ΕΠΕΑΕΚ ΑΝΑΜΟΡΦΩΣΗ ΤΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ ΣΠΟΥΔΩΝ ΤΟΥ Τ.Ε.Φ.Α.Α.ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ - ΑΥΤΕΠΙΣΤΑΣΙΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΑΓΩΓΗΣ & ΑΘΛΗΤΙΣΜΟΥ ΚΕ 0918 «Βιοχημική Αξιολόγηση Αθλητών» 5η Διάλεξη: «Επίδραση της έντονης άσκησης και της άσκησης χαμηλής έντασης στα επίπεδα του γαλακτικού οξέος» Δρ. Τζιαμούρτας Αθανάσιος, Επίκουρος Καθηγητής
Σε αυτή την θεματική ενότητα οι φοιτητές θα ενημερωθούν για: Τηνεπίδρασηπουέχειηέντονηάσκησηστα επίπεδα του γαλακτικού οξέος στο αίμα. Την επίδραση που έχει ένα wingate test στα επίπεδα του γαλακτικού οξέος στο αίμα. Την επίδραση που έχει η παρατεταμένη άσκηση στα επίπεδα του γαλακτικού οξέος στο αίμα. Την επίδραση που έχουν τα 30 λεπτά άσκησης έντασης 75 % Μέγιστης Καρδιακής Συχνότητας στα επίπεδα του γαλακτικού οξέος στο αίμα.
Γαλακτικό οξύ Το γαλακτικό οξύ (ΓΟ) είναι το τελικό προϊόν της αναερόβιας διάσπασης της γλυκόζης. Είναι ο μεταβολίτης που παρουσιάζει τις θεαματικότερες αλλαγές στη συγκέντρωση του τόσο στο μυ όσο και στο αίμα Η μέτρηση του γίνεται τις περισσότερες φορές σε ολικό αίμα
Γαλακτικό οξύ Η τιμή ηρεμίας κυμαίνεται γύρω στο 1 mm Η τιμή μετά από έντονη άσκηση 1 λεπτού μπορεί να φτάσει και τα 20 mm. Προσπάθειες χαμηλότερης έντασης προκαλούν χαμηλότερη συγκέντρωση, επειδή οι υδατάνθρακες διασπώνται κυρίως αερόβια Έντονες προσπάθειες μικρότερης διάρκειας από ένα λεπτό δημιουργούν χαμηλότερη συγκέντρωση ΓΟ απ ότι εάν η προσπάθεια ήταν 1 λεπτό, επειδή η συνολική παραγωγή ΓΟ στους ασκούμενους μύες δεν αρκεί για να προκαλέσει τόσο υψηλή συγκέντρωση στο αίμα.
Μέγιστη συγκέντρωση ΓΟ στο αίμα κορυφαίων κολυμβητών μετά από αγώνες ελεύθερου Απόσταση (m) ΓΟ (mm) 50 12-14 100 16-18 200 16-20 400 12-14 1500 10-12
Καλύτερη χρονική στιγμή μέτρησης μετά το τέλος της άσκησης Η μέγιστη τιμή της συγκέντρωσης του ΓΟ δεν επιτυγχάνεται αμέσως μετά το τέλος της άσκησης. Μεσολαβεί ένα χρονικό διάστημα για να μπορέσει να περάσει το ΓΟ από το μυ στο αίμα. Πολλαπλές μετρήσεις που απέχουν το πολύ 2 λεπτά μεταξύ τους επί 10 λεπτά περίπου ή μέχρι να δούμε η συγκέντρωση του ΓΟ να πέφτει (μέτρηση σε αυτόματη συσκευή)
Σε πολλές περιπτώσεις είναι αδύνατο να ληφθούν πολλαπλά δείγματα μετά το τέλος της άσκησης και γίνεται η επιλογή για τη λήψη ενός δείγματος. Οι απόψεις διίστανται όσον αφορά τη μοναδική λήψη και άλλοι αναφέρουν ότι αυτή θα πρέπει να γίνεται 3 λεπτά μετά το τέλος και άλλοι 5 λεπτά μετά το τέλος
Παράγοντες επηρεασμού της συγκέντρωσης του ΓΟ κατά την άσκηση Ένταση Διάρκεια Κληρονομικότητα Διατροφή Προπονητική κατάσταση Ηλικία
Ένταση Ότανηάσκησηέχειέντασηπουείναι έντονη τότε η απόκριση του ΓΟ είναι αυξημένη Όταν η ένταση της άσκησης είναι χαμηλή τότε η απόκριση του ΓΟ είναι αμετάβλητη ή σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να παρουσιαστεί ελαφρά μειωμένη Όταν η ένταση της άσκησης είναι κυμαινόμενη (όπως συμβαίνει στις αθλοπαιδιές) τότε η συγκέντρωση του ΓΟ αντιστοιχεί κατά μέσο όρο στη μέση ένταση της άσκησης
Διάρκεια Ηεπίδρασητης διάρκειας είναι άμεσα συνυφασμένη με την ένταση της άσκησης. Σε γενικές γραμμές η χαμηλής έντασης μεγάλης χρονικής διάρκειας άσκηση δε μεταβάλλει σημαντικά τη συγκέντρωση του ΓΟ Υπόστρωμα για γλυκονεογένεση
Γαλακτικό οξύ Το ΓΟ αποτελεί την κυριότερη πηγή ατόμων άνθρακα για τη σύνθεση γλυκόζης κατά τη διαδικασία της γλυκονεογένεσης Κατά τη διάρκεια της αναερόβιας γλυκόλυσης στο σκελετικό μυ, το πυροσταφυλικό οξύ ανάγεται σε ΓΟ με τη δράση ενός ενζύμου, της γαλακτικής αφυδρογονάσης (LDH). Αυτή η αντίδραση επιτελεί δύο κύριες λειτουργίες κατά τη διάρκεια της αναερόβιας γλυκόλυσης.
Γαλακτικό οξύ Πρώτον, για τη δημιουργία του ΓΟ η LDH χρειάζεται NADH σαν υπόστρωμα μαζί με το πυροσταφυλικό οξύ και παράγεται NAD+ και ΓΟ. Το NAD+ χρησιμοποιείται στη συνέχεια από την αντίδραση που καταλύει το ένζυμο glyceraldehyde-3- phosphate dehydrogenase. Αυτές οι δύο αντιδράσεις λοιπόν συνδέονται άμεσα κατά τη διαδικασία της ανεαρόβιας γλυκόλυσης. Δεύτερον, το ΓΟ που παράγεται στο μυ από την LDH διαχέεται στην κυκλοφορία του αίματος όπου μεταφέρεται στο ήπαρ για να μετατραπεί σε γλυκόζη. Η δημιουργηθείσα γλυκόζη επιστρέφει στην κυκλοφοράι του αίματος για να μπορέσει να χρησιμοποιηθεί από το μυ και για να αναπληρώσει τα αποθέματα του γλυκογόνου. Αυτή η διαδικασία αποκαλείται και κύκλος του Cori
Ο κύκλος του Cori δε μπορεί να διατηρηθεί για πάντα έτσι ώστε να προσδίδει ενέργεια Παρατηρείστε ότι η αριστερή πλευρά (η γλυκονεογενετική) απαιτεί 6 mole ΑΤΡ ενώ η δεξιά πλευρά (η γλυκολυτική) αποδίδει 2 mole ATP. Επομένως υπάρχει ένα αρνητικό ισοζύγιο 4 mole ATP για τον οργανισμό. Ωστόσο, τα 6 mole ATP κοστίζουν τον ηπατικό ιστό ενώ τα 2 mole ATPυ πουτα χρειάζεται άμεσα για να συνεχίσει την άσκηση ΟκύκλοςτουCori
Όσο μεγαλύτερη ποσοστό μυϊκών ινών τύπου ΙΙΑ και ΙΙΒ υπάρχει στους ασκούμενους μύες τόσο μεγαλύτερη είναι η συγκέντρωση του ΓΟ στο αίμα σε άσκηση δεδομένης απόλυτης έντασης Κληρονομικότητα
Διατροφή Διατροφή πλούσια σε υδατάνθρακες πριν και κατά τη διάρκεια άσκησης δεδομένης απόλυτης έντασης προκαλεί υψηλότερη συγκέντρωση ΓΟ στο αίμα. Σχετικές συγκρίσεις μεταξύ ασκούμενων προϋποθέτουν την ίδια διατροφή τις δύο τουλάχιστον ημέρες που προηγούνται της άσκησης Το ίδιο ισχύει και στην περίπτωση που ο ασκούμενος υποβάλλεται σε δοκιμασία σε διαφορετικές χρονικές στιγμές για την αξιολόγηση ενός προπονητικού προγράμματος
Προπονητική κατάσταση Η προπόνηση έχει τέτοια επίδραση που στην ίδια απόλυτη έντασηηαπόκρισητουγομετά από ένα προπονητικό πρόγραμμα είναι μειωμένη Πριν την προπόνηση : 30 λεπτά τρέξιμο, 15 km/h = 6 mm Μετά την προπόνηση : 30 λεπτά τρέξιμο, 15 km/h = 5 mm
Ηλικία Συγκρινόμενα με τους ενήλικες, τα παιδιά έχουν χαμηλότερο γαλακτικό οξύ σε άσκηση δεδομένης σχετικής μέτριας έντασης Οι ενήλικοι επιτυγχάνουν τιμές ΓΟ 4 mm περίπου στο 70% της VO2max, τα παιδιά το επιτυγχάνουν περίπου στο 80% της VO2max τους. Τα παιδιά παρουσιάζουν χαμηλότερη μέγιστη συγκέντρωση ΓΟ. Οι διαφορές μετριάζονται και απαλείφονται καθώς το παιδί περνά στην εφηβεία και μετά στην ενηλικίωση
Επίδραση της έντονης άσκησης στα επίπεδα του γαλακτικού οξέος Για τον προσδιορισμό της μεταβολής των επιπέδων γαλακτικού οξέος μετά από αναερόβια άσκηση, θα χρησιμοποιηθεί ένας νεαρός άνδρας. Η μορφήτης άσκησης θα είναι ποδηλάτηση στο κυκλοεργόμετρο (Monark Ergomedic) με μέγιστη ένταση και διάρκεια 30 δευτερόλεπτα (Wingate test). Ο συμμετέχοντας θα πραγματοποιήσει προθέρμανση στο ποδήλατο για 3-4 λεπτά με περίπου 50-60 στροφές ανά λεπτό και με τέτοια ένταση ώστε να ανεβάσει τους καρδιακούς του σφυγμούς στους 150-160 ανά λεπτό. Στα πέντε τελευταία δευτερόλεπτα θα πραγματοποιήσει μέγιστη προσπάθεια. Μετά από 2-5 λεπτάθαξεκινήσειη διαδικασία του τεστ κατά την οποία ο συμμετέχοντας θα ξεκινήσει να ποδηλατεί με μέγιστη ένταση και χωρίς αντίσταση. Όταν φτάσει στη μεγαλύτερη ταχύτητα θα του προστεθεί στο ποδήλατο αντίσταση ίση με το 7.5% τουσωματικούτουβάρους. Απότηστιγμήεκείνηθα αρχίσειναμετράκαιοχρόνοςτων30 δευτερολέπτων της άσκησης κατά τον οποίο ο αθλητής πρέπει να παραμείνει πάνω στο κάθισμα του ποδηλάτου. Αιμοληψία θα πραγματοποιηθεί πριν και τρία λεπτά μετά το τέλος της άσκησης (10 μl αίματος). Δεν παίρνουμε αίμα αμέσως μετά το τέλος της άσκησης ώστε να μπορέσει το παραγόμενο στους μυς γαλακτικό οξύ να διαχυθεί στο αίμα.
Επίδραση της έντονης άσκησης στα επίπεδα του γαλακτικού οξέος Πριν και μετά το τέλος κάθε προσπάθειας, θα γίνει λήψη αίματος από το άκρο κάποιου δακτύλου. Η λήψη θα γίνει τρυπώντας το δάχτυλο με το ειδικό νυστέρι και στη συνέχεια συγκεντρώνουμε το αίμα με το τριχοειδές μέχρι τη μαύρη γραμμή του. Τοποθετούμε το τριχοειδές στην ειδική πιπέτα και το ρίχνουμε στο φιαλίδιο με το αντιδραστήριο. Αφού το ανακινήσουμε το τοποθετούμε στο φασματοφωτόμετρο (DR Lange LP20). Στη συνέχεια, το απομακρύνουμε από το φασματοφωτόμετρο και αντικαθιστούμε το πράσινο με το γαλάζιο καπάκι, το ανακινούμε και το επανατοποθετούμε στο φασματοφωτόμετρο για να μας δώσει την ένδειξη.
Επίδραση άσκησης χαμηλής έντασης στα επίπεδα του γαλακτικού οξέος Για τον προσδιορισμό της μεταβολής των επιπέδων γαλακτικού οξέος μετά από παρατεταμένη άσκηση, θα χρησιμοποιηθεί ένας νεαρός άνδρας. Η ένταση της άσκησης θα είναι 75% της Μέγιστης Καρδιακής Συχνότητας (ΜΚΣ) ενώ η διάρκεια της άσκησης θα είναι 30 λεπτά. Η μορφή της άσκησης θα είναι τρέξιμο στο δαπεδοεργόμετρο. Στον συμμετέχοντα θα τοποθετηθεί polar taster ώστε μέσω της τηλεμετρίας να προσδιορίζεται η καρδιακή συχνότητα κατά τη διάρκεια της άσκησης και να γίνονται οι απαραίτητες μεταβολές στην ταχύτητα, προκειμένου να βρισκόμαστε πάντα μέσα στα προσδιορισμένα όρια έντασης. Ο έλεγχοςθα γίνεται κάθε πέντε λεπτά και αν χρειάζεται, θα αυξάνεται ή θα μειώνεται η ταχύτητα. Η ταχύτητα έναρξης θα είναι 5 Κm/h και δεν θα μεταβληθεί μέχρι το τέλος της άσκησης. Πριν και αμέσως μετά το τέλος της άσκησης θα πραγματοποιηθεί αιμοληψία (10 μl αίματος) για τον προσδιορισμό των επιπέδων του γαλακτικού
Επίδραση άσκησης χαμηλής έντασης στα επίπεδα του γαλακτικού οξέος Πριν και μετά το τέλος κάθε προσπάθειας, θα γίνει λήψη αίματος από το άκρο κάποιου δακτύλου. Η λήψη θα γίνει τρυπώντας το δάχτυλο με το ειδικό νυστέρι και στη συνέχεια συγκεντρώνουμε το αίμα με το τριχοειδές μέχρι τη μαύρη γραμμή του. Τοποθετούμε το τριχοειδές στην ειδική πιπέτα και το ρίχνουμε στο φιαλίδιο με το αντιδραστήριο. Αφού το ανακινήσουμε το τοποθετούμε στο φασματοφωτόμετρο (DR Lange LP20). Στη συνέχεια, το απομακρύνουμε από το φασματοφωτόμετρο και αντικαθιστούμε το πράσινο με το γαλάζιο καπάκι, το ανακινούμε και το επανατοποθετούμε στο φασματοφωτόμετρο για να μας δώσει την ένδειξη.
Θέματα προς συζήτηση Συζητήστε τις διαφορές που προκύπτουν από τη διαφορετική απόκριση του ΓΟ μετά από τις διαφορετικής έντασης ασκήσεις
Βιβλιογραφία Βιοχημεία της άσκησης, Β.Κ. Μούγιου, 3η έκδοση, 2002, Σελίδες 265-298.