biochemia sportu
Transkrypt
biochemia sportu
Agnieszka Zembroo-Łacny Zakład Medycyny Sportu i Biochemii Zam. Wydział Kultury Fizycznej w Gorzowie Wlkp. Akademii Wychowania Fizycznego w Poznaniu [email protected] Ilość informacji mięśnie mięśnie krew krew mocz dostęp do materiału „sampling” mocz Materiał gromadzony w spoczynku (przed wysiłkiem): ocena stanu wyjściowego lub adaptacji do wysiłku fizycznego (trening sportowy) Materiał gromadzony w trakcie wysiłku: ocena odpowiedzi organizmu na jednorazową próbę wysiłkową Materiał gromadzony po wysiłku (minuty, dni): ocena wielkości zmian indukowanych wysiłkiem fizycznym i szybkości powrotu do stanu równowagi organizmu Klasa Parametry Poziom żelaza Żelazo Hemoglobina i mioglobina Transferyna Całkowita zdolność wiązania żelaza (TIBC) Ferrytyna Metabolity Glukoza Mleczan Związki azotowe: mocznik, amoniak, kwas moczowy Enzymy Kinaza kreatynowa (CK), aminotransferazy (ASPAT, ALAT) Hormony Kortyzol, testosteron Żelazo Hemoglobina i mioglobina Transferyna 1,7 – 3,4 g/l Całkowita zdolność wiązania żelaza (TIBC) Ferrytyna 12 – 150 µg/L (kobiety), 15 – 200 µg/L (mężczyźni) hemoliza wysiłkowa nieprawidłowe wchłanianie pocenie i krwawienie NIEDOBÓR NIEUJAWNIONY (przedutajony) NIEDOBÓR UKRYTY (utajony) NIEDOBÓR JAWNY ŻELAZO 50-175 µg/dL FERRYTYNA Mężczyźni: 15-200 µg/L Kobiety: 12-150 µg/L TIBC Mężczyźni 251–391 μg/dL Kobiety 223–446 μg/dL spadek stężenia podczas wysiłku na skutek hipogklikemii wysiłkowej (niski poziom glikogenu mięśniowego i wątrobowego) – brak superkompensacji glikogenu i/lub uzupełniania puli CHO podczas wysiłku (wspomaganie ergogeniczne) spadek stężenia podczas wysiłku na skutek hipogklikemii z odbicia – spożycie bezpośrednio przed wysiłkiem CHO o wysokim indeksie glikemicznym pomiar glukozy pozwala wprowadzić ewentualne modyfikacje w diecie, aby zapobiec deficytowi energetycznemu i hipoglikemii podczas wysiłku jest to intensywność pracy (wyrażona jako prędkość biegu lub %VO2max) podczas wysiłku o wzrastającym obciążeniu, powyżej której następuje gwałtowny i ciągły wzrost stężenia mleczanu we krwi krzywa mleczanowa przesunięta w prawo pozwala określić zdolność do wysiłków wytrzymałościowych, inaczej zdolność do pozyskiwania energii na drodze przemian tlenowych stężenie mleczanu w progu beztlenowym jest indywidualnie zróżnicowane i może wahać się od 3 do 8 mmol /L wysiłek do osiągnięcia progu beztlenowego opiera się głównie o tlenowe przemiany energetyczne im lepszy jest stan wytrenowania wytrzymałościowego, tym później rozpoczyna się akumulacja mleczanu we krwi pomiary stężenia mleczanu po krótkotrwałym intensywnym wysiłku (najczęściej 30 s test Wingate) dostarczają informacji o udziale beztlenowych przemian glukozy w całkowitym wydatku energetycznym pozwalają na wybór właściwych pod względem intensywności ćwiczeń treningowych OCENA MOŻLIWOŚCI MIĘŚNI DO UZYSKIWANIA ENERGII NA DRODZE BEZTLENOWEJ Medycyna Sportowa 2000; 103 – numer poświęcony piłce nożnej Energetic area Supporting (aerobic) Aerobic Aerobic-anaerobic Anaerobic-lactate Anaerobic-alactate* Exercise load % 19 21 40 17 3 Lactate mmol . l-1 <2 2–4 4–8 >8 <5–6 PREPARATORY PERIOD December, 25 days Supporting (aerobic) Aerobic Aerobic-anaerobic Anaerobic-lactate Anaerobic-alactate* 17 25 42 13 3 <2 2–4 4–8 >8 <5–6 PLAY-OFF ROUND April, 20 days Supporting (aerobic) Aerobic Aerobic-anaerobic Anaerobic-lactate Anaerobic-alactate* 15 18 46 17 4 <2 2–4 4–8 >8 <5–6 PLAY-OFF ROUND May, 20 days Supporting (aerobic) Aerobic Aerobic-anaerobic Anaerobic-lactate Anaerobic-alactate* 13 20 49 12 6 <2 2–4 4–8 >8 <5–6 Training period PREPARATORY PERIOD November, 20 days *short duration work (< 10s) Zembron-Lacny i wsp. Physiol Res 2010; 58(2) ENERGIA katabolizm aminokwasów → amoniak → mocznik (cykl mocznikowy) katabolizm zasad purynowych (ATP, ADP, AMP, IMP) deaminacja AMP (kinaza adenylowa – miokinaza) amoniak kwas moczowy wysoki poziom w osoczu po wysiłkach krótkotrwałych o dużej intensywności świadczy o nasilonej deaminacji AMP – deficyt energetyczny jego wzrost jest związany ze stężeniem mleczanu wysoki poziom w osoczu po wysiłkach długotrwałych świadczy o nasilonym katabolizmie aminokwasów, szczególnie BCAA – niedobór węglowodanów, niski poziom glikogenu rzadko wykorzystywany w diagnostyce sportowej jego stężenie jest zależne od czasu trwania wysiłku aerobowego wzrost stężenia mocznika zaobserwowano po 10 godz. wysiłku triatlonistów, po meczu w piłkę nożną u zapaśników zmiany stężenia mocznika były wyraźnie skorelowane z wielkością obciążeń treningowych wzrost stężenia w osoczu odzwierciedla stopień degradacji puli nukleotydów adeninowych i stresu energetycznego zaobserwowano wzrost stężenia moczanu po 30 s teście Wingate, po biegu maratońskim, po biegach na dystansie 100, 800 i 5000 m brak specyfiki zmian ogranczna zastosowanie diagnostyczne tego metabolitu w sporcie marker uszkodzenia mięśni szkieletowych przy wysiłkach jednorazowych i powtarzanych spoczynkowy poziom CK u sportowców wynosi >200 U/l surowicy po intensywnym wysiłku może osiągnąć wartość nawet 10000 U/l największe zmiany są obserwowane po 24 – 48 h od zakończenia wysiłku (czas uwolnienia CK z mięśni do krwi) MECHANICZNE skurcz mięśni (ekscentryczny i izometryczny) kontakt z przeciwnikiem METABOLICZNE podwyższona temperatura ( w trakcie wysiłku temperatura wewnętrzna może przekroczyć 40oC) obniżone pH (kumulacja kwasu mlekowego) i zaburzenie procesu glikolizy reaktywne formy tlenu tzw. wolne rodniki – zaburzenie pracy łańcucha oddechowego zmiana stosunku ATP/ADP Zawodnicy Wysiłek CK przed wysiłkiem CK po wysiłku % wzrostu CK Piłkarze nożni Mecz 2 x 45 min 81 42 148 66 83 Zapaśnicy Walka zapaśnicza 4 x 5 min 118 70 427 170 260 Maratończycy Bieg około 221 min 61 47 339 294 455 zmiany aktywności CK są proporcjonalne do obciążenia podczas treningu brak spadku CK po dniu odpoczynku (o ok. 50%) jest sygnałem, który może poprzedzać stan przeciążenia mięśni szkieletowych KORTYZOL TESTOSTERON glikokortykoid, wytwarzany przez korę nadnerczy o szerokim działaniu metabolicznym wzrost stężenia rośnie powyżej intensywności 60% VO2max, spadek poniżej 50% VO2max wysoki poziom obserwuje się po ciężkich wysiłkach oporowych trening sportowy zmniejsza przyrost kortyzolu po jednorazowym intensywnym wysiłku sportowcy mają wyższy poziom kortyzolu niż nietrenujący sprinterzy i ciężarowcy mają wyższy niż zawodnicy dyscyplin wytrzymałościowych – biegacze wartości spoczynkowe u zawodników zależą od cyklu treningowego (wysoka vs niska intensywność). steroidowy hormon płciowy efekt anaboliczny - pobudzenie syntezy białek, ogranicza proteolizę krótkotrwałe wysiłki o umiarkowanej intensywności nie wywołują zmian testosteronu we krwi, długotrwałe (do godzony) o dużej intensywności zwiększają stężenie testosteronu we krwi po 1 h wysiłku poziom testosteronu obniża, po 3 h wraca do wartości wyjściowych efekt treningu jest podobny jak przy kortyzolu OVERTRAINING SYNDROME •spadek stężenia całkowitego i wolnego testosteronu •wzrost stężenia kortyzolu •zaburzenie równowagi anaboliczno-katabolicznej •wysoki poziom kinazy kreatynowej •niski poziom hemoglobiny i liczby erytrocytów WPROWADZENIE DO NOWOCZESNEJ DIAGNOSTYKI THE HUMAN MUSCLE PROTEOME ~ 2900 proteins ~ 400 secreted proteins REACTIVE OXYGEN AND NITROGEN SPECIES CZĄSTECZKI SYGNALIZACYJNE H2O2 NO degradacja IB HIF-1 AP-1 AP-2 C/EPP E-Myb CREB EGR-1 GABP HLF HIF-1 Pax-8 PEBP2 FOXO NFB SYNTEZA MIOKIN I CZYNNIKÓW WZROSTOWYCH ZWIĘKSZONE POBIERANIE GLUKOZY PROLIFERACJA MITOCHONDRIÓ W SYNTEZA BIAŁEK MIĘŚNIOWYCH PROLIFERACJA I RÓŻNICOWANIE MIOCYTÓW Hox B-5 HSF JNK NF1/CTF NFAT NFY/CB Nrf-2 Oct-2 SP-1 STAT USF p53 ANGIOGENEZA SYGNAŁ ROŚNIJ I DZIEL SIĘ ODBIÓR PRZEKAZANIE ODPOWIEDŹ SIŁA i WYTRZYMAŁOŚĆ PROLIFERACJA I RÓŻNICOWANIE MIOCYTÓW ROŚNIJ I DZIEL SIĘ ! SIŁA KOMÓRKI SATELITARNE (ang. stem cells) potencjał regeneracyjny mięśni miocyt PROLIFERACJA MITOCHONDRIÓW ROŚNIJ I DZIEL SIĘ ! WYTRZYMAŁOŚĆ MITOCHONDRIA Szeto HH. Cell-permeable, Mitochondrial-targeted, Peptide Antioxidants. AAPS Journal. 2006; 8(2): E277-E283 H2O2 NO MIOKINY IL-1 IL-1ra IL-6 IL-8 IL-10 IL-15 IL-18 TNF cross talk CZYNNIKI WZROSTOWE BDNF HGF FGF IGF-I (IGF-IEa, IGF-IEb, IGF-IEc) LIF TGF (negative regulator) PDGF VEGF MONITOROWANIE TRENINGU SPORTOWEGO Dziękuję za uwagę !