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
IB
HIF-1
AP-1
AP-2
C/EPP
E-Myb
CREB
EGR-1
GABP
HLF
HIF-1
Pax-8
PEBP2
FOXO
NFB
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 !