilár/1 vlákno 5 4 3 šířka Z-linie mm 75 65 55 interfibril. mitoch.* 2,5 2 lipidové inkluze [%] 0,25 0,10 0,05 *Saltin / limitace vytrv.výkonu

Typologie svalových vláken - FUNKCE IIA IIB doba izometrické kontrakce [ms] přes 100 pod 100 max. tenze [g] 12 25 unavitelnost pomalá rychlá

Typologie svalových vláken - BIOCHEMIE IIA IIB ATP [mmol.g-1] 5 5,5 CP [mmol.g-1] 13 14 15 glykogen [mmol.g-1] 80 85 90 triglyceridy [mmol.g-1] 7 4

Podíl typu svalových vláken – závislost na věku IIA IIB Dítě 6 let 60 20 Dosp. 25 let 35-60 20-30 20-35 Dosp. 70 let 50-65 10-15

Podíl typu svalových vláken – závislost na funkci svalu IIA IIB posturální 70-90 15 0-10 fázický 45 20 35

Podíl typu svalových vláken – závislost na genetice Jedinec I IIA IIB Typ vytrvalec 80% 10% Typ sprinter 30% 40% Typ IIA možno do určité míry trénikem přeměnit na IIB nebo na I

Zdroje energie a typy svalových vláken při zátěži různého trvání a intenzity rychlostní zátěž (sprinty, lze opakovat po krátké přestávce) cca do 15 s: ATP, CP bez laktátu, „alaktátová zóna“, vlákna IIB rychlostně-vytrvalostní zátěž (běh 400 m; lze opak. za 1 den) 15-50 s: ATP a CP, AG, vysoká tvorba laktátu, vlákna IIB a IIA krátkodobá vytrvalostní zátěž (běh 800 m; lze opak. za 1 den) do 120 s: glykogen, AG, velmi vysoká tvorba laktátu, IIA a IIB střednědobá vytrvalostní zátěž (běh 1500 m – 5000 m; 2-3 dny) 2-11 min: glykogen; AG + OF, střední tvorba laktátu, IIA dlouhodobá vytrvalostní zátěž (běh 5000 m – půlmaraton; 3-4 dny) 11-60 min: glycidy a lipidy; OF + AG , nízká tvorba laktátu, typ I velmi dlouhá vytrvalostní zátěž (maraton; lze opakovat za týden) nad 60 min: lipidy (málo glycidy); OF, bez tvorby laktátu, typ I

Energetické zdroje při zátěži krytí energie anaerobní glykolýza laktát (Brooks) 100% ATP CP oxidativní fosforylace VO2 50% 20 40 60 80 100 120 140 čas (s)

Svalová inervace alfa-motoneurony v předních rozích míšních – nervosval. ploténka vlastního svalu stah extrafuzálních vláken pyramidové dráhy podněty z motorické kůry mozkové – volní pohyby gama-neurony – nervosval. ploténka sval. vřeténka stah intrafuzálních vláken (svalových vřetének) extrapyramidové dráhy podněty z RF, tekta, mozečku – tonus svalů Př. patelární reflex: natažení vřetének, simulace natažení svalu, aktivace alfaneuronů na úrovni míchy, kontrakce svalu Posturální regulace svalového tonu – aniž bychom museli zapojovat do hry mozkovou kůru a tím i naše vědomí, titubace se vyrovnávají Trofický vliv neuronů (paraplegie…atrofie svalové hmoty)

Pohybové schopnosti Pohybové schopnosti úroveň: molekulární, buněčná, orgánová, systémová… př. SÍLA (kulturistika) RYCHLOST (sprint) VYTRVALOST (maraton) OBRATNOST (skoky do vody) (Ohebnost) dvojkombinace: sprint (R+S), 800 m běh (R+V), veslování (V+S), trojkombinace: sport. gymnastika (O+S+R) čtyřkombinace: míčové hry ONTOGENEZE – dospívání, nabývání schopností: 1. obratnost – 2. rychlost a dyn. síla – 3. vytrvalost – 4. stat. síla ONTOGENEZE – stárnutí, ubývání schopností: 1. obratnost – 2. rychlost – 3. síla – 4. vytrvalost

Pohybové schopnosti SÍLA OBRATNOST RYCHLOST VYTRVALOST kuturistika vzpírání gymnastika cyklistika dráhová skoky do vody lyže sjezd sprint střelba golf OBRATNOST míčové hry RYCHLOST plavání automobilismus šerm 400 m běh horolezectví cyklistika silniční 800 m běh běh na lyžích 10 km běh maraton VYTRVALOST

Charakter adaptace svalů vlivem silového tréninku hypertrofie vláken II B (zvětšení průřezu svalu) roste množství kontraktilních bílkovin stoupá počet II B na úkor II A, zvýšení obsahu myokinázy (2 ADP +2 P… 2 ATP) schopnost zapojit max. počet motorických jj. v 1 okamžik dynamický silový trénink …síla o 60% statický (izometrický) trénink …síla o 30% (Councilman) další faktory: aminokyseliny (bílkoviny) androgeny (testosteron, DHEA) anabolika (superanabolon, stanolol) STH (somatotropin, růstový hormon) inzulin (anabolický efekt) karnitin (přenašeč VMK do mitochondrií k betaoxidaci)

Charakter adaptace svalů vlivem rychlostního tréninku zvýšení obsahu makroergních fosfátů ATP a CP resyntéza ATP za 8 sekund, resyntéza CP za 4 min vysoké procento vláken II B (vrcholový sprinter min. 75 %) poměr rychlých a pomalých vláken nezměněn (geneticky dáno) …rychlostní předpoklady jsou podmíněny především geneticky

Charakter adaptace svalů vlivem rychlostně-vytrvalostního tréninku glykolytický metabolismus (velmi nízké pH…až 6,6 !) pufrovací kapacita svalů pro laktát (karbohydrátový systém) resyntéza glukózy z La v játrech (Coriho cyklus) zvýšení obsahu glykogenu

Charakter adaptace svalů vlivem vytrvalostního tréninku aerobní kapacita, VO2max (srdce i kosterní sval) počet mitochondrií (Saltin, Mellerowitz) a mitochondr. enzymů (Krebs, betaoxidace, dýchací řetězec) počet krevních kapilár () počet vláken typu I (u vrchol. vytrvalce min. 75 %) glykogen (u vrchol. vytrvalce vystačí na 120 minut !) „glykogenová bomba“ superkompenzace 2 hod po tréninku superkompenzace po vyčerpání glykogenu cca po 5-6 dnech utilizace tuků z tuk. tkáně dříve než netrénovaných glycidy NE těsně před výkonem… reaktivní hyperinzulinémie a hypoglykémie !

Limitující článek vytrvalostního výkonu Ventilace nabídka vzduchu alveolům převyšuje poptávku Difuze difuzní kapacita vyšší než schopnost využít O2 Centrál. oběh srdce - limitující článek - zkrácení diastoly (až 60ms) … pokles EDV - snížení kontraktility myokardu … zvýšení ESV Perif. oběh funkční kapilarizace /průřez svalu poměr kontrakce/relaxace Tkáně mitochondrie svalů, enzymy Saltin: trénink 1 dolní končetinou Mellerowitz: počet mitochondrií - svalová biopsie