Fyziologické aspekty pohybu 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)

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

ENERGETICKÉ SYSTÉMY jediným možným zdrojem energie pro stah svalu je chemická látka adenozintrifosfát (ATP) !!! ATP – CP: kreatin fosfát (CP) zásobárna energie pro ,,dobití“ ATP* (~2 s)

ANAEROBNÍ ZISK – ATP 3 ATP 2 ATP 300 – 500 (800) g GLYKOGEN A GLUKÓZA Pyruvát 3 ATP 2 ATP ATP + LAKTÁT : RYCHLÁ, ale NEHOSPODÁRNÁ cesta k získání ATP

pH CO2 + H2O PUFROVACÍ (NÁRAZNÍKOVÝ) SYSTÉM Laktát H+ + HCO3 H2CO3 pH CO2 + H2O CO2 v KRVI vede ke zvýšení CO2 ve vydechovaném vzduchu a tím ke zvýšení ventilace!

!!! koordinátor další látkové výměny !!! Při vysoké produkci LA může proniknout LAKTÁT z buněk do krve a odtud do jiných tkání !!! koordinátor další látkové výměny !!!

Cesta Laktátu může být ve svalové tkáni, kde byl vytvořen (většinou bílá svalová vlákna) nebo ve tkáni, do které se dostal krví A) buď zpátky oxidován na pyruvát a rozložen v mitochondriích (Krebsově cyklu) a CO2, H2O a energii, B) nebo se z něj může zpětně vytvořit ZÁSOBNÍ GLYKOGEN (tzv. glukoneogeneze, tj. tvorba glykogenu z nesacharidových zdrojů)

fruktóza-difosfatáza PFK fosfoglycerát kináza ADP ADP F 1,6-P ATP ADP UTP Glykogen Pi G-fosforyláza laktát UDP G 1-P NAD GLYKONEOGENEZE ADP ATP IZOMERACE LDH NADH G 6-P pyruvát IZOMERACE GL hexokináza F 6-P Pyruvát kináza Pi ATP ATP fruktóza-difosfatáza PFK fosfoglycerát kináza ADP ADP F 1,6-P ATP ADP enoláza P-enol pyruvát Glyceraldehyd 3-P Glyceraldehyd 3-P NADH NAD Glyceraldehyd dehydrogenáza

aerobní využití laktátu převyšuje využití glukózy. GlukoZa/Glykogen Rozklad s časem klesá Pyruvát Využití s časem roste Acetyl-CoA Laktát Během tělesné práce aerobní využití laktátu převyšuje využití glukózy. Laktát se stává hlavním aerobním substrátem !!! LAKTÁT ŠETŘÍ SACHARIDY BĚHEM ZATÍŽENÍ !!!

AEROBNÍ ZISK ENERGIE ATP Pyruvát sacharidy, lipidy, proteiny H2O mitochondrie ATP sacharidy, lipidy, proteiny H2O H+ KREBSŮV /citrátový/ CYKLUS Pyruvát ACETYL Co-A CO2

TRIGLYCERIDY /Glycerol + 3 FFA/ AEROBNÍ VZNIK ENERGIE = POMALEJŠÍ ALE EFEKTIVNĚJŠÍ !!! SACHARIDY TRIGLYCERIDY /Glycerol + 3 FFA/ Acyl Co-A + L-karnitin MITOCHONDRIE Acetyl Co-A 36 ATP + CO2 + H2O 8,5n – 7 ATP, n=počet cyklů

ČASOVÁ SOUSLEDNOST ZAPOJENÍ METABOLICKÝCH SYSTÉMŮ PŘI MAXIMÁLNÍ PRÁCI

Aerobní INTERVALOVÝ trénink opakované intervaly o vysoké intenzitě zatížení oddělené relativně krátkými intervaly klidu. tento trénink, považovaný mnohdy pouze za trénink anaerobní, zlepšuje i aerobní výkonnost (interval odpočinku je natolik krátký, že neproběhne plné zotavení a je stimulován aerobní systém).

INTERVALOVÝ TRÉNINK je založený na dynamice spotřeby kyslíku (VO2) krátký interval zatížení 15 s : 15 s zotavení – zvyšování aerobní kapacity 1 : 1* – zvyšování anaerobní kapacity 1 : 1 (60-240 s) * produkce laktátu, která neporušuje její rovnováhu !!! SF VO2max VO2 čas Laktát 2-8 mmol/L Z 15 s O 15 s

Úsek zotavení se stále prodlužuje a úsek zátěže se relativně zkracuje SF Kon.zát. (185) Zot Zot Zot Zot Zač.zát. (130) A B Z Z Z Z B > A t

Výsledky intervalového i kontinuálního SF 200 150 100 50 ANP aerobní Výsledky intervalového i kontinuálního tréninku se z hlediska zlepšení aerobní kapacity významně neliší !!! čas 120 SF čas aerobní anaerobní ANP Laktát KARDIOVASKULÁRNÍ DRIFT

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

Alfa-ketoglutarát (5C) Pyruvát (3C) NAD+ CO2 dehydrogenáza NADH + H+ dekarboxyláza Acetyl-CoA (2C) citrátsyntáza Oxalacetát (4C) Citrát (6C) NAD+ dehydrogenáza NADH + H+ Malát (4C) Izocitrát (6C) dekarboxyláza NAD+ CO2 Fumarát (4C) dehydrogenáza NADH + H+ FADH2 dehydrogenáza Alfa-ketoglutarát (5C) Sukcinát (4C) P FAD dekarboxyláza Sukcinyl-CoA (4C) CO2 GTP NAD+ dehydrogenáza NADH + H+ GDP

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!

UTP GLYKOGEN Pi G-fosforyláza LAKTÁT UDP G 1-P NAD ADP ATP IZOMERACE LDH NADH G 6-P pyruvát IZOMERACE GL hexokináza F 6-P Pyruvát kináza Pi ATP ATP fruktóza-difosfatáza PFK fosfoglycerát kináza ADP ADP F 1,6-P ATP ADP enoláza P-enol pyruvát Glyceraldehyd 3-P Glyceraldehyd 3-P NADH NAD Glyceraldehyd dehydrogenáza

,,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)

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

Aerobní trénink zvyšuje počet krevních kapilár na jedno svalové vlákno počet kapilár na průřez svalu Obě tyto změny zlepšují prokrvení svalů!

Aerobní trénink stresuje víc vlákna ST (pomalá, červená) než vlákna FT (rychlá, bílá). Proto vlákna ST zvětšují svůj objem. I když se % ST a FT nemění, vytrvalostní trénink způsobí změnu charakteristiky vláken FTb (rychlá vlákna, která mají nižší aerobní kapacitu) na FTa (rychlá vlákna, která mají vyšší aerobní kapacitu).

Aerobní trénink a svalová buňka zvyšuje počet a objem mitochondrií. zvyšuje se aktivita většiny oxidativních enzymů. Všechny tyto změny jsou kombinované s adaptací transportního systému. To vede ke zlepšení funkční kapacity oxidativního systému a ke zvýšení vytrvalostní výkonnosti a tedy i hodnoty VO2max !

GENETIKA A LIMITY : potenciál organismu pro zvyšování VO2max je omezený! : absolutní hodnoty vzrostou max. o 10 až 30 % (50 %)

Změny během postupně zvyšovaného plaveckého tréninku

Vytrvalostně trénované svaly obsahují významně vyšší zásoby glykogenu než svaly netrénované. obsahují významně vyšší zásoby triglyceridů než svaly netrénované. Aktivita enzymů, které zabezpečují oxidaci mastných kyselin (produkty rozpadu triglyceridů), se rovněž zvyšuje. Tím se zvyšuje využití tuků a šetří se glykogen.

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

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

DĚKUJI ZA POZORNOST