Fiziologie sportiva

Fiziologie sportiva

Putine forme de stress extrem in organism comparativ cu cel indus de efortul fizic extrem

Efortul fizic extrem prelungit o perioada medie de timp poate deveni letal

Fiziologia sportiva = cunoasterea limitelor maxime la care poate fi impins corpul uman (anumite mecanisme)

Ex. Persoana - fortare limita maxima (apropiat) letala - metabolismul corporal creste cu aproximativ 100% fata de valoarea normala. In maraton metabolismul corporeal creste cu 2000% fata de normal (asta explica mai multe mecaniste acomodative)

Sportivi/sportive

a.     Informatiile sunt oferite predominant pentru sexul masculin deoarece pe acestia s-au efectuat determinari complete

b.     La femei elementele fiziologice de baza sunt aceleasi, diferentele fiind determinate de

c.     Majoritatea valorilor cantitative caracteristice sportivilor (forta musculara / ventilatie pulmonara / debit cardiac) depind de masa musculara. La femei ele sunt 2/3 - ¾ din valorile de la barbati. Raportata forta pe cm² de sectiune musculara - raportul este la fel ca la barbati. Diferentele de randament depind doar de masa musculara determinata de constelatia endocrina.

NB: exemplu de performante fizice la femei fata de barbati: viteza la maraton la femei e mai scazuta cu 11% fata de barbati

Alt exemplu: la cursa dus-intors prin Canalul Manecii (inot) femeile au fost mai bune decat barbatii - determinat de surplusul lipidic (rol termoizolant, flotabilitatea, surplus energetic pe termen lung).

d.     Testosteronul; din testicule - - ↑ depozite proteice oriunde in organism, predominant in muschi. La barbatii cu activitate medie + testosteron crescut, musculatura e cu 40% mai multa decat la femei

e.     Estrogenul e raspunzator de diferentele de performanta fizica dintre femei si barbati. Estrogenul creste depozitele lipidice la femei la nivelul sanilor, coapselor, tot tesutul celular subcutanat.

Ex: femeie - depozitele adipoase ~ 27% din greutatea corporala

Barbat - 15% depozitele adipoase

NB: Dezavantaj in activitatea sportiva unde performanta depinde de viteza/raport forta totala corp/greutate corporala.

Muschii si efortul fizic sportiv (Forta, puterea, rezistenta musculara)

Factorul esential pentru competitiile sportive este reprezentat de performanta muschilor

Forta lor

Puterea la care ajung

Durata de timp cat desfasoara activitatea

Forta muschilor

Este dependenta de marimea lor

Forta contractila maxima (FCM) = 3-4 kg/cm² pe sectiune musculara

Barbat + testosteron crescut = masa musculara crescuta = FCM crescuta

Ex: halterofil - cvadriceps pe sectiune = 150 cm² = forta contractila = 525 kg totul se transmite pe tendonul patelar - rotula - priza pe tibie (rupt/smuls din insertie) efortul se transmite articular - ligamente/cartilaj () / chiar fracturi parcelare pe capetele osoase

Forta musculara de sustinere (FMS)

Este cu aproximativ 40% mai mare decat FCM

Muschiul este deja contractat - asupra lui se actioneaza cu o forta mai mare de intindere (suporta un surplus de 40%)

Ex: executarea unei sarituri. De la exemplul de mai sus, de la 525 kg se ajunge la 735 kg forta de sustinere. Aceasta complica situatia la nivelul articulatiilor , ligamentelor, tendoanelor + rupturi interne musculare

Intinderea fortata a unui muschi, deja contractat determina asa-numita febra musculara

Lucrul mecanic al unui muschi

Forta musculara depusa x distanta pe care se produce forta

Puterea contractiei musculare (intregul efort depus in unitate de timp)

Forta contractiei x distanta de contractie x numarul de contractii/minut (pe unitate de timp)

Unitatea de masura e kg-metru pe minut

Ex: muschi ce deplaseaza o greutate de 1 kg pe un metru intr-un minut = 1kg-metru/minut

Puterea maximala a unui sportiv (totala a muschilor)

8-10 sec = 7000 kg-metru/minut

1 minut = 4000 kg-metru/minut

30 minute = 1700 kg-metru/minut

Concluzii o persoana depune efort de putere extrema o perioada redusa de timp (100 m/10 sec - la alergatori)

Pe o perioada lunga de timp dezvolta doar ¼ din puterea initiala. De viteza obtinuta intr-o cursa cu putere mare este de 4 ori mai mare.

NB: E vorba si de eficienta puterii desfasurate in activitatea sustinuta.

Ex: viteza la 100 m este cu 1,75 mai mare decat una sustinuta in 30 minute, cu toate ca puterea pe perioada scurta este de 4 ori mai mare decat cea pe perioada lunga.

Rezistenta

Depinde in mare masura de suportul nutritiv - cantitatea de glicogen existent in muschi inaintea efortului

Persoana cu dieta crescuta in carbohidrati rezista mai mult decat una cu dieta mixta sau bogata in grasimi

Dieta glucide (carbohidrati) - 240 minute

Mixta - 120 minute

Lipide - 85 minute

Stocul este glicogenul

Dieta carbohidrati - 409 /kg muschi

Dieta mixta - 209 /kg muschi

Dieta lipide - 59 /kg muschi

NB: cantitatea de glicogen stocata in muschi inaintea cursei face diferenta.

Sistemele metabolice ale muschiului in conditii de efort fizic sustinut

Sistemele metabolice de baza sunt la fel ca in oricare parte. Ele sunt:

a.     Sistemul fosfocreatina-creatina

b.     Sistemul glicogen-acid lactic

c.     Sistemul aerob

Adenozin-trifosfatul este sursa energetica folosita in contractia musculara (bateria)

ATP = adenozin PO₃-PO₃-PO₃

Cele doua legaturi sunt legaturi fosfat-macroergice

Fiecare legatura are 7300 calorii/mol de ATP

In radical PO₃ 7300 calorii

Primul radical indepartat ATP ADP (difosfat)

-PO₃

al doilea radical ADP AMP (monofosfat)

-PO₃

ATP existent in muschi chiar la un sportiv antrenat asigura energie pe 3 secunde/pana din 50 minute

Morala = e nevoie permanent de producerea de ATP sau chiar in cazul unui efort de scurta durata

Energia se produce permanent prin cele 3 sisteme

1. Fosfocreatina creatina + PO₃

2. Glicogen acid lactic

3. Glucoza, acizii grasi, aminoacizii (aerob) CO₂ + H₂O + uree

Sistemul fosfocreatina-creatina (creatin-fosfat)

CP creatina + PO₃

Legatura are 10300 calorii, mai mult decat 7300 calorii in cazul legaturii ATP

Majoritatea muschilor au de 2 sau 3 ori mai multa CP decat ATP

Energia disociata din CP este disponibila imediat

ATP celular + CP celular = sistemul energetic al fosfogelului

Produc energie pe aproximativ 8-10 secunde/ o cursa de 100 m (descarcari maxime pe perioada scurta)

Sistemul glicogen - acid lactic

Glicogen stoc muschi glucoza energie

Procedeu numit glicoliza, initial anaerob

Glucoza 2 moli acid piruvic 4 moli ATP

Acidul piruvic are doua cai

Intra in mitocondrii celula + O₂ ATP suplimentar

O₂ acid lactic in afara celulelor in lichidul interstitial sange

Glicogen AP acid lactic produce ATP de 2,5 ori mai repede decat prin mitocondrii calea ce este necesara pentru efort in timp scurt sau intermediar

Sistemul este de 2 ori mai lent decat cel al fosfogelului

Glicogen acid lactic - 1,3 - 1,6 minute activitate fosfogel + la cele 8-10 secunde fosfogel

Raportat la molecula ATP:

Fosfogel - 4 moli ATP/minut

Glicogen-ac. Lactic = 2,5 moli ATP/minut

Sistem aerob = 1 mol ATP/minut

Sistemul aerob

Metabolizare la nivel mitocondrie cu O₂ a glucozei, acizi grasi si aminoacizi (dupa o prelucrare intermediara)

Energie AMP ADP ATP

Acest sistem dezvolta energie pentru efort de durata

Tipuri de eforturi functie de energie

a.     Fosfogel - sarituri/100m/haltere/scufundari/ fotbal

b.     Fosfogel + glicogen/acid lactic - 200m/baschet/tur baseball/hochei

c.     Glicogen-acid lactic / 400 m/inot 100 m/tur baseball/ fotbal american

d.     Glicogen-acid lactic + aerob / 800 m/inot 200m/patinaj 1500 m/box/vasle 2000m/alergare 400 m/

e.     Aerob / patinaj 10000m/schi /maraton/

Refacerea sistemelor musculare dupa efort

a.     PC produce ATP

Glicogen + acid lactic produce CP ATP

Metabolismul oxidativ din aerob reface tot

b.     Problema ac lactic - trebuie indepartat din fluidele corpului deoarece produce oboseala extrema

Energie metabolism oxidativ acid lactic acid piruvic (metabolizat de toate celulele corpului, tot oxidativ)

Acid lactic transformat in glucoza la nivelul ficatului - reface stocul de glicogen muscular

Refacerea sistemului aerob dupa efort fizic sportiv

Inca de la inceputul efortului o parte din energia aeroba este epuizata prin 2 fenomene:

Datoria de oxigen

Depletia de glicogen din muschi

8a. Datoria de oxigen

Obisnuit, organismul are 2 litri de O₂ stoc pana la a apela la oxigenare:

0,5 l in aerul din plamani

0,25 l in fluidele corpului

1 l in hemoglobina din sange

0,5 in muschi (mioglobina, substanta asemanatoare hemoglobinei)

Stocul este epuizat in aproximativ 1 minut de efort continuu (metabolism )

E nevoie de schimbare ( in plus)

Se adauga 9 litri pentru sistemul fosfogel si glicogen-acid lactic

Toata cantitatea restituita, 111,5-12 litri se numeste datorie de oxigen

Ex: efort intens- in primele 4 minute rata asimilarii de O₂ creste de ~ 15 ori. Ulterior, dupa incetarea efortului asimilarea de O₂ ramane mare din urmatoarele motive

Refacere stocuri de O₂ - sistem fofogel

Refacere stocuri de O₂ - cei 2 litri

Mai scazut inca 40 de minute - eliminare acid lactic

Prima parte este datoria alactacida / a doua este datoria de O₂ acid lactica.

8b. Refacerea glicogenului muscular

Acest sistem se refdace in zile si nu in secunde/minute ca sistemul fosfogel sau glicogen-acid lactic

Dieta cu carbohidrati - refacere in 2 zile

Dieta mixta proteine/lipide - - refacere 5 zile sau mai mult

NB: Recomandari:

Sportivi eforturi intense -dieta carbohidrati

Neparticiparea la eforturi intense inainte de competitie cu 48 ore (apropos de efortul sexual inainte de competitie; vezi documentar - box - niciun efect, ba e pozitiv- concluzie: sexul nu te omoara)

Substantele nutritive folosite in efortul muscular:

Glucidele folosite in efort intens initial

Muschii folosesc ulterior si lipide (acizi grasi + acid acidoacetic) si proteine (aminoacizi), dar mai putin

Ex: la eforturi intense 4-5 ore - rezervele de glicogen muscular sunt complet epuizate - se apeleaza la acizii grasi

Glucidele sunt folosite in primele minute

Efort epuizant- 60-85% din energie este obtinuta din lipide si nu carbohidrati

Energia din glucide nu se obtine doar din muschi, se obtine si din rezervele corpului, mai des ficat (cantitati aproape egale muschilor)

Ficatul glucoza in sange muschi energie

Efort intens prelungit - sportivii consuma solutii glucozate - 30-40% din necesarul energetic (vezi )

Cursa rezistenta - energia > 50% din lipide (mai des dupa 3-4 ore)

Efectele antrenamentului sportiv asupra muschilor si performantei sportive

Importanta antrenamentului (rezistenta maximala)

Experimental s-a dovedit ca 6 contractii maximale in seturi de cate 3 timp de 3 zile pe saptamana - ↑ creste optim forta musculara fara a determina oboseala cronica musculara

O persoana neantrenata anterior - program rezistiv - creste forta musculara ~ 30% in primele 6-8 saptamani, dupa care ramane in platou

Creste forta - creste masa musculara - hipertrofie musculara

Persoane varstnice, sedentare - antrenament - creste

Hipertrofia musculara

Dimensiunile medii ale fibrei depind genetic + testosteron

La barbati > la femei

Hipertrofia - cresterea in diametru a fibrelor musculare existente

Discutabil fibrele lungi existente se cliveaza in totalitate longitudinal - creste numarul de fibre

In interiorul fibrelor se produc urmatoarele in caz de hipertrofie

Creste numarul de miofibrile

Creste cu 120% numarul de enzime mitocondriale

Creste cu 60-80% sistem metabolic fofogel (PC+ATP)

Creste cu 50% rezerva de glicogen

Creste cu 75-100% depozite de lipide

Creste sistemul aerob si anaerob eliberator de energie. Eficienta metabolismului oxidativ creste cu 45%.

Fibrele musculare rapide si lente

Toti muschii au fibre rapide si lente

Gastrocnemian - fibre rapide - contractii puternice -

Solear - lente - activitate prelungita

Diferenta

Fibrele rapide au diametru dublu

Enzimele in fofogel si glicogen-acid lactic sunt de 2-3 ori mai active in fibrele rapide

Fibrele lente proiectate pentru rezistenta - producere energie pe cale aeroba

Contin mai multe mitocondrii decat cele rapide

Au mai multa mioglobina (ca si hemoglobina) mai mult O₂

Enzimele din sistemul aerob sunt mai active decat in fibrele rapide

Numarul de capilare sanguine este mai mare in jurul celor lente

Diferentele ereditare fibre rapide/fibre lente

Oamenii sunt diferiti (unii au fibre rapide mai mult decat fibre lente, altii invers)

Antrenamentul sportiv nu schimba acest raport

Determinarea este genetica

Unii sunt buni maratonisti, altii sprinteri, altii saritori

Diferenta este masurata in cvadriceps.

Respiratia in efortul fizic sportiv

Abilitatea respiratorie este importantain sporturile de rezistenta

Consumul de oxigen si ventilatia pulmonara in efortul fizic sportiv

Consumul normal la barbatul tanar in repaus e de aproximativ 250 ml/min

La o solicitare maxima creste mult

Consumul de oxigen + ventilatia pulmonara totala creste de 20 de ori la efort maxim fata de repaus la sportiv bine antrenat

Capacitatea respiratorie maximala este cu 50% mai mare decat ventilatia maximala din efort maxim

asigura un surplus de ventilatie in conditii extreme

altitudine mare

efort in caldura si umiditate mare

anomalii aparat respirator

NB: Plamanii nu reprezinta in mod normal un factor limitant in aprovizionarea cu oxigen a muschilor in conditii de metabolism aerob maximal. Mai importanta este celalta pompa, cea de fluide.

Efectul antrenamentului asupra V de oxigen maximal

VO₂ max = consumul maxim de O₂ in conditii de metabolism aerob maximal.

Experimental, la subiectii neantrenati, dupa 7-13 saptamani de antrenament cresterea a fost cu aproximativ 10%.  Frecventa antrenamentului crescuta la 2-5 ori pe saptamana - efect minor.

Maratonistii au insa acest VO₂ maximal cu 40% mai crescut fata de subiectii normali.

Conditionare genetica:

Dimensiuni torace mai mari decat dimensiunile celelalte ale corpului

Muschii respiratori ↑ mai puternic decat restul

Posibil ca si la maratonisti anii de antrenament sa determine cresterea VO₂ maximal mai mult de 10% decat la lotul luat in discutie.

Capacitatea de difuziune a O₂ la sportivi

Capacitatea de difuziune = rata in care O₂ difuzeaza din alveole in sangele capilar pulmonar.

Se raporteaza in mililitri de oxigen pentru fiecare de mm de O₂ diferenta presiune intre O₂ in alveole fata de cel din sange

♂ repaus neantrenat = 23 ml/min

♂ nesportiv - efort maximal = 48 ml/min

♂ patinator viteza = 64 ml/min

♂ inotator = 71 ml/min

♂ rame = 80 ml/min

Creste difuziunea de la repaus la efort si se explica prin urmatoarele

a.      Fluxul sanguin prin capilarele pulmonare e lent /

b.     Efort

Se deschid capilarele pulmonare / suprafata mai mare

Creste viteza prin capilare - expunere crescuta de hemoglobina

Consumul de oxigen in muschi in efort creste si extrage oxigenul din sange dand la schimb CO₂

Ar insemna ca in sange la efort sa creasca CO₂ si sa scada O₂

In conditii normale prin adaptarea plamanului concentratiile de O₂ si CO₂ raman constante.

Concluzii:

Nu sunt de de O₂ si CO₂ pentru stimulare respiratorie

Stimularea respiratorie in efort se face prin: neurogen - stimul direct centru respirator - comanda muschi pentru efort

Sau indirect centru respirator - stimuli de la muschi si articulatii

Aceasta stimulare este suficienta pentru a pastra gazele sanguine in parametri normali

Efectele fumatului asupra respiratiei

Reduce capacitatea respiratorie

Nicotina

Constrictie bronsiolara - rezistenta flux aer

iritatie - creste secretia de la nivelul arborelui bronsic

edem epiteliu bronsic

cili epiteliu bronsic - nu elimina secretiile

Fumator cronic bronsita cronica emfizem (alveola)

Se poate distruge

Sistemul cardiovascular in efortul fizic sportiv

Fluxul sanguin muscular

In efort inima asigura flux sanguin - muschi - O₂ + nutrienti (energetic)

In efort fluxul creste semnificativ de 25 de ori

Metabolismul muscular - metaboliti - vasodilatatie

↓Rezistentei circulatiei sangelui in vase determina cresterea presiunii cu 30% in vas, ceea ce dubleaza fluxul

↓ vasodilatatie intoarcere venoasa

↓ debitul cardiac

O persoana neantrenata : DC creste de 4 ori

Antrenata: DC creste de 6 ori

Antrenamentul (maratonisti) produce cresterea camerelor inimii (cu aproximativ 40%) si a musculaturii cardiace - hipertrofie

NB: se produce hipertrofie in sporturile de rezistenta / nu prea bine in cele de viteza

Inima unui maratonist este mai mare decat a unui om obisnuit.

Debitul cardiac la repaus este la fel - intervine o bradicardie compensatorie

Volumul sistolic x frecventa cardiaca = debit cardiac

Eficienta de pompa este cu 40-50 % mai buna la un antrenat decat la un individ neantrenat.

Debitul cardiac ↑ repaus 5,5 ml/min la 30 litri/ minut.

Cresterea frecventei insumata la volumul sistolic poate duce la cresteri semnificative: 270%.

NB: atentie! La peste 150 batai /minut bataile devin ineficiente - nu se mai incarca inima

In efort maxim frecventa cardiaca si debitul sistolic ajung la 95% din valorile lor maxime. Este clar ca sistemul cardiovascular (cordul) este un factor limitativ in efort. Utilizarea oxigenului de catre tesuturi nu poate depasi rata de transport.

NB: la maratonist, ca si la restul, vrei sa cresti rata de performanta sportiva - ↑ volumul cardiac - ↑ hipertrofia compensatorie (programe de rezistenta la sportivi)

Afectiunile cardiace - ↓ transport - ↓ O₂ la tesuturi - ↓ performanta sportiva (primul lucru atins - performata sexuala)

Debitul cardiac de la 18 la 80 de ani scade la 50%.

In plus se adauga si o scadere a capacitatii respiratorii maxime

+ masa musculara cu varsta

Caldura corporeala in efortul fizic sportiv

Metabolism - energie - caldura

Eficienta energetica a corpului (rata folosirii energiei) ~ 20-25% / restul caldura

Activitate musculara: creste caldura prin invingerea rezistentei musculare /articulare (frecare sange de peretele vaselor)

Caldura interna + externa (cald umezeala) - perspiratie nu -soc hipotermic

Soc hipotermic

Efort fizic intens 37 ↑ 40°C

Caldura afara + haine + umezeala ↑ 41-42°C

Celulele sufera - mai ales cele cerebrale

Oboseala extrema, epuizare, cefalee, ameteli, greata, transpiratie, perfuzie, confuzie, , colaps - coma - deces (↑ T = ↑ metabolism intens celule - mor celulele - ↑ caldura - cerc vicios)

Repaus

Dus rece, gheata, ventilator

Lichide reci si calde

Dupa o ora se pierd 2,3 - 4,5 kg - transpiratie

transpiratie - ↓ performanta

↓ 5-10% -sever - crampe, greata, coma

Schimb apa dar si

La efort in caldura - acomodare sportiv in primele 1-2 saptamani (acomodare glande sudoripare - legat de aldosteron - recuperare apa si NaCl)

Caldura mare - acomodare - creste aldosteronul - ↑ pierdere K⁺

Solutiile de inlocuit trebuie sa cuprinda tot

Medicamentele

a.     Cofeina

3 cafele la o cursa - ar fi scazut timpul cu 7%

Altele nu confirma

b.     Steroizi anabolizanti (testosteron)

Mai des la femei, dar si la barbati

↑ TA - HTA - accidente cardio-vasculare

Dislipidemii - echilibrul intre lipoproteine

Muschi mari - testicule mici + azoospermie

Femei cu pilozitate - ingroasa voce, eritroza faciala, varice, menstruatie

c.     Cocaina/amfetaminele

↑ ceva dar pe perioada redusa

Indelungat - efecte nefavorabile

In efort interactioneaza cu epinefrina si norepinefrina produsa de corp (decese)

↓ supraexcitabilitate cardiaca - tulburari de ritm cardiac

Deces

Conditie buna fizica - prelungeste viata

Mai des 50-70 ani (sport + greutate)

TA valori bune

Echilibru glucidic /lipidic

Mai rezistent la boli

Rezerva functionala - mai ales cardiaca buna.