ARBETSFYSIOLOGIAkuta effekter av trning

Jessica Norrbomjessica.norrbom@ki.se

12 november 2013Mnniskans Fysiologi

Svensk tradition...

2

2

Definitioner

! Akut = direkt efter / i samband med fysiskt arbete

! Trning = fysiskt arbete som upprepas med visst intervall under lngre tidsperiod

! Uthllighetstrning/konditionstrning = frbttrar uthllighet i hjrta och skelettmuskulatur

! Styrketrning = ger kad storlek och styrka hos skelettmuskulaturen

Effekter p hlsa/ddlighet

! Regelbunden fysisk aktivitet ger positiva hlsoeffekter fr mn & kvinnor i alla ldrar

! Risken att d en frtidig dd minskar liksom risken att drabbas av eller d i kranskrlssjukdom

! Trning r frskvara - aldrig frsent

! Lite r bttre n inget & mer r bttre n lite

November 12, 12

Hg fysisk aktivitetMotion

Lg fysisk aktivitetFysiskt inaktiv

StillasittandeKonstant smrrelserSitter inte lnga perioder

Sitter lnga perioder

Muskulrt inaktiv

Lg risk Hg risk

- Tv skilda beteenden!- Oberoende effekter p hlsa och sjukdomsutfall

Fysisk aktivitet

Schematisk bild, Elin Ekblom Bak, 2010

Olika rrelsemnster ger stora effekter!

OM de obesa bara hade sttt upp/smrrt sig som de normalviktiga- 350 kcal extra per dag! 15 kg kroppsvikt p ett r!

2,5 h

Levine et. al. Science 2005; 307: 5846.

Det r viktigt att ta en paus!

Samma tid stillasittande

MEN

Olika distribuerad!

Flera pauser utspritt ver tiden kopplat till Lgre midjemtt, lgre BMI, lgre triglycerider och blodsocker

Healy et. al. Diabetes Care 2008; 31(4): 661-6.

FYSS Ett verktyg fr ordination av fysisk aktivitet

November 12, 12

Fysisk aktivitet

9

FYSS 2008

8

Akuta effekter

vergripande mlbeskrivning

Knna till hur dessa system pverkas under ett arbetspass:

! Kardiovaskulra systemet" Hjrtfrekvens, slagvolym, hjrtminutvolym (CO), omfrdelning av blodvolymen,

reglering av CO! Respiration

" Andningsdjup & hastighet, syreextraktion, andningsreglering! Skelettmuskulaturen

" Karakterisering av fibertyper" ATP-genererande system nr anvnds resp system?" Laktattrskel" Metabolism; respiratorisk kvot, substratval

! Endokrina systemet" Hormonell reglering; hormoner som reglerar glukos- och fettmetabolism

LitteraturtipsArbetsfysiologi

! strand PO, Rodahl K. Textbook of work physiology. 4th edition. New York: McGraw-Hill Book Company, 2003.

! Brooks GA, Fahey TD, White TP. Exercise physiology: human bioenergetics and its applications. 2nd edition. Mountain View, CA: Mayfield Publishing Company, 1996.

! Fox E, Bowers R, Foss M. The physiological basis for exercise and sport. 5th edition. Madison, WI: Brown and Benchmark, 1993.

! McArdle WD, Katch FI, Katch VL. Essentials of exercise physiology. Philadelphia, PA: Lea and Febiger, 1994.

! Powers SK, Howley ET. Exercise physiology: theory and application to fitness and performance. Dubuque, IA: William C. Brown, 1990.

! Wilmore JH, Costill DL. Physiology of sport and exercise. Champaign, IL: Human Kinetics, 1994.

Hjrta & cirkulation

! Arbete med stora muskelgrupper

! Syre - DIT!! Nedbrytningsprodukter & koldioxid - BORT!! kat behov av temperaturreglering & syra-bas-balans

! Autonoma nervsystemet & hormoner signalerar:" kad puls (hjrtfrekvens)" kad slagvolym " kad kontraktionskraft" Omdistribution av blodfrsrjning till olika vvnader

13

12

Hjrtfrekvens vid arbete

! Vilofrekvens"Trningsgrad & lder"Varierar"55-80 slag/min

! Sympatikus kar / parasymp. minskar

! Maximal puls" Individuell"Relativt konstant"150-230 slag/min

13

Slagvolym vid arbete! Fyllnad

"Venst terflde & tjbarhet

! Tmning"Tjbarhet & kontraktilitet"Minskad resistens i krltrdet

! Otrnad:! 50-60 ml (vila) ! 100-120 ml (max)

! Vltrnad:

Venst terflde

! kas via:

" Muskelpumpen! Skelettmuskulaturen kramar blodet mot hjrtat

" Andningen! Suger blod till hjrtat vid inandning (lgre

intrathorakalt tryck)

" Omfrdelning av blodvolym frn icke-arbetande vvnad

16

Fysiologi Jan Lnnergren, Hkan Westerblad, Mats Ulfendahl och Thomas Lundeberg och Studentlitteratur 2007

Figur 11.20

a) b)

15

Hjrtminutvolym vid arbete

! kar linjrt med intensiteten"Logiskt d SV och HR kar

! I vila"5 liter/min

! Vid maximalt arbete"20-40 liter/min

17

Reglering av blodflde genom arteriolerna! Sympatikusstimulering ger kontraktion

"Resistenskrl i hjrta, hjrna och diafragma ej under sympatisk kontroll

! Hormonell reglering: receptorer p krlens glattmuskulatur"T ex. adrenalin, noradrenalin

! Lokal reglering:"Metabol aktivitet: faktorer med relaxerande effekt

! Lgre syretryck! kat koldioxidtryck! Adenosin! Lgre pH --> NO slpps frn endotelet

16

Blodfldesfrdelning

Syrefrbrukning

Vila?Arbete?

A-VO2 differens

! O2 arteriellt O2 venst

! VO2max (maximalt syreupptag)

"CO x A-VO2 diff

CO viktig fr att tillfredstlla O2 behov

20Susanna Wallman

(a-v)O2 differens

ARTR VENKAPILLR

(a-v)O2 diff

Vila

Intensivt aerobt arbete

20 ml O2

*per 100 ml blod

4-5 ml O2 15-16 ml O2

15 ml O2 5 ml O220 ml O2

Syreupptag (VO2) vid olika tunga arbeten

22

Syreupptagningsfrmga

! Mtt p syrgaskonsumtion ute i vvnaderna (...kalorifrbrukning)"Direkt beroende av (a-v)O2-differensen

! 0.25 l/min - vila eller lugn promenad! 2.5-7 l/min - maximalt arbete

! Avgrs av bl a:"Trningsgrad"Kn"lder

! Frmsta begrnsande faktor: hjrtminutvolymen

Aerob kapacitet

Mts i VO2l/min eller ml/kg*min

VO2 = submaximal syrekonsumtion

VO2max = Hgsta hastigheten av O2 upptag

Hga VO2max vrden

! 97.5 ml O2/kg x min--> Oskar Svendsen, Norsk cyklist

! 96.0 ml O2/kg x min-->Bjrn Dhlie, Norsk Lngdskidkare

! 91.0 ml O2/kg x min-->Gunde Svan, Svensk Lngdskidkare

! 78.6 ml O2/kg x min--> Joan Benoit, Amerikansk Maratonlpare

! 74.0 ml O2/kg x min-->Charlotte Kalla, Svensk Lngdskidkare

26

27

strand, Rodahl, Dahl & Strmme. Textbook of Work Physiology, Human Kinetics, 2003.

24

Blodet! Plasmavolymen sjunker vid arbete

" Vatten filtreras ut p g a hjning av blodtrycket" Svettning

! Osmoreceptorer i hypotalamus knner av kad saltkoncentration" ADH utsndras och leder till vattensparande tgrder i njuren

! Aldosteron frn binjurebarken " stimulerar terupptag av Na+ i njurarna" vatten stannar kvar i blodbanan

! ADH/aldosteron-aktivitet kvarstr upp till 12-48 efter passet" reducerar urinmngden & frhindrar uttorkning

25

Blodtryck! kat systoliskt blodtrycket under de frsta minuterna.

"Drefter planar kningen av vid en steady-state niv (s lnge man arbetar p samma intensitet) vid ca 140 160 mmHg

! Lngre arbete kan ge minskat systoliskt tryck"krldilatation i muskulaturen, minskning av perifer resistens

! Diastoliska blodtrycket pverkas inte nmnvrt

! Vid maximala intensiteter kan systoliska trycket verstiga 200 mmHg

27

Andning! 8 liter/min i vila! 100-150 liter/min fr otrnade vid

maxkapacitet! 200 liter/min fr vltrnade vid maxkapacitet

"Mer n vad som behvs fr att flkta ut CO2"Ventilationen kar till fljd av:

! Ergoreceptorer i muskel! Metabola komponenter - pH, restprodukter! Motoriska systemet

"Nervstyrt

! Syremttnaden i blodet kan sjunka vid aktivitet hos vltrnade

Jhonel Palomino

Ventilatorisk trskel

31

Wilmore, Costill & Kenney. Physiology of Sport and Exercise, Human Kinetics, 2008.

28

Huden

! kat blodflde "bli av med

verskottsvrme

! Avdunstning

! 2-4 miljoner svettkrtlar "hypoton vtska "under sympatisk

stimulering

Jhonel Palomino

EPOCExcess postexercise oxygen consumption

! Kvarvarande kat syrekrav efter avslutat arbete, syreskuld"Syre till hemoglobin & myoglobin"Vdra ut CO2"kad temp kad metabolism"kade niver av katekolaminer kad

metabolism

EPOC

31

Energifrbrukning

! kar med 430-860 kcal/timme vid arbete

! P muskelcellniv kan metabolismen ka 10-100 ggr jmfrt med i vila

! Submax: mnesomsttningen kar i proportion till intensiteten

Skelettmuskulaturen! Tv huvudsakliga muskelfibertyper

"Map kontraktionshastighet"Olika ATPas former"Typ I "Typ II A/X

Muskelfibertyper

Typ I - Lngsam hastighet! Hg oxidativ kapacitet! Lg glykolytisk kapacitet! Hg kapillrdensitet! Hg mitokondriedensitet

Typ II snabb hastighet! Typ IIA

" Relativt hg oxdativ kapacitet

" Hg glykolytisk kapacitet" Hg kapillr- och

mitokondriedensitet! Typ IIX

" Lg oxidativ kapacitet" Hg glykolytisk kapacitet" Lg kapillr- och

mitokondriedensitet

ATP-PCr

! PCr"Hg-energi fosfatmolekyl, lagrar energi"Anaerob energiutvinning

! Kort, hgintensiv trning"Ex 40-200 m sprint"Rcker ca 10-20 s

Glykolytiska systemet

! Glukos"Anaerob ATP-produktion

! Rel. kort, uttmmande trning"Ex 800 m lopp, 30 s-2 min"Laktatproduktion

Oxidativa systemet

! Frmst kolhydrater & fett"Aerob ATP-produktion

! Effektivt vid uthllighetsarbete! Stor kapacitet

ATP terbildningStorleksordning

Hastighet (ATP/tid)1. PCr nedbrytning2. Glykolys3. Kolhydratfrbr.4. Fettfrbrnning

Mngd ATP1. Fettfrbrnning2. Kolhydratfrbr.3. Glykoloys4. PCr nedbrytning

38

Energikllor vid trning

Metabolism & intensitet

! Vila" Hlften av energin frn glykogen och hlften frn fettsyror

! Promenad" Fortfarande 50-50, men behov och tgng kar

! 50-60 % av maxkapacitet" Brnner mestadels fett

! Nrmre maxkapacitet" Brnner mest kolhydrater" Otilltrckliga deper - ofrmga att bibehlla hg intensitet

! Vltrnade brnner mer fett vid varje intensitet frutom max

43

Metabolism & intensitet

44

Fig 16.5 Abrahamsson et al 2008 , Nringslra fr hgskolan

Metabolism - vrigt

! Hg hjd: syrebrist - brnner mer kolhydrater*

! Fettfattig kost: brnner mer kolhydrater

! Fettrik kost: brnner mer fett (dock ej mer n intaget)

45

* Fett krver 5 % mer syre att frbrnna jmfrt med kolhydrater

Laktattrskel

! kad bildning & ansamling av laktat! Jmvikt mellan producerat & borttransporterat laktat! OBLA 4mM! % av VO2 max

Respiratorisk kvot (RQ)

! RQ"Utandad volym CO2/inandad volym O2

! Hur stor del av ett visst substrat som anvnds"Bara kolhydrat = 1"Bara fett = 0.7

42

Muskeltrtthet! Frklaras EJ med mjlksyrekning

! Snkta niver av CrP och glykogen verkar vara ett frsta steg i en serie av mekanismer"Minskade mjligheter till snabb ATP-produktion

! Central trtthet "Kan ibland vervinnas med t ex musik

! Lokal trtthet"T ex. ACh-fristtning, Kolinesterasaktivitet, K+ kan lmna

och snka membranpotentialen

! Lagom temperatur frlnger tiden till utmattning

Hormonell reglering vid arbete

GlukosmetabolismBalans glukosupptag i muskeln och fristtning frn levern

VILA: fristtning av glukos frn levern glukagon

ARBETE: glukagon muskelaktivitet katekolaminer

glykogenolys

kortisol proteinnedbrytning

GH FFA och glukosupptag

A & NA - intensitet & duration

Insulin &

Glukos

Hormoner som reglerar fria fettsyror

Frndringar i hormonniver under 3 h cykling mtt i plasman

Hormonsvar

Wilmore, Costill & Kenney. Physiology of Sport and Exercise, Human Kinetics, 2008.

54

Wilmore, Costill & Kenney. Physiology of Sport and Exercise, Human Kinetics, 2008.

Trningsvrk...