Biochemie speciálních situací

Prezentace na téma: "Biochemie speciálních situací"— Transkript prezentace:

1 Biochemie speciálních situací
Jana Švarcová

2 Co jsou speciální situace???
fyziologie × patologie

3 Sportovní výkon – historie
5.-4. století př. n. l. válečníci, zápasníci, gladiátoři,… 1924 – Bostonský maraton (+1925) 30. a 60. léta 20. stol. – svalový glykogen (sacharidová superkompenzace) sacharidová superkompenzace (bez sportovní aktivity; 1988) vysoký příjem sacharidů → nadváha extrémní únava / hypoglykémie

4 Sportovní výkon – historie
sacharidové energetické gely konec 80. let – BCAA zdroj energie během vytrvalostního výkonu 90. léta – TAG-střední délka řetězců - potenciálně výhodný zdroj energie při vytrvalostních výkonech (šetření sval. glykogenu) vitaminy

5 Energetické substráty při zátěži
Rychlostní zátěž sprinty 100 – 200 m (10-20 s) zdroj energie: ATP, CP zátěž lze opakovat po krátké (min) přestávce obnova ATP a CP ATP – jediný bezprostřední zdroj energie pro sval. kontrakci (3,5 g/1 kg svalu)

6 Energetické substráty při zátěži
Rychlostně-vytrvalostní zátěž běh 400 m (45-60 s) obnova ATP z CP a Glc anaerobní glykolýza (krátká doba trvání a vyšší intenzita zátěže) maximální výkon × obnova ATP ze sacharidových zdrojů (cca 10× pomalejší než z CP) tvorba laktátu – opakování zátěže po 1 dni odpočinku

7 Energetické substráty při zátěži
Krátkodobá vytrvalostní zátěž běh 800 m ( s) hl. zdrojem k obnově ATP - glukóza anaerobní glykolýza začíná se uplatňovat aerobní glykolýza regenerace 1-2 dny

8 Energetické substráty při zátěži
Střednědobá vytrvalostní zátěž běh m (3:30-13 min) po 2 min zátěže aerobní glykolýza přesahuje 50 % hl. zdrojem k obnově ATP – glukóza (aerobní glykolýza) regenerace 2-3 dny

9 Energetické substráty při zátěži
Dlouhodobá vytrvalostní zátěž běh 5000 m až 21 km (13-60 min) hl. zdrojem k obnově ATP – zpočátku glukóza (aerobní glykolýza) cca po min se začíná uplatňovat lipolýza s prodlužující se zátěží podíl lipolýzy narůstá anaerobní práh – pokles výkonu (↓rychlosti) rychlost resyntézy ATP z lipidových zdrojů – cca 20× pomalejší než z CP (a 2× pomalejší než ze sacharid. zdrojů) regenerace 3-4 dny

10 Energetické substráty při zátěži
Velmi dlouhá vytrvalostní zátěž maraton - 42,5 km a více (2 a více hod.) hl. zdrojem k obnově ATP – glukóza (aerobní glykolýza), β-oxidace MK cca po 90 min se zapojují i AMK a glukoneogeneze míra využívání sacharidů / lipidů – závisí na intenzitě zátěže; (nestálost – běh do kopce, finiš, …) čím vyšší trénovanost, tím více je šetřen glykogen (a tím více jsou spalovány tuky) → tím větší schopnost organizmu oddálení únavy a vyčerpání snaha sportovce – vytvoření zásob glykogenu podpora – AMK a BCAA před začátkem závodu regenerace 7 dní

11 Energetické substráty při zátěži

12 Energetické substráty při zátěži

13 Laktátová křivka LA je základem pro stanovení zátěžových zón
vyjadřuje schopnost svalů zpracovávat tuk jako přednostní palivo, recyklovat laktát a tím šetřit sacharidy jako kritický zdroj energie

14 Výživa vytrvalostních sportovců
hlavním zdrojem Glc – glykogen nesportovci g svalového glykogenu trénovaní vytrvalci g svalového glykogenu vytrvalci – adaptace na výrazné kolísání množství glykogenu → svalové b. v klidu – větší zásoby glykogenu Kompenzace ztrát svalového glykogenu (za 1 hodinu tréninku) sacharidy [g] = 3 × tělesná hmotnost [kg] za každou další hodinu tréninku: g

15 Glykemický index Index vstřebávání sacharidů do krve
(číselný údaj, který vyjadřuje účinek této potraviny na zvýšení hladiny cukru v krvi ve srovnání s referenční potravinou tj. glukózou) čím vyšší GI, tím rychleji stoupá hladina cukru v krvi a naopak nezaměňovat s ⇊ / ⇈ obsahem sacharidů (a s kalorickou hodnotou) výše indexu - ovlivněna vzájemným poměrem sacharidy / tuky / bílkoviny, obsah vlákniny (zpomaluje využití cukrů), způsob zpracování potravy, kyselost potravin (kyseliny GI snižují) a samozřejmě velikost porce potřeba rychlé obnovy zásob sval. glykogenu (např. etapové závody) - potraviny vyšší GI

16 Výživa před vytrvalostním výkonem
3-5 h před startem složení: dostatečné množství sach. ( g; ∼3-5 g/kg); ↓tuku; ∼20 g bílkovin polysach. svačiny / gely ! nízký GI

17 Sacharidová superkompenzace
výhodná u závodů – délka trvání 2h sportovec několik dní před závodem sníží příjem sacharidů při vysoké tréninkové zátěži, v následujících dnech pak zvýší příjem sacharidů a sníží tréninkovou zátěž → větší zásoby glykogenu

18 Výživa po vytrvalostním výkonu
30 min po skončení výkonu – tekutiny, minerály individuálně min po skončení závodu – potraviny s vysokým GI doplnění bílkovin – cca 0,5 g/1 kg tělesné hm. příp. druhá večeře (etapové závody) – polysacharidy

19 Doplňky stravy Karnitin hl. význam – dodávka energie koster. svalům
25 % syntéza z Met a Lys 75 % z potravy (maso, mléčné výrobky) hl. význam – dodávka energie koster. svalům Karnitin a sportovní výkon podání 2 g karnitinu (jednorázově / 4 týdny) – zvýšení VO2max konc. karnitinu ve svalech se zvýší po 4-6 týdnech užívání zvýšení utilizace tuků a šetření sval. glykogenu protektivní účinek na sval. buňky doporučená dávka – 1-3 g denně

20 Doplňky stravy Kofein do – na seznamu podmíněně zakázaných látek (doping – v moči > 12 μg/ml) stimulace: mozkové činnosti → oddálení/zmírnění duševní únavy, ospalosti srdeční činnosti - tachykardie, zvýšení kontraktility myokardu nejvýznamnější účinek – vyšší dávky před zátěží → pokles glykogenolýzy (v prvních 15 min) → zvýšení lipolýzy ⇒ šetření svalového glykogenu (a zvýšení výkonu) dávkování – 6 mg/kg tělesné hm. 1 h před výkonem nežádoucí účinky – nespavost, bolesti hlavy, žaludeční hypersekrece, zvýšená diuréza(možná následná dehydratace), svalový třes

21 Doplňky stravy Bikarbonát (jedlá soda NaHCO3)
neutralizace kyselin (lokálně v jícnu) potlačení metabolické acidózy (velmi intenzivní krátkodobá zátěž n. překročení anaerobního prahu při vytrvalostním výkonu) zvýšení extracelulár. pufr. kapacity → sval může vyprodukovat více laktátu → opožděný nástup únavy během anaerobního výkonu dávkování – 300 mg/kg tělesné hm. 1 h před výkonem nežádoucí účinky – nevolnosti, zvracení → náhrada: citrát sodný

22 Doplňky stravy Ketokyseliny
regenerace po vyčerpávajícím vytrvalostním výkonu → detoxikace dusíkatých látek zvýšení AMK poolu (→ podpora proteosyntézy – obnova sval. buněk) dávkování – 3 g/50 kg váhy do 30 min po výkonu urychlení regenerace – ornitinketoglutarát, ketoisokapronát, α-ketoglutarát

23 Doplňky stravy Větvené AMK (BCAA) leucin, izoleucin, valin
anabolický a antikatabolický účinek Podání před sportovním výkonem: silový sportovci - anabolický a antikatabolický účinek vytrvalostní výkon – zdroj energie, snížení pocitu únavy (kompetice BCAA s tryptofanem při přestupu HEB → snížení tvorby serotoninu), léčba sy. přetrénování, zlepšení výkonu v horkém klimatu, zvýšení anaerobního prahu (VO2AT/kg) dávkování – 3 g/50 kg váhy do 30 min po výkonu dlouhodobé podávání – stimulace proteosyntézy prostřednictvím GH syrovátková bílkovina (WP-whey protein) – nejbohatší zdroj BCAA

24 Doplňky stravy Koenzym Q10 Peter Mitchell - Nobelova cena 1978
úloha Q10 při produkci energie v buňkách tvorba a recyklace ATP snížení únavy a snížení oxidačního poškození buněk dávkování – mg denně; podle intenzity tréninku

25 Pitný režim 70. léta minulého stol.
zanedbání pitného režimu ⇒ zvýšení konc. metabolitů, rychlejší únavnost, prodloužená doba regenerace, pokles fyzické výkonnosti chronický nedostatek tekutin → ⇊ tvorba EPO, zhoršení psych. koncentrace, bolesti hlavy, zácpa; ledvinové n. žlučové kameny

26 Pitný režim obsah vody v těle – 42 l (60 % těl. hm) denní obrat 2-4 l
obrat – př.: sportovec, 70 kg. Příjem tekutin: 1600 ml nápoje, 1000 ml potraviny, cca 400 ml tzv. metabolická voda (přeměna l.). Výdej: 1400 ml moč, 500 ml kůže, dýchání 300 ml, stolice 100 ml. Pocení – variabilní složka výdeje – ml. intenzita pocení – klima (teplota, vlhkost vzduchu, nadm.výška), objem fyz. aktivity, % těles. tuku a fyzické zdatnosti

27 Pitný režim dehydratace
ztráta tekutin ∼1 % těl. hm.- mírný ↑těl. teploty 1-2 % těl. hm. (cca 1 l) – zhoršení výkonu (rychlost, síla, vytrvalost, obratnost) teprve při tomto stupni odvodnění se dostaví žízeň! 5 % těl. hm. – křeče, třes, suchost jazyka, pocit na zvracení, tachykardie; pokles výkonu o % 6-10 % těl. hm. – závratě, bolesti hlavy, pocit vyčerpání, halucinace, zastavena tvorba moče a potu, horečka, otoky jazyka, selhání oběhu a ohrožení života

28 Pitný režim Hyponatremie vyvolaná sportem, hyperhydratace („otrava vodou“) příčina vzniku – pití hypotonických roztoků (kt. není úměrné výkonu a ztrátám minerálů pocením) ohroženy hl. ženy s nižší výkonností a příjmem tekutin během závodu > ml/h mírná forma EAH (Na mmol/l) – zmatenost, ztráta orientace, omezena tvorba moče a ↑těl. hm. během závodu těžká forma EAH (Na < 120 mmol/l) – prohloubení zmatenosti, ztráta orientace, změny chování (agresivita), počáteční příznaky oběh. selhání, zvracení, bolesti hlavy, křeče, snížena kožní citlivost první pomoc: 100 ml 3% roztoku NaCl (v průběhu 10 min) (EAH – exercise-associated hyponatremia)

29 Pitný režim Iontové nápoje
sodík, draslík doplnění hořčíku až po sportovním výkonu (tlumivé sedativní účinky) přídavek glukózy n. řepného cukru (zdroj energie) častý obsah vit., vápníku, stopových prvků – bez významu příprava: 1 l vody, 2 g kuchyňské soli, 0,5 g draslíku (= šťáva z jednoho grapefruitu), 60 g řepného cukru (cca 1 polévková lžíce)

30 Pot hypotonický roztok sodík 20-80 mmol/l draslík 1-2 mmol/l
horčík < 0,2 mmol/l zanedbatelné množství Ca a stopových prvků kompenzace hypotonickými nápoji!! (mají nižší OSM než fyziolog.roztok) rychlé vstřebávání z tráv. ústrojí × hypertonický roztok – potřeba ředění ve střevě vodou z vnitřního prostředí ⇒ prohloubení dehydratace při výkonu

31 Pocení a dehydratace intenzita zátěže + teplé prostředí – míra pocení může dosahovat 1-3 l/h (⇒nedostatečné doplňování tekutin) ↑riziko dehydratace – vlhké prostředí (omezeno odpařování ⇒ snížená schopnost ochlazování) = kompenzace potem !! vlhkost, mírná teplota

32 Pitný režim křeče prevence:
příčina: dehydratace, dysbalance minerálů (Na, Mg, K, Ca), nedostatek vit. E, vyčerpání sval. glykogenu, přehřátí, nadbytek laktátu prevence: správný pitný režim přiměřený obsah soli (před výkonem 2 g soli do sklenice vody) Ca nepatří do PR; ztráty potem minimální glykogenová superkompenzace substituce Mg a vit. E chronický nedostatek Mg – ztráty potem značné (nelze plně hradit během výkonu) populace ČR – chron. nedostatek vit.E 4 mg/denně (× mg denně, DDD)

33 Pitný režim během výkonu
max 800 ml/h rozdělit do několika menších dávek ( ml) iontový nápoj II: příprava tzv. třetinové pravidlo 1/3 lehká minerálka; 1/3 voda; 1/3 džus (100%) po výkonu – možností více obecně čím delší doba uplynula od konce výkonu, tím více cukrů a minerálů mohou nápoje obsahovat

34 Reakce na zátěž - Biomarkery
intenzita zátěže velmi dlouhá vytrvalostní zátěž → změny hodnot krevních markerů ∼ poranění / patologie intenzita zátěže × trénovanost

35 Reakce na zátěž - Biomarkery
Hormonální podnětů (od začátku zátěže) → ⇈ RBC (vyplaveny z kostní dřeně) déletrvající zátěž – provázená ztrátou tekutin → relativní ⇈ počtu RBC (hemokoncentrace) hodnoty hematokritu – nárůst až 50 – 55 % ⇈ srážlivost

36 Reakce na zátěž - Biomarkery
katecholaminy (a ostatní hormony) adrenalin ( pmol/l → >3500 pmol/l) noradrenalin ( pmol/l → > pmol/l Glc (~ 6,5 mmol/l → <3 mmol/l) laktát (~0,5-1,5 mmol/l → >20 mmol/l) hematokrit – RBC (+agregace) hemolýza – běh-dlouhé vzdál. / tvrdý podklad

37 Reakce na zátěž - Biomarkery
kardiální markery cTn; CK; BNP markery svalového poškození CK, myoglobin markery jaterního onemocnění GGT; AST; LDH

38 Reakce na zátěž zvýšené kardiovaskulární riziko
trombocyty - aktivace/zmnožení oxidativní poškození katecholaminy aterosklerotické změny ↑ TK

39 Infarkt – rizikové faktory
kardiovaskulární onemocnění v RA variantní formy genů dědičnost – např. PLA2 nositelé genu - infarkty v nižším věku PLA2 – Grinkův faktor pojmenování podle Sergeje Grinkova, který zemřel v roce 1995 (ve věku 28 let); masivní infarkt myokardu a průkaz PLA2 g. varianty

40 Děkuji za pozornost.

41 Seznam použité literatury
Vilikus Z. a kol.: Výživa sportovců a sportovní výkon; Karolinum 2013 Bird SR., Linden M., Hawley JA.: Acute changes to biomarkers as a consequence of prolonged strenuous running; Ann Clin Biochem. 2014; 51(Pt 2): Pesta DH., Angadi SS., Burtscher M., Roberts CK.: The effects of caffeine, nicotine, ethanol, and tetrahydrocannabinol on exercise performance; Nutr Metab (Lond). 2013; 10(1):71. Radovanovic D., Bratic M., Nurkic M., Cvetkovic T., Ignjatovic A., Aleksandrovic M.: Oxidative stress biomarker response to concurrent strength and endurance training; Gen Physiol Biophys. 2009; IRA WOLINSKY, JUDY A. DRISKELL: SPORTS NUTRITION, Energy Metabolism and Exercise. CRC Press (2008).