Φυσιολογία της Άσκησης

Transcript

1 1 Φυσιολογία της Άσκησης Επίδραση της άσκησης στις μυϊκές ίνες Βασίλειος Σπ. Τράνακας MSc Διαιτολόγος Διατροφολόγος Καθηγητής Φυσικής Αγωγής & Αθλητισμού, Επιστημονικός συν. Α.Τ.Ε.Ι. Κρήτης

2 Ταξινόμηση των μυϊκών ινών 2 Ταξινόμηση των μυϊκών ινών στον σκελετικό μυ του ανθρώπου με βάση: μορφολογικές, λειτουργικές και μεταβολικές ιδιότητες

3 Μορφολογικές ιδιότητες μυϊκών ινών Τύπος I Βραδείας συστολής Οξειδωτικές Τύπος IIa Ταχείας συστολής οξειδωγλυκολυτικές 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 3

4 Λειτουργικές ιδιότητες μυϊκών ινών Τύπος I Βραδείας συστολής Οξειδωτικές Τύπος IIa Ταχείας συστολής οξειδωγλυκολυτικές 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 4

5 Μεταβολικές ιδιότητες μυϊκών ινών Τύπος I Βραδείας συστολής Οξειδωτικές Τύπος IIa Ταχείας συστολής οξειδωγλυκολυτικές 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 5

6 Μετατροπή των μυϊκών ινών 6 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 οξειδωγλυκολυτικών σαν αποτέλεσμα έντονης αερόβιας προπόνησης λόγω αλλαγής της μεταβολικής τους ιδιότητας.

7 7 Ταξινόμηση αθλημάτων

8 Προσαρμογές μυϊκού ιστού 8 Όλοι οι μυς 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.

9 Προσαρμογές στους μυς από την άσκηση 9 Αερόβιες προσαρμογές Αναερόβιες προσαρμογές

10 Αερόβιες προσαρμογές 10 Αιμάτωση τριχοειδή Μιτοχόνδρια Ενδομυικά τριγλυκερίδια Μυοσφαιρίνη Οξειδωτικά ένζυμα

11 Αναερόβιες προσαρμογές 11 Μυϊκή μάζα πρωτεϊνοσύνθεση Μυϊκό γλυκογόνο Γλυκολυτική ικανότητα

12 Επίδραση αερόβιας άσκησης 12 Αύξηση των μυϊκών αποθεμάτων σε τριγλυκερίδια και γλυκογόνο. Μεγαλύτερη κινητοποίηση των ελεύθερων λιπαρών οξέων (ΕΛΟ) - αύξηση της διαθεσιμότητά τους (μεταφορά- παράδοση) στους μυς. Αύξηση του αριθμού και του μεγέθους των μιτοχονδρίων και αύξηση της δραστηριότητας των ενζύμων τους Αύξηση της ικανότητας των μυών για οξείδωση των ΕΛΟ. Οι μυς βασίζονται περισσότερο στα λιπιδιακά αποθέματα, προστατεύοντας έτσι το γλυκογόνο κατά τη διάρκεια παρατεταμένης άσκησης.

13 13 Μιτοχόνδρια (A), Γλυκογόνο (B), και Τριγλυκερίδια (C)

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

15 15 Αιμάτωση τριχοειδή

16 Αναερόβιες προσαρμογές Αύξηση μυϊκής μάζας 16 Ένας από τους παράγοντες που επηρεάζουν τη μυϊκή απόδοση και πιο συγκεκριμένα τη μυϊκή δύναμη, είναι το μέγεθος των μυϊκών κυττάρων το οποίο καθορίζεται από το ρυθμό συσσώρευσης και διατήρησης των συσταλτών πρωτεϊνών. Αύξηση της διατομής του μυός συνεπάγεται αύξηση της δύναμής του.

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

18 Προσαρμογές μυϊκού ιστού 18 Η προσωρινή υπερτροφία αναφέρεται σαν αίσθημα πρηξίματος (οίδημα) αμέσως μετά την άσκηση και είναι αποτέλεσμα συγκέντρωσης αίματος και έξω- έσωκυττάριων υγρών. Η χρόνια υπερτροφία προκύπτει από την επαναλαμβανόμενη προπόνηση δύναμης και αντανακλά δομικές αλλαγές στον μυ. Η υπερτροφία αυτή οφείλεται κυρίως στην αύξηση του αριθμού των μυοϊνιδίων. Όταν τα μυοϊνίδια αποκτήσουν ένα κρίσιμο μέγεθος διασχίζονται κατά μήκος, σχηματίζοντας νέα μυοινίδια με αποτέλεσμα την αύξηση της δύναμης.

19 Μυϊκή υπερτροφία 19 προπόνηση με αντιστάσεις (βάρη) ê αύξηση των συσταλτικών πρωτεϊνών ê αύξηση της διατομής των μυϊκών ινών ê αύξηση της διατομής του μυός ê αύξηση της δύναμης

20 20 Μυϊκή υπερτροφία

21 Προσαρμογές μυϊκού ιστού 21 Η επισώρευση μυϊκής μάζας είναι αποτέλεσμα του θετικού ισοζυγίου αζώτου (πρωτεϊνών). Έχει εκτιμηθεί ότι περίπου 12% της ζωτικής πρωτεΐνης αποδομείται καθημερινά. Ανάλογα με το είδος της προπόνησης προκαλείται εκλεκτική υπερτροφία των μυϊκών ινών.

22 Μυϊκή υπερτροφία (χρόνια) 22 Υπερπλασία μυϊκών ινών Υπερτροφία μυϊκών ινών σαρκοπλασματική υπερτροφία μυοινιδιακή υπερτροφία

23 23 Μυϊκή υπερτροφία

24 Υπερπλασία μυϊκής ίνας 24 Οι μυϊκές ίνες, σύμφωνα με αυτή τη θεωρία χωρίζουν στα δύο. κάθε μία από τις νέες ίνες αυξάνεται στο μέγεθος της μητρικής ίνας αύξηση της μυϊκής μάζας 5-10%

25 Yπερτροφία μυϊκών ινών 25 Η μυϊκη υπερτροφία αφορα στην αύξηση: του αριθμού των μυοϊνιδίων των μορίων ακτίνης και μυοσίνης του σαρκοπλασματικου δικτύου του συνδετικου ιστου ή συνδυασμο των παραπάνων

26 Yπερτροφία μυϊκών ινών 26 Η υπερτροφία των μυοϊνιδίων μετα απο προπόνηση μυϊκής ενδυνάμωσης με αντιστάσεις συνδέεται με την προσθήκη πυρήνων απο τα δορυφόρα κύτταρα (satellite cells). Ένας πυρήνας είναι σε θέση να υποστηρίξει έναν συγκεκριμένο όγκο κυτταροπλάσματος, και η ενεργοποίηση των δορυφόρων κυττάρων είναι μεγάλης σημασίας για τη διατήρηση μιας σταθερής αναλογίας πυρήνα- κυτταροπλάσματος μετά από υπερφόρτωση.

27 27 Δορυφόρα κύτταρα (satellite cells)

28 28 Yπερτροφία μυϊκών ινών

29 Yπερτροφία μυϊκών ινών 29 Πριν από κάθε αύξηση της μυϊκής μάζας (η οποία ακολουθεί μια υπερφόρτωση του μυός), είναι 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 δορυφόρα κύτταρα απ ότι οι μικρότερες μυϊκές ίνες.

30 30 Μυϊκή καταστροφή και ανάπλαση

31 Ορμονικοί παράγοντες που επηρεάζουν 31 τη διαδικασία μυϊκής υπερτροφίας Αυξητική ορμόνη Τεστοστερόνη IGF-1 ινσουλινομιμητικός αυξητικός παράγοντας Ινσουλίνη Μυοστατίνη SrF Serum response factor

32 IGF 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

33 33 Μυοστατίνη (αναστολή δράσης της)

34 Αριθμός πυρήνων κυτταρική μνήμη 34 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.

35 35 Μυϊκή υπερτροφία - ατροφία

36 Δορυφόρα κύτταρα - Ηλικία 36 Τα δορυφόρα 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.

37 Διακοπή προπόνησης επίδραση στις μυϊκές ίνες 37

38 Διακοπή προπόνησης επιδράσεις 38 Πηγή: Μούγιος Β. Βιοχηµεία της άσκησης, Εκδόσεις Πασχαλίδη, Αθήνα 2008.

39 Βιβλιογραφία 39 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: Nutri on 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, Cos ll LD. Φυσιολογία της άσκησης. Ιατρικές εκδόσεις Πασχαλίδη, 2006.