Φυσιολογία της Άσκησης

Transcript

1 1 Φυσιολογία της Άσκησης Επίδραση της άσκησης στο μυϊκό σύστημα Παναγιώτης Κανέλλος Διαιτολόγος-Διατροφολόγος, PhD Υπότροφος ΤΕΙ Κρήτης 2019

2 Μυϊκή δύναμη 2 Η μέγιστη δύναμη που μπορούν να παράγουν ένας μυς ή μια ομάδα μυών 1-Μέγιστη επανάληψη (1-Repetiition maximum): το μέγιστο βάρος που ένα άτομο μπορεί να υψώσει 1 φορά

3 Μυϊκή ισχύς 3 Είναι το γινόμενο της δύναμης και της ταχύτητας της κίνησης Ισχύς=δύναμη x απόσταση/χρόνο Βασικό συστατικό για τις περισσότερες αθλητικές επιδόσεις

4 Μυϊκή αντοχή 4 Η ικανότητα των μυών να διατηρούν επαναλαμβανόμενες δράσεις ή μια παρατεταμένη στατική δράση

5 Ταξινόμηση των μυϊκών ινών 5 Ταξινόμηση των μυϊκών ινών στον σκελετικό μυ του ανθρώπου με βάση: μορφολογικές, λειτουργικές και μεταβολικές ιδιότητες

6 Μορφολογικές ιδιότητες μυϊκών ινών Τύπος I Βραδείας συστολής Οξειδωτικές Τύπος IIa Ταχείας συστολής οξειδογλυκολυτικές Τύπος IIb Ταχείας συστολής γλυκολυτικές Διάμετρος μυϊκής ίνας Μικρή Μεγάλη Μεγάλη Μέγεθος κινητικού νευρώνα Μικρό Μεγάλο Μεγάλο Ανάπτυξη σαρκοπλασματικού δικτύου Χαμηλή Υψηλή Υψηλή Πυκνότητα μιτοχονδρίων Υψηλή Μέτρια Χαμηλή Πυκνότητα τριχοειδών αγγείων Υψηλή Μέτρια Χαμηλή Περιεκτικότητα μυοσφαιρίνης Υψηλή Μέτρια Χαμηλή 6

7 Λειτουργικές ιδιότητες μυϊκών ινών Τύπος I Βραδείας συστολής Οξειδωτικές Τύπος IIa Ταχείας συστολής οξειδογλυκολυτικές Τύπος IIb Ταχείας συστολής γλυκολυτικές Ταχύτητα συστολής (msec) Αγωγιμότητα νευρικών ώσεων Βραδεία Ταχεία Ταχεία Ταχύτητα χαλάρωσης Βραδεία Ταχεία Ταχεία Παραγωγή μέγιστης ισχύος Χαμηλή Υψηλή Υψηλή Αντοχή στην κόπωση Υψηλή Μέτρια Χαμηλή 7

8 Μεταβολικές ιδιότητες μυϊκών ινών Τύπος I Βραδείας συστολής Οξειδωτικές Τύπος IIa Ταχείας συστολής οξειδογλυκολυτικές Τύπος IIb Ταχείας συστολής γλυκολυτικές Φωσφοκρεατίνη (περιεκτικότητα) Χαμηλή Υψηλή Υψηλή Γλυκογόνο (περιεκτικότητα) Χαμηλή Υψηλή Υψηλή Τριγλυκερίδια (ενδομυϊκά) Υψηλή Μέτρια Χαμηλή Δραστικότητα γλυκολυτικών ενζύμων Δραστικότητα οξειδωτικών ενζύμων Χαμηλή Υψηλή Υψηλή Υψηλή Μέτρια Χαμηλή Αερόβια ικανότητα Υψηλή Μέτρια Χαμηλή Αναερόβια ικανότητα Χαμηλή Υψηλή Υψηλή 8

9 Μετατροπή των μυϊκών ινών 9 Υπάρχουν ενδείξεις ότι ένας τύπος μυϊκών ινών μπορεί να αποκτήσει χαρακτηριστικά άλλου μυϊκού τύπου, σαν αποτέλεσμα χρόνιας παρατεταμένης ενεργοποίησης Συγκεκριμένα είναι δυνατή η μετατροπή ΙΙβ γλυκολυτικών σε ΙΙα οξειδογλυκολυτικών σαν αποτέλεσμα έντονης αερόβιας προπόνησης λόγω αλλαγής της μεταβολικής τους ιδιότητας

10 Προσαρμογές μυϊκού ιστού 10 Όλοι οι μύες του σώματος αναδιαμορφώνονται συνεχώς για να προσαρμόζονται στις λειτουργίες που απαιτούνται Μεταβάλλεται η διάμετρός τους, το μήκος τους, η δύναμή τους, η αγγείωσή τους, ακόμα και ο τύπος των μυϊκών ινών έστω σε μικρό βαθμό Αυτή η διεργασία σε πολλές περιπτώσεις είναι ταχεία και επιτελείται σε λίγες εβδομάδες

11 Προσαρμογές στους μυς από την άσκηση 11 Αερόβιες προσαρμογές Αναερόβιες προσαρμογές

12 Αερόβιες προσαρμογές 12 Αιμάτωση-τριχοειδή Μιτοχόνδρια Ενδομυϊκά τριγλυκερίδια Μυοσφαιρίνη Οξειδωτικά ένζυμα

13 Επίδραση αερόβιας άσκησης 13 Αύξηση των μυϊκών αποθεμάτων σε τριγλυκερίδια και γλυκογόνο Μεγαλύτερη κινητοποίηση των ελεύθερων λιπαρών οξέων (ΕΛΟ) - αύξηση της διαθεσιμότητά τους (μεταφορά-παράδοση) στους μυς Αύξηση της ικανότητας των μυών για οξείδωση των ΕΛΟ Αύξηση του αριθμού και του μεγέθους των μιτοχονδρίων και αύξηση της δραστηριότητας των ενζύμων τους Οι μυες βασίζονται περισσότερο στα λιπιδικά αποθέματα, προστατεύοντας έτσι το γλυκογόνο κατά τη διάρκεια παρατεταμένης άσκησης

14 Επίδραση αερόβιας άσκησης 14 Η αερόβια προπόνηση επιβαρύνει περισσότερο τις ίνες βραδείας συστολής προκαλώντας αύξηση του μεγέθους τους Η αερόβια προπόνηση μπορεί να κάνει τις ίνες ΙΙb να αποκτήσουν χαρακτηριστικά ινών ΙΙa Τα μυϊκά αποθέματα μυοσφαιρίνης αυξάνονται κατά περίπου 75% έως 80% Ο αριθμός των τριχοειδών ανά μυϊκή ίνα αυξάνει Αύξηση της μεταφοράς Ο 2 μέσω των τριχοειδών

15 Αναερόβιες προσαρμογές 15 Μυϊκή μάζα-πρωτεϊνοσύνθεση Μυϊκό γλυκογόνο Γλυκολυτική ικανότητα

16 Αριθμός μυϊκών ινών 16 Ο αριθμός των μυϊκών ινών σε κάθε ένα από τους μυς ορίζεται εκ γενετής ή σε μικρό χρονικό διάστημα μετά Ο αριθμός αυτός παραμένει σταθερός καθ όλη κατά την διάρκεια της ζωής???

17 Προσαρμογές μυϊκού ιστού-υπερτροφία 17 Όταν η ολική μάζα του μυός αυξάνεται αυτό ονομάζεται υπερτροφία του μυός και μπορεί να είναι: προσωρινή ή χρόνια

18 Προσωρινή υπερτροφία 18 Διόγκωση μυός που συμβαίνει κατά τη διάρκεια μίας περιόδου άσκησης Προκύπτει από τη συσσώρευση υγρού (οίδημα) ανάμεσα στα ενδοκυτταρικά διαστήματα του μυός Το υγρό επανέρχεται στο αίμα εντός ωρών μετά από την άσκηση

19 Χρόνια υπερτροφία 19 Αναφέρεται στην αύξηση του μεγέθους των μυών (αύξηση διαμέτρου των μυϊκών ινών) που εμφανίζεται με τη μακροχρόνια προπόνηση με αντιστάσεις.

20 Υπερτροφία μυϊκών ινών 20 Προκύπτει από τη δημιουργία: Περισσότερων μυϊκών ινιδίων Περισσοτέρων ινών ακτίνης-μυοσίνης Περισσότερου σαρκοπλάσματος Περισσότερου συνδετικού ιστού ή από συνδυασμό αυτών

21 Μυϊκή υπερτροφία 21 προπόνηση με αντιστάσεις (βάρη) αύξηση των συσταλτικών πρωτεϊνών αύξηση της διατομής των μυϊκών ινών αύξηση της διατομής του μυός αύξηση της δύναμης

22 Υπερτροφία μυϊκών ινών 22 ΠΡΙΝ ΤΗΝ ΠΡΟΠΟΝΗΣΗ ΜΕΤΑ ΑΠΟ ΠΡΟΠΟΝΗΣΗ ΔΥΝΑΜΗΣ 6 ΕΒΔΟΜΑΔΩΝ

23 23 Μυϊκή υπερτροφία

24 Διατροφή μετά από άσκηση με αντιστάσεις 24 Η παροχή ενός συμπληρώματος με υδατάνθρακες και πρωτεΐνες αμέσως μετά από μία προπόνηση μπορεί να μειώσει το ρυθμό του πρωτεϊνικού καταβολισμού και να αυξήσει την πρωτεϊνοσύνθεση με συνέπεια ένα θετικό ισοζύγιο αζώτου

25 Υπερπλασία μυϊκής ίνας 25 Οι μυϊκές ίνες, σύμφωνα με αυτή τη θεωρία χωρίζονται στα δύο Κάθε μία από τις νέες ίνες αυξάνεται στο μέγεθος της μητρικής ίνας Αύξηση της μυϊκής μάζας 5-10%

26 26 Μυϊκή υπερτροφία-υπερπλασία

27 Υπερτροφία μυϊκών ινών 27 Η υπερτροφία των μυοϊνιδίων μετά από προπόνηση μυϊκής ενδυνάμωσης με αντιστάσεις συνδέεται με την προσθήκη πυρήνων από τα δορυφορικά κύτταρα (satellite cells). Ένας πυρήνας είναι σε θέση να υποστηρίξει έναν συγκεκριμένο όγκο κυτταροπλάσματος, και η ενεργοποίηση των δορυφορικών κυττάρων είναι μεγάλης σημασίας για τη διατήρηση μιας σταθερής αναλογίας πυρήνα-κυτταροπλάσματος μετά από υπερφόρτωση.

28 28 Δορυφορικά κύτταρα

29 Υπερτροφία μυϊκών ινών 29 Πριν από κάθε αύξηση της μυϊκής μάζας (η οποία ακολουθεί μια υπερφόρτωση του μυός), νέοι πυρήνες προστίθενται στα μυϊκά κύτταρα με τελικό αποτέλεσμα την υπερπλασία των μυϊκών κυττάρων και την προσαρμογή τους στο ερέθισμα. Οι μεγαλύτερες μυϊκές ίνες παρουσιάζονται να έχουν αναλογικά, περισσότερα δορυφορικά κύτταρα απ ότι οι μικρότερες μυϊκές ίνες.

30 30 Ορμονικοί παράγοντες που επηρεάζουν τη διαδικασία μυϊκής υπερτροφίας Αυξητική ορμόνη Τεστοστερόνη IGF-1 Ινσουλίνη Μυοστατίνη SrF -Serum response factor

31 IGF-1 31 Χαρακτηριστικός παράγοντας της μυϊκής υπερτροφίας είναι ο IGF-1 (ινσουλινο-μιμητικός παράγοντας-1), τόσο ο παραγόμενος από το ήπαρ, όσο και ο παραγόμενος τοπικά από τους σκελετικούς μυς καταστέλλει τη γονιδιακή έκφραση παραγόντων που οδηγούν στην ατροφία

32 Μυοστατίνη 32 Η μυοστατίνη αποτελεί αρνητικό ρυθμιστή της μυϊκής υπερτροφίας Αναστολή δράσης της μυοστατίνης μέσω σίγασης του γονιδίου έκφρασής της

33 33 Μυϊκός τραυματισμός και ανάπλαση

34 Ατροφία μυών 34 Όταν ένα προπονημένο άτομο μειώνει το επίπεδο δραστηριότητάς του η παύει τελείως την προπόνησή του, σημαντικές αλλαγές εμφανίζονται στη δομή και στη λειτουργία των μυών

35 Αριθμός πυρήνων-κυτταρική μνήμη 35 Οι πυρήνες των μυϊκών κυττάρων φαίνεται να προστατεύονται από τον αυξημένο ρυθμό απόπτωσης που παρατηρείται κατά τη μυϊκή ατροφία ανενεργών μυϊκών ιστών Έτσι εξηγείται κατά κάποιο τρόπο ο όρος κυτταρική μνήμη στον οποία πολύ συχνά αναφερόμαστε και αφορά στην γρήγορη ανταπόκριση των μυών στο προπονητικό ερέθισμα μετά από περίοδο αδράνειας /αποχής

36 36 Μυϊκή υπερτροφία-ατροφία

37 Δορυφορικά κύτταρα-ηλικία 37 Τα δορυφορικά κύτταρα και η ικανότητα πρόσθεσης μυϊκών πυρήνων μειώνεται με την αύξηση της ηλικίας Οδηγούμαστε έτσι στο συμπέρασμα ότι για να προκύψουν οφέλη από την παραπάνω διαδικασία, συνίσταται η προπόνηση δύναμης σε νεαρή ηλικία ώστε να εμπλουτιστούν οι μυϊκές ίνες με πυρήνες μέσω της άσκησης πριν την γήρανση

38 Διακοπή της προπόνησης 38 Οι αλλαγές που γίνονται στους μυς με την προπόνηση αντιστρέφονται με τη διακοπή της Η δύναμη μπορεί να διατηρηθεί σε καλά επίπεδα για περίπου εβδομάδες όταν η συχνότητα προπόνησης ελαττωθεί από 3 σε 1 φορά την εβδομάδα

39 Διακοπή προπόνησης-επιδράσεις 39 Πηγή: Μούγιος Β. Βιοχημεία της άσκησης, Εκδόσεις Πασχαλίδη, Αθήνα 2008.

40 Μυϊκός πόνος 40 Εμφανίζεται: Κατά τη διάρκεια των τελευταίων σταδίων μιας περιόδου άσκησης και της άμεσης περιόδου αποκατάστασης Μεταξύ 12 και 48 h μετά από μια περίοδο έντονης άσκησης ή Και στις 2 περιπτώσεις

41 Προσωρινός μυϊκός πόνος 41 Παρατηρείται κατά τη διάρκεια ή αμέσως μετά την άσκηση και αιτίες είναι: η συσσώρευση ιόντων Η + και το οίδημα των μυών, που προκαλείται από μετατόπιση υγρών από το πλάσμα (μεταφορά καλίου στο εξωκυττάριο περιβάλλον)

42 Καθυστερημένος μυϊκός πόνος 42 Κορυφώνεται μία με δύο ημέρες μετά από μια περίοδο έντονης άσκησης Προέρχεται κυρίως από την έκκεντρη συστολή Συνδέεται με τραυματισμό των μυών

43 Καθυστερημένος μυϊκός πόνος 43 Πιθανόν οφείλεται σε: Δομική βλάβη: παρουσία αυξημένων συγκεντρώσεων μυϊκών ενζύμων 2-10 φορές πάνω από τα φυσιολογικά επίπεδα Φλεγμονώδη αντίδραση: αυξάνονται τα λευκά αιμοσφαίρια Μυοσφαιριναιμία: παρουσία μυοσφαιρίνης στο αίμα

44 44

45 Απόδοση & ΚΜΠ 45 Μείωση στην ικανότητα παραγωγής δύναμης των ασκηθέντων μυών Η μέγιστη ικανότητα παραγωγής δύναμης επιστρέφει βαθμιαία μέσα στις επόμενες ημέρες ή εβδομάδες

46 Απόδοση & ΚΜΠ 46 Η απώλεια δύναμης οφείλεται σε: φυσική διάσπαση του μυός αποτυχία στη διαδικασία σύζευξης διέγερσηςσυστολής απώλεια συσταλτής πρωτεΐνης

47 47 Μυϊκές κράμπες - ΕΑΜGs (Exercise Associated Muscle Gramps) Επίπονες, σπασμωδικές, ακούσιες συστολές των σκελετικών μυών που εμφανίζονται κατά τη διάρκεια ή αμέσως μετά την άσκηση Προκαλούνται από: Διαταραχές στην ισορροπία υγρών και ηλεκτρολυτών σε συνδυασμό με μειωμένη ροή αίματος, έλλειψη Μg.??? Συνεχή δραστηριότητα των α-κινητικών νευρώνων (ατελής έλεγχος στο νωτιαίο επίπεδο λόγω κόπωσης, αυξημένης δραστηριότητας της μυϊκής ατράκτου και μειωμένης δραστηριότητας των οργάνων Golgi).

48 Αποφυγή EAMGs 48 Ο αθλητής θα πρέπει: να είναι σε καλή κατάσταση, για να μειωθεί η πιθανότητα κόπωσης των μυών να τεντώνει τακτικά τις ομάδες μυών που είναι επιρρεπείς να διατηρεί ισορροπία υγρών & ηλεκτρολυτών να διατηρεί τις αποθήκες υδατανθράκων (γλυκογόνο) να μειώσει την ένταση και τη διάρκεια της άσκησης αν κριθεί απαραίτητο

49 Βιβλιογραφία 49 Γεωργάτσος Ι. Εισαγωγή στη βιοχημεία. Εκδόσεις Γιαχούδη, Διονυσίου-Αστερίου Α. Βιοχημεία στην Ιατρική - Μεταβολικά διαγράμματα ΙΙ. Ιατρικές εκδόσεις Πασχαλίδη Αθήνα Μούγιος Β. Βιοχημεία της άσκησης, Εκδόσεις Πασχαλίδη, Αθήνα Τζιαμούρτας Α. Βιοχημεία της άσκησης (διαλέξεις μαθήματος) Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών, Πανεπιστημίων Δημοκρίτειου Θράκης, Θεσσαλίας, Τοκμακίδης Σ. (2012) Εφαρμοσμένη Φυσιολογία της άσκησης (διαλέξεις μαθήματος) Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών, Πανεπιστημίων Δημοκρίτειου Θράκης, Θεσσαλίας. Bruusgaard JC et al, 2010 Myonuclei acquired by overload exercise precede hypertrophy and are not lost on detraining. PNAS 107;34: Guyton A, Hall J, Ιατρική Φυσιολογία. Εκδόσεις Παρισιάνου Αθήνα Gleeson M. Biochemistry of exercise. In: Nutrition in sport, R.J. Maughan (Ed.). Oxford: Blackwell Science Publishers, 2000, pp Le Grand F, Rudnicki M Satellite and stem cells in muscle growth and repair Development 134, Mc Ardle W, Katch F, Katch V, Φυσιολογία της άσκησης, Ιατρικές εκδόσεις Πασχαλίδη, Αθήνα Petrella JK, et al., Journal of Applied Physiology, in press, 2008 Sandri M Signaling in Muscle Atrophy and Hypertrophy Physiology 23: Wilmore H J, Costill LD. Φυσιολογία της άσκησης. Ιατρικές εκδόσεις Πασχαλίδη, 2006.