Читать книгу Fizjologia wysiłku i treningu fizycznego - Группа авторов - Страница 9

Wielkość przemiany materii jest to ilość energii uwolnionej w ustroju w jednostce czasu. Jej podstawowym prawem jest stwierdzenie, że ilość energii uwolnionej w ustroju w procesie rozkładu pokarmu jest równa ilości energii uwolnionej w czasie spalania tego samego pokarmu poza ustrojem. Ilość uwolnionej energii mierzy się w joulach lub, zwyczajowo, w kaloriach (kilokaloriach). Ilość energii uwolnionej podczas spalenia poza ustrojem 1 g węglowodanów wynosi 4,1 kcal, tłuszczów – 9,3 kcal, białek – 5,3 kcal, a etanolu – 7,0 kcal. Spalanie w ustroju węglowodanów, tłuszczów i etanolu uwalnia tyle samo energii, co spalanie poza ustrojem. Natomiast spalanie białek w ustroju jest niekompletne, dlatego ilość energii uwolnionej po ich rozłożeniu w ustroju wynosi 4,1 kcal/g. Przemianę materii mierzy się najczęściej w sposób pośredni. Podstawą tego pomiaru jest fakt, że zużyciu 1 l tlenu przez ustrój na diecie mieszanej towarzyszy wytworzenie 4,82 kcal. Pomiar ilości zużytego tlenu jest stosunkowo prosty i metoda ta posłużyła do określenia wydatku energetycznego w czasie wykonywania różnych czynności życiowych.

1.2.1.1. Podstawowa przemiana materii (PPM)

Jest to przemiana materii w spoczynku, w warunkach komfortu cieplnego, w 12–14 h po spożyciu ostatniego posiłku. Wartość ta obniża się o ok. 10% w czasie snu. PPM wynosi 1000 kcal/m² powierzchni ciała (wyrażanie na powierzchnię ciała uwzględnia fakt, że ciepło jest tracone głównie przez skórę). Powierzchnię ciała łatwo można odczytać ze stosownego nomogramu, znając masę ciała i wzrost. Powierzchnia ciała osoby o wzroście 170 cm i prawidłowej budowie i składzie ciała wynosi ok. 1,75 m². PPM młodego mężczyzny o masie ciała 70 kg wynosi więc 1750 kcal, młodej kobiety zaś o masie ciała 55 kg – 1350 kcal.

PPM zmniejsza się wraz z wiekiem. W całkowitym spoczynku ruchowym oraz we śnie ATP jest zużywane na utrzymanie podstawowych funkcji komórki, takich jak np. funkcjonowanie pomp jonowych, skurcze mięśnia sercowego i mięśni oddechowych, utrzymanie napięcia mięśni, utrzymanie stałej ciepłoty ciała oraz tworzenie i przesyłanie sygnałów w układzie nerwowym.

1.2.1.2. Całkowita przemiana materii (CPM)

Całkowita przemiana materii jest to suma PPM i wydatku energetycznego w czasie wykonywania różnych czynności życiowych. W tabeli 1.2 wymieniono czynniki o największym stymulującym wpływie na CPM. Strawienie i wchłonięcie pokarmu białkowego wymaga zużycia 30% jego wartości kalorycznej, pokarmu węglowodanowego – 6%, a tłuszczowego – 5%. Średnio dieta mieszana zwiększa przemianę materii o ok. 10%. Jest to tzw. swoiście dynamiczne działanie pokarmu.

Czynnikiem, który najczęściej zwiększa przemianę materii, jest wysiłek mięśniowy (tab. 1.3). Znajomość danych o regulacji CPM jest niezbędna np. do planowania programu odchudzania czy też dostosowania kaloryczności diety do aktualnych potrzeb ustroju.

Tabela 1.2.

Najważniejsze czynniki zwiększające przemianę materii

Tabela 1.3.

Wpływ wysiłku na wielkość przemiany materii u osoby o wzroście 170 cm i prawidłowej budowie ciała

1.2.1.3. Współczynnik oddechowy (RQ)

Stosunek ilości wydalonego dwutlenku węgla do ilości pochłoniętego tlenu w stanie równowagi w jednostce czasu nazywamy współczynnikiem oddechowym (RQ – respiratory quotient). RQ dla węglowodanów wynosi 1,00, dla białka – 0,82, a dla tłuszczów – 0,7. Znając RQ oraz ilość wydalonego azotu, można z dużym przybliżeniem obliczyć ilość zużytych węglowodanów, tłuszczów i białek w jednostce czasu. Oprócz RQ oblicza się też tzw. współczynnik wymiany oddechowej (RER [lub R] – respiratory exchange ratio). Jest to stosunek ilości CO₂ do ilości O₂ w dowolnym momencie. Zarówno RQ, jak i R można określać dla całego ustroju i dla poszczególnych narządów.

1.2.1.4. Deficyt tlenowy i dług tlenowy

W pierwszych minutach wysiłku zaopatrzenie pracujących mięśni w tlen nie nadąża za zapotrzebowaniem. Jest to okres adaptacji układu krążenia do wysiłku. Zużyte ATP jest odtwarzane najpierw z fosfokreatyny, a w dalszej kolejności w procesie glikolizy beztlenowej i tlenowej. Po osiągnięciu równowagi funkcjonalnej (steady state) wytwarzanie ATP odbywa się tylko na drodze glikolizy tlenowej. Niedobór tlenu w pierwszej fazie wysiłku nazywamy deficytem tlenowym (ryc. 1.6). Jest to różnica pomiędzy zużyciem tlenu w warunkach steady state a zużyciem tlenu od początku wysiłku do osiągnięcia tego stanu. Czas do uzyskania stanu steady state jest krótszy u osób wytrenowanych niż u niewytrenowanych. Przyczyną tego jest fakt, że w wyniku treningu wytwarzanie w mięśniach ATP na drodze przemian tlenowych rozpoczyna się wcześniej niż u nietrenowanych. Po zaprzestaniu wysiłku, w okresie odnowy, pobór tlenu nie wraca natychmiast do wartości spoczynkowej, lecz zmniejsza się stopniowo. To podwyższone powysiłkowe zużycie tlenu nazywamy długiem tlenowym (ryc. 1.6). Wspomnieć tu należy, że termin dług tlenowy proponuje się zastąpić innymi terminami, a zwłaszcza terminem powysiłkowe nadmierne zużycie tlenu (EPOC – excess post-exercise oxygen consumption). Wyróżniamy dwie fazy długu tlenowego: fazę szybką (pierwsze 2–3 min) i fazę wolną (nawet ponad 30 min). Dług tlenowy (licząc w litrach zużytego O₂) jest większy od deficytu tlenowego. Oznacza to, że nie jest on prostym „zwrotem” objętości tlenu, którego niedobór wystąpił na początku wysiłku. Obecnie różnicę tę wyjaśnia się jak następuje. W fazie szybkiej długu następuje odbudowa zasobów ATP i fosfokreatyny, a także zapasów tlenu związanego z mioglobiną i tlenu rozpuszczonego w płynie pozakomórkowym w pracujących mięśniach. Stanowi to ok. 20% długu. Również zwiększona praca mięśnia sercowego i mięśni oddechowych wraca do wartości spoczynkowej stopniowo, co wymaga zwiększonej dostawy tlenu. Tlen jest także zużywany do produkcji energii niezbędnej do konwersji mleczanu do glukozy w wątrobie. Do wzrostu powysiłkowego zużycia tlenu przyczynia się również podwyższona ciepłota ciała i katecholaminy, wydzielane w zwiększonej ilości w czasie wysiłku.

Rycina 1.6.

Deficyt tlenowy i dług tlenowy (EPOC). Dług tlenowy jest większy niż deficyt tlenowy.