Fiziologie sportivă

1. Puţine forme de stress extrem în organism comparativ cu cel indus de efortul fizic extrem

2. Efortul fizic extrem prelungit o perioadă medie de timp poate deveni letal3. Fiziologia sportivă = cunoaşterea limitelor maxime la care poate fi împins corpul

uman (anumite mecanisme)Ex. Persoană – forţare limita maximă (apropiat) letală – metabolismul corporal creşte cu aproximativ 100% faţă de valoarea normală. În maraton metabolismul corporeal creşte cu 2000% faţă de normal (asta explică mai multe mecaniste acomodative)

4. Sportivi/sportivea. Informaţiile sunt oferite predominant pentru sexul masculin deoarece pe

aceştia s-au efectuat determinări completeb. La femei elementele fiziologice de bază sunt aceleaşi, diferenţele fiind

determinate de c. Majoritatea valorilor cantitative caracteristice sportivilor (forţa musculară /

ventilaţie pulmonară / debit cardiac) depind de masa musculară. La femei ele sunt 2/3 – ¾ din valorile de la bărbaţi. Raportată forţa pe cm2 de secţiune musculară – raportul este la fel ca la bărbaţi. Diferenţele de randament depind doar de masa musculară determinată de constelaţia endocrină.

NB: exemplu de performanţe fizice la femei faţă de bărbaţi: viteza la maraton la femei e mai scăzută cu 11% faţă de bărbaţiAlt exemplu: la cursa dus-întors prin Canalul Mânecii (înot) femeile au fost mai bune decât bărbaţii – determinat de surplusul lipidic (rol termoizolant, flotabilitatea, surplus energetic pe termen lung).

d. Testosteronul; din testicule - ... - ↑ depozite proteice oriunde în organism, predominant în muşchi. La bărbaţii cu activitate medie + testosteron crescut, musculatura e cu 40% mai multă decât la femei

e. Estrogenul e răspunzător de diferenţele de performanţă fizică dintre femei şi bărbaţi. Estrogenul creşte depozitele lipidice la femei la nivelul sânilor, coapselor, tot ţesutul celular subcutanat.Ex: femeie – depozitele adipoase ~ 27% din greutatea corporală

Bărbat – 15% depozitele adipoaseNB: Dezavantaj în activitatea sportivă unde performanţa depinde de viteza/raport forţă totală corp/greutate corporală.

Muşchii şi efortul fizic sportiv (Forţa, puterea, rezistenţa musculară)

1. Factorul esenţial pentru competiţiile sportive este reprezentat de performanţa muşchilor- Forţa lor

1

- Puterea la care ajung- Durata de timp cât desfăşoară activitatea

2. Forţa muşchilor- Este dependentă de mărimea lor

Forţa contractilă maximă (FCM) = 3-4 kg/cm2 pe secţiune musculară- Bărbat ... + testosteron crescut = masa musculară crescută = FCM crescută- Ex: halterofil – cvadriceps pe secţiune = 150 cm2 = forţa contractilă = 525 kg

totul se transmite pe tendonul patelar – rotula – priza pe tibie (rupt/smuls din inserţie) efortul se transmite articular – ligamente/cartilaj (...) / chiar fracturi parcelare pe capetele osoase

Forţa musculară de susţinere (FMS)- Este cu aproximativ 40% mai mare decât FCM- Muşchiul este deja contractat – asupra lui se acţionează cu o forţă mai mare

de întindere (suportă un surplus de 40%)- Ex: executarea unei sărituri. De la exemplul de mai sus, de la 525 kg se ajunge

la 735 kg forţa de susţinere. Aceasta complică situaţia la nivelul articulaţiilor , ligamentelor, tendoanelor + rupturi interne musculare

- Întinderea forţată a unui muşchi, deja contractat determină aşa-numita febră musculară

3. Lucrul mecanic al unui muşchiForţa musculară depusă x distanţa pe care se produce ... forţa

4. Puterea contracţiei musculare (întregul efort depus în unitate de timp)- Forţa contracţiei x distanţa de contracţie x numărul de contracţii/minut (pe

unitate de timp)- Unitatea de măsură e kg-metru pe minut- Ex: muşchi ce deplasează o greutate de 1 kg pe un metru într-un minut = 1kg-

metru/minut - Puterea maximală a unui sportiv (totală a muşchilor)

8-10 sec = 7000 kg-metru/minut1 minut = 4000 kg-metru/minut30 minute = 1700 kg-metru/minut

Concluzii o persoană depune efort de putere extremă o perioadă redusă de timp (100 m/10 sec – la alergători)

- Pe o perioadă lungă de timp dezvoltă doar ¼ din puterea iniţială. De ... viteza obţinută într-o cursă cu putere mare este de 4 ori mai mare.

NB: E vorba şi de eficienţa puterii desfăşurate în activitatea susţinută.Ex: viteza la 100 m este cu 1,75 mai mare decât una susţinută în 30 minute, cu toate că puterea pe perioadă scurtă este de 4 ori mai mare decât cea pe perioadă lungă.

2

5. Rezistenţă- Depinde în mare măsură de suportul nutritiv – cantitatea de glicogen

existent în muşchi înaintea efortului- Persoana cu dieta crescută în carbohidraţi rezistă mai mult decât una cu

dieta mixtă sau bogată în grăsimi- Dieta glucide (carbohidraţi) – 240 minute

- Mixtă – 120 minute- Lipide – 85 minute

- Stocul este glicogenul- Dieta carbohidraţi – 409 /kg muşchi- Dieta mixtă – 209 /kg muşchi- Dieta lipide – 59 /kg muşchi

NB: cantitatea de glicogen stocată în muşchi înaintea cursei face diferenţa.

Sistemele metabolice ale muşchiului în condiţii de efort fizic susţinut

1. Sistemele metabolice de bază sunt la fel ca în oricare parte. Ele sunt:a. Sistemul fosfocreatină-creatinăb. Sistemul glicogen-acid lacticc. Sistemul aerob

2. Adenozin-trifosfatul este sursa energetică folosită în contracţia musculară (bateria)- ATP = adenozin PO3-PO3-PO3

- Cele două legături sunt legături fosfat-macroergice- Fiecare legătură are 7300 calorii/mol de ATP- În ... radical PO3 7300 calorii- Primul radical îndepărtat ATP ADP (difosfat)

-PO3

- al doilea radical ADP AMP (monofosfat) -PO3

- ATP existent în muşchi chiar la un sportiv antrenat asigură energie pe 3 secunde/până ... ... din 50 minute

- Morala = e nevoie permanent de producerea de ATP sau chiar în cazul unui efort de scurtă durată

- Energia se produce permanent prin cele 3 sisteme- 1. Fosfocreatina creatină + PO3

- 2. Glicogen acid lactic- 3. Glucoza, acizii graşi, aminoacizii (aerob) CO2 + H2O + uree

3. Sistemul fosfocreatină-creatină (creatin-fosfat)- CP creatină + PO3

- Legătura are 10300 calorii, mai mult decât 7300 calorii în cazul legăturii ATP- Majoritatea muşchilor au de 2 sau 3 ori mai multă CP decât ATP

3

- Energia disociată din CP este disponibilă imediat- ATP celular + CP celular = sistemul energetic al fosfogelului- Produc energie pe aproximativ 8-10 secunde/ ... o cursă de 100 m (descărcări

maxime pe perioadă scurtă)4. Sistemul glicogen – acid lactic

- Glicogen stoc muşchi glucoză energie- Procedeu numit glicoliză, iniţial anaerob- Glucoza 2 moli acid piruvic 4 moli ATP- Acidul piruvic are două căi

- Intră în mitocondrii celulă + O2 ATP suplimentar- ... O2 acid lactic în afara celulelor în lichidul interstiţial

sânge- Glicogen AP acid lactic produce ATP de 2,5 ori mai repede decât prin

mitocondrii calea ce este necesară pentru efort în timp scurt sau intermediar

- Sistemul este de 2 ori mai lent decât cel al fosfogelului- Glicogen acid lactic – 1,3 – 1,6 minute activitate fosfogel + la cele 8-10

secunde fosfogel- Raportat la molecula ATP:- Fosfogel – 4 moli ATP/minut- Glicogen-ac. Lactic = 2,5 moli ATP/minut- Sistem aerob = 1 mol ATP/minut

5. Sistemul aerob- Metabolizare la nivel mitocondrie cu O2 a glucozei, acizi graşi şi aminoacizi ...

(după o prelucrare intermediară)- Energie AMP ADP ATP- Acest sistem dezvoltă energie pentru efort de durată

6. Tipuri de eforturi funcţie de energiea. Fosfogel – sărituri/100m/haltere/scufundări/... fotbalb. Fosfogel + glicogen/acid lactic – 200m/baschet/tur baseball/hocheic. Glicogen-acid lactic / 400 m/înot 100 m/tur baseball/ fotbal americand. Glicogen-acid lactic + aerob / 800 m/înot 200m/patinaj 1500 m/box/vâsle

2000m/alergare 400 m/...e. Aerob / patinaj 10000m/schi .../maraton/...

7. Refacerea sistemelor musculare după eforta. PC produce ATP

Glicogen + acid lactic produce CP ATPMetabolismul oxidativ din aerob reface tot

b. Problema ac lactic – trebuie îndepărtat din fluidele corpului deoarece produce oboseală extremă

4

Energie metabolism oxidativ acid lactic acid piruvic (metabolizat de toate celulele corpului, tot oxidativ)Acid lactic transformat în glucoză la nivelul ficatului – reface stocul de glicogen muscular

8. Refacerea sistemului aerob după efort fizic sportivÎncă de la începutul efortului o parte din energia aerobă este epuizată prin 2 fenomene:

- Datoria de oxigen- Depleţia ... de glicogen din muşchi

8a. Datoria de oxigen Obişnuit, organismul are 2 litri de O2 stoc până la a apela la oxigenare:

- 0,5 l în aerul din plămâni- 0,25 l în fluidele corpului- 1 l în hemoglobina din sânge- 0,5 în muşchi (mioglobină, substanţă asemănătoare

hemoglobinei) Stocul este epuizat în aproximativ 1 minut de efort continuu (metabolism ...) E nevoie de schimbare (... în plus) Se adaugă 9 litri pentru sistemul fosfogel şi glicogen-acid lactic Toată cantitatea restituită, 111,5-12 litri se numeşte datorie de oxigen

Ex: efort intens- în primele 4 minute rata asimilării de O2 creşte de ~ 15 ori. Ulterior, după încetarea efortului asimilarea de O2 rămâne mare din următoarele motive

- Refacere stocuri de O2 – sistem fofogel- Refacere stocuri de O2 – cei 2 litri- Mai scăzut încă 40 de minute – eliminare acid lactic

Prima parte este datoria alactacidă / a doua este datoria de O2 acid lactică.8b. Refacerea glicogenului muscular

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

Dieta cu carbohidraţi – refacere în 2 zile Dieta mixtă proteine/lipide - ... – refacere 5 zile sau mai mult

NB: Recomandări:1. Sportivi eforturi intense –dieta carbohidraţi2. Neparticiparea la eforturi intense înainte de competiţie cu 48 ore

(apropos de efortul sexual înainte de competiţie; vezi documentar – box – niciun efect, ba e pozitiv- concluzie: sexul nu te omoară)

Substanţele nutritive folosite în efortul muscular:- Glucidele folosite în efort intens iniţial- Muşchii folosesc ulterior şi lipide (acizi graşi + acid acidoacetic) şi

proteine (aminoacizi), dar mai puţin

5

- Ex: la eforturi intense 4-5 ore – rezervele de glicogen muscular sunt complet epuizate – se apelează la acizii graşi

- Glucidele sunt folosite în primele minute- Efort epuizant- 60-85% din energie este obţinută din lipide şi nu

carbohidraţi- Energia din glucide nu se obţine doar din muşchi, se obţine şi din

rezervele corpului, mai des ficat (cantităţi aproape egale muşchilor)- Ficatul glucoză în sânge muşchi energie- Efort intens prelungit – sportivii consumă soluţii glucozate – 30-40% din

necesarul energetic (vezi ...)- Cursa rezistentă – energia 50% din lipide (mai des după 3-4 ore)

Efectele antrenamentului sportiv asupra muşchilor şi performanţei sportive- Importanţa antrenamentului (rezistenţa maximală)- Experimental s-a dovedit că 6 contracţii maximale în seturi de câte 3 timp

de 3 zile pe săptămână - ↑ creşte optim forţa musculară fără a determina oboseală cronică musculară

- O persoană neantrenată anterior – program rezistiv – creşte forţa musculară ~ 30% în primele 6-8 săptămâni, după care rămâne în platou

- Creşte forţa – creşte masa musculară – hipertrofie musculară- Persoane vârstnice, sedentare – antrenament – creşte

Hipertrofia musculară- Dimensiunile medii ale fibrei depind genetic + testosteron- La bărbaţi la femei- Hipertrofia – creşterea în diametru a fibrelor musculare existente- Discutabil fibrele lungi existente se clivează în totalitate longitudinal –

creşte numărul de fibre- În interiorul fibrelor se produc următoarele în caz de hipertrofie

- Creşte numărul de miofibrile- Creşte cu 120% numărul de enzime mitocondriale- Creşte cu 60-80% sistem metabolic fofogel (PC+ATP)- Creşte cu 50% rezerva de glicogen- Creşte cu 75-100% depozite de lipide

- Creşte sistemul aerob şi anaerob eliberator de energie. Eficienţa metabolismului oxidativ creşte cu 45%.

Fibrele musculare rapide şi lente Toţi muşchii au fibre rapide şi lente- Gastrocnemian – fibre rapide – contracţii puternice - ...- Solear – lente – activitate prelungită Diferenţa- Fibrele rapide au diametru dublu

6

- Enzimele în fofogel şi glicogen-acid lactic sunt de 2-3 ori mai active în fibrele rapide- Fibrele lente proiectate pentru rezistenţă – producere energie pe cale aerobă

- Conţin mai multe mitocondrii decât cele rapide- Au mai multă mioglobină (ca şi hemoglobină) mai mult O2

- Enzimele din sistemul aerob sunt mai active decât în fibrele rapide- Numărul de capilare sanguine este mai mare în jurul celor lente

Diferenţele ereditare fibre rapide/fibre lente- Oamenii sunt diferiţi (unii au fibre rapide mai mult decât fibre lente, alţii

invers)- Antrenamentul sportiv nu schimbă acest raport- Determinarea este genetică- Unii sunt buni maratonişti, alţii sprinteri, alţii săritori

Fibre rapide Fibre lenteMaratonişti 18 82Înotători 26 74Bărbaţi obişnuiţi 55 45Halterofili 55 45Sprinteri 63 37Săritori 63 37

Diferenţa este măsurată în cvadriceps.

Respiraţia în efortul fizic sportiv

Abilitatea respiratorie este importantăîn sporturile de rezistenţă Consumul de oxigen şi ventilaţia pulmonară în efortul fizic sportiv- Consumul normal la bărbatul tânăr în repaus e de aproximativ 250 ml/min- La o solicitare maximă creşte mult- Consumul de oxigen + ventilaţia pulmonară totală creşte de 20 de ori la efort maxim

faţă de repaus la sportiv bine antrenat- Capacitatea respiratorie maximală este cu 50% mai mare decât ventilaţia maximală

din efort maxim- asigură un surplus de ventilaţie în condiţii extreme

- altitudine mare- efort în căldură şi umiditate mare- anomalii aparat respirator

NB: Plămânii nu reprezintă în mod normal un factor limitant în aprovizionarea cu oxigen a muşchilor în condiţii de metabolism aerob maximal. Mai importantă este celaltă pompă, cea de fluide.

Efectul antrenamentului asupra V de oxigen maximal

7

VO2 max = consumul maxim de O2 în condiţii de metabolism aerob maximal.Experimental, la subiecţii neantrenaţi, după 7-13 săptămâni de antrenament creşterea a fost cu aproximativ 10%. Frecvenţa antrenamentului crescută la 2-5 ori pe săptămână – efect minor.Maratoniştii au însă acest VO2 maximal cu 40% mai crescut faţă de subiecţii normali.Condiţionare genetică:

- Dimensiuni torace mai mari decât dimensiunile celelalte ale corpului- Muşchii respiratori ↑ mai puternic decât restul

Posibil ca şi la maratonişti anii de antrenament să determine creşterea VO2 maximal mai mult de 10% decât la lotul luat în discuţie.

Capacitatea de difuziune a O2 la sportiviCapacitatea de difuziune = rata în care O2 difuzează din alveole în sângele capilar pulmonar.

- Se raportează în mililitri de oxigen pentru fiecare de mm de O2 diferenţa presiune între O2 în alveole faţă de cel din sânge♂ repaus neantrenat = 23 ml/min♂ nesportiv – efort maximal = 48 ml/min♂ patinator viteză = 64 ml/min♂ înotător = 71 ml/min♂ rame = 80 ml/min

- Creşte difuziunea de la repaus la efort şi se explică prin următoarelea. Fluxul sanguin prin capilarele pulmonare e lent / ...b. Efort

- Se deschid capilarele pulmonare / suprafaţa mai mare- Creşte viteza prin capilare – expunere crescută de hemoglobină- Consumul de oxigen în muşchi în efort creşte şi extrage oxigenul din sânge dând la

schimb CO2

- Ar însemna ca în sânge la efort să crească CO2 şi să scadă O2

- În condiţii normale prin adaptarea plămânului concentraţiile de O2 şi CO2 rămân constante.

Concluzii:- Nu sunt ... de ... de O2 şi CO2 pentru stimulare respiratorie- Stimularea respiratorie în efort se face prin: neurogen – stimul direct centru

respirator – comanda muşchi pentru efort- Sau indirect centru respirator – stimuli de la muşchi şi articulaţii- Această stimulare este suficientă pentru a păstra gazele sanguine în parametri

normali

Efectele fumatului asupra respiraţiei Reduce capacitatea respiratorie Nicotina

- Constricţie bronşiolară – rezistenţa flux aer

8

- iritaţie – creşte secreţia de la nivelul arborelui bronşic- edem epiteliu bronşic- ... cili epiteliu bronşic – nu elimină secreţiile

Fumător cronic bronşită cronică emfizem (alveolă)Se poate distruge ...

Sistemul cardiovascular în efortul fizic sportiv

Fluxul sanguin muscular În efort inima asigură flux sanguin – muşchi – O2 + nutrienţi (energetic) În efort fluxul creşte semnificativ de 25 de ori Metabolismul muscular – metaboliţi – vasodilataţie ↓Rezistenţei circulaţiei sângelui în vase determină creşterea presiunii cu 30% în vas,

ceea ce dublează fluxul ↓ vasodilataţie întoarcere venoasă ↓ debitul cardiac O persoană neantrenată : DC creşte de 4 ori Antrenată: DC creşte de 6 ori Antrenamentul (maratonişti) produce creşterea camerelor inimii (cu aproximativ

40%) şi a musculaturii cardiace – hipertrofieNB: se produce hipertrofie în sporturile de rezistenţă / nu prea bine în cele de viteză

Inima unui maratonist este mai mare decât a unui om obişnuit. Debitul cardiac la repaus este la fel – intervine o bradicardie compensatorie Volumul sistolic x frecvenţa cardiacă = debit cardiac

Repaus Volum sistolic (ml) Frecvenţa cardiacă (contracţii/minut)

Nesportiv 75 75Maratonist 105 50Volume maximeNesportiv 110 195Maratonist 162 185

Eficienţa de pompă este cu 40-50 % mai bună la un antrenat decât la un individ neantrenat.

Debitul cardiac ↑ repaus 5,5 ml/min la 30 litri/ minut. Creşterea frecvenţei însumată la volumul sistolic poate duce la creşteri semnificative:

270%.NB: atenţie! La peste 150 bătăi /minut bătăile devin ineficiente – nu se mai încarcă inima

9

În efort maxim frecvenţa cardiacă şi debitul sistolic ajung la 95% din valorile lor maxime. Este clar că sistemul cardiovascular (cordul) este un factor limitativ în efort. Utilizarea oxigenului de către ţesuturi nu poate depăşi rata de transport.

NB: la maratonist, ca şi la restul, vrei să creşti rata de performanţă sportivă - ↑ volumul cardiac - ↑ hipertrofia compensatorie (programe de rezistenţă la sportivi)

Afecţiunile cardiace - ↓ transport - ↓ O2 la ţesuturi - ↓ performanţa sportivă (primul lucru atins – performaţa sexuală)

Debitul cardiac de la 18 la 80 de ani scade la 50%. În plus se adaugă şi o scădere a capacităţii respiratorii maxime + masa musculară cu vârsta

Căldura corporeală în efortul fizic sportiv

Metabolism – energie – căldură Eficienţa energetică a corpului (rata folosirii energiei) ~ 20-25% / restul căldură Activitate musculară: creşte căldura prin învingerea rezistenţei ... musculare

/articulare (frecare sânge de peretele vaselor) Căldura internă + externă (cald umezeală) – perspiraţie nu –şoc hipotermic Şoc hipotermic

- Efort fizic intens 37 ↑ 40°C- Căldură afară + haine + umezeală ↑ 41-42°C- Celulele suferă – mai ales cele cerebrale- Oboseala extremă, epuizare, cefalee, ameţeli, greaţă, transpiraţie,

perfuzie, confuzie, ..., colaps – comă – deces (↑ T = ↑ metabolism intens celule – mor celulele - ↑ căldura – cerc vicios)

- Repaus- Duş rece, gheaţă, ventilator

Lichide reci şi calde- După o oră se pierd 2,3 – 4,5 kg – transpiraţie- ↓ 3% ... transpiraţie - ↓ performanţa- ↓ 5-10% ... –sever – crampe, greaţă, comă- Schimb apa dar şi ...- La efort în căldură – acomodare sportiv în primele 1-2 săptămâni

(acomodare glande sudoripare – legat de aldosteron – recuperare apa şi NaCl)

- Căldură mare – acomodare – creşte aldosteronul - ↑ pierdere K+

- Soluţiile de înlocuit trebuie să cuprindă tot Medicamentele

a. Cofeina- 3 cafele la o cursă – ar fi scăzut timpul cu 7%- Altele nu confirmă

10

b. Steroizi anabolizanţi (testosteron)- Mai des la femei, dar şi la bărbaţi- ↑ TA – HTA – accidente cardio-vasculare- Dislipidemii – echilibrul între lipoproteine - Muşchi mari – testicule mici + azoospermie- Femei cu pilozitate – îngroaşă voce, eritroză facială, varice,

menstruaţiec. Cocaina/amfetaminele

- ↑ ceva dar pe perioadă redusă- Îndelungat – efecte nefavorabile- În efort interacţionează cu epinefrina şi norepinefrina produsă de corp

(decese)- ↓ supraexcitabilitate cardiacă – tulburări de ritm cardiac- Deces

Condiţie bună fizică – prelungeşte viaţa- Mai des 50-70 ani (sport + greutate)- TA valori bune- Echilibru glucidic /lipidic- Mai rezistent la boli- Rezervă funcţională – mai ales cardiacă bună.

11