Φυσιολογία της Άσκησης

Transcript

1 Φυσιολογία της Άσκησης Μεταβολισμός & Ενεργειακά Συστήματα Βασίλειος Σπ. Τράνακας MSc Διαιτολόγος Διατροφολόγος Καθηγητής Φυσικής Αγωγής & Αθλητισμού, Επιστημονικός συν. Τ.Ε.Ι. Κρήτης

2 Έννοια της άσκησης Άσκηση είναι οποιοδήποτε είδος μυϊκής προσπάθειας προσχεδιασμένης έντασης, διάρκειας και συχνότητας, που εντάσσεται σ ένα μακροπρόθεσμο πρόγραμμα με σκοπό τη βελτίωση ή τη διατήρηση της ευρωστίας, της υγείας ή και της σωματικής απόδοσης

3 Έννοια της άσκησης Η άσκηση διακρίνεται από τη φυσική δραστηριότητα, η οποία ορίζεται ως η οποιαδήποτε μορφή μυϊκής προσπάθειας που αυξάνει την ενεργειακή δαπάνη πάνω από το επίπεδο της σωματικής ηρεμίας. Ο κοινός παρονομαστής και των δυο είναι η παραγωγή ενέργειας. Οι επιδράσεις της άσκησης στην απόδοση και στην υγεία εξαρτώνται από την ένταση και τη διάρκεια της δηλ. την ενεργειακή δαπάνη στη μονάδα του χρόνου. Η ένταση της άσκησης εκφράζεται σε ΜΕΤ (μεταβολικό ισοδύναμο σε ηρεμία 1 ΜΕΤ αντιστοιχεί σε κατανάλωση 3,5 ml O 2 ανά κιλό σωματικού βάρους ανά λεπτό)

4 Ενεργειακός μεταβολισμός O ανθρώπινος οργανισμός κατά τη διάρκεια της εξέλιξης του, έχει δημιουργήσει εξειδικευμένες δεξαμενές που είναι ικανές να απορροφούν και να διατηρούν το πλεόνασμα των μακροθρεπτικών, όταν υπάρχουν. Σε περίπτωση έλλειψης (άσκηση, ασιτία) εξωγενών θρεπτικών υλών, οι αποθηκευμένες ύλες είναι διαθέσιμες για να αποσταλούν σε όλα τα σημεία του σώματος (απομακρυσμένα* και μη). *το μυϊκό γλυκογόνο «καταναλώνεται» μόνο στους μυς που είναι αποθηκευμένο, αφού στερούνται το ενζύμο (φωσφατάση της 6-φωσφορικής γλυκόζης) που επιτρέπει την εξαγωγή γλυκόζης στην κυκλοφορία

5 Μακροθρεπτικά - αποθηκεύση Για κάθε μια από τις τρεις κύριες τάξεις θρεπτικών υλών υπάρχει και μια τέτοια δεξαμενή. Λίπη - λιπώδης ιστός, (μυς) με μορφή αποθήκευσης τα τριγλυκερίδια Γλυκόζη - ήπαρ, μυς, με μορφή αποθήκευσης το γλυκογόνο και Αμινοξέα - μυϊκός ιστός, με μορφή αποθήκευσης* τις πρωτεΐνες.

6 Αναβολισμός - Καταβολισμός

7 Μακροθρεπτικά - αποθηκεύση Επίσης το ήπαρ αποτελεί για τα ελεύθερα αμινοξέα, μια μικρή μεν μεταβολική δεξαμενή αζώτου, αλλά με υψηλή μεταβολική δραστηριότητα. Tα συστατικά των τριών αυτών δεξαμενών βρίσκονται σε μια δυναμική κατάσταση όπου συνεχώς αποθηκεύονται ή κινητοποιούνται. Η μετάπτωση από τη μια κατάσταση στην άλλη εξαρτάται μεν από τις θρεπτικές ύλες που είναι διαθέσιμες στον οργανισμό, αλλά προκαλείται από ορμόνες και σήματα του νευρικού συστήματος.

8 Δεξαμενή λιπαρών οξέων Από τις τρεις τάξεις ενώσεων που αποθηκεύονται στον οργανισμό μόνο η δεξαμενή των λιπαρών οξέων (λιπώδης ιστός) έχει διαμορφωθεί έτσι από τη φύση ώστε, να αποθηκεύει απεριόριστη (θεωρητικά) ποσότητα. Επιπλέον, μπορεί να την αποδώσει χωρίς να βλάπτεται δομικά και λειτουργικά, και δεν αποτελεί μια νεκρή αποθήκη, αλλά μια πολύ δυναμική, από μεταβολική άποψη, περιοχή.

9 Αποθήκες αμινοξέων-υδατανθράκων Αντίθετα δεν έχει προβλεφθεί από τη φύση αποθήκευση περίσσειας αμινοξέων στον οργανισμό. Oι μυϊκοί ιστοί μπορούν να θεωρηθούν είτε απλώς σαν καταφύγιο αμινοξέων, είτε σαν το φθηνότερο αντίτιμο που καταβάλει ο οργανισμός για να αντεπεξέλθει, κατά τη διάρκεια παρατεταμένης και έντονης άσκησης (αλλά και νηστείας), ξοδεύοντας τις πρωτεΐνες που έχει σε μεγαλύτερη ποσότητα. Για την περίπτωση της γλυκόζης υπάρχει μια ενδιάμεση κατάσταση όπου αποθηκεύεται σαν γλυκογόνο στο ήπαρ και στους σκελετικούς μυς.

10 Δυναμική ισορροπία αμινοξέων πρωτεϊνών- Η «δεξαμενή αμινοξέων» Ο οργανισμός δεν διαθέτει «αποθήκες» αμινοξέων Τα αμινοξέα ενσωματώνονται σε λειτουργικές πρωτεΐνες Τα αμινοξέα του αίματος και του εξωκυττάριου υγρού αποτελούν τις δεξαμενές αμινοξέων του οργανισμού Τα αμινοξέα κινητοποιούνται διαρκώς διαμέσου αυτών των δεξαμενών

11 Μυϊκή πρωτεΐνη Σύνθεση Διάσπαση De novo Δεξαμενή ελεύθερων Οξείδωση Σύνθεση Αμινοξέων Διαιτητικές Αμινοξέα αίματος Πρωτεΐνες πρωτεΐνες σώματος

12 Ενεργειακά αποθέματα

13 Ημερήσια ενεργειακή δαπάνη αθλητών

14 Αρχές του μεταβολισμού κατά την άσκηση Ο μεταβολισμός κατά την άσκηση προσαρμόζεται στην ανάγκη αυξημένης παροχής ενέργειας στους συστελλόμενους μυς Η άσκηση αλλάζει το μεταβολισμό όχι μόνο των ασκούμενων μυών αλλά και άλλων οργάνων και ιστών, όπως το ήπαρ και ο λιπώδης ιστός.

15 Αρχές του μεταβολισμού κατά την άσκηση Ο μεταβολισμός δεν επιστρέφει στα χαρακτηριστικά της ηρεμίας αμέσως μετά το τέλος της άσκησης. Πολλές αλλαγές διαρκούν για ώρες ή ημέρες ενώ άλλες είναι τόσο αργές που εκδηλώνονται κατά την αποκατάσταση και όχι κατά την άσκηση. Οι επιδράσεις της άσκησης διακρίνονται σε οξείες (προκαλούνται από μια συνεδρία άσκησης) και χρόνιες (προκαλούνται από την τακτική επανάληψη της άσκησης).

16 Αρχές του μεταβολισμού κατά την άσκηση Η τακτική επανάληψη της άσκησης μπορεί να τροποποιήσει σε τέτοιο βαθμό τον μεταβολισμό, που το μεταβολικό προφίλ ενός αθλούμενου να είναι διαφορετικό, όχι μόνο κατά την άσκηση αλλά και κατά την ηρεμία, από το αντίστοιχο προφίλ ενός μη αθλούμενου.

17 Τριφωσφορική αδενοσίνη (ΑΤΡ) Η τριφωσφορική αδενοσίνη (ΑΤΡ) είναι η άμεση πηγή ενέργειας, το καθολικά αποδεκτό ενεργειακό νόμισμα, το οποίο χρησιμοποιείται σε βιολογικές διεργασίες, όπως: η μυϊκή συστολή και η παραγωγή μηχανικού έργου η σύνθεση και αναδόμηση ιστών η μεταφορά θρεπτικών συστατικών η λειτουργία μηχανισμών ρύθμισης η πραγματοποίηση ενδόθερμων αντιδράσεων η διατήρηση της θερμοκρασίας

18 Τριφωσφορική αδενοσίνη (ΑΤΡ)

19 Τριφωσφορική αδενοσίνη (ΑΤΡ) Το ΑΤΡ σχηματίζεται, χρησιμοποιείται και επανασυντίθεται συνεχώς. Όταν αυξηθούν οι απαιτήσεις σε ενέργεια, όπως συμβαίνει κατά τη διάρκεια της άσκησης, στο σώμα ξεκινά αμέσως η ενεργοποίηση των μηχανισμών παραγωγής και διάθεσης

20 Διαθεσιμότητα ΑΤΡ Οι σχετικές ποσότητες αποθηκευμένης ενέργειας, όπως και το σύστημα παραγωγής που χρησιμοποιείται για να σχηματιστεί AΤP, εξαρτάται από: την ένταση, τη διάρκεια και τον τύπο της άσκησης, τη διαθεσιμότητα των υποστρωμάτων και το διατροφικό και προπονητικό επίπεδο του αθλητή.

21 Ενεργειακές απαιτήσεις της άσκησης Ρυθμός ανασύνθεσης ATP Ρυθμός κατανάλωσης ATP (Από τους μηχανισμούς = (Ενεργειακή απαίτηση της άσκησης) παραγωγής ενέργειας) PCr, Γλυκόλυση-γαλακτικό, Αερόβιο συστ. ΑΤΡ ΑΤP+Pi+H ATPάση ATP + H 2 O (ATPάση) ADP + Pi + H+ + ΕΝΕΡΓΕΙΑ

22 Βασικά μονοπάτια του ενεργειακού μεταβολισμού- υδατάνθρακες Οι υδατάνθρακες συμμετέχουν τόσο σε αερόβιες όσο και σε αναερόβιες εξεργασίες. Κατά τη γλυκόλυση, από τη γλυκόζη παράγεται το πυροσταφυλικό. Το πυροσταφυλικό : ανάγεται σε γαλακτικό οξύ, κάτω από αναερόβιες συνθήκες, (αναερόβια γλυκόλυση) ή μετατρέπεται σε ακετυλοσυνένζυμο Α και οξειδώνεται πλήρως στον κύκλο του ΚREBS.

23 Βασικά μονοπάτια του ενεργειακού μεταβολισμού - λίπη Τα λίπη στη μορφή των τριγλυκεριδίων, υδρολύονται σε λιπαρά οξέα και γλυκερόλη Η γλυκερόλη εισέρχεται στο μονοπάτι της γλυκόλυσης (αυτό συμβαίνει μόνο στο ήπαρ και όχι στους μυς), τα λιπαρά οξέα μετατρέπονται μέσω της β-οξείδωσης, σε ακετυλοσυνένζυμο Α, το οποίο κατόπιν οξειδώνεται στον κύκλο του ΚREBS.

24 Μεταβολισμός υδατανθράκων - λιπών

25 Βασικά μονοπάτια του ενεργειακού μεταβολισμού- πρωτεΐνες Ο καταβολισμός των πρωτεΐνών, παρέχει αμινοξέα τα οποία μπορούν με απόσπαση της αμινοομάδας τους, να μετατραπούν, είτε σε ενδιάμεσα προϊόντα του κύκλου του ΚREBS, είτε σε πυροσταφυλικό (γλυκογενετικά αμινοξέα πχ. αλανίνη) είτε σε ακετυλοσυνένζυμο Α (κετογονικά αμινοξέα πχ. λευκίνη)

26 Μεταβολισμός πρωτεϊνών

27 Βασικά μονοπάτια του ενεργειακού μεταβολισμού Κατά την άσκηση όταν τα αποθέματα του οργανισμού σε γλυκόζη/ γλυκογόνο αρχίζουν να μειώνονται, η κινητοποίηση των λιπιδίων (λιπόλυση) και των πρωτεϊνών (πρωτεϊνόλυση), εξασφαλίζει την απαραίτητη γλυκόζη στους ιστούς που είναι αδύνατον να λειτουργήσουν χωρίς αυτήν, όπως τα ερυθρά αιμοσφαίρια και λιγότερο το ΚΝΣ. Παράλληλα τα προϊόντα της λιπόλυσης, (λιπαρά οξέα, γλυκερόλη) και της πρωτεϊνόλυσης, (αμινοξέα) αξιοποιούνται από τους ιστούς σαν μεταβολικά καύσιμα παρέχοντας την απαιτούμενη ενέργεια.

28 Μεταβολισμός μακροθρεπτικών

29 Συστήματα παραγωγής ενέργειας Υπάρχουν τρία συστήματα παραγωγής μεταφοράς αποθηκευμένης ενέργειας για το σχηματισμό ΑΤΡ: Το σύστημα ATP-CP Το σύστημα αναερόβιας γλυκόλυσης Το αερόβιο σύστημα

30 Σύστημα ATP-CP Το σύστημα ATP-CP είναι μια γρήγορη διαδικασία σύνθεσης ΑΤΡ από φωσφοκρεατίνη PC (creatine phosphate) και ADP που δεν απαιτεί οξυγόνο. Η κύρια λειτουργία του είναι η διατήρηση των επιπέδων του ΑΤΡ κατά τα πρώτα δευτερόλεπτα έντονης μυϊκής δραστηριότητας και μπορεί να καλύψει τις ενεργειακές ανάγκες των μυών για περίπου 3-10 δευτερόλεπτα αφού τα αποθέματα ATP και CP είναι περιορισμένα.

31 Σύστημα ATP-CP

32 Σύστημα αναερόβιας γλυκόλυσης Το σύστημα αναερόβιας γλυκόλυσης αφορά στην απελευθέρωση ενέργειας μέσω της διάσπασης (λύσης) της γλυκόζης και το σχηματισμό πυροσταφυλικού και γαλακτικού οξέος. Καθοριστικός παράγοντας η συγκέντρωση ΑΤΡ στους μυς. Η άσκηση αυξάνει το ρυθμό γλυκόλυσης. Απαιτούνται ειδικά γλυκολυτικά ένζυμα, όπως η φωσφοφρουκτοκινάση, η οποία αποτελεί το βασικό ένζυμο που καθορίζει το ρυθμό της αναερόβιας γλυκόλυσης.

33 Αερόβιο ή οξειδωτικό σύστημα Το αερόβιο ή οξειδωτικό σύστημα είναι το πιο σύνθετο και χρησιμοποιεί ως πηγές ενέργειας υδατάνθρακες (γλυκόζη-γλυκογόνο), λίπη (λιπαρά οξέα κυρίως και ελάχιστα γλυκερόλη) και πρωτεΐνες (αμινοξέα). Περιλαμβάνει τρεις διαδικασίες - φάσεις: Την αερόβια γλυκόλυση, όπου παρουσία οξυγόνου το πυροσταφυλικό μετατρέπεται σε ακετυλο-συνένζυμο Α. Τον κύκλο του KREBS, μια σειρά χημικών αντιδράσεων που επιτρέπουν την πλήρη οξείδωση του ακετυλο-συνενζύμου Α σε υδρογόνο και διοξείδιο του άνθρακα. Την αναπνευστική αλυσίδα ή αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων, όπου τα άτομα υδρογόνου χωρίζονται, παρουσία ενζύμων, σε πρωτόνια και ηλεκτρόνια. Τα πρωτόνια ενώνονται με το οξυγόνο και σχηματίζουν νερό και τα ηλεκτρόνια μέσα από μια σειρά αντιδράσεων σχηματίζουν ΑΤΡ.

34 Ενεργειακά συστήματα

35 Συμμετοχή ενεργειακών συστημάτων

36 Ενεργειακά όρια της μυϊκής προσπάθειας Σε υπερμέγιστες προσπάθειες που διαρκούν έως 10 η ενέργεια εξασφαλίζεται πρωταρχικά από τη διάσπαση της φωσφοκρεατίνης. Η αναερόβια γλυκόλυση δεν μπορεί να ανταποκριθεί τόσο γρήγορα. Σε μέγιστες προσπάθειες που διαρκούν από 30 έως 2 λεπτά το μεγαλύτερο ποσοστό της απαιτούμενης ενέργειας παράγεται από την αναερόβια γλυκόλυση και ο κάματος προέρχεται κυρίως από την εξάντληση των αποθεμάτων γλυκογόνου, και τη μείωση του ph (οξέωση) του κυτταρικού περιβάλλοντος λόγω συσσώρευσης Η +.

37 Ενεργειακά όρια της μυϊκής προσπάθειας Σε μέγιστες προσπάθειες από 5 μέχρι 30 λεπτά επικρατεί ο αερόβιος μεταβολισμός και η μείωση του μυϊκού έργου σχετίζεται με παράγοντες που περιορίζουν την παραγωγή ενέργειας στα μιτοχόνδρια όπως: η ανεπαρκής παραγωγή ΑcoA, η μείωση της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης και η μειωμένη παροχή Ο 2. Σε υπομέγιστες παρατεταμένες προσπάθειες που διαρκούν πάνω από 30 λεπτά ο κάματος αποδίδεται σε πολλαπλούς παράγοντες όπως: η εξάντληση γλυκογόνου, η αφυδάτωση, η απώλεια ηλεκτρολυτών, η υψηλή θερμοκρασία του σώματος και ή υπογλυκαιμία. Μυϊκές προσπάθειες από 10 μέχρι 30 και από 2 μέχρι 5 λεπτά αντιπροσωπεύουν μεταβατικές περιόδους από τη διάσπαση της CP στον αναερόβιο και από τον αναερόβιο στον αερόβιο μεταβολισμό αντίστοιχα.

38 Ενεργειακά όρια της μυϊκής προσπάθειας

39 Ενεργειακά όρια της μυϊκής προσπάθειας

40 Αθλήματα και συμμετοχή μηχανισμών παραγωγής ενέργειας

41 Αθλήματα στίβου και συμμετοχή μηχανισμών παραγωγής ενέργειας

42 Η επιλογή πηγών ενέργειας κατά την άσκηση εξαρτάται κυρίως από: Την ένταση της άσκησης Τη διάρκεια της άσκησης Το πρόγραμμα της άσκησης (συνεχόμενη, διαλειμματική, μεταβαλλόμενης έντασης). Περιβαλλοντικές συνθήκες (π.χ. θερμοκρασία, υγρασία)

43 Η επιλογή πηγών ενέργειας κατά την άσκηση εξαρτάται κυρίως από: Το φύλο του ασκουμένου Την ηλικία του ασκουμένου Την προπονητική κατάσταση του ασκουμένου Τη διατροφή του ασκουμένου Την κληρονομικότητα

44 Χρήση υποστρωμάτων σε συνάρτηση με την ένταση της άσκησης Willmore, Coszil, 2006

45 Χρήση υποστρωμάτων σε συνάρτηση με τη διάρκεια της άσκησης 20 ΕΠΕΞΗΓΗΣΗ Ενδοµυϊκοί CHO + Λίπη FFA Γλυκόζη Πρόσληψη οξυγόνου mmol/min % 27% 37% 41% 50% 36% 62% 30% 0 Ανάπαυση Λεπτά άσκησης Εικόνα 5.4 Σχέση της χρήσης καυσίμων με τη διάρκεια της άσκησης. Η συμβολή των ελεύθερων λιπαρών οξέων (FFA) και της γλυκόζης αίματος στη συνολική πρόσληψη οξυγόνου από το εργαζόμενο άκρο προσδιορίζεται με την τεχνική της αρτηριοφλεβικής διαφοράς. Θεωρείται ότι τα καύσιμα αυτά οξειδώνονται πλήρως στο μυ όταν απομακρύνονται από το αίμα. Η πρόσληψη οξυγόνου από το άκρο, η οποία δε σχετίζεται με τη χρήση καυσίμων από το αίμα, ισούται με το ρυθμός οξείδωσης των ενδομυϊκών αποθεμάτων (κυρίως μυϊκού γλυκογόνου) (Από Felig P. και J. Wahren, Fuel homeostasis in exercise. N. Engl. J. Med. 293: ).

46 Σχέση έντασης της άσκησης και γλυκογόνου 12 Ρυθµός χρήσης µυϊκού γλυκογόνου mmol γλυκόζης kg 1 µη αποξηραµένου µυός ανά min % µέγιστης πρόσληψης O 2 Εικόνα 5.2 Ο ρόλος του μυϊκού γλυκογόνου στην άσκηση αυξανόμενης έντασης. Ρυθμός χρήσης του μυϊκού γλυκογόνου σε άσκηση αυξανόμενης έντασης εκφρασμένος ως εκατοστιαίο ποσοστό της μέγιστης πρόσληψης οξυγόνου. Τα στοιχεία προήλθαν από μυϊκές βιοψίες του έξω πλατέος μηριαίου μυός από γυμνασμένα άτομα. (Προσαρμοσμένο από B. Saltin και J. Karlsson, Glycogen usage during work of varying intensity. Στο Muscle metabolism during exercise. Επιμέλεια έκδοσης B. Pernow και B. Saltin. New York: Plenum Press, σελ )

47 Σχέση διατροφής - αποθεμάτων γλυκογόνου και άσκησης

48 Η σημασία της αναπλήρωσης γλυκογόνου

49 Γαλακτικό Η παραγωγή γαλακτικού (σε αναερόβιες συνθήκες) από το πυροσταφυλικό, αποδεικνύεται σωτήρια, αφού το γαλακτικό, είναι αναγκαστικός δέκτης πρωτονίων κατά την αναερόβια γλυκόλυση και με αυτόν τον τρόπο, είναι δυνατόν να συνεχιστεί η μυϊκή λειτουργία. Το γαλακτικό μεταφέρεται στο ήπαρ και αξιοποιείται για την παραγωγή γλυκόζης μέσω του κύκλου Cori (Cori cycle) Όταν το γλυκογόνο εξαντλείται στους εργαζόμενους μυς, οι μη εργαζόμενοι μυς, διασπούν μικρή ποσότητα από το γλυκογόνο τους σε γαλακτικό, ώστε να συνεισφέρουν στην παραγωγή ενέργειας.

50 Κύκλος Cori (γλυκόζης - γαλακτικού) Η μυϊκή εργασία οδηγεί σε σημαντική αύξηση της κατανάλωσης του οξυγόνου, και η απαιτούμενη ενέργεια παρέχεται και από την αναερόβια γλυκόλυση, η οποία οδηγεί σε παραγωγή γαλακτικού οξέος. Η διαδικασία έχει ως εξής: Η γλυκόζη (μέσω της γλυκόλυσης) μετατρέπεται σε γαλακτικό οξύ. Ένα ποσοστό του γαλακτικού οξέος διαχέεται από τα μυϊκά κύτταρα στο αίμα και στη συνέχεια μεταφέρεται στο ήπαρ όπου και μετατρέπεται πάλι σε γλυκόζη. Η γλυκόζη απελευθερώνεται στην κυκλοφορία του αίματος και στη συνέχεια, είτε χρησιμοποιείται στους λειτουργούντες μυς για την παραγωγή ενέργειας, είτε αποθηκεύεται σαν γλυκογόνο (σε κατάσταση ηρεμίας).

51 Κύκλος Cori (γλυκόζης - γαλακτικού)

52 Κύκλος γλυκόζης - αλανίνης Κύκλος γλυκόζης-αλανίνης - διασύνδεση του μεταβολισμού των υδατανθράκων - αμινοξέων. Όταν οι ενεργειακές ανάγκες του οργανισμού αυξάνουν ιδιαίτερα σε ασκήσεις μεγάλης διάρκειας, τότε ενεργοποιείται ο ενεργειακός μεταβολισμός των πρωτεϊνών. Το αμινοξύ αλανίνη (γλυκογενετικό αμινοξύ) χρησιμοποιείται για την παραγωγή ενέργειας κατά τη διάρκεια της άσκησης ως εξής: Η αλανίνη συντίθεται στους μυς από το πυροσταφυλικό, που προέρχεται από το μεταβολισμό της γλυκόζης και τον καταβολισμό των αμινοξέων (κυρίως των BCAAs-αμινοξέα διακλαδισμένης αλυσίδας).

53 Κύκλος γλυκόζης αλανίνης Απελευθερώνεται στην κυκλοφορία του αίματος και μεταφέρεται στο ήπαρ όπου εκεί (χάνοντας την αμινοομάδα) μετατρέπεται σε γλυκόζη μέσω της διαδικασίας της νεογλυκογένεσης. Στη συνέχεια η γλυκόζη απελευθερώνεται στο αίμα και μεταφέρεται στους λειτουργούντες μυς για την παραγωγή ενέργειας. Τα τμήματα του ανθρακικού σκελετού που προέρχονται από τον καταβολισμό των αμινοξέων από τα οποία παράγεται η αλανίνη, μπορούν στη συνέχεια να οξειδωθούν. Η ενέργεια που παράγεται από τον κύκλο γλυκόζης αλανίνης καλύπτει περίπου έως 15% των συνολικών ενεργειακών αναγκών.

54 Κύκλος γλυκόζης - αλανίνης

55 Κύκλος γλυκόζης αλανίνης Με τον κύκλο γλυκόζης αλανίνης: Αποφορτίζονται οι μυς από την περίσσεια των αμινοομάδων Εξασφαλίζεται η παροχή γλυκόζης και Κατά την παρατεταμένη άσκηση η γλυκόζη προωθείται στο Κ.Ν.Σ. για να λειτουργήσει αξιοπρεπώς.

56 Η σχέση προπόνησης και συγκέντρωσης γαλακτικού στο αίμα

57 Απόσυρση (μεταβολισμός) γαλακτικού Το γαλακτικό οξύ μπορεί να μεταβολιστεί: στις γειτονικές μυϊκές ίνες στις γειτονικές μυϊκές ομάδες στο μυοκάρδιο στο ήπαρ νεφρούς Εξειδικευμένα ένζυμα σε μυς, καρδιά LDH γαλακτική δεϋδρογονάση H-heart, M- muscle

58 Γαλακτικό οξύ αναερόβιο κατώφλι

59 Μεταβολές στο γαλακτικό κατώφλι με την προπόνηση

60 Ενεργειακές φάσεις του μυϊκού έργου Οι ενεργειακές ανάγκες της άσκησης ικανοποιούνται με διαφορετικούς μηχανισμούς στα διάφορα στάδια της εξέλιξής της και ανάλογα με την έντασή της. Διακρίνουμε τρεις φάσεις ενεργειακής δαπάνης που οριοθετούνται από την πρόσληψη οξυγόνου. Οι φάσεις αυτές είναι: η μεταβατική η φάση σταθεροποίησης και η φάση αποκατάστασης

61 Μεταβατική φάση Κατά τη μεταβατική φάση η πρόσληψη Ο 2 δεν συμβαδίζει με την ενεργειακή ανάγκη της άσκησης για 2 λόγους: Οι καρδιοαναπνευστικές προσαρμογές που προκαλούνται από την ανάγκη για αυξημένη μεταφορά Ο 2 στους ιστούς αργοπορούν και οι αερόβιες εξεργασίες που γίνονται στα μυϊκά κύτταρα είναι πολυενζυματικές και γίνονται με σχετική βραδύτητα.

62 Μεταβατική φάση Γι αυτό το προσλαμβανόμενο Ο 2 είναι λιγότερο από το απαιτούμενο, με αποτέλεσμα να παρατηρείται έλλειμμα. Το έλλειμμα αυτό καλύπτεται από αναερόβιες εξεργασίες, δηλαδή όση από την απαιτούμενη ενέργεια δεν παράγεται με την κατανάλωση Ο 2, παράγεται με διάσπαση φωσφοκρεατίνης (CP) και αν η ένταση είναι υψηλή, από το σχηματισμό γαλακτικού.

63 Έλλειμμα Ο 2 Πρόσληψη οξυγόνου (liters min 1 ) Έναρξη υποµέγιστης άσκησης Έλλειµµα O 2 σταθερoποίηση της VO 2 (ανάγκη σε O 2 ) VO 2 ηρεµίας Πρόσληψη οξυγόνου (liters min 1 ) ; Έλλειµµα O 2 VO 2 max Μέγιστη άσκηση VO 2 ηρεµίας Ανάγκη σε O 2 ; (α) Χρόνος άσκησης (min) (β) Χρόνος άσκησης (min) Εικόνα (α) Έλλειμμα οξυγόνου στην έναρξη μίας υπομέγιστης άσκησης σταθερής λειτουργικής κατάστασης. (β) Έλλειμμα οξυγόνου στο τέλος μίας δοκιμασίας μέγιστης πρόσληψης οξυγόνου μη σταθερής λειτουργικής κατάστασης.(προσαρμοσμένο από Brooks, G. A., T. D. Fahey και T. P. White Εικόνες 10.5α και 10.5β στο Exercise physiology: Human bioenergetics and its applications, 2η έκδoση. Mountain View, Ca: Mayfield Publishing Company.)

64 Φάση σταθεροποίησης Κατά τη φάση σταθεροποίησης οι ενεργειακές απαιτήσεις της άσκησης ικανοποιούνται από την πρόσληψη Ο 2 όταν η ένταση είναι χαμηλή. Στην περίπτωση αυτή παρατηρείται μια ισοστάθμιση, όπου το προσλαμβανόμενο Ο 2 είναι ίσο με το απαιτούμενο Ο 2. Σε έντονο μυϊκό έργο η ανάγκη για Ο 2 δεν καλύπτεται από το προσλαμβανόμενο Ο 2 με αποτέλεσμα η φάση σταθεροποίησης να μην υφίσταται.

65 Φάση αποκατάστασης Κατά τη φάση αποκατάστασης η πρόσληψη Ο 2 παραμένει αυξημένη μετά το τέλος της άσκησης, για χρονικό διάστημα που εξαρτάται από την ένταση της άσκησης που προηγήθηκε. Αν η άσκηση είναι ήπια η αποκατάσταση διαρκεί λίγα λεπτά, αν όμως είναι έντονη και εξαντλητική η αποκατάσταση μπορεί να διαρκέσει περισσότερο από 2 ώρες. Η κατανάλωση Ο 2 κατά τη φάση της αποκατάστασης που είναι μεγαλύτερη από την κατάσταση ηρεμίας, ονομάζεται χρέος Ο 2 ή πρόσθετη μετασκησιακή κατανάλωση Ο 2. Διακρίνεται σε : γαλακτικό και αγαλακτικό

66 Αγαλακτικό χρέος Ο 2 Το αγαλακτικό χρέος Ο 2 χρησιμοποιείται κυρίως για επανασύνθεση του ΑΤΡ και της φωσφοκρεατίνης CP. Με το οξυγόνο αυτό καίγονται γλυκογόνο, λιπαρά οξέα, και ένα μικρό ποσοστό γαλακτικού οξέος και παράγεται διοξείδιο του άνθρακα νερό και ενέργεια με τη μορφή ΑΤΡ. Η επανασύνθεση αυτή ολοκληρώνεται σε 3.

67 Γαλακτικό χρέος Ο 2 Το γαλακτικό χρέος Ο 2 σχετίζεται άμεσα με την απομάκρυνση (πλασματοκάθαρση) του γαλακτικού οξέος η οποία πραγματοποιείται μέσα σε 1 ώρα. (60% του γ.ο. οξειδώνεται από τον καρδιακό μυ, 10-15% μετατρέπεται σε γλυκόζη στο ήπαρ). Το οξυγόνο της αποκατάστασης χρησιμοποιείται επίσης για διεργασίες όπως: Ανύψωση της θερμοκρασίας του σώματος που προκαλεί αύξηση του μεταβολισμού Ανακατανομή ιόντων (η διαταραχή τους επηρεάζει την κατανάλωση Ο 2 ) Ανακύκλωση ενεργειακών υποστρωμάτων, επιδιόρθωση ιστών.

68 Μεταβολικές δραστηριότητες κύριων ιστών Ο εγκέφαλος: χρησιμοποιεί ως κύριο καύσιμο γλυκόζη (120g το 24ωρο). δεν διατηρεί αποθέματα, δεν χρειάζεται ινσουλίνη, δεν μπορεί να χρησιμοποιήσει λιπαρά οξέα, χρησιμοποιεί κετονικά σώματα (σε κατάσταση νηστείας).

69 Μεταβολικές δραστηριότητες κύριων ιστών Οι σκελετικοί μυς: χρησιμοποιούν ως καύσιμο γλυκόζη, λιπαρά οξέα, κετονικά σώματα, διατηρούν απόθεμα γλυκογόνου, δεν διαθέτουν τη φωσφατάση της 6-φωσφορικής γλυκόζης, σε καθεστώς έντονης άσκησης συνεργάζονται με το ήπαρ: παράγουν μεγάλες ποσότητες γαλακτικού, παίρνουν επιπλέον γλυκόζη με τον κύκλο Cori.

70 Μεταβολικές δραστηριότητες κύριων ιστών Ο λιπώδης ιστός: διατηρεί τη μεγαλύτερη ποσότητα θερμίδων ως τριγλυκερίδια συνθέτει και υδρολύει τριγλυκερίδια, χρησιμοποιεί 3-φωσφορική γλυκερίνη από τη γλυκόλυση, εξάγει ελεύθερη γλυκερίνη, διαθέτει την ορμονικά ευαίσθητη λιπάση.

71 Μεταβολικές δραστηριότητες κύριων ιστών Το ήπαρ: ρυθμίζει τη συγκέντρωση τροφικών μορίων και μεταβολιτών στο αίμα, διαθέτει μικρό απόθεμα γλυκογόνου, εξάγει γλυκόζη από γλυκογονόλυση και γλυκονεογένεση, συνθέτει λιπαρά οξέα και τριγλυκερίδια, εξάγει VLDL, εξάγει κετονικά σώματα, συμβάλλει στην ομοιόσταση της γλυκόζης.

72 Βιβλιογραφία Διονυσίου-Αστερίου Α. Βιοχήμεία στην Ιατρική - Μεταβολικά διαγράμματα ΙΙ. Ιατρικές εκδόσεις Πασχαλίδη Αθήνα Davis M. Nutrizon, NeurotransmiŽers, and Central Nervous System Fazgue. In: Nutrizon in sport, R.J. Gleeson M. Biochemistry of exercise. In: Nutrizon in sport, R.J. Maughan (Ed.). Oxford: Blackwell Science Publishers, 2000, pp Guyton A, Hall J, Ιατρική Φυσιολογία. Εκδόσεις Παρισιάνου Αθήνα Κλεισούρας Β. Εργοφυσιολογία. Εκδόσεις Συμμετρία Maughan (Ed.). Oxford: Blackwell Science Publishers, 2000, pp Mc Ardle W, Katch F, Katch V, Φυσιολογία της άσκησης, Ιατρικές εκδόσεις Πασχαλίδη, Αθήνα Raven et al. Φυσιολογία της Άσκησης Μια ολιστική προσέγγιση. Ιατρικές Εκδόσεις Λαγός Δημήτριος, Αθήνα Τζιαμούρτας Α. (2012) 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. Wilmore H J, Coszll LD. Φυσιολογία της άσκησης. Ιατρικές εκδόσεις Πασχαλίδη, 2006.