Reakce a adaptace organismu na fyzickou zátěž Doc. Vilikus Ústav tělovýchovného lékařství 1. LF UK Salmovská 5, Praha 2

SPORT A INCIDENCE (nový výskyt) NEMOCÍ žádné změny: onemocnění periferních cév (ICHDK) rakovina konečníku, rakovina žaludku mírný pokles: rakovina prostaty, plic, slinivky břišní významný pokles vysoký tlak, cukrovka, mozková mrtvice, osteoporóza výborný efekt rakovina tlustého střeva ischemická choroba srdeční (ICHS IM, sy. AP arytmie) celková úmrtnost

Druhy zátěže z různých hledisek podle kontrakce: zátěž dynamická (izotonická) zátěž statická (izometrická) podle intenzity: VO2max TF nízká < 40% <120 tep/min střední 40-70% 120 až 150 tep/min vysoká 70-95% 150 až 170 tep/min maximální 95-100% 170 až (220-věk) tep/min podle trvání: krátkodobá < 20-30 s (zásoby ATP a CP) střednědobá 1 - 20 min (svalový glykogen) vytrvalostní 20 - 30 min < (změna lipidemie) podle změn spiroergometrických ukazatelů: iniciální fáze (2-3 minuty) (výrazné změny) rovnovážný stav (od 4. min) (relativně neměnné hodnoty)

Metoda stanovení W170 3,2 W TF [tepy/min] nutno docílit aspoň 2x rovnovážného stavu 170 W170 .kg-1 = 3,2 W TF2 muž: “dobrá“ zdatnost TF1 žena: “výborná“ zdatnost vrcholový atlet: “špatná“ zdatnost 3,2 W výkon 1,5 W 2,5W

Reakce některých respirometrických ukazatelů iniciální fáze prudký vzestup TF, DF, TV, VE, VO2, VCO2 … při nízké a střední intenzitě: návyk, rytmus, druh zátěže rovnovážný stav relativní stabilita funkčních parametrů (do ANP) při vyšší intenzitě: samotná intenzita si vynutí urč. hodnotu DF, TV, VE ... Stupňování zátěže při spiroergometrii VE (l) k obnovení “steady state“ většinou stačí 4-6 minut 4-6 min 4-6 4-6 4-6 4-6 4-6 4-6 4-6 4-6 zátěž (W)

Reakce oběhových parametrů na zátěž 200 ml (sport) Qs 100 ml (nesport) 60 ml ANP (Conconi) TF 60 tepů 40 l (sport) myokard 20 l (nesport) MV mozek těsně koreluje s VO2 GIT 5 l 20 40 60 80 100 % VO2max

Reakce oběhových parametrů na zátěž a-v diff. O2 6ml O2/100 ml krve 16 ml (nesport) 18 ml (sport)* TKs 20 40 60 80 100 % VO2max 80 mmHg 200 torr 100 torr (nesp, staří) TKd 120 mmHg 60 torr (sp, mladí) myokard mozek GIT *vytrvalci (endo x exo erytropoetin): Hgb/Hct limity: muži 175 g.l-1/50%; ženy 165 g.l-1 /48%; lyžaři běžci: muži 185 g.l-1 /52%; ženy 175 g.l-1 /50%)

Reakce na zátěž Dýchací systém: + DF až na 30-40 resp. 40-50/min + TV: IRV pak ERV, až do 60-70% VC mezi DF a TV „kompromis“- (bránice/mrtvý prostor) efektivnost ! (nezasahovat do stereotypu !) Oběhový systém: MV = Qs x TF periferní cévní rezistence klesá, pokles TKd při srovnatelném výkonu TF u netrén. vyšší při stejné TF je výkon sportovce vyšší

Redistribuce krve při zátěži MV = 20 l (N) MV = 40 l (S) KLID MV = 5 l svaly 25 % 85 % 5 % 5 % srdeční sval 12 % mozek 4 % ledviny 25 % 2 % trávící ústrojí 3 % 30 %

Anaerobní práh spiroergometrický parametr VE ANP invazivní měření opakovaně LA z kapilární krve (zlom LA křivky) neinvazivní měření ventilo-respirometrické („V-slope“, zlom VCO2) Conconiho test (zlom TF) spiroergometrický parametr VE ANP nejvyšší “steady state“ produkce LA = spotřeba LA LA 4 mmol/l 60-90% VO2max TF VCO2 laktát zátěž (W) anaerobní práh

ANP AP

Význam tepového kyslíku (VO2max .TF-1) stejný výkon = stejný EV = stejná VO2 = stejný MV stejný MV, různý Qs a TF ! př. 200 W…. MV 15 l MV = Qs x TF pacient 15000 ml = 60 ml x 250 nereálná TF nesport. 15000 ml = 90 ml x 165 vysoká intenzita sportovec 15000 ml = 150 ml x 100 nízká intenzita absolutní zátěž - relativní zátěž Qs podstatný faktor transportní kapacity Qs obtížně měřitelný, VO2max .TF-1 snadno měřitelný

Princip adaptace - superkompenzace next training Cathabolic phase Anabolic phase supercompensation START END LOAD RECOVERY Circulatory reaction anticipation sympatic adrenergy vagal cholinenergy Metabolic reaction

Adaptace transportního systému na zátěž

(vytrvalostní, dynamická) Izometrická kontrakce Adaptace levé komory na sport. aktivitu Normál Tlaková zátěž Objemová zátěž Izotonická kontrakce (vytrvalostní, dynamická) Izometrická kontrakce (silová, statická) Proporcionální dilatace Koncentrická hypertrofie Obr.2

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

Hodnocení morfologických a funkčních změn a) Klasické ukazatele RTG objem srdce VRTG = 0,4 x d x š x hl relativní objem srdce VRTG x kg-1 srdečně výkonnostní kvocient VRTG / VO2max.TF-1 b) ECHO ukazatele zátěžová echokardiografie pouze do 50% maxima, pro TVL omez. význam zkrácení obvod. vlákna FS = 100 x (Dd-Ds) /Dd 25-46 [%] rychlost zkrác. obvod. vlákna mVcf = FS / LVET 70-160 [% .s-1] h/r kvocient ZSLK / poloměr LK 0,25-0,45 hmotnost LK = 1,05 x [(Dd + IVS + ZSLK)3 - Dd3 ] 70-330 [ g]

Hodnocení morfologických a funkčních změn c) nepřímá kalorimetrie, spiroergometrie Nesport Sport Wmax.kg-1 výkon 3-4 W 6-8 W TFmax oběhové vytížení 210 - věk VO2max.kg-1 vytrvalost 30-40 ml 60-80ml VO2max.TF-1 rychl.- vytrv. 15 ml 30 ml VEmax ventilace 100 l 200 l RERmax metab. vytížení 1,10 - 1,20 VEmax/VO2maxventil. ekvivalent 30 MVmax VO2max/ a-v diff O2 20 l 40 l Qsmax MVmax/TF 100 ml 200 ml

Příznivé účinky sportu - adaptační změny Astrand: “Zeptejte se svého lékaře, zda jste natolik zdraví, abyste si mohli dovolit nesportovat“ transportní (oběhový a dýchací) systém zlepšení periferní svalové pumpy, zlepšení žilního návratu, zvýšení Qs, pokles TF a tím i pokles MVO2 v myokardu pokles VO2 v myokardu na submax. zátěži zvýšení VO2 max, MVmax při max. zátěži, zvýšení vytrvalosti zvýšený ANP (hranice pro hromadění La ve svalech) relativní vzestup kontraktility srdce pokles TKs a TKd na srovnatelné zátěži zvýšená hustota kapilár v kosterních svalech, méně a-v zkratů, lepší a-v diference pro kyslík, ekonomičtější práce svalů

Příznivé účinky sportu - adaptační změny pohybový aparát hypertrofie/hyperplasie svalů, více kontraktil. proteinů a enzymů zmnožení kapilár ve svalech, zlepšení mikrocirkulace zlepšení neuromuskulární adaptace ve svalech, schopnost zapojit více motorických jednotek v čase, souhra agonistů a antagonistů dle typu tréninku: mitochondrie – aerobní kapacita - vytrv. motor. jj.-účinnost kontraktil. elementů… zvýšení síly architektura kostní trámčiny Ca++ do kostí (x osteoporóza) odolnost šlach, vazů a kostí v tahu i tlaku (x anabolika !)

Příznivé účinky sportu - adaptační změny metabolická adaptace vzestup HDL-cholesterolu, pokles LDL-cholesterolu a pokles triglyceridů pokles potřeby a sekrece inzulinu (DM1 x DM2), zmnožení receptorů ! pokles insulinorezistence ! snížení celk. tuku, pokles intra-abdominalního tuku relativně rychlejší utilizace tuků (ve srovnání se sacharidy) vyšší úroveň BM

Příznivé účinky sportu - adaptační změny psychická adaptace a celková odolnost lepší odolnost proti stresu lepší odolnost proti infekci (pozor, ne u přetrénování !) vyšší sebevědomí a sebedůvěra aktivní vztah k vlastnímu zdraví (strava, kouř., alk., PA, spánek…) smysl pro kolektiv a pro fair play

Kyslíkový deficit a kyslíkový „dluh“ rovnovážný stav je relativní: termoregulace, energet. zásoby, zvyšuje se TF … zátěžová VO2 rovnovážný stav O2 deficit O2 dluh klidová VO2 = 250 ml čas