Φυσιολογικές Μεταβολικές επιδράσεις της σωματικής άσκησης Δρ Παναγιώτης Β. Τσακλής ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Εργαστήριο Εμβιομηχανικής & Εργονομίας

Συστήματα ενέργειας για την άσκηση Συστήματα ενέργειας για την άσκηση

Το ανθρώπινο σώμα έχει δομηθεί ώστε να κινείται με πολλούς τρόπους : Γρήγορα και δυναμικά… Με χάρη και συγχρονισμό… Να αντέχει για πολλές ώρες… …και εξαρτάται από τις ικανότητές του να παράγει ενέργεια…

…παρατηρούμε πολλές αντιθέσεις.. Οι γρήγορες κινήσεις διαρκούν λίγα δευτερόλεπτα…. …περιορισμένη ταχύτητα, διαρκεί για αρκετά λεπτά… …περιορισμένη ένταση,(50%)- διαρκεί για αρκετές ώρες Το σώμα χρησιμοποιεί διαφορετικά ενεργειακά συστήματα για την κάθε δραστηριότητα…

Τα κύτταρα στο σώμα χρειάζονται ενέργεια για να λειτουργήσουν ΤΡΟΦΗ=ΕΝΕΡΓΕΙΑ (E)

Τα κύτταρα δεν παίρνουν ενέργεια άμεσα από την τροφή …θα πρέπει να σπάσει σε… ATP-Adensosine TriPhosphate ATP = είναι μια μορφή ενέργειας για άμεση χρήση …χρειάζεται στα κύτταρα για να λειτουργήσουν και στους μυς για να συσπαστούν…

Τροφές που μας δίνουν ενέργεια: υδατάνθρακες λίπη Πρωτεϊνες Γλυκόζη Λιπαρά οξέα αμινοξέα δίαιτα …Απορροφώνται στο αίμα & μεταφέρονται στα κύτταρα…(μυς, ήπαρ & νεύρα) Χρησιμοποιούνται να παράγουν ATP, ή αποθηκεύονται...

Το ATP αποθηκεύεται σε μικρές ποσότητες και μέρος του αποθηκεύεται στα: Γλυκόζη = γλυκογόνο (μυς & ήπαρ) Λιπαρά οξέα = σωματικό λίπος Αμινοξέα = για αύξηση, αναδόμηση, ή αποβάλλεται ως υπόλοιπο…

Επικρατούντες μηχανισμοί απόδοσης της ενέργειας…. ATP (2-3 seconds) ATP-CP Energy System (8-10 seconds) Anaerobic Energy System (2-3 minutes) Aerobic Energy System (3 minutes +)

0 sec 4 sec 10 sec 1.5 min 3 min + δύναμη – ισχύς: άρση βαρών, σφαίρα, golf swing Παρατεταμένη ισχύς: sprints, fast breaks, football Αναερόβια ισχύς – αντοχή: 200-400 m dash, 100 m swim Αερόβια ισχύς: πάνω από 800 m run άμεσα/βραχέα αερόβια-οξειδωτικά μη-οξειδωτικά συστήματα συστήματα

Ενεργειακό Σύστημα / ATP-CP για “Γρήγορη Ενέργεια” Νευρικά ερεθίσματα, ενεργοποιούν τη διάσπαση του ATP σε ADP ADP = Adenosine Diphosphate & 1 Phosphate Το σπάσιμο του φωσφορικού δεσμού= ενέργεια για έργο…

Το μόριο του ATP α. Adenosine Triphosphate (ATP) P Adenosine P P ενέργεια Ενέργεια για κυτταρική λειτουργία ATP = ADP + ενέργεια για βιολογικό έργο + P (ADP = Adenosine Diphosphate)

Όταν χρησιμοποιείται το ATP – ανασυντίθεται καθ’όσον υπάρχει CP Αυτό γίνεται από το διαχωρισμό της ΦωσφοΚρεατίνης, CP (Creatine Phosphate μία πηγή υψηλής ενέργειας, αυτόματα) Όταν χρησιμοποιείται το ATP – ανασυντίθεται καθ’όσον υπάρχει CP Η ενέργεια που απελευθερώνεται από τη διάσπαση της CP, επανασυνδέει το ADP & P..

μόνο μικρές ποσότητες ATP αποθηκεύονται = μόνο για 2-3 sec. ενέργειας ΘΥΜΗΘΕΙΤΕ !! μόνο μικρές ποσότητες ATP αποθηκεύονται = μόνο για 2-3 sec. ενέργειας ATP-CP = 8-10 sec Ενέργειας……….. …η χρησιμότητα δεν βασίζεται στην ΠΟΣΟΤΗΤΑ ενέργειας, αλλά στη δυνατότητα για ΓΡΗΓΟΡΕΣ & ΔΥΝΑΜΙΚΕΣ κινήσεις… Για μεγαλύτερες περιόδους έργου = θα πρέπει να αξιοποιηθούν τα συστήματα Αερόβιας & Αναερόβιας ενέργειας

Η άμεση ανασύνθεση του ATP από την CP α. Creatine Phosphate (CP) Creatine P Δεσμός υψηλης ενέργειας β. CP = Creatine + ενέργεια για ανασύνθεση του ATP + P Creatine P ενέργεια γ. ADP + ενέργεια από CP + P = ATP) P Adenosine P P

Σύστημα αναερόβιας ενέργειας Απουσία Οξυγόνου = δραστηριότητες που απαιτούν μεγάλη δαπάνη ενέργειας σε μικρή χρονική περίοδο… Αναερόβια Γλυκόλυση = Παραγωγή του ATP από υδατάνθρακες, δίχως οξυγόνο (διάσπαση της γλυκόζης)

Όσο το Γλυκογόνο αποθηκεύεται στους μυς και το ήπαρ, είναι διαθέσιμο άμεσα… Αυτό το σύστημα παρέχει ATP, όταν το ATP-CP τελειώνει… …ενώ πάλι το ATP-CP διαρκεί για λίγα δευτερόλεπτα, το σύστημα αναερόβιας ενέργειας επιτρέπει 2-3 λεπτά έργου…

Η διαδικασία παραγωγής του ATP, δεν είναι τόσο γρήγορη όσο του συστήματος ATP-CP, και κάνει πιο αργή τη μυϊκή συστολή Όταν δεν υπάρχει Οξυγόνο παρόν, το τελικό προϊόν της γλυκόλυσης είναι το Γαλακτικό Οξύ (lactic acid), το οποίο προκαλεί τη μυϊκή κόπωση… Η αναερόβια γλυκόλυση, είναι λιγότερο αποτελεσματική στο να παράγει ATP, από την αερόβια γλυκόλυση, αλλά χρειάζεται για υψηλή ενεργοποίηση ολίγων λεπτών…

Ενεργειακή Απόδοση απουσία οξυγόνου.. Γλυκόζη = 2ATP + 2LA (προερχόμενη από δίαιτα υδατανθράκων) Γλυκόζη = 3ATP + 2LA (από τις αποθήκες γλυκογόνου)

Με οξυγόνο Γλυκόζη + O2 = 36ATP + H2O + CO2 Λιπαρά οξέα + O2 = 129ATP Το σωματικό λίπος είναι η μεγαλύτερη πηγή ενέργειας….

Χρέος Οξυγόνου = το σώμα δεν μπορεί να τροφοδοτήσει με αρκετό O2 τους μυς…. …όταν αυτοί δεν πάρουν αρκετό οξυγόνο, επέρχεται κόπωση, προκαλώντας άμεση και ακούσια ελάττωση της έντασης…

Σύστημα αερόβιας ενέργειας Παρουσία οξυγόνου = χρήση από μεγάλες μυϊκές ομάδες παρατεταμένα… Αερόβια γλυκόλυση & Οξείδωση των λιπαρών οξέων = η παραγωγή του ATP από υδατάνθρακες & λίπος…

O2 εισέρχεται στο σύστημα, σταματά τη διάσπαση του γλυκογόνου σε γαλακτικό οξύ… Με οξυγόνο, το γλυκογόνο σπάει σε : ATP + CO2 + H20 Αυτά τα παράγωγα, είναι ευκολότερο να αποβληθούν… το CO2 από τους πνεύμονες… το H20 χρησιμοποιείται στους μυς… Σύστημα αναερόβιας ενέργειας = οι υδατάνθρακες είναι η μόνη πηγή καυσίμου Με παρατεταμένη άσκηση, οι υδατάνθρακες είναι η πρώτη εκλογή καυσίμου, καθώς η άσκηση συνεχίζει, το λίπος αναλαμβάνει… Η πρωτεϊνη δε είναι κύρια πηγή καυσίμου, εκτός εάν υπάρχει ανάγκη…

…Κάθε σύστημα παίζει σημαντικό ρόλο στην παραγωγή ενέργειας.. Αυτό μας δίνει μία ποικιλία κινήσεων.. Τα συστήματα αλληλεπιδρούν για να παράσχουν ενέργεια για τη δραστηριότητα..

Άσκηση ??

Η αλήθεια με αριθμούς… Πόσο συχνά γυμνάζονται ή παίζουν κάποιο άθλημα οι Έλληνες 3% συστηματικά (τουλάχιστον 5 φορές την εβδομάδα) 15% σποραδικά (1-4 φορές την εβδομάδα) 15% σπανίως (1-3 φορές το μήνα ή σπανιότερα) 67% ποτέ Προτιμώμενος χώρος άθλησης για όσους γυμνάζονται Δρόμος - 63% Πάρκο, υπαίθριος χώρος - 27% Γυμναστήριο - 15% Αθλητικό κέντρο - 4% Χώρος εργασίας - 14% Σχολείο, πανεπιστήμιο - 3% Αλλού - 4%

Συστηματική γυμναστική* στην Ευρώπη Μέσος όρος της Ευρώπης των 27 = 9% Οι καλύτεροι Ιρλανδία 23% Σουηδία 22% Μάλτα 17% Φινλανδία 17% Βέλγιο 16% Κύπρος 16% Οι χειρότεροι Ουγγαρία 5% Σλοβακία 5% Ολλανδία 5% Βουλγαρία 3% Ελλάδα 3% Ιταλία 3% * Τουλάχιστον 5 φορές την εβδομάδα

Δεν γυμνάζονται καθόλου στην Ευρώπη Μέσος όρος της Ευρώπης των 27 = 39% Οι καλύτεροι Φινλανδία 6% Σουηδία 7% Δανία 18% Σλοβενία 22% Οι χειρότεροι Ιταλία 55% Πορτογαλία 55% Βουλγαρία 58% Ελλάδα 67% ΠΗΓΗ: Eurobarometer 334 «Sport and Physical Activity», (2010)

ΜΟΡΦΕΣ ΑΣΚΗΣΗΣ Οι ασκήσεις κατηγοριοποιούνται γενικά σε τρεις τύπους ανάλογα με τη γενική επίδραση που έχουν στο ανθρώπινο σώμα: Αερόβιες ασκήσεις, όπως η ποδηλασία, το περπάτημα, το τρέξιμο, η πεζοπορία, το τένις, οι οποίες αυξάνουν την καρδιαγγειακή αντοχή.   Αναερόβιες ασκήσεις, όπως η προπόνηση με βάρη, που αυξάνουν τη βραχυπρόθεσμη μυϊκή δύναμη.   Ασκήσεις ελαστικότητας, όπως οι διατάσεις, που βελτιώνουν το εύρος κινήσεων των μυών και των αρθρώσεων.  

…επιδράσεις τακτικής αερόβιας άσκησης… Δυνατότερη καρδιά Αύξηση του συνολικού αριθμού ερυθρών αιμοσφαιρίων Βελτιωμένη αναπνοή Βελτιωμένη μυϊκή υγεία Απώλεια βάρους Μείωση κινδύνου για διάφορες ασθένειες Βελτιωμένο ανοσοποιητικό σύστημα Βελτιωμένη πνευματική υγεία Αυξημένη αντοχή

…επιδράσεις αναερόβιας άσκησης… αυξημένη δύναμη, σκληρότητα και αντοχή των οστών, μυών, τενόντων και συνδέσμων μειωμένες πιθανότητες για τραυματισμούς που οφείλονται σε αδυναμία των μυών βελτιωμένη καρδιακή λειτουργία και αυξημένη HDL-χοληστερόλη («καλή») διατήρηση της άλιπης μάζας σώματος (σημαντικό για όσους προσπαθούν να χάσουν βάρος), να μειώσουν τον κίνδυνο οστεοπόρωσης να βελτιώσουν το συντονισμό και την ισορροπία. 

Αερόβια Vs αναερόβιας Η συχνή και τακτική αερόβια άσκηση φαίνεται να βοηθά στην πρόληψη ή θεραπεία σοβαρών και επικίνδυνων για τη ζωή χρόνιων καταστάσεων, όπως η υπέρταση, η παχυσαρκία, ο διαβήτης τύπου 2, η αϋπνία και η κατάθλιψη.  Η προπόνηση ενδυνάμωσης φαίνεται να προκαλεί μια κατάσταση συνεχούς καύσης ενέργειας, η οποία μπορεί να διαρκέσει περίπου 24 ώρες μετά την άσκηση, παρότι δεν προσφέρει τα ίδια καρδιαγγειακά οφέλη με την αερόβια άσκηση. Τόσο η αερόβια όσο και η αναερόβια άσκηση αυξάνουν τη μηχανική ικανότητα της καρδιάς αυξάνοντας τον καρδιακό όγκο (αερόβια κατάσταση) ή το πάχος του μυοκαρδίου (ασκήσεις ενδυνάμωσης).

….η αερόβια άσκηση δεν αυξάνει το μεταβολικό ρυθμό τόσο πολύ όσο οι ασκήσεις με βάρη και μπορεί γι’ αυτό το λόγο να είναι λιγότερο αποτελεσματική στη μείωση της παχυσαρκίας…. …Ωστόσο, αυτή η μορφή άσκησης επιτρέπει δραστηριότητες για μεγαλύτερα, συχνότερα διαστήματα και απαιτεί περισσότερη ενέργεια τη στιγμή που κάποιος ασκείται….. … Επιπλέον, η μεταβολική δραστηριότητα ενός ατόμου αυξάνεται για αρκετές ώρες μετά από μια συνεδρία αερόβιας δραστηριότητας.

Η σχέση μεταξύ της ταχύτητας εξάσκησης και της επιστράτευσης των μυϊκών ινών…

Δοκιμασίες αερόβιας Ικανότητας Δοκιμασίες αερόβιας Ικανότητας Δρ Παναγιώτης Β. Τσακλής Καθηγητής Εμβιομηχανικής

αερόβια ικανότητα… …η αερόβια ισχύς, η μέγιστη πρόσληψη οξυγόνου και η μέγιστη κατανάλωση οξυγόνου (VO2 max), αποτελούν συνώνυμους όρους οι οποίοι χρησιμο-ποιούνται εναλλακτικά για να προσδιορίσουν την καρδιοαναπνευστική ικανότητα και την εν γένει λειτουργική ικανότητα του οργανισμού

αερόβια ικανότητα… Η αερόβια ικανότητα, αντιπροσωπεύει την ικανότητα πρόσληψης, μεταφοράς και κατανάλωσης οξυγόνου στη μονάδα του χρόνου Όσο μεγαλύτερη είναι η αερόβια ικανότητα, τόσο μεγαλύτερη είναι η ικανότητα παραγωγής έργου (ενέργειας) ενός ατόμου Η αερόβια ικανότητα, βασίζεται στο μεγαλύτερο της μέρος στην αρμονική συνεργασία του αναπνευστικού, του καρδιαγγειακού και του μυϊκού συστήματος

…Χρησιμότητα της αξιολόγησης της αερόβιας ικανότητας ….το ποσό του Ο2 που χρησιμοποιείται κατά τη διάρκεια μιας μέγιστης δοκιμασίας, μπορεί να θεωρηθεί ως έμμεσος δείκτης της ενέργειας την οποία παράγει ο οργανισμός με αερόβιες διαδικασίες…

Ο περιοδικός έλεγχος της αερόβιας ικανότητας βοηθά στον καθορισμό των παρακάτω…. Της ικανότητας του οργανισμού να παράγει ενέργεια αερόβια. Της λειτουργικής κατάστασης του καρδιοαναπνευστικού συστήματος. Του επιπέδου απόδοσης του αθλητή σε μια δεδομένη στιγμή. Της καταλληλότητας ενός αθλητή για συμμετοχή σε ένα συγκεκριμένο τύπο αθλήματος. Της έμφασης που θα πρέπει να δοθεί στην αερόβια προπόνηση. Του τύπου της αερόβιας προπόνησης που θα πρέπει να εφαρμοστεί (πχ:συνεχούς ή διαλειμματικής μορφής). Της επίδρασης που έχει ένα προπονητικό πρόγραμμα στη πρόοδο του αθλητή. Της τακτικής συμπεριφοράς του αθλητή στο άθλημα ή αγώνισμα το οποίο συμμετέχει (πχ στο ποδόσφαιρο για την κάλυψη των θέσεων του κέντρου επιλέγονται αθλητές με υψηλά επίπεδα αερόβιας ικανότητας).

Προσδιορισμός της Μέγιστης Πρόσληψης Ο2 Προσδιορισμός της Μέγιστης Πρόσληψης Ο2

…η VΟ2 max, αποτελεί το μέγιστο όγκο του Ο2 το οποίο καταναλώνει ο οργανισμός στη μονάδα τον χρόνου…

Μέθοδοι προσδιορισμού της VΟ2 max

Τρόποι Προσδιορισμού της VΟ2 max

Έμμεσος προσδιορισμός της VΟ2 max Δοκιμασίες υπομέγιστης έντασης: Κυλοεργομετρική Δοκιμασία Astrand-Ryhming

Υπολογισμός παραγόμενου έργου στο μηχανικό εργοποδήλατο… Μια ολόκληρη περιστροφή των πεντάλ σε ένα μηχανικό εργαποδήλατο Monark, μετακινεί τη μεταλλική ρόδα κατά 6m. Όταν τοποθετηθεί ως αντίσταση 1kp (1kg), τότε κάθε περιστροφή συντελεί σε παραγωγή 1kp x 6m * rpm-¹ = 6kpm μηχανικού έργου (ισχύος). Αν η συχνότητα περιστροφών καθορισθεί στις 50 rpm με αντίσταση 1kp τότε:

Τελικός Υπολογισμός VO2max

YMCA Submaximal Cycle Test …δοκιμασία πολλαπλών σταδίων, της οποίας αντικειμενικός σκοπός είναι να επέλθει σταθεροποίηση της ΚΣ μέσα στο εύρος των 110 – 150 b/min (γραμμική σχέση μεταξύ ΚΣ και επιβάρυνσης) σε δύο διαδοχικά στάδια…

1ο στάδιο 2ο στάδιο 3ο στάδιο 1,0 kg 3,0 kg 2,5 kg 2,0 kg 4,0 kg