Login processing...

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

Biology

לקבוע את התרומה של מערכות אנרגיה במהלך פעילות גופנית

doi: 10.3791/3413 Published: March 20, 2012

Summary

פרוטוקול זה מאפשר החוקרים התמקדו פעילות גופנית וספורט מדעי כדי לקבוע את התרומה היחסית של שלוש מערכות אנרגיה שונות הוצאות האנרגיה במהלך מגוון גדול של תרגילים.

Abstract

אחד ההיבטים החשובים ביותר של הדרישה המטבולית הוא התרומה היחסית של מערכות אנרגיה לאנרגיה הכולל הנדרש לפעילות גופנית נתונה. למרות הספורט כמה קל יחסית לשכפל במעבדה (למשל, ריצה ורכיבה על אופניים), מספר הספורט הם הרבה יותר קשה להעתיק ולמד במצבים מבוקרים. שיטה זו מציגה כיצד להעריך את התרומה הדיפרנציאלית של מערכות אנרגיה בספורט שקשה לחקות בתנאי מעבדה מבוקרים. המושגים המוצגים כאן ניתן להתאים כל ספורט כמעט.

המשתנים פיזיולוגיים הבאות יהיה צורך: צריכת החמצן במנוחה, צריכת חמצן פעילות גופנית, לאחר פעילות גופנית צריכת החמצן, פלזמה השאר חומצת חלב בריכוז חומצת חלב לאחר אימון פלזמה שיא. כדי לחשב את התרומה של המטבוליזם האירובי, תצטרך צריכת החמצן במנוחה במהלך פעילות גופנית. באמצעותשיטת טרפז, לחשב את השטח מתחת לעקומה של צריכת חמצן במהלך פעילות גופנית, הפחתת צריכת השטח המתאים החמצן במנוחה. כדי לחשב את התרומה של מטבוליזם אנאירובי alactic, שלאחר האימון עקומת צריכת החמצן חייב להיות מותאם מונו או מודל דו מעריכי (שנבחר על ידי אחד המתאים ביותר). לאחר מכן, השתמש במונחים של המשוואה מצויד לחישוב חילוף החומרים alactic אנאירובי, כדלקמן: ATP-CP חילוף החומרים = 1 (מ"ל של -1). XT 1 (S). לבסוף, כדי לחשב את התרומה של מערכת אנאירובית לקטית, להכפיל לקטט פלזמה לשיא של 3 על ידי מסת גוף של ספורטאי (את התוצאה מ"ל מומר אז L אל kJ).

השיטה יכולה לשמש הן פעילות גופנית רציפה לסירוגין. זוהי גישה מעניינת מאוד כפי שהוא יכול להיות מותאם תרגילים וספורט שקשה להיות חיקה בסביבה מבוקרת. כמו כן, זוהי רקשיטת vailable מסוגל להבחין בתרומה של שלוש מערכות אנרגיה שונות. לכן, השיטה מאפשרת לימוד של ספורט עם הדמיון הרב למצבים אמיתיים, מתן תוקף אקולוגי רצוי המחקר.

Protocol

הקדמה

האנרגיה הדרושה לקיום מאמץ גופני מגיע משני מקורות: מטבוליים במטבוליזם האירובי והן במטבוליזם האנאירובי. בעוד חילוף החומרים אירובית יעילה יותר חילוף החומרים האנאירובי (כלומר, הוא מייצר כמות גבוהה יותר של ATP לכל מול המצע), הפקת אנרגיה באמצעות חילוף החומרים האנאירובי יכול לספק כמות גבוהה של אנרגיה בפרק זמן קצר מאוד. זה עשוי להיות מכריע בכל מצב הדורש תנועות מהירות ביותר.

ספורט לכל אחד מהם יש מאפיינים ייחודיים מבחינת המוטוריקה המזכות דרישות פיזיולוגיים ומטבוליים ייחודיים ספורט מסוים. ההיבט החשוב ביותר של הדרישה המטבולית הוא התרומה היחסית של מערכות אנרגיה לאנרגיה הכולל הנדרש לפעילות. כדי לקבוע את הדרישה הספציפית של כל אחד מענפי הספורט הוא חיוני לפיתוח מודלים אימון אופטימיזציה, אסטרטגיות תזונתיות ועזרי ergogenic שעשויים להגדילthletic הביצועים.

ספורט כמה קל יחסית לשכפל במעבדה הגדרה, וכך אפשר ליצור סביבה מבוקרת שבה ניתן להעריך ספורטאים. זה המקרה של ריצה ורכיבה על אופניים, למשל. תנועות אלה צפויות להלחין ספורט, ולכן הם קלים להיחקר. באמצעות ציוד כמה פשוט, ניתן לחקות בדיוק בדיוק אותן תנועות, כי ספורטאים המבצעים במצבים אמיתיים, כגון אימונים ותחרויות. אכן, ספורט אלה נחקרו באופן נרחב יותר על ידי מדענים פעילות גופנית ו נהנו עם הספרות המדעית מלאה ואמינה יותר.

מצד שני, מספר הספורט הם הרבה יותר קשה לשכפל במעבדה. ספורט אלה הם בלתי צפויים תלוי את הפעולות של השותף (ים) ו היריב (ים). זה מוביל לחוסר יכולת לשחזר במדויק את התנאים התחרותיים במעבדה וחוסר יכולת Asseהס.ס. אלה ספורטאים בתחום במהלך אימון או תחרות. אולי בגלל בעיות אלה, הם קיבלו את תשומת הלב הרבה פחות מן המדענים. זה המצב של רוב בספורט קבוצתי לבין ספורט יחיד רבות 1.

לאור היבטים אלה, אנו שנועדה לתאר כיצד להעריך את התרומה הדיפרנציאלית של מערכות אנרגיה בספורט שקשה לשחזר בתנאי מעבדה מבוקרים. בגלל הג'ודו הוא ספורט מאוד מורכב ובלתי צפוי, נשתמש ג'ודו כדוגמה. עם זאת, המושגים המוצגים כאן ניתן להתאים למספר ספורט שונים.

1. מדידות פיזיולוגיות במנוחה

  1. למדוד את מסת הגוף של ספורטאי לפני שהוא / היא יוזמת פעילות גופנית.
  2. לפני ביצוע פעילות גופנית, לאסוף דגימת דם קטנה מנוחה מן התנוך או האצבע ולשמור על הקרח עד הליך הניסוי כולו נגמר.
  3. בעקבות, הצב את קאלibrated Analyzer גז נייד במיקום הנוח ביותר, אשר תלוי על תנועות המתאמן יבצע, ולנוח או הבסיס שיא צריכת החמצן במשך חמש דקות. במהלך המדידה הבסיסית, ספורטאי צריך להישאר בעמידה שקטה / היא בעל רגל (אם התרגיל יתבצע בעמידה) או ישב ציוד שישמש (אם התרגיל יבוצע cycloergometer או כל ציוד דומה).

2. מדידות פיזיולוגיות במהלך פעילות גופנית

  1. לאחר איסוף דגימת דם המנוחה ולנוח צריכת החמצן, אתה יכול לשאול ספורטאי להתחיל את התרגיל הספציפי שאתה לומד. נתח גז נייד צריך להיות ממוקם במיקום אשר לא להפריע פעילות גופנית פעילות גופנית לא תגרום נזק לציוד. המשך מדידת צריכת החמצן במהלך תקופת המימוש.

3. מדידות פיזיולוגיות לאחר האימון

  • לאחר איסוף נתוני הצריכה חמצן פעילות גופנית, צריכת חמצן לשמור הקלטה עשר דקות לפני סגירת ציוד למטה. תמיד לכייל מחדש את נתח הגז אם אחד או יותר של הספורטאי מתבצעת הערכה באותו יום.
  • על מנת לזהות לקטט פלזמה לשיא לאחר האימון, לאסוף דגימות דם קטנים מיד לאחר דקות, פעילות גופנית שלוש, חמש ושבע לאחר האימון. לשמור אותם על הקרח עד הניתוח.
  • 4. דגימות דם עיבוד שיא קביעת פלזמה לקטט

    1. דגימות דם כל יש להציב microtubes המכילים נפח דומה של פתרון NAF 2% (כלומר, אם אתה אוסף 25 μL של דם, למקם אותו μL 25 של NAF 2%).
    2. לאחר איסוף הנתונים הוא סיים, פלזמה נפרד אריתרוציטים ידי ספינינג דגימות במשך 5 דקות ב 2000 גרם ב 4 ° C.
    3. לקטט פלזמה ניתן לקבוע באמצעות מגוון רחב של methods2, 3. במעבדה שלנו, אנו משתמשים ספיד אלקטרוכימיעוד בעזרת Analyzer לקטט automatized (צהוב ספרינגס 1500 ספורט, אוהיו).

    5. חישובים

    1. לחשב את האנרגיה נטו המטבוליזם האירובי על ידי הפחתת צריכת החמצן השאר מצריכת חמצן פעילות גופנית. צריכת החמצן במנוחה מתקבל על ידי הכפלת ממוצע של 30 שניות האחרונות של צריכת החמצן הבסיסית של משך זמן האימון הכולל. לאחר מכן, לחשב את השטח מתחת לעקומה של צריכת חמצן פעילות גופנית בשיטת טרפז. בסופו של דבר, להפחית את צריכת החמצן במנוחה מצריכת חמצן פעילות גופנית.
    2. התרומה של חילוף החומרים alactic אנאירובי (כלומר, מסלול ATP-CP) יכול להיחשב כמרכיב מהיר של צריכת שלאחר האימון עודף חמצן 4-6, כפי שמודגם באיור 1. לחשב את האנרגיה המיוצר על ידי מערכת alactic ידי הולם קינטיקה של צריכת חמצן שלאחר האימון ל-דו או monoexponentiאל העיקול. ניתן לעשות זאת בעזרת תוכנת "מתמטיקה (מקור למשל גרסה Microcal 7.0). בחירה לפי עקומת מונו או דו מעריכי מבוסס על המודל המתאים ביותר למערכת הנתונים (כלומר, שאריות הנמוך ביותר). לאחר מכן, השתמש במונחים הניתנים על ידי המשוואה מצויד (משוואה 1) לחשב את התרומה alactic פי משוואה 2.
      Fiugre 1
      באיור 1. איור סכמטי של עקומת צריכת החמצן טיפוסי לקבל מנוחה, במהלך ואחרי פעילות גופנית.
      משוואה 1:
      משוואה 1
      משוואה 2:
      משוואה 2
      כאשר V O2 (t) הוא ספיגת החמצן בזמן t, V O2baseline הוא ספיגת החמצן בתחילת המחקר, היא האמפליטודה, δ היא עיכוב זמן, τ הוא זמן קבוע,ו 1 ו 2 לציין את הרכיבים מהיר ואיטי, בהתאמה.
    3. כדי לחשב את התרומה של מערכת אנאירובית לקטית, ההנחה היא כי 1 מ"מ של חומצת חלב מעל ערכי מנוחה מתאים מ"ל 3 החמצן הנצרכת לכל קילוגרם של הגוף mass7. לפיכך, חישוב הדלתא לקטט השיא בפלסמה (כלומר, השיא פלזמה לקטט מינוס לקטט פלזמה מנוחה) ו הכפל אותו ב 3 ועל ידי מסת הגוף של האתלט. הערך המתקבל החמצן מ"ל מומר ואז L ו לאנרגיה (kJ), בהנחה שכל L 1 של O 2 שווה 20.92 kJ.
    4. לבסוף, התוצאה מתקבלת על ידי כל מערכת האנרגיה סיכם אז יש לך ההוצאה האנרגטית הכוללת בעת הפעילות ואת תרומתו היחסית של כל אחד במערכת ניתן לחשב.

    6. נציג תוצאות

    איור 2 מתאר עקום מייצג של צריכת החמצן במנוחה, במהלך פעילות גופנית ואחרי פעילות גופנית. בלמשל משמש כאן, ספורטאים ביצע שלוש טכניקות ג'ודו שונים (O-Uchi-gari, harai-goshi seoi ו-nage) במשך חמש דקות (1 לזרוק כל 15 שניות) 8. זוהי תגובה אופיינית לתרגיל לסירוגין. אחרי החישובים, השגנו את התוצאות הסופיות על התרומה של מערכות אנרגיה במהלך תרגילי ג'ודו (טבלה 1).

    תוצאות נציג נוספים מוצגים בטבלה 2. בדוגמה זו, מטפסי הרים מקורה של רמות תחרותיות שונות (כלומר, בילוי מול האליטה) נבדקו במהלך המסלול קושי נמוכה הטיפוס. תוצאות אישיות עבור ספורטאי עילית 1 1 ספורטאי פנאי מוצגים (טבלה 2).

    Seoi-nague Harai-goshi O-Uchi-gari
    kJ % kJ % kJ %
    אנאירובית alactic 46 ± 20 16.3 ± 2.8 43 ± 21 16.1 ± 2.7 36 ± 22 14.6 ± 2.8
    אירובי 223 ± 66 82.2 ± 2.9 211 ± 66 82.3 ± 3.8 196 ± 74 84.0 ± 3.8
    אנאירובית לקטית 4 ± 2 1.5 ± 0.7 5 ± 5 1.6 ± 1.4 4 ± 4 1.5 ± 1.1
    סך הכל 273 ± 86 - 259 ± 91 - 237 ± 99 -
    סך הכל (kJ / min) 51.9 ± 8.7 - 49.4 ± 8.9 - 45.3 ± 19.6 -

    טבלה 1. תוצאות נציג של ההוצאה האנרגטית הכוללת את תרומתם של מערכות אנרגיה במהלך שלושה תרגילים ג'ודו שונות.

    רמה תחרותית אירובית (%) אנאירובית לקטית (%) Alactic אנאירובית (%) סך הכל (kJ) סך הכל (kJ / s) אליטה 40 8 52 70.4 1.00
    נופש 40 15 45 96.1 1.15

    טבלה 2. נתונים בודדים נציג של ההוצאה האנרגטית הכוללת את תרומתם של מערכות אנרגיה במהלך המסלול קושי נמוכה הטיפוס.

    איור 2
    איור 2. תוצאות נציג להשיג במהלך אימון של 5 דקות בג'ודו.

    Discussion

    שיטת הראינו הארנבת ניתן להשתמש גם פעילות גופנית רציפה לסירוגין. היתרון הגדול של השיטה הוא בכך שהוא ניתן להתאים תרגילים וספורט שקשה להיות חיקה בהגדרות מעבדה מבוקרים. יתר על כן, זוהי שיטה זמינה רק מסוגל להבחין בין התרומה של שלוש מערכות אנרגיה שונות. לכן, השיטה מאפשרת לימוד של ספורט עם הדמיון הרב למצבים אמיתיים, מתן תוקף אקולוגי רצוי המחקר 9. לדוגמה, מחקר שנערך לאחרונה על ידי מלו et al. 10 הראו כי התרומה glycolytic ב 2000 מ 'על גזע חתירה המים של 7% בלבד, מה שאומר ביצועים חתירה תלויה בעיקר על המטבוליזם האירובי. כמו כן, מחקר שנערך על ידי Beneke ואח' 4 אישר כי המקור העיקרי של אנרגיה במהלך אחת הבדיקות השימושיות ביותר אנאירוביים, בדיקה אנאירובית וינגייט, הוא אנאירובי חילוף החומרים (20% אירובי,.% עלא 30ctic ו 50% glycolytic). מחקרים שנעשו לאחרונה על ידי הקבוצה שלנו אפיינו גם את תרומתם האנרגיה של טיפוס מקורה 6 ו - 8 בג'ודו, כפי שדווח בדוגמה זו. אכן, ידע על תרומתו האנרגטית הוא קריטי להתפתחות של אסטרטגיות ergogenic, ארגון הכשרה או אפילו אימות הבדיקה.

    לשיטה זו מספר מגבלות. ראשית, עלות הציוד היא גבוהה במקצת, כוח אדם מיומן מיוחדים נדרשים. שנית, למרות שרוב הספורט ניתן חיקה עם הטכניקה הזו, זה לא כל סוג של פעילות גופנית, כי ניתן ללמוד באמצעות מנתח גז נייד. לבסוף, כמו חומצת חלב פלזמה לא בדיוק מייצגים את לקטט הכולל המיוצר על ידי שרירי השלד במהלך הפעילות, התוצאות שהושגו על ידי הליך זה יכול להיחשב estimative הדרישה המטבולית במהלך פעילות גופנית, ולא כימות מדויק של התרומה האנרגטית. עם זאת, זה תוקף רק אניthod זמין 11 מסוגל להבחין בתרומה של שלושת מערכות אנרגיה שונות.

    Disclosures

    החוקרים מצהירים שאין להם ניגוד עניינים לגבי המחקר הזה.

    Acknowledgments

    אנו מודים ל Fabiana בנאטי על שיתוף הפעולה שלה וידאו. כמו כן, אנו מודים FAPESP (# 2007/51228-0) ו CNPq (# 300133/2008-1) על התמיכה שלנו על מנת מחקרים בתחום זה.

    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).
    לקבוע את התרומה של מערכות אנרגיה במהלך פעילות גופנית
    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