| Efortul
fizic si fibra musculara sau invers?
Motto:
Corpul
omenesc – noul prototip de masina care urmeaza a fi inventat
Corpul
uman ca
materie ce poate fi mereu perfectionata
In motto de mai sus
corpul omenesc este asemanat cu un prototip de masina neinventat
inca. Ipotetic
vorbind marile
firme constructoare de masini la cele mai inalte nivele de
management, urmaresc sa creeze masina perfecta. Dovada, faptul ca o
masina lansata azi, maine este deja de domeniul trecutului. Asta
datorita faptului ca noul prototip care tot timpul apare, pentru a
asigura succesul investitiei trebuie sa aiba ceva nou, indiferent in
ce compartiment al masinii, motor, confort, aspect si asa mai
departe. Parcurgand
o carte de
anatomie si fiziologie a corpului omenesc, descoperi treptat cat de
bine este constituit si „reglat” acesta. Vei putea
vedea cat de
mult este in stare corpul uman prin „constructia”
lui sa remedieze o
disfunctionalitate aparuta in functionarea unuia dintre
compartimentele sale, inainte de interventia doctorului. Cu
certitudine oamenii de stiinta nu pot afirma ca deja cunosc toate
„secretele” lui. Tot timpul apare un nou prototip.
Noile
descoperiri facute in cunosterea structurii si functionarii corpului
omenesc sunt de altfel si fundamentul stabilirii de noi si eficiente
tratamente pentru diferitele feluri de boli. Mult
timp
si efort a
fost investit insa si in studierea corpului uman in timpul efortului
fizic. Ca nu s-a muncit degeaba o dovedesc limitele pana la care a
fost impinsa dezvoltarea calitatilor fizice si psihice ale
sportivilor de inalta performanta, limite reprezentate de recordurile
sportive relizate de acestia. Aceasta a fost posibil datorita
continuei adaptari a pregatirii in cadrul antrenamentelor, la noile
descoperiri in domeniu. Desi in
timpul
efortului fizic apar modificari mai mari sau mai mici in functionarea
majoritatii organelor si sistemelor corpului, acestea au loc pentru a
„servi” partea corpului uman care este cea mai
„taxata” de
intensitatea si durata efortului fizic- FIBRA MUSCULARA. Multe carti
legate de antrenamentul sportiv trateaza principiile, metodele si
mijloacele de antrenament care sunt folosite pentru a determina si
afecta modul de contractie a fibrei musculare in timpul efortului. La
urma urmei contractia fibrei musculare este cea care permite corpului
uman (sportivului) sa se manifeste in diferitele probe sportive.
Energia
necesara
contractiei
In
toate
mediile
economice de informare inevitabil esti bombardat cu informatii despre
pretul barilului de petrol. Toate tranzactiile financiare intr-o
forma sau alta se fac in functie de asta. De ce? Pentru ca asta
inseamna ENERGIE. Iar posibilitatea de a o avea sau produce inseamna
putere, indiferent de care, politica, economica. In articolul de fata
este insa de energia din corpul uman. Dar ce este energia? O
definitie
interesanta poate fi starea unui sistem definit de materia continuta
intr-un spatiu, determinata de moleculele pe care acest sistem le
contine si mai ales de nivelul de actiune si reactiune dintre
molecule, adica nivelul lor de miscare. Pentru a intelege mai departe
aceasta idee trebuie amintit ce spune prima lege a termodinamicii si
anume ca energia totala a unui sistem si a tot ceea ce inconjoara
acel sistem este constanta. Exemple de sisteme in ideea prezentata
mai sus, in corpul umana pot fi celulele si spatiul interstitial,
globulele rosii si plasma din sange, dar si spatiul citoplasmatic si
mitocondria din interiorul aceleiasi celule. Principiul prezentat in
aceasta lege inseamna ca, daca are loc o schimbare in nivelul de
energie in interiorul sistemului, atunci automat, inevitabil acea
schimbare este transmisa sub o forma sau alta mediului care il
inconjoara. Pentru a completa informatiile despre energie trebuie
amintita si a doua lege a termodinamicii care spune ca Entropia totala
a unui sistem si a mediului sau inconjurator intotdeauna
creste
ca raspuns la o
reactie (sau proces) care se desfasoara
spontan. Entropia poate fi considerata ca o masura a nivelului de intamplare sau daca vreti de
dezordine
(amintiti-va
de stare
de continua miscare in care se afla moleculele in cadrul unui sistem)
in interiorul unui sistem. Dupa aceasta scurte informatii de spre
energie, care este termenul cel mai des folosit, indiferent de
stiinta care explica actul de miscare in cadrul diferitelor
discipline sportive, este prezentata mai jos reactia chimica care
furnizeaza energia pentru contractia musculara. Toate adaptarile si
reactiile chimice care au loc in corpul uman in timpul exercitiului
fizic, se desfasoara pentru a face posibila aceasta reactie. Deci
acesta va fi punctul nostru de plecare in prezentarea temei acestui
articol:
ATP
+ H2O
→
ADP + Pi + 0.6 H+
energia
eliberata ΔG = -
7.3 kcal mol-1. ΔG - este
cu minus pentru ca
este vorba
de eliberare de energie ADP
-
adenozindifosfat
(contine doar doua grupari fosfat)
Pi - este gruparea fosfat
eliberata in hidrolizarea ATP-ului
H+ - ioni de
hidrogen
In corpul
uman energia nu
este utilizata doar in contractia musculara care este de fapt o
transformare a energiei chimice in lucru mecanic ci este folosita si
in desfasurarea diferitelor si multelor reactii chimice si in
transportul in si din celule a diferitilor compusi chimici necesari
in ”functionarea” acestora. Dar haideti sa ne uitam
putin le
reactia de mai sus. Dupa cum vedeti termenul ATP nu este prezentat.
Acesta reprezinta o nucleotida numita adenozintrifosfat care este
formata din riboza (un carbohidrat) de
care sunt
legate o baza
azotata adenin
si trei grupari fosfat. Aceasi
structura o are si ADP doar ca acesta are doar doua grupari fosfat.
Deocamdata ne vom concentra atentia doar asupra ATP-ului. Ceilalti
termeni vor fi discutati in alte articole. Prin hidrolizarea
acestuia, energia continuta in legaturile care leaga cele trei
grupari fosfat este eliberata si serveste mai departe in producerea
contractiei musculare sau a celorlate procese mentionate. Am
subliniat mai
devreme faptul ca toate adaptarile care are au loc in corpul uman
servesc producerii de ATP. Aceasta pentru ca indiferent de
intensitatea exercitiului nivelul ATP-ului in muschii angajati in
efort ramane in cea mai mare parte stabila. O accentuata scadere in
ATP are loc doar cand rezervele de fofsforcreatina (PCr)* sunt intr-o
mare masura consumate (4). Deci nivelul de ATP este mentinut oarecum
stabil in detrimentul epuizarii rezervelor de PCr in faza de inceput
a exercitiului si mai apoi de glicogen.
* PCr este
termenul folosit in cadrul referirilor la fosfocreatina. Pentru a
pastra tendinta si mai a ales pt a usura si sprijinii initiativa
celor care studiaza literatura de specialitate voi folosi si eu
acelasi termen.
Urmatoarea
sursa
disponibila in cazul unei „cereri continue si
crescute” de ATP
este degradarea anaeroba a glicogenului. De fap procesul de producere
a glucozei din consumul glicogenului depozitat in muschi (glicoliza)
este impropiu numit aeroba si/sau anaeroba. Acesti termeni sunt
intalniti in literatura de specialitate. Este de fapt vorba de un
lant de reactii chimice (10 la numar), care duc la formarea acidului
piruvic (3). Din acest punct incolo, in functie de prezenta sau
absenta oxigenului, care este determinata de intensitatea
exercitiului fizic, acidul piruvic intra in cadrul ciclului Krebs si
este metabolizat mai departe pana CO2 si H2O
(in prezenta oxigenului) sau este convertit in acid lactic si
eliberat in circulatia sangelui (in absenta oxigenului). Probabil
pentru a se referi la aceste doua cai diferite de metabolizare a
moleculei de glucoza, unii autori definesc procesul de glicoliza ca
fiind aerob si/sau anaerob. Pentru a fi clar si usor in parcurgerea
textului voi folosi termenul glicoliza cand ma refer la obtinerea
anaeroba a ATP-ului cu formare de lactat si sistemul aerob cand
oxigenul este folosit in producerea energiei necesara in timpul
exercitiului fizic. A treia
posibilitate
de producere a energiei necesara restabilirii sau pastrarii ATP-ului
la un nivel stabil, este asa cum am mentionat mai devreme oxidarea
acidului piruvic (care este un intermediar in procesul de oxidare a
moleculei de glucoza) mai departe in cadrul ciclului Krebs si al
fosforilarii oxidative din mitocondrii pana la CO2 si H2O,
deci sistemul aerob. Prin urmare molecula de ATP poate fi numita asa
cum a mai fost numita in literatura de specialitate (3) moneda de
schimb.
De ce? Pentru
ca prin desfacerea legaturile dintre
gruparile fosfat ea poate elibera energie, deci moneda este
cheltuita, dar in aceleasi timp, prin intermediul reactiilor chimice
ulterioare cedarii energiei, aceste legaturi sunt formate la loc si
astfel moneda
este
castigata din nou.
Metabolismul
in
timpul exercitiului fizic
Folosirea
termenului de
metabolism este poate insuficient de precisa in prezentarea modului
de obtinere a energiei in timpul exercitiului fizic. Aceasta pentru
ca procesul de metabolism se refera nu numai la procesele de
producere a energiei (consumarea rezervelor de PCr, glicogen sau
grasimi) dar si la
cele de
restaurare a acestora pe seama consumului de glucoza, proteine si
acizi grasi (grasimi). Prin urmare, pentru a usura modul de exprimare
din partea mea si de intelegere din partea cititorului voi folosi
formularea obtinerea si/sau producerea ATP-ului. Rata
de
producere a
ATP-ului este determinata de intensitatea si durata exerictiului
fizic. In exercitii scurte si de intensitate maximala si/sau
supramaximala, prima sursa in producerea ATP-ului este PCr. Daca
exercitiul continua si intensitatea acestuia este inca mentinuta in
la un nivel ridicat, glicoliza anaeroba este urmatoarea cale de
producere a ATP-ului. Aceasta insa inseamna diminuarea intensitatii,
pentru ca viteza de obtinere a ATP-ului prin aceasta cale metabolica
este cu approximativ 45% mai redusa decat producerea ATP-ului pe
seama PCr (6). O prelungire a exercitiului fizic presupune automat o
continuare in diminuarea intensitatii exercitiului fizic in timp ce
„povara” pentru producerea ATP-lui cade pe oxidarea
glucozei
si/sau a acizilor grasi. Trebuie precizat ca numai glucoza poate fi
metabolizata anaerobic. In cadrul exercitiului fizic desfasurat la o
intensitate submaximala atat glucoza cat acizii grasi pot fi
substratii folositi in producerea ATP-ului. Deci producerea ATP-ului
este o continua intercorelare a acestor trei sisteme. In
figura
1
este
prezentata ponderea celor trei sisteme de producere a ATP-ului in
cadrul a 3 minute de extensii a unui picior din asezat, la o
intensitate de aproximativ 66W si cu o frecventa de 60 de executii pe
minut. Figura este destul de reprezentativa chiar daca este vorba de
un experiment in care a fost studiat modul de producere si consumare
a energiei in cadrul exercitiilor intermitetnte.
 Fig
1. In
aceasta figura se poate vedea relatia dintre cresterea duratei
efortului si
cresterea ponderii producerii aerobe a ATP-ului. Desi este vorba de o
durata relativ
scurta a exercitiului intensitatea acestuia a pututfi mentinuta doar
pe sea- ma
cresterii contributiei aerobe. Totusi in primele 0-5 si 5-15 min,
producerea anaeroba
a ATP-ului predomina. (Modificat
din Bangsbo et
al., 2001)Se observa
cum in primele
secunde ale exercitiului ATP si PCr sunt primele surse de producere a
energiei. S-a putut determina ca viteza de obtinere a ATP-ului pe
baza PCr atinge limita maxima in doar 2 sec urmand apoi sa scada pe
durata primelor 10 sec de la inceputul exercitiului in timp ce
glicoliza poate atinge viteaza maxima in producerea ATP-ului, in
aproximativ 5 sec (5) . Intr-un studiu al lui Bangsbo et al (1990),
producerea anaeroba a ATP-ului (ATP-PCr + glicoliza) a avut o pondere
de aproximativ 80% in primele 30 de secunde. Pana in secunda 60
aceasta a scazut pana la circa 45%. Dupa 120 de secunde de extensii
a piciorului din asezat, caci acesta era exercitiul in timpul careia
a fost masurat circuitul de producere si consumare a ATP-ului,
producerea anaeroba a energiei a ajuns la doar 30%, restul energiei
fiind furnizata de sistemul aerob. In orice caz, consensul general la
care s-a ajuns este ca in primele 10 sec sursa principala de energie
este sistemul ATP-PCr care mai este numit si sistemul fosfagen,
sistemul utilizat pentru perioada imediat urmatoare inceperii
exercitiului si de scurta durata. Glicoliza se considera a fi
sistemul predominant in producerea ATP-ului in timpul exercitiului
desfasurat la o intensitate ce permite o durata de panal 60-90 sec,
urmand ca dincolo de aceasta durata producerea aeroba a ATP-ului sa
predomine pana la incetarea exercitiului (Fig 2).
 Fig
2. Contributia celor trei sisteme de energie in producerea ATP-ului.
PCr (negru), Glicoliza (gri inchis) si Sistemul aerobic (gri deschis)
(adaptare dupa Exerc Physiol 2001).
Variatia in
ponderea
acestor sisteme producatoare de energie este data asa cum a fost
precizat si mai inainte in text, de durata si intensitatea
exercitiului fizic. Acesti
parametri ai
exercitiului fizic conditioneaza si modul de recrutare a fibrelor
musculare din muschi in timpul exercitiului. Ca urmare, poate
intrebarea retorica din titlul sa fie considerata o afirmatie in
ambele sensuri. Adica natura efortului determina tipul de fibra
musculara care intra in compozitia muschului angrenat in efort, sau
compozitia muschilor in aceasta privinta, determina in ce fel de
efort poate excela un sportiv? Aceasta afirmatie aduce mai departe in
discutie care sunt tipurile de fibra musculara si mai ales care sunt
criteriile pe baza carora acestea au fost stabilite, precum si care
este importanta factorului genetic privind compozitia muschilor si
gradului de antrenare a lor. Despre acestea pe larg in articolele
urmatoare. Ultimul
paragraf al
primului capitol sublineaza ideea ca, fibra musculara este tinta
finala a programelor de antrenament. Bineanteles ca nu ma refer la
fibra musculara ca singurul factor antrenabil in vederea realizarii
performantei in sport. Ce se vrea accentuat este faptul ca, numai o
prealabila cunoastere detaliata a factorilor implicati in sustinerea
efortului fizic, poate duce la obtinerea unor rezultate foarte bune
prin intocmirea, aplicarea si urmarirea ritmului si nivelului de
realizare a programelor de antrenament. Si care este ultima unitate a
intregului care este corpul uman privit din exterior, daca reducem
virtual generalul la specific? Este
fibra
musculara.
18 septembrie 2006
Bibliografie
- Bangsbo
J. Gollnick P.D. Graham T.E.Juel
C.Kiens B.
Mizuno B and Saltin B. Anaerobic energy production and O2
deficit-debt relationship during exhaustive
exercise in
humans. The
Journal of Physiology, Vol
422, Issue 1 539-559, 1990
- Bangsbo
J. Krustrup P. Gonzales J. A. And
Saltin B. ATP
production and efficiency of human skeletal muscle during intense
exercise: effect of previous exercise.
Am.J.Physiol.280:E956-E964.
2001
- Berg.J.M.
Tymoczko J.L.Stryer L. Biochemistry 5th
edtition 2003
- Connett
R.J. Analysis of metabolic
control: new
insights using a scaled creatin kinase model. Am. J. Physiol.
254
(Regulatory Integrative Comp, Physiol 23): R949 – R959,1988
- Hultman.E
and Sjoholm H. Substrate
availability.
H.G Knuttgen. H.G Vogel J.A. Poortmans (eds) .Biochemistry of exercise.
Champaign:Human Kinetics, pp 63-75. 1983
- McArdle
W.D. Katch. F.I. and Katch V.L. Exercise
Physiology: energy, nutrition and human performance/ Fifth edition.
2001
Materialul
publicat reprezinta opinia autorului si se incadreaza in standardele
stiintifice acceptate la momentul publicarii dar stiinta este in
permanenta schimbare si de aceea MedicinaSportiva.Ro nu poate garanta
ca
informatia este completa, actuala sau ca nu contine erori. Folositi
acest material doar pentru informare - in cazul in care
aveti intrebari - adresati-va autorului. Materialul
prezentat poate suferi modificari ulterioare.
| top
|
| | |