Fizjologia wysiłku i treningu fizycznego. Отсутствует
badawcze (echokardiografia, rezonans magnetyczny i inne) pozwoliły na stwierdzenie, że trening wytrzymałościowy zwiększa objętość komór i powoduje jedynie niewielkie zwiększenie grubości ściany komory lewej (hipertrofia ekscentryczna). Nowe sarkomery dodawane są szeregowo. W następstwie rośnie masa i wielkość serca (serce atlety, serce sportowca). Obecnie uważa się, że jest to normalna reakcja fizjologiczna, nie zaś patologiczna. Również trening siłowy zwiększa grubość ściany komory lewej, nie zwiększa natomiast jej objętości (hipertrofia koncentryczna). Nowe sarkomery dodawane są równolegle. Hipertrofia po treningu siłowym jest prawdopodobnie następstwem wzrostów ciśnienia tętniczego w czasie tego typu wysiłków (wzrost obciążenia następczego – afterload). Hipertrofia po treningu wytrzymałościowym jest spowodowana wzrostem objętości późnorozkurczowej (wzrostu obciążenia wstępnego – preload).
1.8.3. Objętość wyrzutowa
Trening wytrzymałościowy zwiększa objętość wyrzutową serca zarówno w spoczynku, jak i w czasie wysiłku. Wartości te mogą wzrosnąć nawet dwukrotnie. U mężczyzn bardzo wytrenowanych objętość wyrzutowa podczas maksymalnego wysiłku może wzrosnąć nawet do 220 ml, podczas gdy u mężczyzn niewytrenowanych – do 110 ml. U ludzi zaadaptowanych do wysiłków wytrzymałościowych objętość wyrzutowa może wzrastać nawet do obciążeń rzędu 80–90% V̇O2max. Wzrost wypełnienia serca krwią jest następstwem wzrostu objętości osocza i mniejszej częstości skurczów serca u osób wytrenowanych przy takim samym obciążeniu bezwzględnym jak u osób niewytrenowanych. Zwiększenie objętości późnorozkurczowej zwiększa, jak już wspomniano, siłę skurczu. Czynnik ten, w połączeniu ze zwiększoną masą komory, zwiększa objętość wyrzutową. Zmniejsza się natomiast objętość późnoskurczowa krwi w komorach. Zwiększa się więc frakcja wyrzutowa, tzn. stosunek objętości krwi wyrzuconej do objętości późnorozkurczowej wyrażony w procentach.
1.8.4. Objętość minutowa
Objętość minutowa w spoczynku po treningu wytrzymałościowym jest taka sama jak u osób niewytrenowanych. Również w czasie wysiłku submaksymalnego o obciążeniu stanowiącym jednakowy odsetek V̇O2max dla każdego badanego wzrost objętości minutowej w obu grupach jest zbliżony. Jednak w czasie wysiłku o maksymalnym obciążeniu objętość minutowa u osób bardzo wytrenowanych wzrasta nawet do 40 l/min, natomiast u osób niewytrenowanych, jak wspomniano, nie przekracza 25 l/min. Na wielkości te wpływa masa ciała.
1.8.5. Naczynia krwionośne
W czasie treningu wytrzymałościowego w mięśniach powstają nowe naczynia włosowate (kapilary). Ponieważ liczba komórek mięśniowych nie ulega zmianie, stosunek liczby kapilar do liczby włókien wzrasta. Zwiększenie liczby kapilar oznacza ułatwienie dostawy nie tylko tlenu, lecz także substratów energetycznych, oraz ułatwienie usuwania produktów przemiany materii. Zwiększa się napięcie ścian naczyń żylnych, co powoduje, że mniej krwi gromadzi się w łożysku żylnym, zatem więcej krwi trafia do tętnic, a zwłaszcza do pracujących mięśni.
1.8.6. Ciśnienie tętnicze
Trening wytrzymałościowy nieznacznie obniża ciśnienie tętnicze skurczowe i rozkurczowe. Nieco większe spadki ciśnienia obserwuje się u osób z ciśnieniem granicznym lub lekkim nadciśnieniem. Wysiłki siłowe, np. podniesienie ciężaru, znacznie zwiększają ciśnienie skurczowe i rozkurczowe. Jednak trening tego typu nie prowadzi do rozwoju nadciśnienia. Obserwowano nawet niewielkie obniżenie ciśnienia tętniczego u ludzi z ciśnieniem granicznym zaangażowanych w treningi siłowe.
1.9. Wpływ wysiłku na układ oddechowy
1.9.1. Wprowadzenie
Układ oddechowy stanowią płuca, oskrzela główne, tchawica, krtań, gardło i przewody nosowe. Płuca są pokryte mocną łącznotkankową błoną zwaną opłucną płucną (lub trzewną). Wewnętrzna powierzchnia klatki piersiowej wyścielona jest taką samą błoną, nazywaną opłucną ścienną. Pomiędzy opłucną płucną a opłucną ścienną znajduje się niewielka objętość płynu o składzie podobnym do składu płynu międzykomórkowego. Na cykl oddechowy składa się wdech i wydech. Wdech jest aktem czynnym. Zachodzi dzięki czynności skurczowej mięśni oddechowych. W czasie wdechu następuje zwiększenie objętości klatki piersiowej i w następstwie rozciągnięcie płuc. W spoczynku wdech zachodzi dzięki skurczowi mięśnia przepony i mięśni międzyżebrowych zewnętrznych. We wzmożony wdech są angażowane także mięśnie oddechowe dodatkowe, a mianowicie mięsień piersiowy mniejszy, mięśnie zębate i mięsień mostkowo-obojczykowo-sutkowy. Spokojny wydech jest aktem biernym. W czasie wydechu zarówno płuca, jak i klatka piersiowa wracają do wymiarów spoczynkowych. We wzmożony wydech są angażowane mięśnie oddechowe wydechowe (mięśnie międzyżebrowe wewnętrzne i mięśnie tłoczni brzusznej). W spoczynku, w czasie spokojnego wdechu do płuc wchodzi ok. 500 ml powietrza (jest to tzw. objętość oddechowa). Częstość oddechów w spoczynku wynosi 10 na minutę, a więc wentylacja minutowa (objętość oddechowa × częstość oddechów na minutę) wynosi 5 l/min.
Czynnością układu oddechowego steruje kompleks neuronów pnia mózgu. Na kompleks ten składają się ośrodki zlokalizowane w moście i rdzeniu przedłużonym. Kluczową strukturą tego kompleksu jest ośrodek oddechowy zlokalizowany w rdzeniu przedłużonym. Jego zniszczenie powoduje nieodwracalne zatrzymanie oddychania.
1.9.2. Wpływ wysiłku na wentylację płuc
Wentylacja minutowa płuc rośnie szybko już na początku wysiłku submaksymalnego o stałym obciążeniu. Ten szybki wzrost ulega następnie zwolnieniu, a w miarę kontynuowania wysiłku wielkość wentylacji stabilizuje się. Niewielki wzrost wentylacji obserwuje się często tuż przed rozpoczęciem wysiłku. W czasie wysiłku o wzrastającym obciążeniu wentylacja wzrasta liniowo wraz ze wzrostem obciążenia, aż do obciążeń rzędu 50–75% V̇O2max. Przy dalszym wzroście obciążenia wzrost wentylacji znacznie wyprzedza wzrost obciążenia. Punkt, w którym wzrost wentylacji zaczyna być szybszy niż wzrost obciążenia, nazywa się progiem wentylacyjnym (ryc. 1.19). Próg wentylacyjny występuje zwykle (chociaż nie zawsze) przy tym samym obciążeniu co próg mleczanowy. Postuluje się więc zastosowanie progu wentylacyjnego (jako metody nieinwazyjnej) do oceny progu mleczanowego. W czasie wysiłku o obciążeniu poniżej progu wentylacyjnego wzrost wentylacji zachodzi głównie za sprawą wzrostu objętości oddechowej, a w mniejszym stopniu za sprawą wzrostu częstości oddechów. Powyżej progu wentylacyjnego wentylacja rośnie głównie dzięki wzrostowi częstości oddechów (nawet do 60 oddechów/min). Objętość oddechowa wzrasta wolniej. Przy wentylacji powyżej 40 l/min rozpoczyna się oddychanie przez usta, co zmniejsza opory oddechowe, które występują w czasie oddychania przez nos. Stosunek wentylacji (w litrach) do zużycia tlenu (w litrach) nazywamy oddechowym równoważnikiem tlenowym. Wynosi on 23–26. W czasie wysiłku powyżej progu wentylacyjnego równoważnik ten wzrasta i może przekroczyć 30. Oznacza to, że wzrost wentylacji przekracza wzrost zużycia tlenu. Stosunek wentylacji (w litrach) do objętości wydalonego dwutlenku węgla (oddechowy równoważnik dwutlenku węgla) w spoczynku wynosi ok. 22 i nie ulega zmianie w czasie wysiłku. Oznacza to, że wzrost wentylacji jest wystarczający do usunięcia wytworzonego dwutlenku węgla. Wymiana gazowa w płucach w czasie wysiłku wzrasta zarówno na skutek wzrostu wentylacji, jak i wzrostu przepływu krwi przez płuca (p. wyżej).
Rycina 1.19.
Wpływ wysiłku o wzrastającym obciążeniu na wentylację minutową płuc. Po przekroczeniu pewnego obciążenia (u osób niewytrenowanych wynosi ono ok. 50% V̇O2max)