VLIV POHYBOVÉ AKTIVITY NA NITROOČNÍ TLAK

Transkript

1 PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA UNIVERZITY PALACKÉHO V OLOMOUCI KATEDRA OPTIKY VLIV POHYBOVÉ AKTIVITY NA NITROOČNÍ TLAK Diplomová práce VYPRACOVALA: Bc. Alena Kulhánková Obor N5345R011 OPTOMETRIE Studijní rok 2012/2013 VEDOUCÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE: Mgr. Eliška Hladíková

2 Čestné prohlášení Prohlašuji, že jsem diplomovou práci vypracovala samostatně pod vedením Mgr. Elišky Hladíkové za použití literatury a dalších informačních zdrojů uvedených v závěru práce. V Olomouci dne Bc. Alena Kulhánková

3 Poděkování Děkuji vedoucí Mgr. Elišce Hladíkové za spolupráci, cenné rady a podnětné připomínky v průběhu tvorby diplomové práce. Zároveň děkuji doc. Mgr. Josefovi Mitášovi, Ph.D. z Centra kinantropologického výzkum Institutu aktivního životního stylu Fakulty tělesné kultury UP za zapůjčení přístrojů a pomoc při realizaci experimentální studie. Diplomová práce byla podpořena z projektu Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého č. Prf_2012_014.

4 OBSAH 1 ÚVOD 6 I. TEORETICKÁ ČÁST 9 2. POHYBOVÁ AKTIVITA ZÁKLADNÍ CHARAKTERISTIKA A VÝZNAM POHYBOVÉ AKTIVITY ROZDĚLENÍ POHYBOVÉ AKTIVITY DĚLENÍ DLE INTENZITY ZÁTĚŽE FYZIOLOGIE TĚLESNÉ ZÁTĚŽE FUNKCE KOSTERNÍHO SVALSTVA SVALOVÝ METABOLISMUS SYSTÉMY UVOLNĚNÍ ENERGIE TRANSPORTNÍ SYSTÉM KARDIOVASKULÁRNÍ SOUSTAVA DÝCHACÍ SYSTÉM KREV NEUROHUMORÁLNÍ REGULACE ADAPTACE ORGANISMU NA DLOUHODOBOU ZÁTĚŽ METABOLICKÁ ADAPTACE ADAPTACE ANAEROBNÍHO SYSTÉMU ADAPTACE AEROBNÍHO SYSTÉMU KARDIOVASKULÁRNÍ ADAPTACE ADAPTACE DÝCHÁNÍ NEUROHUMORÁLNÍ ADAPTACE 34 4

5 5. OKO A SPORT ZMĚNY NITROOČNÍHO TLAKU ZMĚNY OČNÍ PERFUZE DOPORUČENÍ POHYBOVÉ AKTIVITY PRO ZDRAVÍ DOPORUČENÍ WHO DOPORUČENÍ EVROPSKÉ KOMISE POHYBOVÁ AKTIVITA OSOB S GLAUKOMEM 43 II. EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST STUDIE ZMĚNY NOT DO TŘICETI MINUT PO UKONČENÍ ZÁTĚŽE SOUBOR A METODIKA ROZBOR VÝSLEDKŮ DISKUSE ZÁVĚR 55 POUŽITÁ LITERATURA 57 SEZNAM PŘÍLOH 59 5

6 1 ÚVOD Tato práce volně navazuje na mou bakalářskou práci nazvanou Hydrodynamika oka obhájenou v červnu 2011, která byla cílena na problematiku cirkulace komorové tekutiny v oku, její závislosti na výši nitroočního tlaku, chorobám jím způsobených a měření nitroočního tlaku. V experimentální části byly prezentovány výsledky studie sledování změny nitroočního tlaku ihned po vykonání pohybové aktivity. Vzhledem k tomu již v diplomové práci nejsou výše uvedená témata podrobněji rozebírána a předpokládá se jejich znalost. Opakovány jsou pouze stěžejní informace nutné pro pochopení dalšího obsahu práce. Diplomová práce je v teoretické části zaměřena více na fyziologii tělesné zátěže. Nejdříve vymezuje pojem pohybová aktivita, popisuje její význam pro lidstvo a benefity, které přináší. Uvedeno je též dělení pohybové aktivity a charakteristika zátěže dle intenzity a dosažené srdeční frekvence. V následujících kapitolách jsou uvedeny reakční i adaptační mechanismy odpovědi jednotlivých systémů organismu na pohybové zatížení. Samostatná kapitola je věnována zrakovému systému, významu zraku při pohybových aktivitách a změnám v oku, které tyto aktivity přináší. Větší pozornost je věnována změnám nitroočního tlaku. Uvedeny jsou pravděpodobné mechanismy ovlivnění. Pro úplnost je věnována jedna kapitola doporučením Světové zdravotnické organizace (WHO) a Evropské komise, týkajících se míry pohybové aktivity pro zdraví u různých věkových skupin. Zmíněna jsou též doporučení a omezení týkající se pohybových aktivit u lidí s diagnostikovaným glaukomem. Do experimentální části je zahrnuta interpretace a analýza výsledků dvou realizovaných studií. První studie, provedená na Katedře Optiky UP, vychází z již osvědčené metodiky a průkazného výsledku studie provedené v rámci bakalářské práce a zabývá se změnami hodnot nitroočního tlaku v době regenerace do 30ti minut po ukončení pohybové aktivity. Druhá studie pohlíží na vliv pohybové aktivity na nitrooční tlak z dlouhodobějšího hlediska. Jedná se o stálý monitoring tělesné aktivity jedinců a měření hodnot nitroočního tlaku při jejich habituální pohybové aktivitě a cíleném navýšení frekvence a intenzity pohybové aktivity v určitých časových 6

7 úsecích. Využita byla spolupráce s Fakultou tělesné kultury (FTK) UP. Obě uvedené studie byly inspirovány zahraničními výzkumy. V diplomové práci je mimo české použita i zahraniční literatura. Uvedené informace jsou volně přeloženy a citace materiálů jsou pro přehlednost uvedeny stejným způsobem jako ostatní použité zdroje. 7

8 Legenda použitých zkratek: ACSM ACTH ATP Ca CNS CO 2 CP DF LA MET MV O 2 PA PI POBF Q SF TK VO 2max VKP WHO ZP Δ NOT σ American College of Sports Adrenokortikotropní hormon Adenosintrifosfát Kalcium (vápník) Centrální nervová soustava Oxid uhličitý Kreatinofosfát Dechová frekvence Laktát (sůl kyseliny mléčné) Metabolický ekvivalent Minutová ventilace Kyslík Pohybová aktivita Pohybová inaktivita Pulzatilní oční průtok Minutový objem srdeční Srdeční frekvence Krevní tlak Maximální spotřeba kyslíku Vitální kapacita plic World Health Organization (Světová Zdravotnická Organizace) Zorné pole Změna nitroočního tlaku Směrodatná odchylka 8

9 I. TEORETICKÁ ČÁST 2. POHYBOVÁ AKTIVITA Pohyb a pohybová aktivita (PA) nás provází neustále. Je nedílnou součástí našeho života a je prokázáno, že přispívá ke zlepšování nejen fyzické, ale i psychické pohody a odolnosti, a tím ke zkvalitnění života. Nedostatek PA se podle nejnovější publikace Světové zdravotnické organizace (WHO) z roku 2010 podílí na rozvoji celé řady nepřenosných, tzv. civilizačních chorob, jako jsou kardiovaskulární onemocnění, diabetes 2. typu či některé typy rakoviny. Významně přispívá k výskytu rizikových faktorů těchto onemocnění, vysokého krevního tlaku, zvýšené hladiny cukru v krvi a obezitě. Pohybová inaktivita (PI) je proto obecně považována za jeden z nejhlavnějších rizikových faktorů globální úmrtnosti. Na základě těchto skutečností jsou WHO, ale i jinými mezinárodními organizacemi vydávána globální doporučení týkající se výživy a míry PA pro zdraví. Podrobněji budou tato doporučení popsána v dalších částech práce. [6,7] 2.1. ZÁKLADNÍ CHARAKTERISTIKA A VÝZNAM POHYBOVÉ AKTIVITY Pojmem činnost neboli aktivita, lze obecně vyjádřit jakékoliv aktivní chování určitého organismu. Přívlastek pohybová zdůrazňuje, že hlavní a nejdůležitější složkou aktivity je pohyb. Dle klasifikace WHO, je PA definována jako jakýkoliv pohyb lidského těla produkovaný kosterními svaly, který vyžaduje výdej energie. [16] Hlavní charakteristické rysy pohybové aktivity člověka na rozdíl od zvířat jsou následující. Pohybové projevy člověka jsou provázány s inteligencí, na jejímž základě dokáže realizovat i velmi obtížné a složité PA. Inteligence rovněž člověku umožňuje využívat vědomě PA pro zvyšování výkonnosti plánovaným tréninkem i rehabilitaci organismu. Podstatnou roli hraje též anatomie lidského těla, která umožňuje 9

10 mimořádnou přizpůsobivost pohybů vnějším podmínkám. V neposlední řadě je PA člověka podložena eticky a esteticky, což zahrnuje subjektivní vyjádření pocitů pomocí pohybu. [1] Význam PA pro člověka je mnohostranný. S pohybem jsou spojeny téměř všechny funkce lidského těla. Primární význam má PA v již zmíněné zdravotní prevenci výskytu rizikových faktorů a potažmo vzniku tzv. civilizačních chorob, které jsou způsobeny nesprávnou životosprávou a sedavým způsobem života. Neméně podstatný je účinek PA na psychiku organismu. V důsledku vyplavování endorfinů do krve přináší pohyb uspokojení a celkové zlepšení nálady člověka a hraje též významnou roli ve snižování úrovně stresu a, s tím spojeného, zlepšení kvality spánku. Své uplatnění PA nachází i ve vytváření a upevňování socio-kulturních vazeb mezi lidmi. Výše uvedené benefity však poskytuje pouze optimální PA vztažená především k věku člověka. Nezanedbatelný je též zdravotní stav. V opačném případě může mít nepřiměřená PA i negativní následky. [1, 15] 2.2. ROZDĚLENÍ POHYBOVÉ AKTIVITY Způsobů dělení PA je hned několik. Obecně ji lze dle publikace Pohybové dovednosti, činnosti a výkony rozdělit na PA parciální a globální. Globální PA je chápána jako veškerá pohybová aktivita bez ohledu na její druh. Definována je tedy jako množina všech pohybových aktů a aktivit, souhrn veškerého pohybového chování a jednání v určitém delším časovém období. [1] Dochází u ní ke střídání aktivnějších období s pasivnějšími klidovými. Tento periodický charakter se projevuje nejen během dne a noci (cirkadiánní rytmus), ale také v průběhu celého roku (cirkanuální rytmus), kdy v zimě člověk není přirozeně tolik aktivní jako v létě. Důležitou částí globální PA je habituální (zvyková, ustálená) aktivita člověka, kterou mimo vlivu prostředí ve kterém daný jedinec žije, ovlivňuje z části i genetika. Pro charakteristiku globální PA jedince je vhodným ukazatelem velikost energetického výdeje v kcal za den, nejvhodněji přepočítaná na 1 kg hmotnosti. Významnou veličinou habituální PA je též průměrný počet kroků za den. Pokud je myšlen již konkrétní druh aktivity, užívá se označení parciální PA. Definice je následující. Parciální PA je množina pohybových aktů zaměřených 10

11 na dosažení jednoho společného cíle [1]. Do této skupiny lze zařadit jak aktivity běžné každodenní, které slouží k uspokojování základních životních potřeb člověka, tak aktivity pracovní a sportovní. Do skupiny sportovních aktivit patří tělocvičná aktivita, jejímž hlavním úkolem je fyzický, ale i duševní a sociální rozvoj člověka, a sportovní trénink zaměřený na zvýšení výkonnosti organismu. Specifickou skupinou jsou cyklické aktivity lokomočního charakteru. Objevují se ve všech zmíněných skupinách, pro člověka jsou v podstatě přirozeností a mají velký význam pro udržování zdraví. Jedná se především o chůzi, potažmo běh, jízdu na kole nebo např. plavání. Pokud daná PA slouží jako prostředek aktivní relaxace a využití volného času je nazývána jako rekreační PA. Jde- li již o organizovanou činnost soutěžního charakteru s určitým zaměřením na různé úrovni, mluví se o výkonnostním sportu a při podávání nejvyšších výkonů o vrcholovém či profesionálním sportu. [1,2] DĚLENÍ DLE INTENZITY ZÁTĚŽE Všechny PA lze charakterizovat a dělit několika způsoby. Vedle typu aktivity, lze užít též její frekvenci a dobu trvání. Nejkomplexnější a jednou z nejdůležitějších charakteristik, je však dělení dle intenzity, tedy zatížení organismu vyvolaného aktivitou. V praxi se pro vyjádření stupně intenzity užívá srovnání tzv. metabolických ekvivalentů (METs). 1 MET označuje výdej energie, tedy spotřebu množství kyslíku organismem za minutu při klidových podmínkách. Jedná se zhruba o 3,5 ml/kg O 2 za minutu. Jakákoliv aktivita poté může být charakterizována jako násobek klidové spotřeby kyslíku. Nízká intenzita < 3,0 METs Střední intenzita 3,0 6,0 METs Vysoká intenzita > 6,0 METs Hranice 6 METs pro vysokou intenzitu zatížení, tedy pro fyzicky náročnou aktivitu je odvozena z procentuální maximální spotřeby kyslíku organismem (VO 2max ). Pro většinu populace odpovídá právě 60ti % VO 2max. Pro doporučení účinné dávky pohybové aktivity je tento systém dělení vhodný z hlediska závislosti na hmotnosti člověka, ale nebere v potaz rozdílný stupeň zdatnosti jednotlivců, proto jsou hodnoty pouze orientační. V následujících tabulkách je uvedeno několik vybraných aktivit 11

12 vyjádřených pomocí METs. Pro srovnání jsou uvedeny jak aktivity běžné každodenní, tak aktivity sportovní. U aktivit lokomočního charakteru je ještě uvedena závislost na rychlosti provedení. [1,2] Aktivita Specifikace METs Běžná umývání nádobí, vaření 2,3 každodenní uklízení, utírání prachu, vysávání 2,5 mytí oken 3,7 práce na zahradě 5,0 štípání dřeva 6,7 Tělocvičná lehké posilování 3,0 tanec 3,0-5,0 aerobic 6,0 posilování se zátěží, body building 6,0 skoky přes švihadlo 8,0-12,0 Sportovní stolní tenis 4,0 tenis 7,0 basketbal 8,0 hokej 8,0 fotbal 10,0 sjezdové lyžování- obecně 6,0 Tab. 1 Intenzita zatížení u vybraných PA [1 upr.] Aktivita Specifikace rychlost km/hod METs Chůze velmi pomalá 2,0-3,0 2,0 procházková 4,0 3,0 turistická v přírodě 5,0 6,0 vysokohorská turistika 3,0-5,0 6,0-8,0 do schodů 8,0 po rovině různou rychlostí 4,0 3,0 6,0 4,5 8,0 6,2 10,0 9,5 12

13 Běh jogging 6,0-7,0 7,0 po rovině různou rychlostí 10,0 10,0 13,0 13,5 16,0 16,0 cyklistika jízda na kole různou rychlostí 10,0 3,5 14,0 5,0 18,0 7,0 22,0 10,0 24,0 12,0 Tab. 2 Intenzita zatížení u lokomočních PA [1 upr.] Dalším způsobem určování optimální intenzity a dělení PA je zhodnocení srdeční činnosti, respektive tepové frekvence člověka při probíhající zátěži. Ta poměrně přesně reflektuje míru zatížení konkrétního jedince příslušnou PA a je zde tedy mimo věku jedince zohledněna do určité míry i jeho trénovanost. Dělení a optimální hladina zatížení se vypočítá z hodnoty maximální srdeční frekvence (SF). Ta je závislá na věku a je dána obecným vzorcem SF max = 220- věk jedince. V průběhu aktivity by se pak měla SF pohybovat v rozmezí 65-85% SF max. viz obr.1 [18] Obr.1 Optimální tepová frekvence při PA v závislosti na věku [18] 13

14 3. FYZIOLOGIE TĚLESNÉ ZÁTĚŽE Změny probíhající při pohybovém zatížení v různých systémech organismu lze rozdělit z hlediska charakteru odpovědi na reaktivní a adaptační. Tato část bude věnována pouze změnám reaktivním. Reakce je definována jako bezprostřední odpověď jednotlivých systémů na pohybové zatížení. Na začátku každé PA, tedy při přechodu z klidového stavu do zatížení, dochází k nerovnováze vnitřního prostředí, tzv. homeostázy. Příjem kyslíku neodpovídá výdeji energie. Délka a velikost změn je závislá na době trvání, druhu a intenzitě zátěže. [3,17] 3.1 FUNKCE KOSTERNÍHO SVALSTVA Svalová činnost patří k základním životním projevům a je podstatou fyzické zátěže. Příčně pruhované kosterní svaly tvoří u žen přibližně 25-35%, u mužů % celkové hmotnosti. Jsou aktivní složkou celého pohybového systému. Základní stavební jednotkou svalu jsou svalová vlákna. Jedná se o komplex buněk dlouhý i 15 cm s průměrem dosahujícím i desítek mikrometrů. Jsou složeny z 75% vody, 20% bílkovin. Zbytek tvoří sacharidy, tuky, pigmenty a anorganické látky. Obsahují vláknité struktury tzv. myofibrily, které mají schopnost stažlivosti. V jednom svalovém vláknu je obsaženo až několik stovek myofibril, které jsou dále rozděleny na jednotlivé úseky nazývané sarkomery. Jsou dlouhé cca 2-3 µm. V jednotlivých sarkomerách se střídají úseky silných myosinových a slabých aktinových myofilament. Tyto dvě základní složky jsou do sebe částečně zasunuty a jejich vzájemné pohyby jsou podstatou svalové kontrakce. 14

15 Obr.2 Stavba kosterního svalu [19] Při stahu svalu dojde k zasunutí vláken aktinu a myosinu do sebe a k vytvoření příčných můstků mezi nimi. Síla stahu závisí na počtu vytvořených příčných můstků. Pro správný průběh svalové kontrakce a relaxace, čili pro vytvoření, pohyb a následný zánik příčných můstků mezi myofilamenty, je nezbytná přítomnost iontů Ca ve svalové buňce a dostatečný přísun energie. Ta je dodávána ve formě molekul adenosintrifosfátu (ATP). Ve svalu je pak reakcí vzniklá chemická energie přeměňována na mechanickou a tepelnou energii. Kontrakce svalu je obvykle spojována s přímým zkrácením svalu, ale toto tvrzení není plně pravdivé. Jedná se především o aktivaci svalu a snahu o jeho zkrácení, přičemž jeho délka se ve finále změnit nemusí nebo může dokonce dojít k jeho prodloužení. Charakter i intenzitu svalového zatížení určuje odpor, proti kterému je sval stahován. Při koncentrické kontrakci dochází ke krácení svalu. Odpor vně je menší než vyvíjená svalová síla. Při tomto typu kontrakce dochází z pohybu proti gravitaci, např. zvednutí končetiny. Opačným typem je kontrakce excentrická, která má největší význam pro zpomalování a kontrolu pohybů. Vnější odpor je větší, vyvíjená síla jde směrem od centra a dochází tak k prodlužování svalu. U těchto typů kontrakcí dochází zároveň k pohybu kloubu, proto je svalová zátěž označována jako dynamická. Dalším typem stahu je kontrakce izometrická, při které sval nemění svou délku, ale roste v něm napětí a produkuje sílu. V tomto případě k pohybu kloubu nedochází a zátěž je statická. Při pohybové aktivitě se nejčastěji typy kontrakcí vzájemně kombinují. 15

16 V kosterním svalstvu se nachází několik typů svalových vláken, respektive typů motorických jednotek, které se od sebe liší nejen strukturou, ale i biochemicky a především funkčně. Motorickou jednotkou se rozumí soubor svalových vláken stejného typu inervovaný jedním motoneuronem. Při práci se zapojují jednotlivé typy vláken podle velikosti svalové kontrakce. Typy svalových vláken: 1) Typ I- SO (slow oxidative) Pro tyto pomalá oxidativní vlákna je charakteristický vysoký obsah myoglobinu a s ním spojená velká oxidační kapacita, jsou také více kapilarizované. Mají nižší rychlost kontrakce, ale zároveň vyšší odolnost vůči únavě. Uplatňují se především při zatížení o nižší intenzitě a vytrvalostních zátěžích. 2) Typ II A- FOG (fast oxidative glycolytic) Rychlá oxidativně glykolytická vlákna mají vysokou glykolytickou kapacitu a střední oxidační kapacitu. Kontrakce probíhá rychle, ale na úkor dřívější únavy. Zapojují se především při středním zatížení. 3) Typ II B- FG (fast glycolytic) Největší glykolytická kapacita spolu s pomalou oxidační kapacitou, rychlou kontrakcí a rychlou unavitelností, jsou typické pro rychlá glykolytická vlákna. Uplatnění nachází při aktivitách silových i rychlostních o maximální intenzitě zatížení. Co se týče procentuálního zastoupení jednotlivých typů vláken, udává se, že pomalá vlákna Typu I tvoří asi 45-55% vláken ve svalech dolních a horních končetin. Zbytek pak připadá na vlákna Typu II. Ale rozložení jednotlivých typů vláken ve svalech různých jedinců je velice individuální. Z velké části je podmíněno geneticky a mění se s přibývajícím věkem. Rozdílný poměr vláken také závisí na typu svalstva. Z funkčního hlediska se svaly dělí na posturální a fázické. Posturální svalstvo slouží k udržování základní polohy těla. Část jeho motorických jednotek pracuje neustále a svaly jsou ve stálém napětí. Obsahují proto větší množství vláken pomalých oxidativních než svaly fázické. Ty slouží k vykonávání pohybů, rychleji se unaví a při delší inaktivitě mohou ochabovat. [2,3, 17] 16

17 3.2 SVALOVÝ METABOLISMUS V obecném slova smyslu je metabolismus chápán jako souhrn všech dějů probíhajících v organismu, pomocí kterých dochází k tvorbě využitelné energie a látek nezbytných pro jeho činnost. Skládá se z neustále probíhajících katabolických a anabolických pochodů. Katabolismus je rozkládání látek, při kterém se uvolňuje energie. Chybí při něm rezervy glykogenu a dochází k mobilizaci nesacharidových zdrojů energie, tzn. lipidů a proteinů. Uplatňuje se právě při zvýšené pohybové aktivitě a při udržování vitálních funkcí. Naopak anabolické děje převládají při omezení pohybové aktivity. Jsou charakterizovány tvorbou látek, při které se energie spotřebovává. Spotřeba energie je nižší než nabídka. Vytvářejí se tak energetické rezervy a dochází k regeneraci a novotvorbě tkání. Zdroj energie představují živiny z potravy, které jsou v trávicí soustavě rozkládány a vstřebávány pomocí enzymů. Přijaté sacharidy se štěpí na jednoduché monosacharidy, z nichž nejvýznamnější a nejdůležitější je glukóza. Bílkoviny jsou rozloženy na aminokyseliny a tuky na glycerol a mastné kyseliny. Složitými chemickými transformačními pochody vnitřního metabolismu jsou poté tyto rozdílné látky přeměněny na jeden využitelný zdroj energie, kterým je ATP, potřebný pro funkci kontraktilních složek svalových vláken. Vzhledem k tomu, že vlastní zásoba ATP v organismu je velmi malá, udává se cca mmol na kg svalové hmoty, a při intenzivní zátěži by stačila jen na pár sekund svalové práce, je potřeba ho neustále resyntetizovat z látek produkovaných intermediárním metabolismem. Zdrojem energie pro resyntézu ATP je kreatinofosfát (CP), který vzniká při jeho štěpení jako vedlejší produkt. Energetické rezervy organismu tvoří cukry (glykogen) ve svalových a jaterních buňkách, tuky a proteiny. Při klidovém stavu či velmi mírné zátěži je energie brána ze všech živin, ale k přeměně energie nepřispívají stejnou měrou. Největší roli hrají v tomto případě tuky. Tuk je stálý, má největší energetický obsah (39 kj/g) a může být snadno mobilizován na rozdíl od sacharidů. Jejich energetický obsah je 17 kj/g a jsou při svém spalování vázány na vodu. Jejich uplatnění roste se zvyšováním intenzity zatížení. V případě pohybové aktivity spojené s intenzivní činností svalů přebírají místo hlavního energetického zdroje. Bílkoviny nejsou primárně využívány jako zdroj energie, ale ve výjimečných případech, především při dlouhodobé aktivitě 17

18 nebo při pozátěžové regeneraci, mohou být glukogenezí přeměněny a k tomuto účelu využity. Poměrnou účast na výběru spalovaného substrátu ovlivňuje řada faktorů. Vedle momentálního stavu organismu hraje roli též genetická dispozice a v neposlední řadě míra adaptace organismu na fyzickou zátěž. [2,3, 17] SYSTÉMY UVOLNĚNÍ ENERGIE V různých fázích a při různém druhu PA a délce trvání zátěže se uplatňují odlišné energetické systémy. Záleží též na intenzitě zatížení a míře dodávky kyslíku transportním systémem. Základní proces produkce ATP je glykolýza neboli postupné štěpení molekul glukózy. A. Bezprostřední uvolnění energie (anaerobní alaktátové) Dodávka energie pro rychlé provedení kontrakce svalu při krátkodobém maximálně intenzivním výkonu (doba trvání se v různých pramenech liší, od 10s do zhruba 75s) je zajišťována uvolněním z pohotových zásob ATP a CP přímo ve svalové tkáni, konkrétně v rychlých glykolytických vláknech Typu II B. Tato zásoba je však velmi omezená jak je uvedeno výše. Při tomto způsobu hrazení bez přísunu kyslíku nedochází ke štěpení cukrů ani k tvorbě laktátu. B. Glykolytický způsob uvolnění energie (anaerobní, glykolytická fosforylace) Při anaerobní glykolýze, při nedostatečné dodávce kyslíku transportním systémem, dochází k přeměně primárně vznikajícího pyruvátu (kyseliny pyrohroznové) na kyselinu mléčnou. Ta se dále rychle mění ve vedlejší produkt sůl kyseliny mléčné neboli laktát (LA). Tento způsob opět využívá rychlá svalová vlákna, uplatňuje se proto především při krátkých intenzivních zátěžích do 2 minut. Množství dodané energie je omezené v důsledku produkce LA a tím vznikající zátěžové metabolické acidózy ve svalu. Akumulace kyseliny mléčné v tkáních způsobuje hromadění vodíkových iontů, které brání kontrakci svalu. LA však není pro organismus dále nevyužitelným odpadním produktem. Po ukončení zátěže, ve fázi regenerace, je jeho část přenášena krví do jater a dále resyntetizována na jaterní glykogen. Účinné odbourávání LA v kosterních svalech podporuje fáze aktivního odpočinku po ukončení intenzivní zátěže např. vyklusávání, strečink apod. 18

19 C. Oxidativní způsob uvolnění energie (aerobní, oxidativní fosforylace) Oxidativní fosforylace probíhá nejpomaleji, za dostatečného přísunu potřebného kyslíku. Zapojovány jsou pomalá oxidativní vlákna Typu I. Dává největší množství energie s takřka neomezenými rezervami. Proto se uplatňuje u dlouhodobějších a vytrvalostních činností střední, ev. mírné intenzity trvajících déle než 2-3 minuty. Nedochází při ní k nárůstu hladiny kyseliny mléčné v krvi. Limitujícím faktorem je pouze stav zásob substrátu (glykogen, tuky), ze kterého jsou vytvářeny makroergní fosfáty pro činnost svalu a současná schopnost transportního systému dopravit co největší množství kyslíku. Hraje též rozhodující roli v rychlém doplňování zásob ATP a CP na max. výchozí hladinu. Obr. 3 Schéma využití zdrojů energie v závislosti na čase [2] Na obrázku (Obr. 3) je schematicky znázorněn průběh a prolínání výše uvedených systému hrazení energie v závislosti na délce zatížení. Jednotlivé systémy se zapojují postupně a vzájemně se doplňují. V prvotní fázi se nejvíce zapojují rychlé motorické jednotky. Uplatňuje se systém uvolnění energie z makroergních fosfátů ATP a CP následovaný rychlím nástupem glykolytické fosforylace bez účasti kyslíku. Oxidativní fosforylace má nejmírnější nástup. K její aktivaci dochází až mezi 1. a 2. minutou zátěže. [2,3, 17] 19

20 3.3 TRANSPORTNÍ SYSTÉM Pro zajištění správné funkce organismu je potřebný trvalý přísun kyslíku (O 2 ) a živin a současný odvod oxidu uhličitého (CO 2 ) a ostatních odpadních látek metabolismu. Tuto funkci zajišťuje transportní systém. Jedná se o komplex orgánů. Mezi základní patří plíce, za dýchací systém, srdce a cévy za systém kardiovaskulární a krev jako transportní médium. Výsledkem změn v transportním systému po začátku pohybové aktivity je rostoucí příjem O 2 a výdej CO 2. [3,17] KARDIOVASKULÁRNÍ SOUSTAVA Kardiovaskulární soustava se skládá z části centrální, kterou tvoří srdce a z části periferní zastoupené cévami. Srdce pracuje jako pumpa, která uvádí do oběhu krev rytmickým stahování (systola) a dilatací, plněním (diastola) srdečního svalu. K zamezení protisměrného pohybu krve slouží srdeční chlopně. Během jednoho stahu je při klidovém stavu organismu z levé srdeční komory vypuzeno do krevního řečiště zhruba ml krve. Toto množství se nazývá systolický objem. Převodní soustava srdeční zajišťuje vytváření a přenos elektrických impulzů tak, aby došlo k optimální intenzitě a frekvenci srdečních stahů. Nejrychleji se elektrické impulzy tvoří v tzv. sinoatriálním uzlíku a určují srdeční (sinusový) rytmus neboli srdeční frekvenci (SF). Klidová SF se u člověka pohybuje v rozmezí tepů/min. Násobek systolického objemu a minutové SF určuje minutový objem srdeční (Q). V klidu jsou jeho hodnoty 4-5 l krve. [4,17] Vlastní oběhový systém, část periferní, je tvořen cévami. Ty se podle své funkce dělí na distribuční- tepny (arterie), difúzní- vlásečnice (kapiláry) a sběrné- žíly (vény). Arterie vedou okysličenou krev ze srdce do kapilárního řečiště jednotlivých tkání, kde dochází k výměně látek a plynů (O 2 CO 2 ). Žílami je poté krev dopravena zpět do srdce. Tok krve je ovlivněn periferní cévní rezistencí. Tj. odpor kladený toku krve vznikající v cévním řečišti. Závisí na několika faktorech. Nejdůležitějším faktorem je průsvit cév, dále pak vnitřní tření proudící krve o stěny cév a viskozita krve. Při vasokonstrikci dochází ke zmenšení průsvitu cév a nárůstu periferní cévní rezistence, při vasodilataci periferní cévní rezistence klesá v důsledku rozšíření cévního průsvitu. Tyto mechanismy přímo ovlivňují hodnoty krevního tlaku viz. níže. [3,4] 20

21 Změny v oběhovém systému po započetí pohybové aktivity mohou být hodnoceny ve dvou fázích průvodní a následné. Během fáze průvodní dochází zprvu, v iniciální části, k rychlým a velkým změnám. SF se zvyšuje. Později, v přechodové části, se růst SF zpomaluje, až dosáhne hodnot odpovídajícím podávanému výkonu (rovnovážný stav). Této fázi podle učebnice Havlíčkové předchází fáze úvodní, tzv. předstartovní stavy. Jedná se v podstatě o zvýšení SF ještě před výkonem způsobené emocemi a podmíněnými reflexy. Poslední fáze následná je určena funkcí vegetativního nervstva a představuje zprvu strmý poté pozvolnější návrat SF k původním klidovým hodnotám. Ty mohou být dosaženy dle intenzity zatížení až po několika desítkách minut. Systolický objem při zatížení stoupá. Maximálních hodnot ml, zhruba dvojnásobku klidové hodnoty, dosahuje při SF tepů, což odpovídá mírně až středně zatěžující aktivitě 30-40% VO 2max. Dále už k nárůstu nedochází. Jeho hodnoty závisí na rozměrech a kontraktilitě srdce, periferní rezistenci a plnění dutin. Při překročení kritických hodnot SF (SF max ) dochází k výraznému zkrácení doby diastoly, srdce se nestačí dostatečně naplnit a dochází tak ke snížení systolického objemu. To již není pro organismus ekonomické a vede k přerušení zátěže. Výpočet hodnoty SF max byl již uveden v oddílu Pokud dochází na začátku a během aktivity ke zvyšování SF i systolického objemu, je patrné, že dojde i ke zvýšení minutového objemu srdečního (Q). Míra zvýšení je závislá na intenzitě. Při středně těžké zátěži je růst strmější, při maximální zátěži pomalejší. Celkově se může Q zvýšit až na pětinásobek klidové hodnoty, tj l/min. V krevním řečišti dochází též k určitým změnám. Na začátku aktivity dojde k redistribuci krve v cévním řečišti tak, aby byly dobře zásobovány pracující svaly. Dochází k dilataci arteriol a tím k poklesu periferní cévní rezistence. V důsledku těchto změn dojde ke zvýšení průtoku krve při stejném tlaku. V klidu protéká svaly cca 20% z Q krve. Dle intenzity zátěže může být dodáváno svalům až 80%. Vždy však musí zůstat určité množství krve pro zásobování CNS a pro regulaci tělesné teploty, která v důsledku tělesného zatížení stoupá. [2,3] Krevní tlak (TK) je jednou z nejsnáze měřitelných veličin, která přímo odpovídá momentálnímu stavu kardiovaskulárního systému. Má dvě složky. Systolický krevní tlak určuje tlak, pod kterým je vypuzena krev ze srdce do oběhu. Při klidovém systolickém objemu 70 ml odpovídá systolický krevní tlak hodnotě cca 120 mmhg. 21

22 Diastolický tlak vzniká při diastole (plnění) srdce v důsledku zpětného uvolňování napnutých stěn aorty. Jeho hodnoty jsou nižší cca mmhg, ale díky němu je zajištěno kontinuální proudění krve cévním řečištěm a podílí se také na udržování stálého tlakového gradientu v srdci, který brání zpětnému toku krve. Rozdíl hodnot systolického a diastolického tlaku se nazývá tlaková amplituda. Hodnoty TK závisí na intenzitě činnosti srdce, periferní rezistenci a zvyšujícím se množství krve, která je při zatížení organismu vyplavována z krevních zásobáren např. z jater, sleziny či plic. Při dynamické zátěži se mění především systolický krevní tlak. Diastolický zůstává stabilní nebo se vychyluje jen mírně. Vedle intenzity zátěže je zde velmi podstatným faktorem délka trvání zátěže. Při aktivitách o malé intenzitě a při dlouhodobých vytrvalostních aktivitách se hodnoty systolického tlaku zvyšují jen málo a za určitou dobu, při nepřerušení aktivity, mohou dokonce klesnout k výchozím hodnotám. Příčinou je snížení periferní cévní rezistence při zvýšené vasodilataci cév. Při středním zatížení systolický tlak stoupá ( mmhg). Nejvyšších hodnot dosahuje při submaximální zátěži ( mmhg). Po ukončení aktivity se krevní tlak nejprve rychle, později pomaleji vrací ke klidovým hodnotám. Délka návratu se pohybuje u středního zatížení od 5ti do 30ti minut, u submaximálního zatížení se může prodloužit až na 60 minut. Oproti tomu při krátkodobé maximální zátěži organismu trvající jen několik sekund krevní tlak prudce vystoupá na hodnoty kolem 190 mmhg a poměrně rychle klesne zpět. Doba návratu je do 15ti minut. Hodnoty diastolického tlaku kolísají v důsledku změn periferní cévní rezistence. Při únavě začne diastolický krevní tlak klesat. V případě statického zatížení organismu, které je charakterizováno vydáváním síly bez pohybu, jsou změny hodnot krevního tlaku ovlivňovány měnícím se nitrohrudním tlakem. Zvýšení nitrohrudního tlaku např. při vzpírání vede ke stlačování velkých cév a tím dochází k omezování cirkulace krve. Prvotně se zhoršuje žilní návrat, poté při zvýšeném naplnění žilního systému dochází zpětně ke zvýšení tlaku i v tepnách. Dochází k rychlým změnám krevního tlaku, které mohou být při intenzivní zátěži extrémní. Zvyšují se zde obě složky krevního tlaku, systolický i diastolický. [3,4,17] 22

23 3.3.2 DÝCHACÍ SYSTÉM Dýchání obecně znamená výměnu dýchacích plynů, kyslíku (O 2 ) a oxidu uhličitého (CO 2 ), potřebných pro život organismu. Bez přísunu O 2 cílovým tkáním nejsou buňky schopné vyrábět energii potřebnou pro svou existenci a dochází k jejich zániku. Různé orgány v těle jsou různě citlivé na nedostatek O 2. Nejrychleji reagují ty, které mají vysoké nároky na jeho spotřebu tj. např. mozek a srdce. Naopak CO 2 vzniklý při metabolických procesech musí být z těla odveden pryč. Dýchací systém zahrnuje jak vnější dýchání tzv. ventilaci, tak vnitřní dýchání tzv. respiraci. Ventilace označuje výměnu mezi vzduchem atmosférickým a vzduchem alveolárním v plicích. Pojem respirace značí výměnu dýchacích plynů mezi plícemi, resp. plicními sklípky (alveoly), a krví a také mezi krví a cílovými tkáněmi. Výměna plynů se uskutečňuje difúzí ve směru tlakového gradientu způsobeného změnami nitrohrudního tlaku. O 2 difunduje z oblasti vyšší koncentrace ve vdechovaném vzduchu do plicních alveolů, kde je jeho koncentrace nižší a CO 2 naopak. Ventilace je stále se opakující děj, ve kterém se střídají dvě extrémní polohy- vdech a výdech. Aktivním procesem je vdech (inspirium). Je zprostředkován v klidovém stavu především funkcí bránice. Bránice je plochý sval oddělující dutinu hrudní a břišní. Při vdechu se stahuje, zmenšuje se její vyklenutí do dutiny hrudní a tím se zvětšuje objem dutiny hrudní asi o 350 ml, což odpovídá množství vdechnutého vzduchu. Při vdechu se dále aktivně zapojují zevní mezižeberní svaly. Ty napomáhají roztahování hrudního koše. Po vdechu následuje při běžných klidových podmínkách pasivní proces výdechu (expirium). Pružné síly orgánů dutiny břišní vtlačují bránici zpět do hrudníku a též elastické úpony žeber vracejí hrudní koš do výchozí polohy. Výdechové svalstvo- vnitřní mezižeberní svaly a svaly břišní se zapojují pouze v určitých případech. Po vdechu prochází vzduch dýchacími cestami do plic. Při průchodu dochází k čištění a ohřívání vdechnutého vzduchu. Dýchací cesty začínají dutinou nosní, ev. dutinou ústní, pokračují nosohltanem přes hrtan, dále průdušnicí (tracheou) do dvou bronchiálních stromů plic které končí plicními sklípky (alveoly). Zde teprve dochází k výměně dýchacích plynů mezi vzduchem a krví. Vzhledem k tomu, že dýchací cesty se na tomto procesu přímo nepodílejí, představují anatomicky tzv. mrtvý dýchací prostor. Celkový objem tohoto prostoru činí cca 150 ml a má důležitý význam pro správný fyziologický průběh výměny plynů. Vedle anatomického mrtvého prostoru 23

24 je používá též pojem funkční mrtvý prostor, který navíc zahrnuje i alveoly, které se momentálně nepodílí na výměně plynů. Objem ventilace při zachování klidových podmínek je zhruba 500ml (150 ml z mrtvého dýchacího prostoru a 350 ml alveolárního vzduchu) a nazývá se klidový dechový objem. Počet dechů za minutu určuje dechová frekvence (DF). V klidu se pohybuje mezi 12ti-15ti dechy/min. Násobkem těchto dvou veličin je minutová ventilace (MV). Určuje jaké množství vzduchu prodýchá člověk za minutu. Klidová minutová ventilace činí cca 7,5l vzduchu/min. Její hraniční hodnoty mohou dosáhnout až k 150 l/ min. Při klidovém dýchání nedochází k maximálnímu vdechu ani výdechu. Maximálním nádechem je člověk schopen dostat do plic navíc ještě cca 2-3 litry vzduchu. Rozdíl mezi klidovým vdechem a maximálním nádechem se nazývá inspirační rezervní objem. Stejně tak klidový výdech nedosahuje svého maxima. Expirační rezervní objem činí cca 1,1l vzduchu. Obě dechové rezervy spolu s dechovým objemem určují tzv. vitální kapacitu plic (VKP). Její fyziologické hodnoty se pohybují v rozmezí 3-5 litrů a jsou závislé na pohlaví, věku, výšce, hmotnosti a životním stylu jedince. VKP se může výrazně zvýšit tréninkem. [4,17] Reaktivní změny v dýchacím systému lze rozdělit do několika fází. První může nastat již před začátkem pohybové aktivity a souvisí stejně jako u kardiovaskulární soustavy s tzv. předstartovními stavy. Po započetí pohybové činnosti dochází nejprve v iniciální fázi k rychlým změnám (30-40s). Ty se pak postupně zpomalují ve fázi přechodné. Zde dochází k doladění a přizpůsobení metabolickým požadavkům pracujících svalů. Ke zrychlení DF dochází ihned v začátku zátěže. Z klidové frekvence dechů/min se frekvence zvýší dle intenzity až na dechů/min. Zároveň s ní se mění i dechový objem. Postupně se ustálí optimální poměr mezi dechovým objemem a frekvencí potřebný pro danou intenzitu zatížení s nejmenšími nároky na energii. Při zátěžích vyšší intenzity delších než 40-60s se může objevit řada subjektivních i objektivních příznaků tzv. mrtvého bodu. Příčinou obtíží je disharmonie různých funkcí organismu při přecházení neoxidativního metabolismu v oxidativní. Mezi nejvíce nepříjemné subjektivní příznaky patří dechová nedostatečnost. Déle se mohou objevovat svalové bolesti, slabost, popř. tuhnutí svalstva. Z objektivních příznaků je nejvíce patrná narušená ekonomika dýchání a s ní spojený pokles výkonu. Dochází 24

25 ke snížení dechového objemu a zvýšení DF. Pokračuje-li člověk dále ve výkonu, příznaky mrtvého bodu se postupně ztrácejí. Snižuje se DF, zvyšuje dechový objem, výkon organismu opět stoupá a nastupuje tzv. druhý dech. Projevy mrtvého bodu nastupují dříve u kratších a intenzivnějších zátěží. Při mírnějším zatížení trvajícím dlouhou dobu nastává později nebo nastat vůbec nemusí. Jeho průběh se dá též ovlivnit tréninkem až k úplnému vymizení subjektivních příznaků. Po 2-3 minutách méně intenzivního zatížení, při vyšším zatížení po 5-6 minutách dochází k nástupu rovnovážného stavu. Při lehkém až středním zatížení do 60% VO 2max roste minutová ventilace v podstatě lineárně s rostoucí spotřebou O 2. Při vyšších intenzitách však již dochází k nedostatečnému krytí kyslíkových potřeb pracujících svalů a k převážně aerobní způsob krytí je postupně nahrazován krytím anaerobním, jehož důsledkem je zvýšená tvorba LA a zvýšená koncentrace vodíkových iontů. V důsledku těchto změn dochází k aktivaci kompenzačních systémů, které mají za úkol udržení homeostázy organismu. Zvyšuje se produkce CO 2, která je eliminována hyperventilací. Tento zlom v energetickém krytí se nazývá anaerobní (laktátový) práh. V rámci pohybové činnosti se mění i mechanika dýchání. Zvyšuje se podíl dýchání pomocí bránice. Do určité DF asi 30 dechů/min je dýchání podobné klidovým podmínkám. Odehrává se spontánně za minimálních energetických potřeb. Vdech je aktivní a výdech pasivní. Při dalším zvyšování intenzity zátěže je již nutné při stále se zvyšujícím dechovém objemu vydechovat častěji. To umožňuje expirační rezervní objem. Musí se ale aktivně zapojit i výdechové svalstvo, což vyžaduje větší množství energie. Při velmi těžké práci s DF až 60 dechů/min většina lidí začne dýchat místo dutinou nosní ústy. Takový způsob dýchání sice usnadňuje práci dýchacích svalů, ale vzduch vdechnutý ústy, který neprošel přes sliznici dutiny nosní, není upraven pro vstup do alveolů. Je suchý, studený a obsahuje větší množství prachových částic, což nepůsobí příznivě a u citlivých osob může vyvolat i reakci ve formě spasmu průdušek. Po skončení zátěže klesá hodnota minutové ventilace k původním hodnotám. V prvních zhruba dvou minutách klesá rychle, později se vrací pomaleji. Úplný návrat k výchozím hodnotám je shodný s časem dosažení klidových hodnot spotřeby O 2. Všechna pozátěžová ventilace se dá vyjádřit jako tzv. ventilační dluh. Jeho součástí je i tzv. kyslíkový dluh. 25

26 Kyslíkový dluh neboli pozátěžový kyslík, přestavuje veškerou nadmíru spotřeby O 2 po ukončení aktivity nad běžnou klidovou hodnotu. Splácí tzv. kyslíkový deficit, který vzniká ihned po začátku zátěže, kdy transportní systém není schopen dodávky dostatečného množství O 2 pracujícím tkáním a vzniká tak nepoměr mezi nabídkou (spotřebou) O 2 a poptávkou (potřebou). Kyslíkový dluh má 3 složky. Rychlá laktátová slouží k obnově ATP a CP. Pomalá laktátová se uplatňuje v resyntéze LA na zásobní glykogen. Poslední pomalá alaktátová obnovuje klidové funkční i metabolické podmínky. Největší kyslíkový dluh se paradoxně projevuje u zátěží submaximální intenzity a činí 5-7 l oproti maximální intenzitě, kde je jen 3-5 l. Při středním zatížení se pohybuje mezi třemi až pěti litry a pokud se objeví i u mírné intenzity zátěže bývá zpravidla do 2 l.[2,3, 17] Vztah mezi kyslíkovým deficitem a dluhem je znázorněn na Obr.4. Obr. 4 Vztah mezi kyslíkovým deficitem a kyslíkovým dluhem [2] KREV Krev jako transportní médium je hlavní součástí vnitřního prostředí organismu. Tvoří asi 8% hmotnosti těla, tj. zhruba 4-5 litrů. Přesný objem je individuální, obecně mají ženy méně krve než muži. Její hlavní složkou je tekutá krevní plazma obsahující 26

27 četné organické i anorganické látky. V ní jsou rozptýleny jednotlivé buněčné elementy, červené krvinky (erytrocyty), bílé krvinky (leukocyty) a krevní destičky (trombocyty). Bílé krvinky se uplatňují především v imunitním systému. Bojují v těle proti infekcím, mají schopnost rozpoznávání cizích nebo změněných struktur a pomáhají s jejich odstraněním. Funkcí krevních destiček je ochrana organismu před ztrátami krve. Jsou odpovědné za srážlivost krve. Z hlediska transportního systému jsou nejdůležitějším elementem červené krvinky, jejichž hlavní úlohou je transport dýchací plynů. Počet erytrocytů je rozdílný u obou pohlaví. Muži mají 4,3-5, /l krve, ženy méně 3,8-4, /l krve. Vznikají v kostní dřeni procesem zvaným erytropoeza. Ke správnému průběhu erytropoezy je potřeba dostatečná dodávka potřebných látek a energie. Nejdůležitějšími látkami jsou železo, vitaminy skupiny B a aminokyseliny. Řízena je pomocí erytropoetinu, tj. hormon produkovaný ledvinami. Jeho tvorba je závislá na obsahu kyslíku v krvi. Pokud je ho nedostatek, dochází k tkáňové hypoxii a hormon se začíná tvořit, aby zvýšil počet erytrocytů a tím i zlepšil dodávky O 2 tkáním. Kyslík je v erytrocytech přímo vázán na červené krevní barvivo hemoglobin. Gram hemoglobinu váže 1,39 ml O 2. Celkově je přenášeno v 1 litru arteriální krve přibližně 200 ml O 2. V cílových tkáních dochází k vyvázání kyslíku za jeho předání tkáni. Množství předaného kyslíku se odvíjí od jeho stávající koncentrace v tkáni. Čím méně O 2 je v tkáni přítomno, tím více se uvolňuje z erytrocytu. Hemoglobin též přenáší metabolismem vznikající CO 2. Jeho navázání je však podmíněno volnou vazbou po předání O 2. [4,17] Na začátku pohybové zátěže se v důsledku hormonálních změn zvýší krvetvorba. Zvýší se počet červených, ale také bílých krvinek i krevních destiček. Nasycení arteriální krve kyslíkem zůstává nezměněné, ale mění se množství O 2 ve venózní krvi. Výše změny závisí na míře využití O 2 v tkáních, která se zvyšující se zátěží roste. Spotřeba O 2 při VO 2max roste až k hodnotám 3 l/min u mužů a 2 l/min u žen. I množství CO 2 v arteriální krvi je v klidu i při zátěži stále stejné. Při zatížení jeho koncentrace v žílách roste. Po ukončení zátěže se počty krevních elementů rychle vrací k výchozím hodnotám. [3,17] 27

28 3.4 NEUROHUMORÁLNÍ REGULACE Jak bylo již zmíněno v úvodu kapitoly, pohybová zátěž se projevuje narušením vnitřního prostředí organismu. Tato reakce na vzniklou stresovou situaci musí být co nejrychleji zmírněna regulačními mechanismy až do obnovení homeostázy. Všechny výše uvedené regulační mechanismy jsou řízeny nervovým a humorálním systémem. Nervový systém je odpovědný za regulaci svalové činnosti. Základními jednotkami jsou neurony. Ty jsou vzájemně propojeny tzv. synapsemi a vedou informace ve formě akčního potenciálu od center k receptorům. V případě svalů na motorickou ploténku. Tam dojde k vzniku dalšího akčního potenciálu, který se dále šíří membránami svalových buněk a aktivuje nitrobuněčné děje, které vyústí v kontrakci svalu. Nejvýše postaveným řídícím centrem je mozková tkáň. Základní impulsy k provedení určitého pohybu včetně jeho bližší specifikace, např. intenzity a rychlosti, jsou vysílány z motorických center v mozkové kůře. Vlastní provedení pohybu je poté řízeno reflexy z míchy cestou pyramidové a extrapyramidové dráhy. V souvislosti s aktivní činností svalstva stoupá vzruchová aktivita nejen motorických center v kůře mozkové, ale narůstá i aktivita subkortikální, především v hypotalamu. Hypotalamus má velký význam v řízení endokrinního a vegetativního nervového systému. Právě vegetativní (autonomní) nervový systém hraje významnou roli v zátěžové fyziologii. Primární úlohou vegetativního systému je řízení činnosti vnitřních orgánů a metabolismu v rozdílných životních podmínkách. Je vůlí neovlivnitelný. Má dvě protichůdné složky sympatickou a parasympatickou, které se vzájemně nacházejí v jakési funkční rovnováze. V určitých případech však dochází k převaze některé složky. V klidu převažuje aktivita parasympatiku. Už při zatížení nižších intenzit jeho aktivita klesá a naopak začíná převažovat aktivita sympatická. Vzestup sympatické aktivity je více patrný při dalším zvyšování zátěže a přetrvává po celou dobu jejího trvání. Organismus se mobilizuje k vyrovnání se zvýšenými nároky tělesné zátěže. Sympatikus je funkčně napojen na endokrinní systém, vyvolává zvýšenou produkci a vyplavování katecholaminů adrenalinu a noradrenalinu z dřeně nadledvin. Katecholaminy působí na změny metabolické i na změny v transportním systému. Blíže 28

29 byly tyto změny popsány v předchozích oddílech. K větší produkci obou hormonů dochází při intenzivních anaerobních zatíženích, ale převažuje produkce adrenalinu. U aerobního zatížení je produkce nižší a převažuje noradrenalin. V období po ukončení zátěže se opět zvyšuje aktivita parasympatiku. Uplatňuje se při urychlování regeneračních procesů. Zvyšuje vstřebávání živin a tím umožňuje rychlejší obnovu energetických rezerv organismu. Dále snižuje činnost srdce a zklidňuje dýchání. Na rozdíl od sympatiku není funkčně propojen s endokrinním systémem. Vedle již zmíněné zvýšené produkce katecholaminů jsou aktivací sympatiku při pohybovém zatížení ovlivněny i další žlázy endokrinního systému. Ty produkují hormony, které aktivují další žlázy s vnitřní sekrecí (např. hypofýza a hypotalamus) nebo přímo ovlivňují metabolické pochody (periferní endokrinní žlázy). Mezi významné hypofyzární hormony uplatňující se v souvislosti s pohybovou aktivitou patří adrenokortikotropní hormon (ACTH), který stimuluje tvorbu glukokortikoidů v kůře nadledvin. Ty pak urychlují proces glukogeneze. Jeho produkce stoupá společně se zátěží. Dalším hypofyzárním hormonem je tyreotropin. Řídí činnost štítné žlázy a produkci jejího nejdůležitějšího hormonu tyroxinu, který v organismu zvyšuje oxidaci živin a tím urychluje uvolnění energie pro tvorbu ATP. Stejně jako u ACTH jeho produkce při zatížení stoupá, ale míra vzestupu záleží na trénovanosti jedince. Poslední skupinou této kategorie hormonů jsou gonadotropiny, jejichž prostřednictvím je ovlivněna produkce pohlavních hormonů. Z druhé skupiny hormonů produkovaných periferními endokrinními žlázami, bez přímého řízení hypofýzou, se v zátěžových regulacích nejvíce uplatňuje inzulin. Je významným zotavovacím hormonem, stimuluje anabolické reakce. Při zátěži jeho produkce klesá s mírou aerobní zátěže. Zvýšená je naopak u anaerobní zátěže. Metabolismus tekutin při zátěži ovlivňují antidiuretický hormon, aldosteron a renin. Mezi ostatní regulátory sekrece hormonů při pohybových aktivitách patří endogenní opioidy endorfiny. Vznikají v mozku, nejvíce v hypotalamu, a mají výrazný narkoticko-analgetický účinek. Ovlivňují sekreci hypofyzárních hormonů. Jejich tvorba stoupá především při intenzivním zatížení, kdy navozují pocit euforie. V případě extrémní zátěže jejich nadprodukce způsobuje poruchu fyziologických neuroendokrinních regulací a může tak mít negativní dopad na organismus, např. zvýšením rizika srdečního infarktu při pozdější detekci ischemie způsobené zvýšením prahu bolesti. [2,3,4] 29

30 4. ADAPTACE ORGANISMU NA DLOUHODOBOU ZÁTĚŽ Tato kapitola se zaměří na adaptační změny v organismu při dlouhodobé opakované pohybové zátěži. Adaptace je vyjádřena schopností orgánových systémů přizpůsobovat se stavbou i funkcí dlouhodobé, opakující se zátěži. Nejedná se o jednoduchý fyziologický proces, ale o komplex vzájemně na sebe navazujících a propojených mechanismů, které ovlivňují jednotlivé systémy a jejich vzájemnou koordinaci. Odborně se nazývá pojmem trénovanost. Jejím cílem je dosáhnout co nejmenšího vychýlení homeostázy vnitřního prostředí a nejekonomičtější dodávky energie pro požadovanou PA. Určité adaptační změny se při pravidelném opakování PA dostaví u každého jedince, bez ohledu na jeho věk, pohlaví či zdravotní stav. Míra adaptace závisí na druhu, frekvenci, intenzitě a délce tréninku. Aby došlo ke zvýšení výkonnosti jedince a snižující se odezva byla opět dostatečná, musí se postupně navyšovat intenzita tréninku. Druh tréninku závisí na tom, jaké pohybové schopnosti mají být rozvíjeny. Pohybové schopnosti, zjednodušeně řečeno vnitřní předpoklady k realizování určité pohybové činnosti, se dělí na schopnosti koordinační a kondiční. Kondiční se dále dělí na silové rychlostní a vytrvalostní. 1) Silové pohybové schopnosti mají svou roli ve všech sportovních aktivitách. Jsou zhruba z 65ti% určovány geneticky. Síla je potřebná k překonávání, udržení či brzdění určitého odporu. 2) Rychlostní schopnosti se uplatňují u aktivit s žádným nebo velmi malým odporem a zároveň vysokou až maximální rychlostí. Komplexní rychlost je dána kombinací rychlostí jednotlivých fází aktivity. Skládá se tedy s reakční rychlosti v začátku pohybu, acyklické rychlosti jednotlivých pohybů a rychlosti cyklické dané frekvencí opakovaných pohybů. 3) Vytrvalostní schopnosti jsou schopnosti co nejdéle provádět PA požadované intenzity nebo PA nejvyšší intenzity za daný čas. Dle délky provádění PA se vytrvalost dělí na krátkodobou (2-3 min) s maximální intenzitou zatížení, střednědobou (8-10 min) se submaximálním zatížením a dlouhodobou (>10 min). Jednotlivé délky zatížení se liší i způsobem energetického hrazení. 30

31 Od anaerobního u krátkodobé intenzivní zátěže až po plně oxidativní u aktivity dlouhodobé. [2,17] 4.1 METABOLICKÁ ADAPTACE V kosterním svalstvu dochází vlivem tréninku ke strukturním i biochemickým adaptačním změnám, které se projevují i za klidových podmínek. Ale patrné jsou především v metabolické reakci svalů při zatížení ADAPTACE ANAEROBNÍHO SYSTÉMU Anaerobní systém uvolňování energie, neboli glykolytická fosforylace, se uplatňuje nejvíce u intenzivních zátěží. Adaptace svalové tkáně při rozvoji rychlostních schopností spočívá ve zvýšení obsahu makroergních fosfátů ATP a CP, které jsou hlavním energetickým zdrojem svalové činnosti v prvních vteřinách zatížení. Při silovém tréninku dochází k hypertrofii (zbytnění) svalových vláken. Současně se zvyšuje aktivita některých enzymů ovlivňujících tvorbu ATP. Největší změny jsou patrné v rychlých svalových vláknech Typu II B ADAPTACE AEROBNÍHO SYSTÉMU Změny při aerobním (vytrvalostním) tréninku se projevují především v pomalých oxidativních vláknech Typu I. Dochází ke zvýšení počtu a zvětšení mitochondrií ve svalových buňkách, které zprostředkovávají funkci ATP, a současně se zvýší enzymatická oxidativní aktivita. V okolí svalových vláken roste počet krevních kapilár. Zároveň klesá podíl rychlých glykolytických vláken ve svalech. Tyto změny spolu se změnami v transportním systému vedou k podstatnému zvýšení aerobního výkonu jedince, tzn. jedinec je schopen hradit výkon vyšším podílem aerobního krytí bez kumulace LA. Ve svalových vláknech roste hladina energetických zásob ve formě glykogenu, jelikož energie je při nižší a submaximální intenzitě zátěže brána z větší části z takřka 31