Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Biology

تحديد مساهمة لأنظمة الطاقة أثناء ممارسة الرياضة

doi: 10.3791/3413 Published: March 20, 2012

Summary

هذا البروتوكول يسمح ركز الباحثون على ممارسة الرياضة والعلوم لتحديد المساهمة النسبية لثلاثة أنظمة الطاقة المختلفة لنفقات الطاقة الإجمالية خلال مجموعة كبيرة ومتنوعة من التدريبات.

Abstract

واحدة من أهم جوانب الطلب الأيضية هي المساهمة النسبية لنظم الطاقة إلى إجمالي الطاقة المطلوبة للنشاط البدني معين. على الرغم من أن بعض الألعاب الرياضية هي سهلة نسبيا لتكون مستنسخة في المختبر (على سبيل المثال، تشغيل وركوب الدراجات)، وعدد من الألعاب الرياضية هي أكثر بكثير من الصعب أن تتكرر، ودرس في الحالات الخاضعة للرقابة. هذا الأسلوب يعرض كيفية تقييم مساهمة الفرق من أنظمة الطاقة في الألعاب الرياضية التي من الصعب تقليد في المراقبة المختبرية. ويمكن تكييف المفاهيم المعروضة هنا للرياضة أي عمليا.

وستكون هناك حاجة المتغيرات التالية فيزيولوجي: بقية استهلاك الأوكسجين، وممارسة استهلاك الأوكسجين، بعد ممارسة استهلاك الأوكسجين، وتركيز بقية اكتات البلازما وبعد ممارسة اكتات ذروة البلازما. لحساب مساهمة الأيض الهوائي، وسوف تحتاج إلى استهلاك الأكسجين في الراحة وأثناء التمارين الرياضية. باستخدامطريقة شبه المنحرف، وحساب المساحة تحت منحنى استهلاك الأوكسجين أثناء ممارسة الرياضة، بطرح منطقة المقابلة لبقية استهلاك الأوكسجين. لحساب مساهمة في عملية الأيض اللاهوائي alactic، واستهلاك الأوكسجين في مرحلة ما بعد ممارسة منحنى لابد من تعديلها لأحادية أو نموذج ثنائي الأسي (من اختيار واحد الذي يناسب). ثم، استخدم لشروط المعادلة المجهزة لحساب التمثيل الغذائي alactic اللاهوائية، كما يلي: بطولة-CP الأيض = A 1 (مل ق -1.) XT 1 (ق). أخيرا، لحساب مساهمة النظام اللاهوائي اللبنيك، وتتضاعف ذروة اكتات البلازما من قبل (3) وكتلة الجسم للرياضي (ثم يتم تحويل النتيجة في مل للام وإلى كج).

ويمكن استخدام الأسلوب على حد سواء لممارسة الرياضة ومستمر وعلى فترات متقطعة. هذا هو نهج مثير جدا للاهتمام ويمكن تكييفه مع التمارين الرياضية والتي يصعب أن تحاكي في البيئات التي تسيطر عليها. أيضا، وهذا هو فقطتوفرة طريقة قادرة على تمييز مساهمة ثلاثة أنظمة مختلفة للطاقة. وهكذا، فإن الطريقة تسمح هذه الدراسة للرياضة مع تشابه كبير في مواقف حقيقية، وتوفير صحة بيئية مرغوب فيه للدراسة.

Protocol

مقدمة

الطاقة اللازمة للحفاظ على الجهد البدني يأتي من مصدرين هما التمثيل الغذائي: التمثيل الغذائي الهوائية واللاهوائية. في حين أن الأيض الهوائي أكثر فعالية من عملية الأيض اللاهوائي (أي أنها تنتج أكبر كمية من ATP لكل جزئ من الركيزة)، وإنتاج الطاقة من خلال عملية التمثيل الغذائي اللاهوائي يمكن أن توفر على كمية عالية من الطاقة في فترة زمنية قصيرة جدا. وهذا قد يكون حاسما في أي حالة تتطلب تحركات سريعة للغاية.

كل رياضة لها خصائص معينة من حيث المهارات الحركية التي تمنح فريد المطالب الفسيولوجية والتمثيل الغذائي للأن رياضة معينة. وأهم جانب من جوانب الطلب الأيضية هي المساهمة النسبية لنظم الطاقة إلى إجمالي الطاقة المطلوبة للنشاط. لتحديد الطلب المحددة لكل الرياضة أمر بالغ الأهمية لوضع نماذج للتدريب الأمثل، والاستراتيجيات الغذائية والمساعدات التي قد يرغوغينيك تكبيرthletic الأداء.

بعض الألعاب الرياضية هي سهلة نسبيا لتكون مستنسخة في إعداد مختبر، وبالتالي فمن الممكن لخلق بيئة للرقابة التي يمكن من خلالها تقييم الرياضيين. هذا هو الحال بالنسبة للتشغيل وركوب الدراجات، على سبيل المثال. حركات يمكن التنبؤ بها يؤلف هذه الرياضة، وبالتالي، فهي سهلة لدراستها. باستخدام بعض المعدات البسيطة، فمن الممكن لتقليد بالضبط تماما بنفس الحركات التي تؤدي الرياضيين في مواقف حقيقية، مثل التدريب والمنافسات. في الواقع، كانت هذه الرياضة أكثر على نطاق واسع من قبل العلماء درس التمارين الرياضية واستفاد مع أدب علمي أكثر كاملة وموثوق بها.

من ناحية أخرى، هناك عدد من الألعاب الرياضية هي أكثر بكثير من الصعب أن تتكرر في المختبر. هذه الرياضة لا يمكن التنبؤ بها وتعتمد على الأعمال التي تقوم بها شريك (ق) والخصم (ق). وهذا يؤدي إلى عدم القدرة على إعادة إنتاج بدقة الظروف التنافسية في المختبر وعدم القدرة على نكتSS هؤلاء الرياضيين في مجال التدريب أو خلال أي منافسة. ربما بسبب هذه المشاكل، التي تلقوها من الاهتمام أقل بكثير من العلماء. هذا هو حال معظم الفرق الرياضية والعديد من الرياضات الفردية 1.

النظر في هذه الجوانب، وتهدف نحن لوصف كيفية تقييم مساهمة الفرق من أنظمة الطاقة في الألعاب الرياضية التي يصعب استنساخها في المراقبة المختبرية. لأن الجودو هي رياضة معقدة جدا ولا يمكن التنبؤ بها، وسوف نستخدم الجودو على سبيل المثال. ومع ذلك، يمكن تكييف المفاهيم المعروضة هنا إلى عدد من الرياضات المختلفة.

1. القياسات الفسيولوجية أثناء الراحة

  1. قياس كتلة الجسم للرياضي قبل له / لها يبدأ ممارسة.
  2. قبل البدء في هذه العملية، جمع صغير عينة من الدم يستريح من شحمة الأذن أو طرف الإصبع، ويبقيه على الجليد حتى يتم الانتهاء من إجراء كل التجارب.
  3. بعد، ضع كالibrated المحمولة محلل الغاز في الموقف الأكثر ملاءمة، والتي تعتمد على الحركات التي سوف تؤدي للرياضي، واستهلاك الأوكسجين سجل يستريح أو خط الأساس لمدة خمس دقائق. خلال قياس خط الأساس، واللاعب لديه في البقاء هادئة الدائمة على قدميه لها / (وإذا كان يمكن تنفيذ هذه العملية في وضع الوقوف) أو جلس في المعدات التي سيتم استخدامها (إذا كان سيتم تنفيذ هذه العملية في cycloergometer أو في أي معدات مماثلة).

2. القياسات الفسيولوجية أثناء ممارسة الرياضة

  1. بعد جمع عينات من الدم أثناء الراحة والراحة استهلاك الأوكسجين، قد تسأل رياضي لبدء ممارسة المحددة التي كنت تدرس. محلل الغاز المحمولة لابد من وضعه في موقف من شأنها أن تتداخل مع ممارسة أي وهذه العملية لن تضر المعدات. يستمر قياس استهلاك الأوكسجين طوال فترة التمرين.

3. القياسات الفسيولوجية بعد التمرين

  • بعد جمع البيانات ممارسة استهلاك الأوكسجين، والحفاظ على تسجيل استهلاك الأكسجين لمدة عشر دقائق قبل إغلاق الجهاز إلى أسفل. إعادة تقويم دائما محلل الغاز إذا يتم تقييم أكثر من رياضي في نفس اليوم.
  • من أجل التعرف على اكتات البلازما الذروة بعد ممارسة الرياضة، وجمع عينات الدم الصغيرة على الفور بعد دقائق التمرين، ثلاثة، خمسة وسبعة بعد التمرين. ابقائهم على الجليد حتى التحليل.
  • 4. عينات الدم ومعالجة الذروة تحديد اللاكتات البلازما

    1. يجب أن توضع جميع عينات الدم في microtubes تحتوي على حجم مماثل من حل ناف 2٪ (أي، إذا كان يتم تجميع 25 ميكرولتر من الدم، وضعه في 25 ميكرولتر من ناف 2٪).
    2. عندما يتم الانتهاء من جمع البيانات، والبلازما منفصلة من كريات الدم الحمراء من قبل الغزل العينات لمدة 5 دقائق على 2000 غرام عند 4 درجة مئوية.
    3. ويمكن تحديد اكتات البلازما من خلال مجموعة متنوعة من 3، methods2. في المختبر، ونحن نستخدم المنهجيات الكهروكيميائيةالتطوير التنظيمي مع المعونة من محلل اكتات automatized (أصفر سبرينغز 1500 رياضة، أوهايو).

    5. الحسابات

    1. حساب صافي الطاقة المتولدة عن عملية الأيض الهوائي عن طريق طرح بقية استهلاك الأوكسجين من ممارسة استهلاك الأوكسجين. يتم الحصول على استهلاك الأوكسجين في بقية بضرب متوسط ​​30 ثانية الأخيرة من خط الأساس استهلاك الأوكسجين في الوقت ممارسة المدة الإجمالية. ثم، وحساب المساحة تحت منحنى استهلاك الأوكسجين ممارسة باستخدام الأسلوب شبه منحرف. أخيرا، طرح استهلاك الأوكسجين الراحة من ممارسة استهلاك الأوكسجين.
    2. ويمكن اعتبار مساهمة عملية التمثيل الغذائي في alactic اللاهوائية (أي مسار ATP-CP) باعتبارها العنصر سريع من زيادة استهلاك الأوكسجين في مرحلة ما بعد التمرين 4-6، كما هو موضح في الشكل رقم 1. حساب الطاقة التي ينتجها نظام alactic من المناسب حركية من استهلاك الأوكسجين في مرحلة ما بعد العملية لثنائية أو monoexponenti 1آل منحنى. يمكن القيام بذلك مع المعونة من برامج الرياضيات "(على سبيل المثال إصدار أصل Microcal 7.0). اختيار من منحنى أحادي أو ثنائي الأسي، استنادا إلى النموذج الذي يناسب لمجموعة البيانات الخاصة بك (على سبيل المثال، وهو أدنى بقايا). ثم، واستخدام المصطلحات التي قدمتها معادلة المجهزة (معادلة 1) لحساب مساهمة alactic وفق المعادلة 2.
      Fiugre 1
      الشكل 1. توضيح تخطيطي من منحنى استهلاك الأوكسجين النموذجية التي تم الحصول عليها في بقية وأثناء وبعد ممارسة الرياضة.
      معادلة 1:
      المعادلة 1
      المعادلة 2:
      المعادلة 2
      حيث V O2 (ر) هو امتصاص الأوكسجين في الزمن t، V O2baseline هو امتصاص الأوكسجين في الأساس، A هي السعة، δ هو تأخير الوقت، τ هو وقت ثابت،و 1 و 2 للدلالة على مكونات السريعة والبطيئة، على التوالي.
    3. لحساب مساهمة النظام اللاهوائي اللبنيك، ويفترض أن 1 مم من لاكتات فوق القيم يستريح يتوافق إلى 3 مل من الأوكسجين المستهلكة للكيلوغرام الواحد من جسم mass7. وهكذا، وحساب دلتا اكتات البلازما الذروة (أي ذروة البلازما اكتات ناقص يستريح اكتات البلازما) واضربها (3) وكتلة الجسم للرياضي. ثم يتم تحويل القيمة التي تم الحصول عليها من الأوكسجين في مل إلى لتر والطاقة (كج)، على افتراض أن كل 1 لتر من O 2 تساوي 20،92 كيلوجول.
    4. أخيرا، تتلخص النتيجة التي حصل عليها كل نظام الطاقة حتى يكون لديك نفقات الطاقة الإجمالية خلال النشاط والمساهمة النسبية لكل من نظام يمكن أن تحسب.

    6. ممثل النتائج

    الشكل 2 يصور منحنى ممثل استهلاك الأكسجين في الراحة، وأثناء ممارسة التمرينات الرياضية وبعدها. فيأداء الرياضيين المثال المستخدم هنا، ثلاث تقنيات مختلفة الجودو (O-أوشي، غاري، harai goshi وseoi ناجي-) لمدة خمس دقائق (واحد من رمي كل ق 15) 8. هذا هو رد نموذجي لممارسة على فترات متقطعة. بعد هذه الحسابات، حصلنا على النتائج النهائية على مساهمة نظم الطاقة خلال التمارين الجودو (الجدول 1).

    يتم عرض نتائج ممثل إضافي في الجدول رقم 2. في هذا المثال، تم تقييم متسلقي الصخور في الأماكن المغلقة من مستويات تنافسية مختلفة (على سبيل المثال، في مقابل النخبة الترفيهية) خلال مسار الصعود المنخفضة صعوبة. وتظهر النتائج الفردية لأحد رياضي النخبة واحد رياضي الترفيهية (الجدول 2).

    Seoi-nague Harai-goshi O-أوشي، غاري
    كج ٪ كج ٪ كج ٪
    اللاهوائية alactic 46 ± 20 16.3 ± 2.8 43 ± 21 16.1 ± 2.7 36 ± 22 14.6 ± 2.8
    الهوائية 223 ± 66 82.2 ± 2.9 211 ± 66 82.3 ± 3.8 196 ± 74 84.0 ± 3.8
    اللاهوائية اللبنيك 4 ± 2 1.5 ± 0.7 5 ± 5 1.6 ± 1.4 4 ± 4 1.5 ± 1.1
    مجموع 273 ± 86 - 259 ± 91 - 237 ± 99 -
    مجموع (كج / دقيقة) 51.9 ± 8.7 - 49.4 ± 8.9 - 45،3 ± 19،6 -

    الجدول رقم 1. النتائج الممثل الإنفاق الكلي للطاقة، ومساهمة نظم الطاقة خلال ثلاثة تدريبات الجودو مختلفة.

    المستوى التنافسي الهوائية (٪) اللاهوائية اللبن (٪) اللاهوائية Alactic (٪) مجموع (كج) مجموع (كج / ق) نخبة 40 8 52 70.4 1.00
    الترفيهية 40 15 45 96.1 1.15

    الجدول 2. بيانات فردية الممثل الإنفاق الكلي للطاقة، ومساهمة نظم الطاقة خلال مسار الصعود المنخفضة صعوبة.

    الشكل 2
    الشكل 2. النتائج التي تم الحصول عليها الممثل أثناء ممارسة الجودو 5 دقائق.

    Discussion

    ويمكن استخدام الأسلوب أظهرنا الأرنب لممارسة الرياضة على حد سواء ومستمر وعلى فترات متقطعة. ميزة كبيرة للطريقة التي يمكن تكييفها لتمارين الرياضية والتي يصعب أن تحاكي في ضبط مختبر للرقابة. وعلاوة على ذلك، هذه هي الطريقة الوحيدة المتاحة قادرة على تمييز مساهمة ثلاثة أنظمة مختلفة للطاقة. وهكذا، فإن الطريقة تسمح هذه الدراسة للرياضة مع تشابه كبير في مواقف حقيقية، وتوفير صحة بيئية مرغوب فيه لدراسة 9. على سبيل المثال، دراسة أجريت مؤخرا من قبل ميلو وآخرون. وأظهرت أن 10 مساهمة حال السكر في عام 2000 م في سباق التجديف المياه من 7٪ فقط، مما يعني أن أداء التجديف يعتمد بشكل رئيسي على الأيض الهوائي. وبالمثل، فإن الدراسة التي Beneke وآخرون 4 أكد أن المصدر الرئيسي للطاقة خلال واحدة من الاختبارات اللاهوائية الأكثر استخداما، واختبار ينجيت اللاهوائية، هي عملية الأيض اللاهوائي (20٪ الهوائية، (30). علاء٪ctic وحال السكر 50٪). لقد تميزت الدراسات التي أجريت مؤخرا من قبل مجموعة لدينا أيضا مساهمات الطاقة من تسلق داخلي (6) والجودو كما ورد في هذا المثال. وبالفعل، فإن المعرفة بشأن مساهمة حيوية هو أمر حاسم لوضع استراتيجيات يرغوغينيك، وتنظيم التدريب أو حتى للتحقق من صحة الاختبار.

    هذه الطريقة لها بعض القيود. أولا، تكلفة معدات عالية نوعا ما، ويطلب من الموظفين المدربين المتخصصين. الثاني، بالرغم من أنه يمكن تحاكي معظم الألعاب الرياضية مع هذه التقنية، فإنه ليس من أي نوع من التمارين التي يمكن دراستها باستخدام محلل الغاز المحمولة. أخيرا، وكما اللاكتات البلازما لا يمثل بالضبط اكتات مجموع تنتجها العضلات والهيكل العظمي خلال النشاط، يمكن اعتبار النتائج التي حصل عليها هذا الإجراء باعتباره التقديرية من الطلب الأيضية أثناء ممارسة الرياضة، بدلا من القياس الكمي الدقيق للمساهمة نشيطة. ومع ذلك، وهذا هو التحقق من صحة البيانات فقطثود متاح 11 قادرة على تمييز مساهمة الأنظمة الثلاثة الطاقة المختلفة.

    Disclosures

    الكتاب يعلن ليست لديهم تعارض في المصالح فيما يتعلق بهذه الدراسة.

    Acknowledgments

    نشكر لبيناتي فابيانا للتعاون نوع لها في شريط الفيديو. كما نشكر FAPESP (# 2007/51228-0) وCNPq (# 300133/2008-1) لتقديم الدعم لأبحاثنا في هذا المجال.

    Materials

    Name Company Catalog Number Comments
    YSI 1500 Sport Yellow Springs This equipment allows a quick and easy plasma lactate determination
    K4 b2 Cosmed This equipment is essential for measuring oxygen consumption throughout the exercise
    Software Microcal 6.0 OriginLab This software (or any other with similar capabilities) will be useful for the calculations

    DOWNLOAD MATERIALS LIST

    References

    1. Franchini, E., Del Vecchio, F. B., Matsushigue, K. A. Physiological profiles of elite judo athletes. Sports Med. 41, 147-166 (2011).
    2. Bergmeyer, H. U., Bergmeyer, J., Grassl, M. Methods of enzymatic analysis. Academic Press. New York. (1983).
    3. Passonneau, J. V., Lowry, O. H. Enzymatic Analysis. A Practical Guide. Humana Press. Totowa, New Jersey. (1993).
    4. Beneke, R., Pollmann, C., Bleif, I. How anaerobic is the Wingate Anaerobic Test for humans. Eur. J. Appl. Physiol. 87, 388-392 (2002).
    5. Beneke, R., Beyer, T., Jachner, C. Energetics of karate kumite. Eur. J. Appl. Physiol. 92, 518-523 (2004).
    6. Bertuzzi, R. C. D., Franchini, E., Kokubun, E. Energy system contributions in indoor rock climbing. Eur. J. Appl. Physiol. 101, 293-300 (2007).
    7. di Prampero, P. E., Ferretti, G. The energetics of anaerobic muscle metabolism: a reappraisal of older and recent concepts. Respir. Physiol. 118, 103-115 (1999).
    8. Franchini, E., Bertuzzi, R. C. D., Degaki, E. Energy Expenditure in Different Judo Throwing Techniques. Proceedings of first joint international pre-Olympic conference of sports science and sports engineering, vol II. Bio-mechanics and sports engineering. 55-60 (2008).
    9. Calmet, M. Developing ecological research in judo. Percept. Mot. Skills. 105, 646-648 (2007).
    10. Mello, F. D., Bertuzzi, R. C., Grangeiro, P. M. Energy systems contributions in 2,000 m race simulation: a comparison among rowing ergometers and water. Eur. J. Appl. Physiol. 105, 615-619 (2009).
    11. Bertuzzi, R. C., Franchini, E., Ugrinowitsch, C. Predicting MAOD using only a supramaximal exhaustive test. Int. J. Sports Med. 31, 477-481 (2010).
    تحديد مساهمة لأنظمة الطاقة أثناء ممارسة الرياضة
    Play Video
    PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

    Cite this Article

    Artioli, G. G., Bertuzzi, R. C., Roschel, H., Mendes, S. H., Lancha Jr., A. H., Franchini, E. Determining the Contribution of the Energy Systems During Exercise. J. Vis. Exp. (61), e3413, doi:10.3791/3413 (2012).More

    Artioli, G. G., Bertuzzi, R. C., Roschel, H., Mendes, S. H., Lancha Jr., A. H., Franchini, E. Determining the Contribution of the Energy Systems During Exercise. J. Vis. Exp. (61), e3413, doi:10.3791/3413 (2012).

    Less
    Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
    View Video

    Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

    Waiting X
    simple hit counter