Login processing...

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

Biology

Het bepalen van de bijdrage van de Energy Systems tijdens de training

doi: 10.3791/3413 Published: March 20, 2012

Summary

Dit protocol stelt onderzoekers in staat gericht op beweging en sport wetenschappen het bepalen van de relatieve bijdrage van de drie verschillende energiesystemen aan het totale energieverbruik tijdens een grote verscheidenheid aan oefeningen.

Abstract

Een van de belangrijke aspecten van de metabole vraag de relatieve bijdrage van de energie systemen de totale energie die voor een bepaalde beweging. Hoewel sommige sporten zijn relatief eenvoudig te reproduceren in een laboratorium (bijvoorbeeld hardlopen en fietsen), een aantal sporten zijn veel moeilijker te worden gereproduceerd en bestudeerd in gecontroleerde situaties. Deze methode toont hoe het beoordelen van de differentiële bijdrage van de energiesystemen in de sport die moeilijk na te bootsen in gecontroleerde laboratoriumomstandigheden. De begrippen hier kan worden aangepast aan vrijwel elke sport.

De volgende fysiologische variabelen nodig zullen zijn: rust zuurstofverbruik, de uitoefening zuurstofverbruik, na het sporten zuurstofverbruik, rust plasmalactaatconcentratie en na het sporten plasma lactaat. Om de bijdrage van het aërobe metabolisme te berekenen, kunt u het zuurstofverbruik nodig in rust en tijdens de oefening. Door detrapezium-methode, de berekening van de oppervlakte onder de curve van zuurstofverbruik tijdens het sporten, het aftrekken van de oppervlakte die overeenkomt met de rest zuurstofverbruik. Voor de berekening van de bijdrage van de alactic anaerobe stofwisseling, de post-exercise zuurstofverbruik curve moet worden aangepast om een ​​mono-of een bi-exponentiële model (gekozen door degene die het best past). Gebruik dan de voorwaarden van de gefitte vergelijking met de anaërobe alactic metabolisme te berekenen, als volgt: ATP-CP metabolisme = A 1 (mL s -1.) Xt 1 (s). Ten slotte wordt de bijdrage van het melkzuur anaerobe systeem berekenen, vermenigvuldigt piekplasma lactaat met 3 en de sporter massa (het resultaat mL wordt vervolgens omgezet L en in kJ).

De werkwijze kan worden gebruikt voor zowel continue als intermitterend bewegen. Dit is een zeer interessante aanpak, omdat het kan worden aangepast aan oefeningen en sport die moeilijk te worden nagebootst in gecontroleerde omgevingen. Dit is ook het slechtserkrijgbaar methode kunnen onderscheiden van de bijdrage van drie verschillende energiesystemen. Zo is de methode voor de studie van sporten met grote gelijkenis met echte situaties, waardoor het wenselijk ecologische validiteit van de studie.

Protocol

Introductie

De benodigde energie voor het ondersteunen van een lichamelijke inspanning komt uit twee bronnen metabolische: aerobe en anaerobe metabolisme. Terwijl de aërobe stofwisseling is efficiënter dan de anaërobe stofwisseling (dat wil zeggen, het produceert een hoger bedrag van ATP per mol van de ondergrond), het produceren van energie door anaerobe stofwisseling kan een grote hoeveelheid energie te leveren in een zeer korte periode. Dit kan bepalend zijn voor elke situatie die extreem snelle bewegingen moet maken.

Elke sport heeft specifieke kenmerken op het gebied van motorische vaardigheden die unieke fysiologische en metabole eisen voor die bepaalde sport te verlenen. Het meest belangrijke aspect van de metabole vraag de relatieve bijdrage van de energie systemen de totale benodigde energie voor de activiteit. Om vast te stellen de specifieke vraag van elke sport is cruciaal voor het ontwikkelen van optimale training modellen, voedings-strategieën en ergogene hulpmiddelen die kunnen maximaliseren eenthletic prestaties.

Sommige sporten zijn relatief gemakkelijk te reproduceren in een laboratorium omgeving, dus is het mogelijk om een ​​gecontroleerde omgeving waarin sporters kunnen worden geëvalueerd. Dit is het geval van lopen en fietsen, bijvoorbeeld. Voorspelbare bewegingen samen te stellen van deze sport en daarom zijn ze makkelijk te worden bestudeerd. Met behulp van enkele eenvoudige apparatuur is het mogelijk om heel precies na te bootsen dezelfde bewegingen die atleten presteren in reële situaties, zoals trainingen en wedstrijden. Inderdaad, zijn deze sporten wordt meer uitvoerig bestudeerd door oefening wetenschappers en profiteerde met een meer complete en betrouwbare wetenschappelijke literatuur.

Anderzijds een aantal sporten veel moeilijker worden weergegeven in het laboratorium. Deze sporten zijn onvoorspelbaar en afhankelijk van de acties van de partner (s) en tegenstander (s). Dit leidt tot een onvermogen om nauwkeurig te reproduceren van de concurrentievoorwaarden in het lab en een onvermogen naar Assess deze atleten in het veld tijdens een training of wedstrijd. Misschien omdat van deze problemen, hebben zij veel minder aandacht gekregen van de wetenschappers. Dit is het geval van de meerderheid van teamsporten en vele individuele sporten 1.

Rekening houdend met deze aspecten, hebben we geprobeerd om te beschrijven hoe aan de differentiële bijdrage van de energiesystemen in de sport die moeilijk zijn te reproduceren in gecontroleerde laboratoriumomstandigheden te beoordelen. Want judo is een zeer complexe en onvoorspelbare sport, zullen we gebruik maken van judo als voorbeeld. Echter, de begrippen hier worden aangepast aan verschillende sporten.

1. Fysiologische Metingen bij Rest

  1. Meet de atleet body mass voordat hij / zij initieert oefenen.
  2. Voor aanvang van de oefening, het verzamelen van een kleine rust bloedmonster van oorlel of vingertop en houd het op ijs totdat het hele experimentele procedure is voltooid.
  3. Na, plaatst u het calibrated draagbare gas analyser op de meest gunstige ligging, die afhankelijk is van de bewegingen die de atleet zal gaan uitvoeren en opnemen van rust of baseline zuurstofverbruik gedurende vijf minuten. Tijdens de nulmeting, de sporter moet rustig blijven staan ​​op zijn / haar voeten (als de oefening zal worden uitgevoerd in een staande positie) of zat in de apparatuur die gebruikt zullen worden (als de oefening zal worden uitgevoerd in een cycloergometer of in een soortgelijke apparatuur).

2. Fysiologische metingen tijdens de training

  1. Na het verzamelen van rust bloedmonster en rusten zuurstofverbruik, kunt u vragen de atleet op de specifieke oefening die je studeert te starten. De draagbare gasanalysator moet worden geplaatst in een positie dat er geen zal bemoeien met oefening en dat de oefening is niet schadelijk voor de apparatuur. Ga door het meten van het zuurstofverbruik gedurende de uitoefenperiode.

3. Fysiologische Metingen Na het trainen

  • Na het verzamelen van oefening zuurstofverbruik gegevens, blijven opnemen zuurstofverbruik tien minuten voor het afsluiten van de apparatuur naar beneden. Altijd opnieuw te kalibreren de gasanalysator als meer dan een atleet wordt geëvalueerd op dezelfde dag.
  • Met het oog op de piek plasma lactaat te identificeren na het sporten, het verzamelen van kleine bloedmonsters onmiddellijk na de inspanning, drie, vijf en zeven minuten na het sporten. Houd ze op ijs tot analyse.
  • 4. Bloedmonsters Verwerking en Peak Plasma bepaling van melkzuur

    1. Alle bloedmonsters moeten worden geplaatst in microbuisjes met een vergelijkbaar volume van een 2% NaF-oplossing (dat wil zeggen, als je het verzamelen van 25 ul van bloed, te plaatsen in 25 ul van 2% NaF).
    2. Wanneer gegevensverzameling is voltooid, gescheiden plasma van erythrocyten door het draaien van monsters gedurende 5 minuten bij 2000 g bij 4 ° C.
    3. Plasma lactaat kan worden bepaald door een verscheidenheid van methods2, 3. In ons lab, gebruiken we de elektrochemische method met behulp van een geautomatiseerd lactaat analyser (Yellow Springs 1500 Sport, Ohio).

    5. Berekeningen

    1. Bereken de netto-energie opgewekt door de aërobe stofwisseling door het aftrekken van rust zuurstofverbruik van de uitoefening zuurstofverbruik. Zuurstofverbruik in rust wordt verkregen door het gemiddelde van de laatste 30 seconden van de baseline zuurstofverbruik door de totale trainingsduur tijd. Vervolgens berekent de oppervlakte onder de kromme van uitoefening zuurstofverbruik door de trapeziumvormige methode. Tot slot, trek de rust zuurstofverbruik van de uitoefening zuurstofverbruik.
    2. De bijdrage van de anaërobe alactic metabolisme (de ATP-CP pathway) kan worden beschouwd als de snelle component overmaat na beweging zuurstofverbruik 4-6, zoals in figuur 1. Bereken de energie die door de alactic systeem fitting de kinetiek van de post-oefening zuurstof consumptie naar een bi-of een monoexponential curve. Dit kan met behulp van software wiskunde (bijv. Microcal Origin versie 7.0). Kies de mono-of bi-exponentiële curve op basis van het model dat het beste past bij uw gegevens set (dat wil zeggen, het laagste residu). Gebruik dan de voorwaarden die door de aangepaste vergelijking (vergelijking 1) tot alactic bijdrage van de vergelijking 2 te berekenen.
      Fiugre 1
      Figuur 1. Schematische weergave van een typische kromme verkregen zuurstofverbruik in rust, tijdens en na inspanning.
      Vergelijking 1:
      Vergelijking 1
      Vergelijking 2:
      Vergelijking 2
      waarbij V O2 (t) zuurstofopname op tijdstip t, V O2baseline is zuurstofopname bij aanvang A de amplitude, δ is de vertragingstijd, τ een tijdconstanteen 1 en 2 geven de snel en langzaam componenten voor resp.
    3. Om de bijdrage van de melkzuur anaerobe systeem berekenen, wordt aangenomen dat 1 mM van lactaat boven de rust waarden overeen met 3 ml zuurstof verbruikt per kilogram lichaamsgewicht mass7. Zo bereken delta piek plasma lactaat (dat wil zeggen, de piek plasma-lactaat min rust plasma lactaat) en vermenigvuldigen met 3 en door de atleet lichaamsmassa. De verkregen waarde van zuurstof in mL wordt vervolgens omgezet L en energie (kJ), ervan uitgaande dat elke 1 L O 2 gelijk is aan 20,92 kJ.
    4. Tenslotte wordt het resultaat van elke energiesysteem samengevat zodat de totale energieverbruik gedurende de activiteit en de relatieve bijdrage van elk systeem kan worden berekend.

    6. Representatieve resultaten

    Figuur 2 geeft een representatieve curve van zuurstofverbruik in rust, tijdens het sporten en na het sporten. In debijvoorbeeld gebruikt hier, atleten uitgevoerd drie verschillende judo technieken (o-uchi-gari, harai-goshi en seoi-nage) gedurende vijf minuten (een worp om de 15 s) 8. Dit is een typische respons op intermitterende beweging. Na de berekeningen, kregen we de definitieve resultaten over de bijdrage van de energiesystemen tijdens de judo-oefeningen (tabel 1).

    Extra representatieve resultaten worden weergegeven in tabel 2. In dit voorbeeld werden indoor klimmers van verschillende concurrerende niveaus (dat wil zeggen, recreatie versus elite) bij de beoordeling tijdens een laag-moeilijkheidsgraad klim route. Individuele resultaten voor een topsporter en een recreatieve sportbeoefenaar worden weergegeven (tabel 2).

    Seoi-nague Harai-goshi O-uchi-gari
    kJ % kJ % kJ %
    Anaërobe alactic 46 ± 20 16,3 ± 2,8 43 ± 21 16,1 ± 2,7 36 ± 22 14,6 ± 2,8
    Aerobic 223 ± 66 82,2 ± 2,9 211 ± 66 82,3 ± 3,8 196 ± 74 84,0 ± 3,8
    Anaërobe melkzuur 4 ± 2 1,5 ± 0,7 5 ± 5 1,6 ± 1,4 4 ± 4 1,5 ± 1,1
    Totaal 273 ± 86 - 259 ± 91 - 237 ± 99 -
    Totaal (kJ / min) 51,9 ± 8,7 - 49,4 ± 8,9 - 45,3 ± 19,6 -

    Tabel 1. Vertegenwoordiger resultaten van het totale energieverbruik en de bijdrage van de energiesystemen tijdens drie verschillende judo-oefeningen.

    Concurrerend niveau Aerobic (%) Anaërobe Melkzuur (%) Anaërobe Alactic (%) Totaal (kJ) Totaal (kJ / s) Elite 40 8 52 70,4 1,00
    Recreatieve 40 15 45 96,1 1,15

    Tabel 2. Vertegenwoordiger individuele gegevens van het totale energieverbruik en de bijdrage van de energiesystemen tijdens een laag-moeilijkheidsgraad klim route.

    Figuur 2
    Figuur 2. Vertegenwoordiger van resultaten die zijn verkregen tijdens een 5-minuten judo oefening.

    Discussion

    De methode blijkt hare kan worden gebruikt voor zowel continue als intermitterend bewegen. Het grote voordeel van de werkwijze is dat het kan worden aangepast aan oefeningen en sport moeilijk worden nagebootst in gecontroleerde laboratoriumomgevingen. Bovendien is dit de enige wijze kunnen onderscheiden bijdrage van drie verschillende energiesystemen. Aldus maakt de werkwijze voor de studie van sporten met grote gelijkenis met reële situaties, die wenselijk ecologische validiteit de studie 9. Bijvoorbeeld, een recente studie van Mello et al.. 10 toonde aan dat de glycolytische bijdrage in een 2000 meter op het water roeien ras is van slechts 7%, wat betekent dat roeien prestatie is voornamelijk afhankelijk van de aërobe stofwisseling. Ook een studie van Beneke et al. 4 heeft bevestigd dat de belangrijkste bron van energie tijdens een van de meest gebruikte anaërobe tests, de Wingate Anaërobe Test, is het anaëroob metabolisme (20% aërobe;. 30% alaCTIC en 50% glycolytische). Recente studies van onze groep zijn ook kenmerkend was voor de energie-bijdragen van indoor klimmen 6 en judo 8, zoals in dit voorbeeld. Inderdaad, de kennis over de energetische bijdrage is van cruciaal belang voor de ontwikkeling van ergogene strategieën, training organisatie of zelfs voor het valideren van een test.

    Deze methode heeft een aantal beperkingen. Ten eerste, de kosten van de apparatuur hoge kant en speciaal getraind personeel vereist. Ten tweede, hoewel de meeste sporten kunnen worden nagebootst met deze techniek, is het niet elke vorm van oefening die kan worden bestudeerd met behulp van de draagbare gas analyser. Ten slotte, zoals plasma lactaat niet precies de totale lactaat geproduceerd door spierweefsel tijdens de activiteit vertegenwoordigen, kunnen de resultaten van deze procedure worden beschouwd als een schattingszin van de metabole vraag tijdens het sporten, in plaats van een nauwkeurige kwantificering van de energetische bijdrage. Toch, dit is de enige gevalideerde meThOD beschikbaar 11 kunnen onderscheiden van de bijdrage van de drie verschillende energiesystemen.

    Disclosures

    De auteurs verklaren dat ze geen belangenconflict met betrekking tot dit onderzoek.

    Acknowledgments

    Wij danken aan Fabiana Benatti voor haar welwillende medewerking in de video. We danken ook FAPESP (# 2007/51228-0) en CNPq (# 300133/2008-1) voor de ondersteuning van onze onderzoeken op dit gebied.

    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).
    Het bepalen van de bijdrage van de Energy Systems tijdens de training
    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