Fizjologia wysiłku i treningu fizycznego. Отсутствует
rozwijania siły.
Ad 1. MPO uzyskuje się wtedy, gdy mięśnie skracają się z tzw. szybkością optymalną (Vopt). Optymalna szybkość skracania stanowi ok. 30% maksymalnej szybkości skracania. Jak podano wyżej, maksymalna szybkość skracania zależy od typu włókien mięśniowych.
Ad 2. Bezpośrednim źródłem energii do skurczu jest ATP. Jego zawartość w mięśniach wynosi ok. 25 mmol/kg suchej tkanki. W czasie wysiłku o maksymalnej mocy zasób ten zostałby zużyty w ciągu zaledwie 2 s, a to oznaczałoby zakończenie czynności skurczowej. W czasie wysiłków o maksymalnej mocy ATP jest odbudowywane z fosfokreatyny, na drodze reakcji miokinazowej, oraz na drodze glikolizy beztlenowej. Procesy te omówiono na str. 23 i 24. Ograniczenie szybkości resyntezy ATP przyspiesza tempo spadku MPO.
Ad 3. Wzrost temperatury wewnątrzmięśniowej zwiększa maksymalną szybkość skurczu, a tym samym szybkość optymalną. Temperatura mięśniowa rośnie w czasie aktywności skurczowej. Tak więc umiejętnie przeprowadzona rozgrzewka zwiększa temperaturę wewnątrzmięśniową, a tym samym MPO.
Ad 4. Zdolność do rozwijania siły zależy od częstości pobudzeń motoneuronów, liczby pobudzanych jednostek motorycznych oraz od liczby sarkomerów w komórce mięśniowej (przekroju poprzecznego mięśnia).
Istnieje wiele metod pomiaru MPO. Opis niektórych metod znajdzie Czytelnik w rozdziale 2 niniejszej książki oraz w rozdziale „Wydolność fizyczna człowieka”, autorstwa J. Żołądzia, str. 485–494, w podręczniku pod red. J. Górskiego Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego (Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2006).
Czynność skurczowa może wywołać bolesność mięśni. Wyróżniamy dwa jej typy:
1. Bolesność występująca w czasie wysiłku o dużej intensywności. Zanika ona w ciągu kilku minut, a czasami w ciągu kilku godzin po zakończeniu wysiłku. Przyczyny jej wystąpienia nie są znane. Uważa się, że najprawdopodobniej jest spowodowana przez gromadzące się w mięśniu metabolity.
2. Bolesność opóźniona (DOMS – delayed onset of muscle soreness). Bolesność ta pojawia się w kilka lub kilkanaście godzin po zakończeniu wysiłku i osiąga maksymalne nasilenie w 24–48 h po wysiłku. Występuje zwłaszcza po skurczach ekscentrycznych lub po wysiłku angażującym nowe grupy mięśniowe. Jej przyczyny są również niejasne. Prawdopodobnie jest spowodowana przez obrzęk i uszkodzenia komórek mięśniowych z wyciekiem cytoplazmy do przestrzeni międzykomórkowej oraz towarzyszące im stany zapalne.
Uwaga! Nie jest prawdziwy pokutujący wciąż pogląd, że przyczyną DOMS są tzw. zakwasy. Stężenie mleczanu we krwi i w mięśniach normalizuje się szybko po zakończeniu wysiłku. Brak jest danych, by wysiłkowy wzrost mleczanu w mięśniach i towarzyszące zakwaszenie dawały skutki odległe w czasie.
1.2. Wykorzystanie tlenu przez ustrój ludzki
Ustrój ludzki jest obligatoryjnym „konsumentem” tlenu. Zastrzec jednak należy, że zapotrzebowanie na tlen zależy od typu komórek. I tak, komórki nerwowe nie wytwarzają ATP na drodze przemian beztlenowych. Mięśnie szkieletowe mogą wytwarzać ATP zarówno na drodze przemian tlenowych, jak i beztlenowych, natomiast erytrocyty, jako komórki nieposiadające mitochondriów, wytwarzają ATP wyłącznie na drodze przemian beztlenowych.
1.2.1. Przemiana materii
Wielkość przemiany materii jest to ilość energii uwolnionej w ustroju w jednostce czasu. Jej podstawowym prawem jest stwierdzenie, że ilość energii uwolnionej w ustroju w procesie rozkładu pokarmu jest równa ilości energii uwolnionej w czasie spalania tego samego pokarmu poza ustrojem. Ilość uwolnionej energii mierzy się w joulach lub, zwyczajowo, w kaloriach (kilokaloriach). Ilość energii uwolnionej podczas spalenia poza ustrojem 1 g węglowodanów wynosi 4,1 kcal, tłuszczów – 9,3 kcal, białek – 5,3 kcal, a etanolu – 7,0 kcal. Spalanie w ustroju węglowodanów, tłuszczów i etanolu uwalnia tyle samo energii, co spalanie poza ustrojem. Natomiast spalanie białek w ustroju jest niekompletne, dlatego ilość energii uwolnionej po ich rozłożeniu w ustroju wynosi 4,1 kcal/g. Przemianę materii mierzy się najczęściej w sposób pośredni. Podstawą tego pomiaru jest fakt, że zużyciu 1 l tlenu przez ustrój na diecie mieszanej towarzyszy wytworzenie 4,82 kcal. Pomiar ilości zużytego tlenu jest stosunkowo prosty i metoda ta posłużyła do określenia wydatku energetycznego w czasie wykonywania różnych czynności życiowych.
1.2.1.1. Podstawowa przemiana materii (PPM)
Jest to przemiana materii w spoczynku, w warunkach komfortu cieplnego, w 12–14 h po spożyciu ostatniego posiłku. Wartość ta obniża się o ok. 10% w czasie snu. PPM wynosi 1000 kcal/m2 powierzchni ciała (wyrażanie na powierzchnię ciała uwzględnia fakt, że ciepło jest tracone głównie przez skórę). Powierzchnię ciała łatwo można odczytać ze stosownego nomogramu, znając masę ciała i wzrost. Powierzchnia ciała osoby o wzroście 170 cm i prawidłowej budowie i składzie ciała wynosi ok. 1,75 m2. PPM młodego mężczyzny o masie ciała 70 kg wynosi więc 1750 kcal, młodej kobiety zaś o masie ciała 55 kg – 1350 kcal.
PPM zmniejsza się wraz z wiekiem. W całkowitym spoczynku ruchowym oraz we śnie ATP jest zużywane na utrzymanie podstawowych funkcji komórki, takich jak np. funkcjonowanie pomp jonowych, skurcze mięśnia sercowego i mięśni oddechowych, utrzymanie napięcia mięśni, utrzymanie stałej ciepłoty ciała oraz tworzenie i przesyłanie sygnałów w układzie nerwowym.
1.2.1.2. Całkowita przemiana materii (CPM)
Całkowita przemiana materii jest to suma PPM i wydatku energetycznego w czasie wykonywania różnych czynności życiowych. W tabeli 1.2 wymieniono czynniki o największym stymulującym wpływie na CPM. Strawienie i wchłonięcie pokarmu białkowego wymaga zużycia 30% jego wartości kalorycznej, pokarmu węglowodanowego – 6%, a tłuszczowego – 5%. Średnio dieta mieszana zwiększa przemianę materii o ok. 10%. Jest to tzw. swoiście dynamiczne działanie pokarmu.
Czynnikiem, który najczęściej zwiększa przemianę materii, jest wysiłek mięśniowy (tab. 1.3). Znajomość danych o regulacji CPM jest niezbędna np. do planowania programu odchudzania czy też dostosowania kaloryczności diety do aktualnych potrzeb ustroju.
Tabela 1.2.
Najważniejsze czynniki zwiększające przemianę materii
Tabela 1.3.
Wpływ wysiłku na wielkość przemiany materii u osoby o wzroście 170 cm i prawidłowej budowie ciała
1.2.1.3. Współczynnik oddechowy (RQ)
Stosunek ilości wydalonego dwutlenku węgla do ilości pochłoniętego tlenu w stanie równowagi w jednostce czasu nazywamy współczynnikiem oddechowym (RQ – respiratory quotient). RQ dla węglowodanów wynosi 1,00, dla białka – 0,82, a dla tłuszczów – 0,7. Znając RQ oraz ilość wydalonego azotu, można z dużym przybliżeniem obliczyć ilość zużytych węglowodanów, tłuszczów i białek w jednostce czasu. Oprócz RQ oblicza się też tzw. współczynnik wymiany oddechowej (RER [lub R] – respiratory exchange ratio). Jest to stosunek ilości CO2 do ilości O2 w dowolnym momencie. Zarówno RQ, jak i R można określać dla całego ustroju i dla poszczególnych narządów.
1.2.1.4. Deficyt tlenowy i dług tlenowy
W pierwszych minutach wysiłku zaopatrzenie pracujących mięśni w tlen nie nadąża za zapotrzebowaniem. Jest to okres adaptacji układu krążenia do wysiłku. Zużyte ATP jest odtwarzane