Οι λειτουργίες του ανθρωπίνου σώματος Αθήνα 2014 Οι λειτουργίες του ανθρωπίνου σώματος Το αναπνευστικό και το μυϊκό σύστημα Γεώργιος Αρεάλης Μιχαήλ Λούκας Νικόλαος Τριπόδης ISBN: 978-960-93-6534-5

Οι λειτουργίες του ανθρωπίνου σώματος Στη μνήμη των γονέων μου Χρήστο Στ. Τριπόδη και Ιωάννα Σπ. Τριπόδη-Παρτσαδάκη Οι λειτουργίες του ανθρωπίνου σώματος Το αναπνευστικό και το μυϊκό σύστημα Συγγραφείς Γεώργιος Αρεάλης, Ορθοπαιδικός Μιχαήλ Λούκας, Ορθοπαιδικός Νικόλαος Τριπόδης, Σχολικός Σύμβουλος Φυσικής Αγωγής Συνεργασία Γεωργία Νικολαΐδου, Αναισθησιολόγος Επιμέλεια κειμένου Άννα Αρεάλη, Φιλόλογος- Αρχαιολόγος Εικονογράφηση, επεξεργασία εικόνας

Το αναπνευστικό σύστημα

Εισαγωγή Ο βασικός ρόλος του αναπνευστικού συστήματος είναι η παροχή οξυγόνου (Ο2) στο ανθρώπινο σώμα. Ταυτόχρονα δια των πνευμόνων αποβάλλεται και το μεγαλύτερο ποσοστό του διοξειδίου του άνθρακα (CO2). Οι βασικές λειτουργίες του αναπνευστικού συστήματος είναι οι εξής : Η αναπνοή, δηλαδή η εισπνοή και η εκπνοή (πνευμονικός αερισμός). Η ανταλλαγή, με διάχυση, των αναπνευστικών αερίων (Ο2, CO2), τα οποία μεταφέρονται δια του αίματος στους πνεύμονες. Η παροχή οξυγόνου στους ιστούς του ανθρωπίνου σώματος. Η απομάκρυνση του διοξειδίου του άνθρακα από το αίμα.

Ανατομία του αναπνευστικού συστήματος Ανατομία του αναπνευστικού συστήματος Για να κατανοήσουμε καλύτερα τη λειτουργία του αναπνευστικού συστήματος, είναι αναγκαία η μελέτη της ανατομίας και της λειτουργίας των οργάνων που το αποτελούν. Το αναπνευστικό σύστημα αποτελείται από τους αεραγωγούς και από το πνευμονικό παρέγχυμα. Οι αναπνευστικοί αεραγωγοί, δηλαδή οι οδοί μέσω των οποίων περνάει ο αέρας κατά τη διάρκεια της αναπνοής, είναι : Η μύτη και η στοματική κοιλότητα (α) Ο φάρυγγας (β) Ο λάρυγγας (γ) Η τραχεία (δ) Οι κύριοι βρόγχοι και τα βρογχιόλια (ε) Οι κυψελίδες των πνευμόνων (στ) α β γ δ ε στ

Οι είσοδοι του αέρα στο ανθρώπινο σώμα Οι είσοδοι του αέρα στο ανθρώπινο σώμα είναι η μύτη και το στόμα. Ο αθλητής πρέπει να είναι συνηθισμένος ακόμη και στη διάρκεια της εξάσκησης του αθλήματός του, να αναπνέει όσο το δυνατόν περισσότερο από τη μύτη. Ο προπονητής του πρέπει να επιμείνει σε αυτό το σημείο, γιατί ο αθλούμενος πρέπει να συνηθίσει από την αρχή να αναπνέει σωστά. Βέβαια, όπως είναι φυσικό, ο αέρας που εισέρχεται από τη μύτη μπορεί να μην επαρκεί σε στιγμές έντονης άσκησης. Τότε το σώμα περνάει αυτόματα στη στοματική αναπνοή. Η σπουδαιότητα της αναπνοής από τη μύτη οφείλεται στην κατασκευή της που, όπως θα δούμε στη συνέχεια, βελτιώνει τον εισπνεόμενο αέρα. Ακόμη για τους αθλητές είναι σημαντικό το ότι η στενότητα του ρινικού περάσματος προκαλεί μεγαλύτερη αντίσταση κατά την εισπνοή και την εκπνοή γεγονός που δυναμώνει τους αναπνευστικούς μυς. Ροή αέρα Ροή αέρα Ροή αέρα

δ α γ ε β Ρινικός βλεννογόνος Ροή αέρα Ο αναπνευστικός βλεννογόνος έχει ροδόχροη εμφάνιση και καλύπτει το τοίχωμα των ρινικών θαλάμων. Αποτελείται από ψευδοπολύστιβο κυλινδρικό κροσσωτό επιθήλιο, χόριο και αδένες. Το επιθήλιο σχηματίζεται από τρία είδη κυττάρων: τα κροσσωτά (α), τα καλυκοειδή (β)και τα βασικά (γ). Τα κροσσωτά είναι ψηλά κυλινδρικά κύτταρα με χαρακτηριστική στενή βάση και ελεύθερη επιφάνεια, καλυπτόμενη από τους κροσσούς. Οι κροσσοί (δ) είναι δακτυλοειδείς προσεκβολές του κυτταροπλάσματος. Ανάμεσά τους παρεμβάλλονται σποραδικά βλεννογόνα καλυκοειδή κύτταρα, με σύσταση παρόμοια των βρογχικών αδένων. Η βλέννη (ε) που παράγουν μεταφέρεται προς την επιφάνεια και τους κροσσούς με εκφορητικούς πόρους. Τα βασικά κύτταρα είναι σφαιρικά μικρά κύτταρα με βαθυχρωματικό πυρήνα, που βρίσκονται ανάμεσα στις βάσεις των κροσσωτών και καλυκοειδών κυττάρων. Αποτελούν μητρικές μορφές όλων των κυτταρικών στοιχείων του επιθηλίου. Ροή αέρα δ α γ ε β

Ο ρόλος των αεραγωγών γ α β Από πρακτικής άποψης όλες αυτές οι ανατομικές ιδιαιτερότητες του ρινικού βλεννογόνου αλλά και γενικότερα του επιθηλίου, που καλύπτει το σύνολο των αεραγωγών του αναπνευστικού συστήματος, έχουν ως αποτέλεσμα ο εισπνεόμενος αέρας: Να καθαρίζεται, διότι ο ρινικός βλεννογόνος με το κροσσωτό επιθήλιο και τη βλέννη που παράγει λειτουργεί σαν φίλτρο (α). Να θερμαίνεται, χάρη στο μεγάλο αριθμό των τριχοειδών αγγείων που έρχονται σε επαφή με τον βλεννογόνο (β). Να υγραίνεται από τη βλέννη, με αποτέλεσμα την προστασία των ευαίσθητων ιστών του αναπνευστικού συστήματος (γ). γ α β

Φάρυγγας, λάρυγγας και φωνητικές χορδές Συνεχίζοντας το ταξίδι μέσω των αναπνευστικών οδών φτάνουμε στο φάρυγγα, που έχει μήκος περίπου 14 εκατοστά. Αποτελείται από τρεις μοίρες τη ρινική, τη στοματική τη λαρυγγική. Στην τελευταία διασταυρώνονται η αναπνευστική και η πεπτική οδός. Από το φάρυγγα ο αέρας περνάει στο λάρυγγα (β) που έχει μήκος περίπου 5-7 εκατοστά. Ο λάρυγγας περιέχει τις φωνητικές χορδές (γ) που, όταν πάλλονται παράγουν ήχους και την επιγλωττίδα (α), που εμποδίζει το φαγητό, που κατευθύνεται προς τον οισοφάγο (ε) να περάσει στις αναπνευστικές οδούς. Από εκεί ο αέρας πηγαίνει στην τραχεία (δ). Είσοδος τροφής Αναπνοή Ομιλία α α α Α αβ γ β β α γ γ γ β δ ε γ

Η τραχεία και οι κυψελίδες Η τραχεία έχει μήκος 12 εκατοστά και σχήμα κυλινδρικό, ενισχυμένο με χόνδρους σε σχήμα δακτυλίου. Καλύπτεται από κροσσωτό επιθήλιο παρόμοιο με του ρινικού βλεννογόνου Η τραχεία (α) χωρίζεται πίσω από το κατώτερο τμήμα του στέρνου στους δύο κυρίως βρόγχους (δεξιό-β, αριστερό-γ). Από εκεί συνεχίζουν περαιτέρω υποδιαιρέσεις που καταλήγουν στις πνευμονικές κυψελίδες, εκεί όπου ο αέρας σταματάει. (δ) Οι κυψελίδες είναι η λειτουργική μονάδα των πνευμόνων και αποτελούν την κύρια μάζα τους. Η ιδιαιτερότητά τους βρίσκεται στο γεγονός ότι είναι κατασκευασμένες από μία λεπτή μεμβράνη, διαπερατή στο οξυγόνο (Ο2) και το διοξείδιο του άνθρακα (CΟ2) που περιβάλλεται από ένα πλούσιο δίκτυο τριχοειδών αγγείων (ε). Τα κυψελιδικά τριχοειδή σχηματίζονται από τη συμβολή των απολήξεων της πνευμονικής αρτηρίας (στ) με την πνευμονική φλέβα (ζ). Η πνευμονική αρτηρία ξεκινά από την αριστερή κοιλία (η) και μεταφέρει αίμα πλούσιο σε CΟ2. Η πνευμονική φλέβα καταλήγει στον αριστερό κόλπο (θ) και μεταφέρει αίμα πλούσιο σε Ο2. α β γ δ στ θ δ ε ζ η

Πνεύμονες Οι πνεύμονες είναι δύο, ο δεξιός (α) και ο αριστερός (β). Βρίσκονται μέσα στο θωρακικό κλωβό και περιβάλλονται από τον υπεζωκότα (γ) . Ο υπεζωκότας έχει δύο μοίρες μία σπλαχνική που βρίσκεται σε άμεση επαφή με τον πνεύμονα και μια τοιχωματική που προσφύεται στο θωρακικό τοίχωμα. Μεταξύ τους υπάρχει το υπεζωκοτικό υγρό. Κάθε πνεύμονας χωρίζεται σε λειτουργικά τμήματα που ονομάζονται λοβοί. Ο δεξιός έχει τρεις λοβούς (α 1,2,3) και ο αριστερός δύο (β 1,2). γ β1 α1 α2 β2 α3 β α

Αναπνευστικοί όγκοι και χωρητικότητες Σ΄ ένα φυσιολογικό άνθρωπο, ο αναπνεόμενος όγκος, δηλαδή ο όγκος κάθε ήρεμης αναπνοής, είναι γύρω στα 500cc. Αν ο άνθρωπος αναπνέει φυσιολογικά, δηλαδή με συχνότητα 16 αναπνοών ανά λεπτό, ο συνολικός όγκος του αέρα που διακινείται στους πνεύμονες ανά λεπτό είναι περίπου 8000cc (550 ml επί 16 αναπνοές). Από 500cc κάθε εισπνοής ένα μέρος του αέρα γεμίζει το νεκρό χώρο (μύτη, φάρυγγα, λάρυγγα, τραχεία, βρόγχους) που δε συμμετέχει στην ανταλλαγή των αερίων. Ο νεκρός χώρος είναι περίπου 150 cc. Αν αφαιρέσουμε από τα 500cc του αναπνεόμενου όγκου τα 150cc του νεκρού αναπνευστικού χώρου και με συχνότητα 16 αναπνοών ανά λεπτό, θα έχουμε (500-150) επί 16 = 5600cc. Δηλαδή, από τα 8 λίτρα που εισέρχονται στους πνεύμονες ανά λεπτό, στις κυψελίδες φτάνουν περίπου 5,5 λίτρα και αυτά συμμετέχουν στην ανταλλαγή των αερίων. Αναπνεόμενος όγκος= 500cc Νεκρός χώρος= 150cc Κυψελιδικός αερισμός= 350cc

Αναπνευστικοί όγκοι και χωρητικότητες Στην εκτίμηση της αναπνευστικής λειτουργίας των αθλητών, εκτός από τον αναπνεόμενο που ήδη αναφέραμε, είναι σημαντικό να γνωρίζουμε το σύνολο των όγκων και χωρητικοτήτων του αναπνευστικού συστήματος. Συνολικά, υπάρχουν 4 όγκοι οι οποίοι συνδυαζόμενοι μεταξύ τους σχηματίζουν 4 χωρητικότητες. Ο εισπνευστικός εφεδρικός όγκος είναι ο αέρας που εισέρχεται στους πνεύμονες μετά από μια βαθειά εισπνοή. Αντίστοιχα, ο εκπνευστικός εφεδρικός όγκος είναι ο αέρας που εκπνέεται μετά από μια βαθειά εκπνοή. Ο υπολειπόμενος όγκος είναι η ποσότητα του αέρα που μένει μέσα στους πνεύμονες μετά το τέλος μιας βαθειάς εκπνοής. Ζωτική χωρητικότητα είναι το σύνολο του αέρα που διέρχεται από τους πνεύμονες από την αρχή μιας βαθειάς εισπνοής μέχρι το τέλος μιας βαθειάς εκπνοής. Εισπνευστική χωρητικότητα είναι το σύνολο του αέρα μιας βαθειάς εισπνοής . Τέλος, λειτουργική υπολειπόμενη χωρητικότητα είναι ο αέρας που μένει στους πνεύμονες μετά από μια κανονική εκπνοή.

Αναπνευστικοί όγκοι και χωρητικότητες Βλέπουμε, λοιπόν, ότι μια βαθειά εισπνοή μπορεί να αυξήσει κατά 5 φορές τον όγκο του αέρα που εισέρχεται στους πνεύμονες, με συνέπεια να αυξήσει και την παροχή οξυγόνου προς τους ιστούς. Ακόμη, σε βαθειά αναπνοή ο εισπνεόμενος όγκος είναι μεγαλύτερος από τον εκπνεόμενο, με αποτέλεσμα να υπάρχει περίσσευμα οξυγονωμένου αέρα και να αυξάνεται και πάλι η παροχή του οξυγόνου προς τους ιστούς. Εισπνοή Βαθειά εισπνοή 500cc 500cc 500cc 500cc 500cc 500cc Εισπνευστική χωρητικότητα 2500cc Αναπνεόμενος όγκος και εκπνευστικός εφεδρικός 1600cc

Πνευμονική κυκλοφορία Το αίμα, όταν επιστρέφει στην καρδιά, έχει ολοκληρώσει το έργο του, δηλαδή:   Έχει προσφέρει οξυγόνο στα κύτταρα για να επιτελέσουν τις λειτουργίες τους, με αποτέλεσμα η συγκέντρωση του οξυγόνου σε αυτό να είναι πολύ χαμηλή. Είναι φορτωμένο με διοξείδιο του άνθρακα που προέρχεται από το κυτταρικό έργο. Δηλαδή ,οι αρτηρίες μεταφέρουν : Οξυγόνο προς στους ιστούς και τα κύτταρα (αορτή και κλάδοι αυτής). Διοξείδιο του άνθρακα προς τους πνεύμονες για την ολοκλήρωση της αναπνευστικής λειτουργίας (πνευμονική αρτηρία). Αντίθετα, οι φλέβες μεταφέρουν: Οξυγόνο προς την καρδιά και τους ιστούς (πνευμονική φλέβα). Διοξείδιο του άνθρακα από τους ιστούς προς την καρδιά. ΔΕΞΙΟΣ ΠΝΕΥΜΟΝΑΣ ΑΡΙΣΤΕΡΟΣ ΠΝΕΥΜΟΝΑΣ

Η ανταλλαγή των αναπνευστικών αερίων Όπως αναφέρθηκε, το αίμα που φθάνει στα κυψελιδικά τριχοειδή έχει υψηλή συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα και χαμηλή οξυγόνου. Αντίθετα, ο αέρας που φθάνει στις κυψελίδες είναι πλούσιος σε οξυγόνο και έχει χαμηλή συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα. Η διαφορά της πίεσης που υπάρχει δημιουργεί τα εξής :   Το οξυγόνο των κυψελίδων περνάει στο αίμα για να μεταφερθεί στους ιστούς. Το διοξείδιο του άνθρακα μπορεί πια μέσω της εκπνοής να αποβληθεί. Εισπνεόμενος αέρας εντός των κυψελίδων Πίεση Ο2: 100 mmHg Πίεση CO2: 40 mmHg ΠνευμονικέςΦλέβες Πίεση Ο2: 100 Πίεση CO2: 40 Κυψελίδα Ο2 Ο2 100 CΟ2 Πνευμονικές Αρτηρίες Πίεση Ο2: 40 Πίεση CO2: 46 CΟ2 46 Ο2 Πνευμονική Αρτηρία Ο2 40 CΟ2 CΟ2 40 Αρτηρία Πνευμονική Φλέβα CΟ2 Ο2 CΟ2 Ο2 CΟ2 Ο2 Τριχοειδές κυψελίδας Ο2 CΟ2 Ο2 CΟ2 CΟ2 Ο2 15

Μεταφορά οξυγόνου στο αίμα Το οξυγόνο που φθάνει στα κυψελιδικά τριχοειδή διαλύεται μέσα στο αίμα και στο μεγαλύτερο μέρος του δεσμεύεται από την αιμοσφαιρίνη των ερυθρών αιμοσφαιρίων. Με όχημα τα ερυθρά αιμοσφαίρια, μέσα στα οποία βρίσκεται η αιμοσφαιρίνη, το οξυγόνο μεταφέρεται στους ιστούς.

Μεταφορά διοξειδίου του άνθρακα στο αίμα Το αίμα, όπως αναφέραμε, μεταφέρει το αναγκαίο για το μυϊκό έργο οξυγόνο σε όλους τους ιστούς του σώματος. Συγχρόνως, όμως, μεταφέρει και το διοξείδιο του άνθρακα, που παράγεται από τις καύσεις των ιστών, στην καρδιά και από εκεί στους πνεύμονες για να αποβληθεί. Όχημα μεταφοράς είναι και πάλι το ερυθρό αιμοσφαίριο με την αιμοσφαιρίνη.

Φάσεις της αναπνοής Εκπνοή Εισπνοή Η αναπνοή χωρίζεται σε δύο φάσεις: Εκπνοή : εξαγωγή του αέρα από τις κυψελίδες προς το περιβάλλον. Εισπνοή : η μεταφορά του αέρα από το περιβάλλον ως τις κυψελίδες. Εκπνοή Εισπνοή

Είδη αναπνοής θωρακική κοιλιακή Ήρεμη και έντονη:  Ανάλογα με την έντασή της η αναπνοή διακρίνεται σε ήρεμη και σε βαθειά- έντονη. Στην ήρεμη αναπνοή η εισπνοή γίνεται ενεργά, ενώ κατά την εκπνοή τα πλευρά επιστρέφουν στην αρχική τους θέση παθητικά λόγω της ελαστικότητας του θώρακα. Συγχρόνως επιστρέφει και το διάφραγμα. Αντίθετα, στη βαθειά- έντονη αναπνοή οι αναπνευστικοί μύες μεταβάλλουν ενεργά τη διάμετρο του θώρακα, τόσο κατά την εκπνοή όσο και κατά την εισπνοή. Ρινική και στοματική: Ανάλογα με την είσοδο του αέρα η αναπνοή διακρίνεται σε ρινική και στοματική. ρινική Θωρακική και κοιλιακή: Ανάλογα με τις μυϊκές ομάδες που χρησιμοποιούνται, η αναπνοή χωρίζεται σε θωρακική και κοιλιακή. Στη θωρακική εργάζονται περισσότερο οι μεσοπλεύριοι μύες και στην κοιλιακή το διάφραγμα και οι κοιλιακοί. στοματική θωρακική κοιλιακή

Ήρεμη και έντονη αναπνοή σχηματικά Ήρεμη αναπνοή Έντονη αναπνοή εισπνοή εκπνοή

Αναπνευστικοί μύες Οι μύες που μετέχουν στην αναπνοή μπορούν να χωριστούν σε δυο ομάδες. Αναπνευστικοί μύες είναι οι μύες της ήρεμης αναπνοής : οι εισπνευστικοί - εξωτερικοί μεσοπλεύριοι το διάφραγμα   Επικουρικοί αναπνευστικοί είναι οι μύες της έντονης- βαθειάς αναπνοής που γίνεται κάτω από φυσική ένταση. Σε αυτήν εκτός από τους μύες της ήρεμης αναπνοής συμμετέχουν και: ο στερνοκλειδομαστοειδής οι σκαληνοί οιεκπνευστικοί μεσοπλεύριοι οι κοιλιακοί   Στερνοκλειδομαστοειδής Σκαληνοί Εισπνευστικός μεσοπλεύριος Εκπνευστικός μεσοπλεύριος Εκπνευστικός μεσοπλεύριος Λοξός κοιλιακός Διάφραγμα Κοιλιακοί

Βασικές αρχές σωστής αναπνοής Είναι σημαντικό ο αθλητής να αποκτήσει σωστή αναπνευστική τεχνική , γιατί μόνο έτσι θα είναι δυνατή η σωστή ανταλλαγή αερίων μέσα στους πνεύμονές του και κατά συνέπεια θα βελτιωθεί η απόδοσή του στο άθλημα που εξασκεί. Οι αρχές της σωστής αναπνοής είναι: Η ρινική αναπνοή βελτιώνει τον εισπνεόμενο αέρα καθώς, όπως ξέρουμε, τον καθαρίζει, τον υγραίνει και τον θερμαίνει κοντά στη θερμοκρασία του σώματος. Η βαθιά αναπνοή, αργή και επιμηκυμένη, σημαίνει και πιο μεγάλη παραμονή του αέρα στις κυψελίδες των πνευμόνων. Όλα τα επίπεδα των πνευμόνων γεμίζουν από αέρα και έτσι γίνεται καλύτερα η ανταλλαγή αερίων και αποβάλλεται μεγαλύτερη ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα..  Ο ρυθμός της αναπνοής και η αναλογία εισπνοής και εκπνοής πρέπει να είναι σταθερά. Συνήθως η καλύτερη αναλογία εισπνοής προς εκπνοή είναι τρία προς τέσσερα. Σε μερικά αθλήματα, όπως η κωπηλασία, το κολύμπι, το κανό, ένας καλός αναπνευστικός ρυθμός είναι αυτός που βρίσκεται σε αρμονία με τις κινήσεις. Μεγάλη προσοχή πρέπει να δίνουμε και στη σωστή αναλογία της θωρακικής και κοιλιακής αναπνοής, έτσι ώστε όλοι οι αναπνευστικοί μύες να μπαίνουν σε λειτουργία. Κάθε περιορισμός, που οφείλεται σε λάθος τεχνική ή εξωτερική πίεση, περιορίζει την παροχή οξυγόνου με όλες τις συνέπειες. Η αναπνευστική γυμναστική είναι απαραίτητη για τους αθλητές που χρειάζονται τη μέγιστη αναπνευστική ικανότητα. Η αναπνευστική λειτουργία από μόνη της δεν επαρκεί για την παροχή του οξυγόνου στους ιστούς, αφού το όχημα για τη μεταφορά του είναι τα ερυθρά αιμοσφαίρια που μεταφέρονται με το αίμα. Συνεπώς, η συνεργασία μεταξύ αναπνευστικού και κυκλοφορικού συστήματος είναι σημαντική και το πιο αδύναμο από αυτά λειτουργεί σαν περιοριστικός παράγων.

Δοκιμασίες εκτίμησης του αναπνευστικού συστήματος- Σπιρομέτρηση H λειτουργική εκτίμηση του αναπνευστικού συστήματος γίνεται με τη σπιρομέτρηση. Ο εξεταζόμενος εκπνέει μέσα από ένα στόμιο σε μια ειδική συσκευή που ονομάζεται σπιρόμετρο. Με αυτήν μπορούν να μετρηθούν δύο βασικές παράμετροι της αναπνοής η ταχέως εκπνεόμενη ζωτική χωρητικότητα (FVC) και o ταχέως εκπνεόμενος όγκος αέρα στο πρώτο δευτερόλεπτο (FEV1). Η FEV είναι ο όγκος αέρος που εκπνέεται από τους πνεύμονες μετά από τη μέγιστη εισπνοή με βίαια μέγιστη εκπνοή. Ο FEV1 είναι ο όγκος αέρος που εκπνέεται από τους πνεύμονες μετά από τη μέγιστη εισπνοή με βίαια μέγιστη εκπνοή στο πρώτο δευτερόλεπτο της εκπνοής. Φυσιολογικά ο FEV1 είναι το 75% του FVC, δηλαδή το 75% του εκπνεόμενου όγκου εξέρχεται από τους πνεύμονες στο 1ο δευτερόλεπτο της εκπνοής. Σπιρόμετρο FVC/ VC FEV1=75% FVC

Δοκιμασίες εκτίμησης του αναπνευστικού συστήματος- VO2 max   Η σπιρομέτρηση είναι πολύ χρήσιμη για τη μέτρηση της λειτουργίας του αναπνευστικού και για τη διάγνωση παθήσεων αυτού. Όταν, όμως, αναφερόμαστε σε αθλητές, τότε δεν επαρκεί για να εκτιμήσουμε την απόδοσή τους και την αποτελεσματικότητα της προπόνησής τους. Για το λόγο αυτό αναπτύχθηκε η μέτρηση της VO2 max. Η μέτρηση αυτή μπορεί να μας δείξει την αποτελεσματικότητα της λειτουργίας, όχι μόνο του αναπνευστικού αλλά όλων των συστημάτων που σχετίζονται με την απόδοση του μυοσκελετικού συστήματος. Δηλαδή, του κυκλοφορικού που μεταφέρει το οξυγόνο και των μυών που χρησιμοποιούν το οξυγόνο για την παραγωγή ενέργειας. Το VO2 max είναι ο μεγαλύτερος όγκος οξυγόνου που μπορεί να καταναλώσει το ανθρώπινο σώμα σε μέγιστη ένταση άσκησης, όταν αναπνέει αέρα στο επίπεδο της θάλασσας. Μετριέται σε λίτρα το λεπτό ανά κιλό βάρους σώματος (L/min*Kg)

Δοκιμασίες εκτίμησης του αναπνευστικού συστήματος- VO2 max Ειδικό σπιρόμετρο με αισθητήρα οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα. Εργόμετρο, το οποίο είναι διάδρομος παρόμοιος με αυτό των γυμναστηρίων ή στατικό ποδήλατο. Ο αθλητής φορώντας το ειδικό σπιρόμετρο ανεβαίνει στο διάδρομο ή το ποδήλατο και ασκείται ακολουθώντας ένα ειδικό πρωτόκολλο με προοδευτικά αυξανόμενο επίπεδο δυσκολίας. Η μέτρηση θεωρείται ότι ολοκληρώθηκε όταν: Η πρόσληψη του οξυγόνου φθάσει σε μια ανώτατη τιμή και μείνει σταθερή σε αυτή. Φθάσει στο μέγιστο επιτρεπτό αριθμό σφίξεων ή πίεσης για την ηλικία του. Εάν εκδηλώσει δυσφορία ή δηλώσει εξάντληση των δυνάμεών του VO2max co o2

Δοκιμασίες εκτίμησης του αναπνευστικού συστήματος- VO2 max H VO2 ηρεμίας είναι η ενέργεια που καταναλώνει το ανθρώπινο σώμα σε ηρεμία, 3 με 4 ώρες μετά από λήψη ελαφράς τροφής και χωρίς να έχει γίνει κανενός είδους άσκηση ή κόπωση. Θεωρούμε ότι για το μέσο άνθρωπο είναι 3,5 ml/Kg*min H VO2 max που μετρούμε κατά τη διάρκεια της εργομέτρησης είναι το άθροισμα του VO2 ηρεμίας με το VO2 της άσκησης στο εργόμετρο. Συχνά εκφράζεται και σε ΜΕΤ που είναι πολλαπλάσια του VO2 ηρεμίας. Δηλαδή, αν το VO2 max είναι 35 3,5 ml/Kg*min μπορούμε να πούμε ότι είναι 10 ΜΕΤ. Η τιμή της VO2 max εξαρτάται από την απόδοση και των τριών συστημάτων πρόσληψης, μεταφοράς και χρησιμοποίησης του οξυγόνου. Βασικά, όμως, σε μη προπονημένους αθλητές εξαρτάται από την απόδοση των μυών τους. Δηλαδή, οι πνεύμονες παρέχουν αρκετό οξυγόνο στην κυκλοφορία και η καρδιά το μεταφέρει στους μύες. Οι τελευταίοι, όμως, δεν μπορούν να το χρησιμοποιήσουν. Αντίθετα, σε ένα καλά προπονημένο αθλητή η καρδιά θέτει τον περιορισμό. Δηλαδή, οι προπονημένοι μύες μπορούν να καταναλώσουν περισσότερο οξυγόνο από αυτό που τους προσφέρει το αναπνευστικό και το κυκλοφορικό σύστημα. Έτσι ερμηνεύεται και το ότι κατά τη μέτρηση στο εργόμετρο οι προπονημένοι αθλητές φθάνουν σε ένα επίπεδο VO2 max και μετά αυτό μένει σταθερό. Αθλητής Μη αθλητής VO2 max VO2 max Χρόνος Χρόνος

Εκτίμηση του VO2 max Η μέτρηση του VO2 max με τη βοήθεια σπιρομέτρησης και εργόμετρου γίνεται με την εξίσωση του Fick : Όπου Q είναι καρδιακή παροχή, CaO2 η συγκέντρωση οξυγόνου στο αρτηριακό αίμα, CvO2  η συγκέντρωση οξυγόνου στο φλεβικό αίμα. Όπως καταλαβαίνουμε οι μετρήσεις αυτές είναι πολύπλοκες και για το λόγο αυτό έχουν περιγραφεί διάφορες μέθοδοι για τον υπολογισμό της τιμής του VO2 max κατά προσέγγιση χωρίς τη χρήση πολύπλοκων μηχανημάτων. Μία από τις πιο αξιόπιστες είναι το Cooper test. Ο Dr.  Kenneth H. Cooper έκανε μια μελέτη αθλητικής απόδοσης για την πολεμική αεροπορία των Ηνωμένων Πολιτειών της Αμερικής στα τέλη του 1960. Στη μελέτη αυτή πρότεινε τη μέτρηση της απόστασης που μπορεί ο εξεταζόμενος να διανύσει σε 12 λεπτά ως μέτρο της φυσικής αντοχής του. Μεταγενέστερες μελέτες συσχέτισαν την απόσταση αυτή με τιμές VO2 max διαφόρων αθλητών. Έτσι προέκυψε ο τύπος : Όπου d12 είναι η απόσταση που διανύθηκε σε 12 λεπτά. Η εξίσωση αυτή μάς δίνει μια εκτίμηση του VO2 max (σε ml/min/kg).

Χαρακτηριστικές τιμές VO2max Αθλητές υψηλού επιπέδου έχουν VO2max που ξεπερνά τα 75 ml/kg/min και λίγοι μπορούν να ξεπεράσουν τα 85 ml/kg/min για άνδρες και 70 ml/kg/min για γυναίκες. Οι νικητές του ποδηλατικού γύρου της Γαλλίας (Tour de France) Greg LeMond και Lance Armstrong είχαν τιμές VO2 max of 92.5 και 84 mls/kg/min αντίστοιχα. Ο μεγάλος αθλητής του cross-country ski Bjørn Dæhlie είχε τιμή 96 ml/kg/min. Μάλιστα ο φυσιολόγος Erlend Hem ισχυρίζεται ότι, επειδή ο Dæhlie μετρήθηκε σε περίοδο εκτός προπόνησης, θα μπορούσε, αν η μέτρηση γίνονταν σε περίοδο μέγιστης απόδοσης, να ξεπεράσει τα 100 ml/kg/min. Ένας απλός άνθρωπος που προπονείται για βελτίωση της φυσικής του κατάστασης συνήθως έχει τιμή VO2max κοντά στα 70 ml/kg/min. Για να υπάρχει ένα μέτρο σύγκρισης άλογα αγώνων έχουν VO2 max 180 ml/kg/min και σκυλιά Σιβηρίας που τραβούν έλκηθρα στον αγώνα Iditarod , πού γίνεται στην Αλάσκα, φθάνουν τα 240 ml/kg/min. Σκυλιά Σιβηρίας, 240 ml/kg/min Άλογο αγώνων, 180 ml/kg/min Επαγγελματίας αθλητής, 85 ml/kg/min Ερασιτέχνης αθλητής, 70 Αγύμναστος 35

VO2 max και υγεία Σημαντική, όμως, είναι η γνώση της VO2 max σαν προγνωστικό σημείο σε καρδιοπαθείς αλλά και απλούς ανθρώπους. Σε μια μελέτη βρέθηκε ότι 100 % των καρδιοπαθών με O2 max μεγαλύτερη από 32 ml/kg/min επιβίωναν μετά από τρία έτη, ενώ το 70% αυτών με VO2 max κάτω από 22 ml/kg/min αποβίωσαν στην τριετία. Ο Kavanaugh σε μια μελέτη που έγινε στο Toronto βρήκε παρόμοια αποτελέσματα ανάμεσα σε 12,000 καρδιοπαθείς. Τιμές VO2 max κάτω από το 85% για την ηλικία, φύλο, ύψος και βάρος μπορεί να υποδηλώνουν καρδιολογικά προβλήματα. Ακόμη η VO2 max είναι καλός προγνωστικός δείκτης για το αποτέλεσμα χειρουργικών επεμβάσεων και μεταμοσχεύσεων. VO2 max πάνω από 85% VO2 max κάτω από 85%

Αναμενόμενες αποστάσεις δοκιμασίας Cooper Αθλητές και μικρά παιδιά Ηλικία Φύλο Πολύ καλό Καλό Μέτριο Κακό Πολύ κακό 13-14 Άρρεν 2700+ m 2400 - 2700 m 2200 - 2399 m 2100 - 2199 m 2100- m Θήλυ 2000+ m 1900 - 2000 m 1600 - 1899 m 1500 - 1599 m 1500- m 15-16 2800+ m 2500 - 2800 m 2300 - 2499 m 2200 - 2299 m 2200- m 2100+ m 2000 - 2100 m 1700 - 1999 m 1600 - 1699 m 1600- m 17-20 3000+ m 2700 - 3000 m 2500 - 2699 m 2300- m 2300+ m 2100 - 2300 m 1800 - 2099 m 1700 - 1799 m 1700- m 20-29 2400 - 2800 m 1600 - 2199 m 2200 - 2700 m 1800 - 2199 m 1500 - 1799 m 30-39 2300 - 2700 m 1900 - 2299 m 1500 - 1899 m 2500+ m 2000 - 2500 m 1400 - 1699 m 1400- m 40-49 2100 - 2500 m 1700 - 2099 m 1900 - 2300 m 1200 - 1499 m 1200- m 50+ 2400+ m 2000 - 2400 m 1600 - 1999 m 1300 - 1599 m 1300- m 2200+ m 1700 - 2200 m 1100 - 1399 m 1100- m Αθλητές υψηλού επιπέδου Πολύ καλό Καλό Μέτριο Κακό Πολύ κακό Άρρεν 3700+ m 3400 - 3700 m 3100 - 3399 m 2800 - 3099 m 2800- m Θήλυ 3000+ m 2700 - 3000 m 2400 - 2699 m 2100 - 2399 m 2100- m

Αναμενόμενες τιμές VO2max για άνδρες σε ml/kg/min  Ηλικία 18-25 26-35 36-45 46-55 56-65 65+ Άριστο >60 >56 >51 >45 >41 >37 Καλό 52-60 49-56 43-51 39-45 36-41 33-37 Πάνω μετρίου 47-51 43-48 39-42 35-38 32-35 29-32 Μέτριο 42-46 40-42 30-31 26-28 Κάτω μετρίου 37-41 35-39 31-34 29-31 26-29 22-25 30-36 30-34 26-30 25-28 20-21 Πολύ κακό <30 <26 <25 <22 <20

Αναμενόμενες τιμές VO2max για γυναίκες σε ml/kg/min  Ηλικία 18-25 26-35 36-45 46-55 56-65 65+ Άριστο 56 52 45 40 37 32 Καλό 47-56 45-52 38-45 34-40 32-37 28-32 Πάνω μετρίου 42-46 39-44 34-37 31-33 28-31 25-27 Μέτριο 38-41 35-38 28-30 22-24 Κάτω μετρίου 33-37 31-34 27-30 19-22 26-30 22-26 20-24 18-21 17-18 Πολύ κακό <28 <26 <22 <20 <18 <17

Βιβλιογραφία Respir Physiol Neurobiol. 2008 Nov 30;163(1-3):82-9. Epub 2008 May 15. Mechanics of respiratory muscles.Ratnovsky A, Elad D, Halpern P. Respiration. 2009;77(1):3-17. Epub 2009 Jan 14. Links Cardiopulmonary exercise testing in the functional and prognostic evaluation of patients with pulmonary diseases.Ferrazza AM, Martolini D, Valli G, Palange P. Effect of Short-Term High-Intensity Interval Training versus Continuous Training on O2 Uptake Kinetics, Muscle Deoxygenation and Exercise Performance.McKay BR, Paterson DH, Kowalchuk JM.J Appl Physiol. 2009 May 14. Spirometric reference values in healthy, non-smoking, urban Pakistani population. Memon MA, Sandila MP, Ahmed ST. J Pak Med Assoc. 2007 Apr;57(4):193-5. Miller, M.R. et al (2005a) ATS/ERS task force: standardisation of lung function testing: standardisation of spirometry. European Respiratory Journal; 26: 2, 319–338. Miller, M.R. et al (2005b) ATS/ERS task force: standardisation of lung function testing: general considerations for lung function testing. European Respiratory Journal; 26: 1, 153–161. Global Strategy for the diagnosis, management and prevention of chronic obstructive pulmonary disease. GOLD Workshop summary: updated 2003. Available from http://www.goldcopd.com Global Strategy for Asthma Management and Prevention GINA Workshop Report: updated November 2003. Available on http://ginasthma.com/ Exercise Physiology: Basis of Human Movement in Health and Disease, S.P. Brown, W.C. Miller, J.M. Eason, Lippincott Williams & Wilkins, 2006, ISBN 0781777305, 9780781777308 Advanced fitness assessment and exercise prescription, V.H. Heyward, Human Kinetics, 2006, ISBN 0736057323, 9780736057325 International encyclopedia of ergonomics and human factors, W. Karwowski, Έκδοση: 2, CRC Press, 2006 ISBN 041530430X, 9780415304306

American College of Sports Medicine (1995) Principles of Exercise Prescription, William & Wilkins, 5. American College of Sports Medicine (2000) ACSM's Guidelines for Exercise Testing and Prescription, 6; 145. Gaskill SE, et. al. (2004) %heart rate reserve is better related to %VO2max than to VO2 Reserve: The Heritage Family Study. Medicine & Science in Sports & Exercise, 36(5) S3. Peterson, PA, Bryant, CX (1995) The StairMaster Fitness Handbook, 2; 5-7. Pollock ML (1973) The quantification of endurance training programs. In Exercise and Sports Sciences Reviews, ed. JH Wilmore, 1: 155-188, New York; Academic Press. Skinner JS, et. al. (2004) Evaluation on ACSM guidelines on prescribing exercise intensity for "quite unfit": The Heritage Family Study. Medicine & Science in Sports & Exercise, 36(5) S3. White, C. R., and R. S. Seymour. 2005. Allometric scaling of mammalian metabolism. Journal of Experimental Biology 208(9):1611-1619. Blaxter, K. 1989. Energy metabolism in animals and man. Cambridge University Press. ISBN 0521369312 Weibel, E. R., and H. Hoppeler. 2005. Exercise-induced maximal metabolic rate scales with muscle aerobic capacity. Journal of Experimental Biology 208(9):1635-1644. Nagy, K. A. 2005. Field metabolic rate and body size. Journal of Experimental Biology 208(9):1621-1625. Frappell, P. B., H. A. Blevin, and R. V. Baudinette. 1989. Understanding respirometry chambers: what goes in must come out. Journal of Theoretical Biology 138(4):479-494. PMID: 2593683 Sobotta, Άτλας ανατομικής του ανθρώπου 3η ελληνική έκδοση, Παρισιάνος 1990, τόμος 2ος σελ. 91- 117 Guyton, Textbook of medical physiology 11th edition, 2006, p 96 -106

Withers, P. C. 2001. Design, calibration and calculation for flow-through respirometry systems. Australian Journal of Zoology49:445-461. Lighton, J. R. B. 2008. Measuring metabolic rates: A manual for scientists. Oxford University Press. ISBN 0195310616. Bartholomew, G. A., D. Vleck, and C. M. Vleck. 1981. Instantaneous measurements of oxygen consumption during pre-flight warm-up and post-flight cooling in Sphingid moths and Saturniid moths. Journal of Experimental Biology90(1):17-32. Levy, A. 1964. The accuracy of the bubble meter method for gas flow measurements. Journal of Scientific Instruments 41(7):449-453. Stevens, E. D. 1992. Use of plastic materials in oxygen-measuring systems. Journal of Applied Physiology 72:801-804 Thomas E. Hyde and Marianne S. Gengenbach, Conservative Management of Sports Injuries (2nd ed; Sudbury, Mass.: Jones & Bartlett, 2007), 845. Α Β Geddes, Linda (2007-07-28). "Superhuman". New Scientist. pp. 35-41. Bouchard, Claude; Ping An, Treva Rice, James S. Skinner, Jack H. Wilmore, Jacques Gagnon, Louis Perusse, Arthus S. Leon, D. C. Rao (01 September 1999). "Familial aggregation of VO(2max) response to exercise training: results from the HERITAGE Family Study". Journal of Applied Physiology 87 (3): 1003–1008. PMID 10484570. Kolata, Gina (February 12, 2002). "Why Some People Won't Be Fit Despite Exercise". The New York Times. Thieme atlas of anatomy, Thieme, 2006, p 44- 45, 49 Thibodeau G., Anatomy and physiology 5th edition, Mosby, 2003, p. 558-571, 595- 600 Costanzo L.S., Board Review Series, Physiology 2nd edition, Wiliams & Wilkins, 1998 , p 72-98

Το μυϊκό σύστημα

Εισαγωγή Το ανθρώπινο σώμα χαρακτηρίζεται από την ικανότητά του να αλλάζει στάσεις και θέσεις. Αυτό επιτυγχάνεται με τη λειτουργία των σκελετικών μυών που κινούν τα οστά στις αρθρώσεις.

Οι μύες με βάση τη μικροσκοπική τους κατασκευή χωρίζονται σε: Είδη μυών Οι μύες με βάση τη μικροσκοπική τους κατασκευή χωρίζονται σε: α. Γραμμωτούς σκελετικούς μύες. β. Γραμμωτός καρδιακός μυς και γ. Λείοι μύες που βρίσκονται στο τοίχωμα των σπλάχνων και των αγγείων. Σκελετικός μυς Καρδιακός μυς Λείος μυς

Αυτόνομο Νευρικό Σύστημα ΚΝΣ*, Βουλητικός Έλεγχος Κίνησης Ακόμη, μπορούμε να χωρίσουμε τους μύες σε δύο μεγάλες ομάδες, ανάλογα με τον έλεγχο της κίνησής τους. Έτσι, ο καρδιακός και οι λείοι μύες ονομάζονται και αυτόνομοι, καθώς η κίνησή τους είναι αυτόματη και υπόκειται σε έλεγχο από το αυτόνομο νευρικό σύστημα. Αντίθετα, η κίνηση των σκελετικών μυών ελέγχεται από τη βούληση και, για να επιτευχθεί η κίνηση του ανθρωπίνου σώματος, εκτελούν τις εντολές του εγκεφάλου. Αυτόνομο Νευρικό Σύστημα ΚΝΣ*, Βουλητικός Έλεγχος Κίνησης Καρδιακός μυς Λείος μυς Σκελετικός μυς

Τύποι μυϊκών ινών Υπάρχουν δύο τύποι μυϊκών ινών ανάλογα, με την ικανότητά τους να καταναλώνουν οξυγόνο για την παραγωγή της ενέργειας που χρειάζονται. α. Οι μυϊκές ίνες τύπου Ι ή «κόκκινες» έχουν την ικανότητα να καταναλώνουν οξυγόνο για την παραγωγή ενέργειας. Είναι πλούσιες σε μιτοχόνδρια και μυοσφαιρίνη και έχουν πολύ καλή αιμάτωση, με αποτέλεσμα να φαίνονται κόκκινες. Είναι οι μυϊκές ίνες που χρησιμοποιούν αθλητές σε αγωνίσματα αντοχής, όπως ο μαραθώνιος και η ποδηλασία δρόμου. β. Οι μυϊκές ίνες τύπου ΙΙ ή λευκές έχουν την ικανότητα παραγωγής ενέργειας και αναερόβια, δηλαδή χωρίς την χρήση οξυγόνου. Υπάρχουν τρία είδη τέτοιων ινών. Τύπου ΙΙα, που έχουν αναερόβιες και αερόβιες ικανότητες. Το χρώμα τους είναι ερυθρό και μοιάζουν περισσότερο με τις ίνες τύπου Ι με τη διαφορά ότι μπορούν να παράγουν ενέργεια και αναερόβια. Τύπου ΙΙx, είναι οι βασικές αναερόβιες μυϊκές ίνες των ανθρώπων. Μπορούν να συσπώνται χωρίς οξυγόνο και έχουν λιγότερα μιτοχόνδρια και μυοσφαιρίνη. Έχουν την ικανότητα να παράγουν ενέργεια μεγαλύτερης έντασης για μικρότερο χρονικό διάστημα από τις ίνες τύπου Ι. Τύπου ΙΙβ, είναι ίνες αποκλειστικά αναερόβιες με ελάχιστα μιτοχόνδρια και μυοσφαιρίνη. Οι ανθρωπινοί μύες έχουν μικρό αριθμό τέτοιων ινών, ενώ είναι άφθονες στα ζώα με λευκό κρέας.

Μικροσκοπική κατασκευή μυϊκής ίνας Η μυϊκή ίνα είναι πολυπύρηνο κύτταρο. Περιβάλλεται από κυτταρική μεμβράνη που ονομάζεται σαρκείλημμα. Το κυτταρόπλασμά της ονομάζεται σαρκόπλασμα και το ενδοπλασματικό της δίκτυο σαρκοπλασματικο δίκτυο. Στο σαρκόπλασμα κάθε μυϊκής ίνας υπάρχουν όμοιες, παράλληλες υπομονάδες, που ονομάζονται μυοϊνίδια. Κάθε μυοϊνίδιο αποτελείται από διαδοχικά επαναλαμβανόμενες λειτουργικές μονάδες που ονομάζονται σαρκομέρια. Μυς Μυϊκές Ίνες Μυϊκή Ίνα Μυοϊνίδιο Σαρκομέριο

Σαρκομέριο Σαρκομέριο Σαρκομέριο Στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο τα σαρκομέρια εμφανίζουν χαρακτηριστική εγκάρσια γράμμωση με φωτεινές και σκοτεινές ζώνες. Μεταξύ δύο σαρκομερίων υπάρχει η γραμμή Ζ. Οι δυο φωτεινές ζώνες εκατέρωθεν της Ζ γραμμής σχηματίζουν τη ζώνη Ι. Μεταξύ δύο διαδοχικών ζωνών Ι παρεμβάλλεται η σκοτεινή ζώνη Α. Στο κέντρο της ζώνης Α υπάρχει η φωτεινή ζώνη Η, στο κέντρο της οποίας υπάρχει η γραμμή Μ. Σαρκομέριο Σαρκομέριο Σαρκομέριο Γραμμές Ζώνες

Ακτίνη Μυοσίνη Σαρκομέριο Ο σχηματισμός των φωτεινών και σκοτεινών ζωνών του σαρκομερίου οφείλεται στην κατασκευή του. Κατά μήκος του άξονά του διατάσσονται ίνες ακτίνης και μυοσίνης. Στα σημεία όπου αυτές επικαλύπτονται σχηματίζονται σκοτεινές ζώνες και στα σημεία που ενώνονται μεταξύ τους σχηματίζονται γραμμές. Ακτίνη Μυοσίνη

Σύμπλεγμα τροπομυοσίνης Πάνω στην ακτίνη υπάρχει το σύμπλεγμα της τροπονίνης και της ελαφριάς μυοσίνης. Το σύμπλεγμα αυτό έχει την ιδιότητα, όταν συνδέεται με ασβέστιο, να περιστρέφεται και να απελευθερώνει θέσεις σύνδεσης μυοσίνης. Τροπομυοσίνη σε ηρεμία Τροπομυοσίνη σε διέγερση Ca Ca Ca Ca Ελαφρά Μυοσίνη Θέσεις σύνδεσης μυοσίνης Ιόντα ασβεστίου Ca Τροπονίνη

Σύμπλεγμα μυοσίνης- ΑΤΡ Το ΑΤΡ είναι το βασικό μόριο που μεταφέρει στο μυ την απαραίτητη ενέργεια για τη σύσπασή του, όπως θα δούμε και στη συνέχεια. Η μυοσίνη έχει την ικανότητα να συσπάται, όταν ενώνεται με ένα μόριο ΑΤΡ. Ταυτόχρονα η μυοσίνη διασπά το ΑΤΡ σε ένα μόριο ADP και σε ένα μόριο φωσφόρου (Ρ). Έτσι, η μυοσίνη επανέρχεται σε κατάσταση χαλάρωσης. ADP ΑΤΡ Ρ ADP ΑΤΡ Ρ Ρ Διάσπαση ΑΤΡ και Μυοσίνη σε χαλάρωση Μυοσίνη σε χαλάρωση Μυοσίνη σε σύσπαση ADP

Μυϊκή σύσπαση Σαρκομέριο σε χαλάρωση Σαρκομέριο σε σύσπαση Η ερμηνεία της ιδιαίτερης κατασκευής των μυών γίνεται πιο εύκολα κατανοητή με τη μελέτη του τρόπου λειτουργίας τους. Μόλις φθάσει στο μυ η εντολή για σύσπαση, ιόντα ασβεστίου (Ca) από το σαρκοπλασματικό δίκτυο απελευθερώνονται και ενώνονται με την τροπομυοσίνη (σελ. 16). Έτσι, απελευθερώνονται οι θέσεις σύνδεσης της μυοσίνης στην ακτίνη. Ταυτόχρονα, μόρια ΑΤΡ συνδέονται με τη μυοσίνη η οποία έχει συνδεθεί με την ακτίνη και την αναγκάζουν σε σύσπαση, με αποτέλεσμα τη μετακίνηση της ακτίνης. Η μυοσίνη διασπά το ΑΤΡ και χαλαρώνει και μετά ξανασυνδέεται με ΑΤΡ και ο κύκλος επαναλαμβάνεται (σελ. 11). Η κυκλική αυτή διαδικασία συνεχίζεται για όσο καιρό υπάρχει αρκετή ποσότητα ασβεστίου έτσι, ώστε να διατηρούνται ελεύθερες οι θέσεις σύνδεσης της μυοσίνης στην ακτίνη. Η μικροσκοπική μετακίνηση της ακτίνης πάνω στη μυοσίνη γίνεται ταυτόχρονα σε όλα τα σαρκομέρια του μυ και έχει σαν αποτέλεσμα τη σύσπαση αυτού. Σαρκομέριο σε χαλάρωση Σαρκομέριο σε σύσπαση

Μυϊκή σύσπαση σχηματικά Μυοσίνη σε χαλάρωση ΑΤΡ Ρ Μυοσίνη σε χαλάρωση ΑΤΡ Ρ Ca Τροπομυοσίνη σε διέγερση Τροπομυοσίνη σε ηρεμία Σαρκομέριο σε χαλάρωση Σαρκομέριο σε χαλάρωση Μυοσίνη σε σύσπαση ΑΤΡ ADP Ρ Διάσπαση ΑΤΡ και Μυοσίνη σε χαλάρωση ADP Ρ Τροπομυοσίνη σε ηρεμία Ca Τροπομυοσίνη σε διέγερση Σαρκομέριο σε σύσπαση Σαρκομέριο σε χαλάρωση

Νευρομυϊκή σύναψη Μυς Νευρικό περίβλημα Νεύρο Η εντολή για σύσπαση φτάνει στο μυ από τον εγκέφαλο μέσω του νευρικού συστήματος. Οι νευρικές ίνες, που φέρουν το ερέθισμα για κίνηση, διακλαδίζονται στο άκρο τους και ενώνονται με τις μυικές ίνες. Κάθε νευρική ίνα μπορεί να διεγείρει από μια μέχρι αρκετές μυϊκές ίνες, ανάλογα με το πόσο λεπτή ή αδρή είναι η κίνηση που ο μυς θα εκτελέσει. Το σημείο που η νευρική ίνα ενώνεται με τη μυϊκή ονομάζεται νευρομυϊκή σύναψη. Μεταξύ μυός και νεύρου σχηματίζεται μια σχισμή η οποία σφραγίζεται με το νευρικό περίβλημα. Το νεύρο στην απόληξή του έχει κυστίδια που μπορούν να απελευθερώσουν ακετυλοχολίνη (Ach) στη σχισμή της νευρομυϊκής σύναψης, μόλις φθάσει σε αυτά η νευρική διέγερση. Η κυτταρική μεμβράνη του μυ που βρίσκεται μέσα στη σύναψη έχει υποδοχείς, που μόλις συνδεθούν με την ακετιλοχολίνη επιτρέπουν την είσοδο ιόντων νατρίου και έτσι ξεκινά η διέγερση του μυϊκού κυττάρου, όπως φαίνεται και στην επόμενη σελίδα. Νεύρο Νευρικό περίβλημα Ach Μυς

Μετάδοση διέγερσης από νεύρο σε μυ, υποδοχείς ακετυλοχολίνης

Μετάδοση διέγερσης από νεύρο σε μυ, απελευθέρωση ασβεστίου Μετάδοση διέγερσης από νεύρο σε μυ, απελευθέρωση ασβεστίου Αφού διεγερθεί η κυτταρική μεμβράνη του μυός, το ερέθισμα μεταφέρεται εκτός της νευρομυϊκής σύναψης μέσω της διέγερσης των διηλεκτρικών πυλών νατρίου, που βρίσκονται στην επιφάνειά της. Μόλις το ερέθισμα φτάσει σε μια αντλία DHP περνά από την κυτταρική μεμβράνη στο δίκτυο σωληναρίων που βρίσκεται στο σαρκόπλασμα του μυός. Εκεί διεγείρεται και ανοίγει η πύλη ριανοδίνης, με αποτέλεσμα την απελευθέρωση ασβεστίου στο σαρκομέριο και την έναρξη της σύσπασης, με το μηχανισμό που έχουμε ήδη περιγράψει.

Ενέργεια μυϊκής λειτουργίας Η ενέργεια για τη σύσπαση των μυϊκών ινών και τη μεταφορά όλων των απαραίτητων ιόντων παρέχεται στο μυ από το μόριο της τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP). Το ATP μοιάζει με επαναφορτιζόμενη μπαταρία, αποθηκεύει ενέργεια και την αποδίδει, όποτε και όπου ο μυς την έχει ανάγκη. Η ενέργεια αποθηκεύεται με τη μορφή ενός χημικού δεσμού μεταξύ ενός μορίου φωσφόρου (P) και ενός μορίου διφωσφορικής αδενοσίνης (ADP). To μειονέκτημα του ATP είναι, ότι δεν μπορεί να αποθηκευτεί. Η ποσότητα που υπάρχει στους μυς επαρκεί για ελάχιστα δευτερόλεπτα μυϊκής σύσπασης. Συνεπώς, ο μυς κάθε φορά που χρειάζεται ενέργεια είναι υποχρεωμένος να συνθέτει μόρια ΑΤΡ. P ADP ATP Για τη σύνθεση του ATP μπορούν να χρησιμοποιηθούν δύο μηχανισμοί, ο αερόβιος και ο αναερόβιος. Το ποιος θα χρησιμοποιηθεί, εξαρτάται από το πόσο γρήγορα χρειάζεται ο μυς την ενέργεια. Ο αναερόβιος μεταβολισμός μπορεί να παρέχει άμεσα μεγάλα ποσά ενέργειας αλλά για βραχύ χρονικό διάστημα. Ο αερόβιος μεταβολισμός, αντίθετα αργεί να ενεργοποιηθεί, παρέχει μικρότερα ποσά ενέργειας αλλά για πολύ μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Αναερόβιος μεταβολισμός Αερόβιος μεταβολισμός

Αναερόβιος μεταβολισμός Ο αναερόβιος μεταβολισμός, όπως αναφέρθηκε, μπορεί να παρέχει άμεσα μεγάλα ποσά ενέργειας αλλά για βραχύ χρονικό διάστημα. Ονομάζεται αναερόβιος γιατί δεν απαιτείται, η ύπαρξη οξυγόνου για την παραγωγή ενέργειας με τη δημιουργία ATP. Υπάρχουν δυο μηχανισμοί αναερόβιας παραγωγής ενέργειας. Ο πρώτος είναι της κρεατίνης- φωσφοκρεατίνης (Cr-PCr) για κάθε μόριο της οποίας παράγεται ένα μόριο ATP και ο δεύτερος η αναερόβια γλυκόλυση, που αντίστοιχα δίνει 2 μόρια ATP. Cr PCr P ADP ATP P Cr P ADP ATP Γλυκόζη P ADP ATP

Κρεατίνη-φωσφοκρεατίνη Ο μηχανισμός αυτός ενεργοποιείται άμεσα και μπορεί να παρέχει ενέργεια για 10 έως 30 δευτερόλεπτα. Είναι ο βασικός πάροχος ενέργειας για αγωνίσματα βραχείας χρονικής διάρκειας και μεγάλης εκρηκτικότητας, όπως τα 100 μέτρα στο στίβο. Μέσα στο μυ υπάρχουν μόρια φωσφοκρεατίνης (PCr) τα οποία έχουν αποθηκευμένη ενέργεια με τη μορφή ενός χημικού δεσμού μεταξύ ενός μορίου φωσφόρου (P) και ενός μορίου κρεατίνης (Cr). Μόλις ο μυς χρειαστεί ενέργεια η φωσφοκρεατίνη, διασπάται με αποτέλεσμα τη δημιουργία κρεατίνης και την απελευθέρωση ενέργειας που χρησιμοποιείται για το σχηματισμό ATP. Για κάθε ένα μόριo PCr σχηματίζεται ένα μόριο ΑΤΡ. Όταν ενεργοποιηθεί ο αερόβιος μεταβολισμός και υπάρχει αφθονία ενεργείας, ο μυς ανασυνθέτει την PCr.

Αναερόβια γλυκόλυση Αμέσως μετά την εξάντληση της PCr ενεργοποιείται η γλυκόλυση. Αρχικά η γλυκόζη, που προέρχεται από τις τροφές και ή είναι αποθηκευμένη στο μυ ή έρχεται σε αυτόν με την κυκλοφορία του αίματος, διασπάται σε δύο μόρια πυρουβικού οξέος. Με την αντίδραση αυτή απελευθερώνονται δύο μόρια ATP. Εάν οι αναερόβιες συνθήκες συνεχίζουν το πυρουβικό οξύ μετατρέπεται σε γαλακτικό και σταματά η παραγωγή ενέργειας. Με την αναερόβια γλυκόλυση παράγεται ενέργεια για ένα με δύο λεπτά άσκησης. Το γαλακτικό μετακινείται στο ήπαρ, όπου μετατρέπεται σε γλυκόζη που επιστρέφει στους μυς.

Αερόβιος μεταβολισμός Η ενέργεια που προέρχεται από τις αναερόβιες αντιδράσεις χρησιμεύει σε πολλά αθλήματα, όπου η παροχή του οξυγόνου είναι ανεπαρκής για τη μυϊκή λειτουργία. Το μεγάλο μειονέκτημα του αναερόβιου μεταβολισμού είναι ότι ο χρόνος που μπορεί να παρέχει ενέργεια στον μυ είναι πεπερασμένος και μικρός. Αντίθετα, στα αθλήματα μεγάλης διάρκειας υπάρχει λιγότερη ταχύτητα και ένταση στην κίνηση. Συνεπώς, το σώμα μπορεί να εφοδιάσει τους μυς με οξυγόνο. Σε αυτά τα σπορ που ονομάζονται αερόβια (ποδήλατο, κολύμβηση, κανό, κωπηλασία κ.λ.π.) η παραγωγή ενέργειας προέρχεται από τον αερόβιο μεταβολισμό. Βέβαια, η μεγάλη πίεση μπορεί να οδηγήσει σε συνθήκες έλλειψης οξυγόνου, με αποτέλεσμα την ενεργοποίηση και πάλι του αναερόβιου μεταβολισμού. Υπάρχουν δύο μηχανισμοί αερόβιας παραγωγής ενέργειας, η αερόβια γλυκόλυση και η λιπόλυση. Η αερόβια γλυκόλυση παράγει μεγάλα ποσά ενέργειας με σχετικά αργό ρυθμό. Η γλυκόζη που εισέρχεται στο μυϊκό κύτταρο, όπως ήδη έχουμε αναφέρει, μετατρέπεται σε 2 μόρια πυρουβικού οξέως, ενώ ταυτόχρονα απελευθερώνονται 2 μόρια ATP. Στη συνέχεια το πυρουβικό οξύ εισέρχεται μέσα σε ένα όργανο του μυϊκού κυττάρου που ονομάζεται μιτοχόνδριο. Εκεί, μέσα από μια σειρά χημικών αντιδράσεων, που αποτελούν τον κύκλο του Krebs, απελευθερώνονται 36 μόρια ΑΤΡ. Έτσι, για κάθε μόριο γλυκόζης αποδίδονται συνολικά 38 μόρια ΑΤΡ, τα οποία είναι πολύ περισσότερα από τα μόλις 2 ΑΤΡ που παράγει ο αναερόβιος μεταβολισμός της.

Παραγωγή ενέργειας από αερόβια γλυκόλυση

Αερόβιος μεταβολισμός Στη λιπόλυση αντί για τη γλυκόζη χρησιμοποιούνται τα τριγλυκερίδια για παραγωγή ενέργειας. Κάθε τριγλυκερίδιο διασπάται σε ένα μόριο γλυκερόλης και τρία μόρια λιπαρών οξέων. Η γλυκερόλη και τα λιπαρά οξέα εισέρχονται στον κύκλο του Krebs μέσα στο μιτοχόνδριο των μυϊκών κυττάρων, όπου κάθε λιπαρό οξύ αποδίδει 17 ΑΤΡ. Έτσι, συνολικά μαζί με την ενέργεια που καταναλώνεται για τη διάσπαση των τριγλυκεριδίων σε γλυκερόλη και λιπαρά οξέα, από κάθε μόριο τριγλυκεριδίου απελευθερώνονται περίπου 51 με 56 ΑΤΡ. Αν και η ενέργεια που παράγεται από τον αερόβιο μεταβολισμό των λιπών είναι περισσότερη ανά μόριο και μπορεί να παρέχεται για πολύ μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, έχει το μειονέκτημα ότι απελευθερώνεται με πολύ αργό ρυθμό. Είναι, λοιπόν, πολύ σημαντική σε αθλήματα μεγάλης διάρκειας, όπως ο μαραθώνιος και το ορειβατικό σκι. Συνολικά οι αποθήκες γλυκόζης του σώματος μπορούν να παράγουν ενέργεια που αντιστοιχεί σε 2500 με 3500 θερμίδες, δηλαδή επαρκούν για έναν αγώνα 1,5 έως 5 χιλιομέτρων περίπου. Για το λόγο αυτό το ανθρώπινο σώμα έχει και τις τεράστιες αποθήκες των τριγλυκεριδίων του λίπους. Τα τριγλυκερίδια μπορούν να παρέχουν σχεδόν απεριόριστα ποσά ενέργειας στο σώμα. Υπολογίζεται ότι ο αερόβιος μεταβολισμός των τριγλυκεριδίων μπορεί να αποδώσει πάνω από 75000 θερμίδες σε έναν άνθρωπο με φυσιολογικό ποσοστό λίπους. Λιπος γλυκόζη 75000 θερμίδες Μυς 3500

Παραγωγή ενέργειας από αερόβια λιπόλυση

Βασικό ενεργειακό μόριο ανά είδος αθλήματος Άθλημα ATP- CrPCr % Γαλακτικό οξύ/ Αναερόβια γλυκόλυση % Αερόβιος μεταβολισμός % Μπάσκετ 60 20 Ξιφασκία 90 10   Δρόμοι ταχύτητας Γκολφ 95 5 Γυμναστική 80 15 Δρόμοι μεγάλων αποστάσεων 70 Κωπηλασία 30 50 Σκι βουνού 33 Ποδόσφαιρο 100 μέτρα Κολύμβηση 1.5km Τένις Βόλεϊ

Παροχή ενέργειας ανάλογα με τη διάρκεια της άσκησης Διάρκεια σε δευτερόλεπτα Είδος Παροχή ενέργειας 1 – 4 Αναερόβια ATP αποθηκευμένο 4 - 10 ATP αποθηκευμένο + Cr-PCr 10 – 45 ATP αποθηκευμένο + Cr-PCr + Γλυκόζη αναερόβια 45- 120 Γλυκόζη αναερόβια 120 – 240 Αερόβια + Αναερόβια Γλυκόζη αναερόβια και αερόβια + Γαλακτικό οξύ 240 – 600 Αερόβια Γλυκόζη και λίπη αερόβια

Διάρκεια σε δευτερόλεπτα Η επί τοις % συμμετοχή αερόβιου και αναερόβιου μεταβολισμού ανά λεπτό άσκησης Διάρκεια σε δευτερόλεπτα % Αερόβιας % Αναερόβιας 0-10 6 94 0-15 12 88 0-20 18 82 0-30 27 73 0-45 37 63 0-60 45 55 0-75 51 48 0-90 56 44 0-120 0-180 0-240 79 21

Ισομετρική και ισοτονική μυϊκή συστολή Η συστολή του μυός μπορεί να γίνει με τρόπο ισοτονικό ή ισομετρικό. Στην πρώτη περίπτωση η δύναμη που παράγει ο μυς μένει σταθερή και αλλάζει το μήκος του. Αντίθετα, στην ισομετρική συστολή το μήκος του μυός μένει σταθερό. Υπάρχουν αθλήματα, όπως για παράδειγμα η κωπηλασία ή το τρέξιμο, που απαιτούν μεγάλη έκταση κινήσεων και χρησιμοποιούν ιδιαίτερα τις ισοτονικές συστολές. Αντίθετα άλλα σπορ, όπως η άρση βαρών, απαιτούν ισομετρικές συστολές. Το μεγαλύτερο μέρος των κινήσεων του σώματος αποτελείται από ένα συνδυασμό ισομετρικών και ισοτονικών συστολών. Μήκος μυ Χρόνος Ισομετρική συστολή Ισοτονική συστολή Χρόνος Μήκος μυ

Βασικά χαρακτηριστικά μυϊκής λειτουργίας Μπορούμε να καταγράψουμε 4 βασικά χαρακτηριστικά των μυών: Διεγερσιμότητα: Η ικανότητά του να ανταποκρίνεται στα νευρικά ερεθίσματα που δέχεται. Συσταλτικότητα: Η δυνατότητα του μυ να συσπάται και να βραχύνεται. Διατασιμότητα: Η ικανότητά του να διατείνεται πέραν του μήκους ηρεμίας του. Ελαστικότητα: Ο μυς μπορεί να επανέρχεται στο μήκος ηρεμίας του μετά από κάθε μεταβολή του μήκους του. ΚΝΣ*, Βουλητικός Έλεγχος Κίνησης Διεγερσιμότητα Συσταλτικότητα Διατασιμότητα Ελαστικότητα

Βελτίωση απόδοσης Η βελτίωση της απόδοσης των αθλητών οφείλεται στην ικανότητα του ανθρώπου να προσαρμόζεται στα εξωτερικά ερεθίσματα. Η προσαρμογή είναι τόσο σωματική όσο και ψυχολογική και περιορίζεται από τη γενετική προδιάθεση του αθλητή. Η προσαρμογή αυτή είναι μια κλιμακωτή διαδικασία. Κάθε φορά που ο αθλητής αντιμετωπίζει ένα μεγαλύτερο επίπεδο δυσκολίας, το σώμα του αντιδρά αυξάνοντας τη μυϊκή του απόδοση μέχρι εξάντλησης. Αναγκαστικά ακολουθεί μια περίοδος ανάπαυσης, αλλά το σώμα του διατηρεί ένα ανώτερο επίπεδο φυσικής κατάστασης. Έτσι, την επόμενη φορά που θα εκτεθεί στην ίδια ή σε μεγαλύτερη δυσκολία θα έχει ανώτερη απόδοση. H μέγιστη απόδοση, που μπορεί να φτάσει ένας αθλητής με σωστή προπόνηση, εξαρτάται από τη γενετική του προδιάθεση. Χρόνος Μυϊκή ισχύς Ηρεμία Προπόνηση

Βασικές αρχές προπόνησης Για να μπορέσει ένας αθλητής να βελτιώσει την απόδοσή του πρέπει να προπονείται σωστά. Βασική προϋπόθεση είναι η αυστηρή πειθαρχία και η προσήλωση στην προετοιμασία. Οι βασικές αρχές της σωστής προπόνησης είναι: Διάρκεια: Η προπόνηση πρέπει να διαρκεί όλο το χρόνο και για όσο το δυνατόν περισσότερο καιρό, χωρίς μακροχρόνιες διακοπές. Πρόοδος: Η ανταμοιβή του αθλητή μεγαλώνει, όσο προχωράει η προπόνηση. Μόνο μέσα από σκληρή κι επίμονη εργασία γίνεται αισθητή η πρόοδος. Κλιμάκωση: Το φορτίο του έργου, πρέπει, αρχίζοντας από κάποιο επίπεδο, να αυξάνει σταδιακά ανάλογα με το χρόνο. Ποικιλία: Η εξέλιξη του αθλητή πρέπει να είναι πλήρης, γιατί μειονεκτήματα σε ικανότητες και λειτουργίες επιδρούν αρνητικά στην ικανοποιητική απόδοσή του. Αυτή την αρχή πρέπει να τη σεβόμαστε απόλυτα ιδιαίτερα για τα νεαρά άτομα έτσι, ώστε ν’ αναπτύξουν όλες τις δυνατότητές τους εν γένει. Σκοπός είναι η τελειοποίηση όλων των φυσικών ικανοτήτων.

Προγράμματα βελτίωσης αναερόβιας παραγωγής ενέργειας Αναερόβια παραγωγή ενέργειας από κρεατίνη- φωσφοκρεατίνη. Άσκηση υψηλής έντασης για 4 με 8 δευτερόλεπτα. Όπως: 3 σετ επαναλήψεων 10 × 30 μέτρα με 30 δευτερόλεπτα ανάνηψης μεταξύ τους και 5 λεπτά ανάνηψης μεταξύ των σετ. 15 × 60 μέτρα με 60 δευτερόλεπτα ανάνηψης μεταξύ τους. 20 × 20 μέτρα πολύ γρήγορο τρέξιμο με 45 δευτερόλεπτα ανάνηψης. Αναερόβια γλυκόλυση 5 με 8 × 300 μέτρα γρήγορα με 45 δευτερόλεπτα ανάνηψης – μέχρι να επέλθει έντονο αίσθημα κόπωσης. 150 μέτρα με ρυθμό 400 μέτρων και 20 δευτερόλεπτα ανάνηψης – μέχρι να επέλθει έντονο αίσθημα κόπωσης. 8 × 300 μέτρα με 3 λεπτά ανάνηψης.

Προγράμματα βελτίωσης αερόβιας παραγωγής ενέργειας Ο αερόβιος μεταβολισμός βελτιώνεται με άθληση που περιλαμβάνει ασκήσεις με εναλλαγές στο ρυθμό: Σταθερός ρυθμός: Μακράς διάρκειας προπόνηση με ρυθμό 50 με 70% της μέγιστης καρδιακής συχνότητας. Με τον τρόπο αυτό πιέζεται το σύστημα αποθήκευσης γλυκόζης των μυών αλλά και του ήπατος. Βελτίωση αντοχής στο γαλακτικό οξύ: Συνεχής ρυθμός στο 60 με 80% της μέγιστης καρδιακής συχνότητας. Προπόνηση με το ρυθμό αυτό ασκεί πίεση στο σύστημα απομάκρυνσης και χρησιμοποίησης του γαλακτικού οξέος και αυξάνει την ανοχή του σώματος σε αυτό. Μεγάλης έντασης: Συνεχόμενη προπόνηση με ρυθμό 80 με 90% της μέγιστης καρδιακής συχνότητας. Με το ρυθμό αυτό αυξάνεται πάρα πολύ η πίεση που ασκείται στο μυϊκό κύτταρο, καθώς βρίσκεται στο όριο μεταξύ αερόβιου και αναερόβιου μεταβολισμού. Είδη προπόνησης που βελτιώνουν τον αερόβιο μεταβολισμό είναι: 20 × 200 μέτρα με 30 δευτερόλεπτα ανάνηψης. 10 × 400 μέτρα με 60 έως 90 δευτερόλεπτα ανάνηψης. Τρέξιμο 5 έως 10 χιλιόμετρα με σταθερό ρυθμό.

Δοκιμασίες ελέγχου φυσικής κατάστασης Για να ελέγξουμε την πρόοδο της προπόνησης, πρέπει κατά διαστήματα να υποβάλλουμε τον αθλητή σε ειδικές δοκιμασίες της φυσικής του κατάστασης αλλά και της αθλητικής του πειθαρχίας. Η μυϊκή δύναμη ελέγχεται με την εκτέλεση μιας ισομετρικής συστολής με το μέγιστο βάρος που μπορεί να σηκώσει ο υπό μελέτη μυς. Τα αποτελέσματα εκφράζονται ανάλογα με την ηλικία, το φύλο και την ένταση των προπονήσεων. Ο καλύτερος δείκτης της αερόβιας ικανότητας του αθλητή είναι η VO2max. Η τιμή της VO2 max, όπως αναφέραμε στο βιβλίο για το αναπνευστικό σύστημα, εξαρτάται από την απόδοση και των τριών συστημάτων πρόσληψης, μεταφοράς και χρησιμοποίησης του οξυγόνου. Βασικά, όμως, σε μη προπονημένους αθλητές εξαρτάται από την απόδοση των μυών τους. Δηλαδή, οι πνεύμονες παρέχουν αρκετό οξυγόνο στην κυκλοφορία και η καρδιά το μεταφέρει στους μυς. Οι τελευταίοι, όμως, δεν μπορούν να το χρησιμοποιήσουν. Αντίθετα, σε ένα καλά προπονημένο αθλητή η καρδιά θέτει τον περιορισμό. Δηλαδή, οι προπονημένοι μυς μπορούν να καταναλώσουν περισσότερο οξυγόνο από αυτό που τους προσφέρει το αναπνευστικό και το κυκλοφορικό σύστημα. Έτσι ερμηνεύεται και το ότι κατά τη μέτρηση στο εργόμετρο οι προπονημένοι αθλητές φθάνουν σε ένα επίπεδο VO2 max και μετά αυτό μένει σταθερό Αθλητής Μη αθλητής VO2 max VO2 max Χρόνος Χρόνος

Διαχωρισμός αερόβιων και αναερόβιων αθλητών Με τη βοήθεια δοκιμασιών, όπως η VO2max και το επίπεδο γαλακτικού οξέος στο αίμα μετά από μέγιστη προσπάθεια μέχρι εξάντλησης, είναι δυνατό να προσδιορίσουμε αν ο αθλητής θα αποδίδει καλύτερα σε αθλήματα αναερόβια ή αερόβια. VO2max, γαλακτικό co o2

Βιβλιογραφία Advanced Studies in Physical Education and Sport, P Beashel et al., ISBN 0 17 4482345 Physical Education and the Study of Sport, B. Davis et al., ISBN 0 7234 31752 Essentials of Exercise Physiology, W.D. McArdle et al., ISBN 0 683 30507 7 Physical Education and Sport Studies, D. Roscoe et al., ISBN 1 901424 20 0 The World of Sport Examined, P. Beashel et al., ISBN 0 17 438719 9 Advanced PE for Edexcel, F. Galligan et al., ISBN 0 435 50643 9 Examining Physical Education, K. Bizley, ISBN 0 435 50660 9 Sport and PE, K Wesson et al., ISBN 0 340 683821 PE for you, J. Honeybourne, ISBN 0 7487 3277 2 Paul B Gastin, "Energy system interaction and relative contribution during maximal exercise" Sports Med 2001: 31(10); 725-741 Halson SL, Jeukendrup AE.; Does overtraining exist? An analysis of overreaching and overtraining research.; Sports Med. 2004;34(14):967-81. Gellish R., Ronald L.; Goslin, Brian R.; Olson, Ronald E.; McDonald L., Gary D. Virinder K., Longitudinal Modeling of the Relationship between Age and Maximal Heart Rate, Medicine & Science in Sports & Exercise 2007; 39(5):822-829

Gleeson M.;Dosing and efficacy of glutamine supplementation in human exercise and sport training.;J Nutr. 2008 Oct;138(10):2045S-2049S. Review. Meeusen R, Nederhof E, Buyse L, Roelands B, De Schutter G, Piacentini MF.;Diagnosing overtraining in athletes using the two bout exercise protocol. ;Br J Sports Med. 2008 Aug 14. Friedmann-Bette B.;Classical altitude training.;Scand J Med Sci Sports. 2008 Aug;18 Suppl 1:11-20. Review. Johnson WD, Diaz RM, Flanders WD, Goodman M, Hill AN, Holtgrave D, Malow R, McClellan WM.;Behavioral interventions to reduce risk for sexual transmission of HIV among men who have sex with men.;Cochrane Database Syst Rev. 2008 Jul 16;(3):CD001230. Review. Nederhof E, Zwerver J, Brink M, Meeusen R, Lemmink K.;Different diagnostic tools in nonfunctional overreaching.;Int J Sports Med. 2008 Jul;29(7):590-7. Epub 2007 Nov 30. Poh KK, Ton-Nu TT, Neilan TG, Tournoux FB, Picard MH, Wood MJ.;Myocardial adaptation and efficiency in response to intensive physical training in elite speedskaters.;Int J Cardiol. 2008 Jun 6;126(3):346-51. Epub 2007 Jun 28. Bishop PA, Jones E, Woods AK.;Recovery from training: a brief review;J Strength Cond Res. 2008 May;22(3):1015-24. Review. Anglem N, Lucas SJ, Rose EA, Cotter JD.;Mood, illness and injury responses and recovery with adventure racing.;Wilderness Environ Med. 2008 Spring;19(1):30-8. Nicholas C.;Legal nutritional supplements during a sporting event.;Essays Biochem. 2008;44:45-61. Review. Fell J, Williams D.;The effect of aging on skeletal-muscle recovery from exercise: possible implications for aging athletes.;J Aging Phys Act. 2008 Jan;16(1):97-115. Review.

Puetz TW, Flowers SS, O'Connor PJ Puetz TW, Flowers SS, O'Connor PJ.; A randomized controlled trial of the effect of aerobic exercise training on feelings of energy and fatigue in sedentary young adults with persistent fatigue.;Psychother Psychosom. 2008;77(3):167-74. Epub 2008 Feb 14. Zouhal H, Jacob C, Delamarche P, Gratas-Delamarche A.;Catecholamines and the effects of exercise, training and gender.;Sports Med. 2008;38(5):401-23. Review. Orr R, Raymond J, Fiatarone Singh M.; Efficacy of progressive resistance training on balance performance in older adults : a systematic review of randomized controlled trials.; Sports Med. 2008;38(4):317-43. Review. Bishop D.; An applied research model for the sport sciences.; Sports Med. 2008;38(3):253-63. Review. Naylor LH, George K, O'Driscoll G, Green DJ.; The athlete's heart: a contemporary appraisal of the 'Morganroth hypothesis'.; Sports Med. 2008;38(1):69-90. Review. Coutts AJ, Slattery KM, Wallace LK.; Practical tests for monitoring performance, fatigue and recovery in triathletes.; J Sci Med Sport. 2007 Dec;10(6):372-81. Baron B, Moullan F, Deruelle F, Noakes TD.; The role of emotions on pacing strategies and performance in middle and long duration sport events.Br J Sports Med. 2009 Sep 6. [Epub ahead of print]2: Reilly T, Waterhouse J.;Sports performance: is there evidence that the body clock plays a role?;Eur J Appl Physiol. 2009 Jun;106(3):321-32. Epub 2009 May 6. Hohl R, Ferraresso RL, De Oliveira RB, Lucco R, Brenzikofer R, De Macedo DV.;Development and characterization of an overtraining animal model.;Med Sci Sports Exerc. 2009 May;41(5):1155-63. Main LC, Dawson B, Grove JR, Landers GJ, Goodman C.;Impact of training on changes in perceived stress and cytokine production.;Res Sports Med. 2009;17(2):121-32.

Περιεχόμενα Το αναπνευστικό σύστημα 3 Εισαγωγή 4 Ανατομία του αναπνευστικού συστήματος 5 Οι είσοδοι του αέρα στο ανθρώπινο σώμα 6 Ρινικός βλεννογόνος 7 Ο ρόλος των αεραγωγών 8 Φάρυγγας, λάρυγγας και φωνητικές χορδές 9 Η τραχεία και οι κυψελίδες 10 Πνεύμονες 11 Αναπνευστικοί όγκοι και χωρητικότητες 12 Πνευμονική κυκλοφορία 15 Η ανταλλαγή των αναπνευστικών αερίων 16 Μεταφορά οξυγόνου στο αίμα 17 Μεταφορά διοξειδίου του άνθρακα στο αίμα 18 Φάσεις της αναπνοής 19 Είδη αναπνοής 20 Ήρεμη και έντονη αναπνοή σχηματικά 21 Αναπνευστικοί μύες 22 Βασικές αρχές σωστής αναπνοής 23 Δοκιμασίες εκτίμησης του αναπνευστικού συστήματος- Σπιρομέτρηση 24 Δοκιμασίες εκτίμησης του αναπνευστικού συστήματος- VO2 max 25 Εκτίμηση του VO2 max 28

Χαρακτηριστικές τιμές VO2max 29 VO2 max και υγεία 30 Αναμενόμενες αποστάσεις δοκιμασίας Cooper 31 Αναμενόμενες τιμές VO2max για άνδρες σε ml/kg/min 32 Αναμενόμενες τιμές VO2max για γυναίκες σε ml/kg/min 33 Βιβλιογραφία 34 Το μυϊκό σύστημα 37 Εισαγωγή 38 Είδη μυών 39 Τύποι μυϊκών ινών 41 Μικροσκοπική κατασκευή μυϊκής ίνας 42 Σαρκομέριο 43 Σύμπλεγμα τροπομυοσίνης 45 Σύμπλεγμα μυοσίνης- ΑΤΡ 46 Μυϊκή σύσπαση 47 Μυϊκή σύσπαση σχηματικά 48 Νευρομυϊκή σύναψη 49 Μετάδοση διέγερσης από νεύρο σε μυ, υποδοχείς ακετυλοχολίνης 50 Μετάδοση διέγερσης από νεύρο σε μυ, απελευθέρωση ασβεστίου 51 Ενέργεια μυϊκής λειτουργίας 52 Αναερόβιος μεταβολισμός 53 Κρεατίνη-φωσφοκρεατίνη 54

Αναερόβια γλυκόλυση 55 Αερόβιος μεταβολισμός 56 Παραγωγή ενέργειας από αερόβια γλυκόλυση 57 58 Παραγωγή ενέργειας από αερόβια λιπόλυση 59 Βασικό ενεργειακό μόριο ανά είδος αθλήματος 60 Παροχή ενέργειας ανάλογα με τη διάρκεια της άσκησης 61 Η επί τοις % συμμετοχή αερόβιου και αναερόβιου μεταβολισμού ανά λεπτό άσκησης 62 Ισομετρική και ισοτονική μυϊκή συστολή 63 Βασικά χαρακτηριστικά μυϊκής λειτουργίας 64 Βελτίωση απόδοσης 65 Βασικές αρχές προπόνησης 66 Προγράμματα βελτίωσης αναερόβιας παραγωγής ενέργειας 67 Προγράμματα βελτίωσης αερόβιας παραγωγής ενέργειας 68 Δοκιμασίες ελέγχου φυσικής κατάστασης 69 Διαχωρισμός αερόβιων και αναερόβιων αθλητών 70 Βιβλιογραφία 71