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Biology

運動時のエネルギーシステムの貢献を決定する

doi: 10.3791/3413 Published: March 20, 2012

Summary

このプロトコルは、運動やスポーツ科学に焦点を​​当てた研究者が演習の多種多様な中に総エネルギー消費量には3つの異なるエネルギーシステムの相対的な寄与を決定することができます。

Abstract

代謝要求の最も重要な側面の一つは、与えられた身体活動に必要な総エネルギーへのエネルギーシステムの相対的な貢献である。いくつかのスポーツ(例えば、実行して、サイ​​クリング)、実験室で再現することが比較的容易であるが、スポーツの数が制御された状況で再現し、検討する必要がはるかに困難である。このメソッドは、制御された実験室条件下​​で模倣することは困難であるスポーツのエネルギーシステムの差の寄与を評価する方法を紹介します。ここに示されている概念は、事実上あらゆるスポーツに適応することができます。

次のような生理学的変数が必要となります。残りの酸素消費量、運動酸素消費量、運動後の酸素消費量、残りの血漿乳酸濃度と運動後の血漿中のピーク乳酸。好気的代謝の寄与を計算するには、安静時と運動時の酸素消費量が必要になります。使用して、台形法、残りの酸素消費量に対応する領域を差し引いた、運動時の酸素消費量の曲線下面積を計算します。 alactic嫌気性代謝の寄与を計算するには、運動後の酸素消費量曲線は、モノラルまたは双方向の指数モデル(最もフィットしたものによって選ばれた)に調整する必要があります。その後、次のように、嫌気性alactic代謝を計算する近似方程式の用語を使用して:ATP-CP代謝= A 1(ML場合は-1になります 。)XT 1(S)。最後に、乳酸嫌気性システムの寄与を計算するには、3で、アスリートの身体質量(mLの結果はその後Lに変換し、KJにされています)によるピーク血漿乳酸塩を掛けます。

方法は、連続および断続的な運動の両方に使用することができます。これは、制御された環境で再現することが困難なエクササイズやスポーツに適応することができ、非常に興味深いアプローチです。また、これが唯一です。つの異なるエネルギーシステムの寄与を区別することができるvailable方法。したがって、このメソッドは、研究に望ましい生態学的妥当性を提供し、現実の状況に大きな類似性とスポーツの研究を可能にします。

Protocol

はじめに

好気性と嫌気性代謝:物理的な努力を維持するために必要なエネルギーは、2つの代謝源から来る。好気的代謝は嫌気的代謝(すなわち、それは基板のモル当たりのATPの高い量を生成します)よりも効率的である一方、嫌気的代謝によってエネルギーを生産することは非常に短い期間でのエネルギーの高い量を提供することができます。これは非常に高速な動きを必要とするどのような状況のために決定的かもしれません。

各スポーツには、その特定のスポーツのためのユニークな生理的および代謝要求を与える運動技能の面で固有の特性を持っています。代謝要求の最も重要な側面は、活動に必要な総エネルギーへのエネルギーシステムの相対的な貢献である。各スポーツの特定の需要を決定するためには、最大限に最適化された可能性があり、トレーニングモデル、栄養戦略と強壮剤の助剤を開発するために重要であるthleticパフォーマンス。

いくつかのスポーツは実験室の設定で再現することが比較的容易である、従ってそれは選手を評価することができる制御された環境を作成することが可能です。これは、たとえば、実行し、サイクリングの場合です。予測可能な動きは、これらのスポーツを構成し、したがって、彼らは研究されやすい。いくつかの簡単な装置を使用して、それはかなり正確に選手がそのようなトレーニングや競技会などの実際の状況で行うのと同じ動きを模倣することが可能です。実際、これらのスポーツがより広範囲の運動科学者によって研究し、より完全かつ信頼性の高い科学文献で恩恵を受けてきた。

一方、スポーツの数は、実験室で再現することがはるかに難しくなります。これらのスポーツは予測不可能とパートナー(s)と相手(s)の行動に依存しています。これは正確にラボとASSEすることができないで競争条件を再現することができないことにつながるトレーニングまたは競技中にどちらかの分野でのSSは、これらの選手。多分これらの問題のため、彼らは科学者からあまり注目されている。これは、チームスポーツと多くの個々のスポーツの1の大半のケースである。

これらの側面を考慮して、制御された実験室条件下​​で再現することは困難であるスポーツのエネルギーシステムの差の寄与を評価する方法を説明することを目的とした。柔道は、非常に複雑で予測できないスポーツですので、例として柔道を使用します。しかし、ここに示されている概念は、様々なスポーツの数に適合させることができます。

1。安静時の生理測定

  1. 彼/彼女は運動開始前に選手の体重を測定します。
  2. 運動を開始する前に、耳たぶや指先から小休止血液サンプルを収集し、全体の実験手順が完了するまで氷上で保管してください。
  3. 続いて、CALを配置アスリートが実行する動作、および5分間のレコードを休止またはベースラインの酸素消費量に依存する最も便利な位置でポータブルガス分析計をibrated。ベースラインの測定中に、競技者は彼/彼女の足の上に静かな地位を維持しなければならない(運動は立った姿勢で行われる場合)、または運動はcycloergometer内または実行される場合(使用される機器に座っていた任意の同様の装置)。

2。運動時の生理計測

  1. 安静時の血液サンプルを収集し、酸素消費量を休めた後は​​、あなたが勉強している特定の運動を開始するアスリートを求めることができる。ポータブルガス分析計は、運動およびその運動は、機器を損傷することはありませんでしない干渉する位置に配置する必要があります。行使期間を通して酸素消費量を測定し続けています。

3。運動後の生理測定

  • 運動酸素消費量のデータを収集した後、機器をシャットダウンする前に10分間記録酸素消費量を保持します。複数の競技者が同じ日に評価されている場合は、必ずガス分析装置のキャリブレーションを行う。
  • 運動後のピーク血漿乳酸を識別するためには、すぐに運動後の演習では、3年、5年、7分後に少量の血液サンプルを収集します。分析まで氷上で保管してください。
  • 4。血液サンプルの処理とピーク血漿乳酸の定量

    1. すべての血液サンプルは、2%NaF溶液と同様のボリューム(すなわち、あなたは血の25μLを収集している場合は、2%NaFの25μLに配置)を含むマイクロチューブに配置する必要があります。
    2. 4℃で2000グラムで5分間のサンプルを回転させて赤血球からのデータ収集が終了すると、独立したプラズマ
    3. 血漿乳酸methods2、3のさまざまな決定することができます。私たちの研究室では、我々は電気を使用してメタ自動化された乳酸·アナライザ(イエロースプリングス1500スポーツ、オハイオ州)の助けを借りてOD。

    5。計算

    1. 運動酸素消費量から残りの酸素消費量を減算することにより好気的代謝によって生成された正味エネルギーを計算します。安静時酸素消費量は、合計運動時間時間でベースラインの酸素消費量の最後の30秒間の平均値を乗じて得られます。その後、台形法を用いて運動の酸素消費量の曲線下面積を計算します。最後に、運動の酸素消費量から安静時の酸素消費量を減算します。
    2. 嫌気性代謝alactic(すなわち、ATP-CP経路)の寄与は図1に示すように、過剰な運動後の酸素消費量4-6の速い成分と見なすことができますフィッティングによりalacticシステムによって生成されるエネルギーを計算します。双方向またはmonoexponentiに運動後の酸素消費量の動態ら曲線。これは数学のソフトウェア(例えばMicrocalオリジンバージョン7.0)を用いて行うことができます。最高の(すなわち、最小の残渣)をデータセットにフィットするモデルに基づいて、モノ - または双方向の指数曲線で選択してください。次に、 式(2)に従ってalactic寄与を計算する近似式( 式1)によって提供される用語を使用します。
      Fiugre 1
      図1。の間に、運動した後、残りの部分で得られた典型的な酸素消費量曲線の模式図。
      式1:
      式(1)
      式2:
      式(2)
      V O2(t)は時刻tにおける酸素摂取量である、V O2baselineは、ベースライン時の酸素摂取量は、振幅であり、δは時間遅延であり、τは時定数です。12はそれぞれ、高速および低速のコンポーネントを表します。
    3. 乳酸嫌気性システムの寄与を計算するためには、安静時の値は、上記の乳酸1mMのは、体mass7 1kgあたりに消費される酸素の3 mLに相当することを想定しています。したがって、デルタピーク血漿乳酸塩(すなわち、ピーク血漿乳酸マイナス休憩血漿乳酸塩)を計算すると3で、選手の体重を掛けます。溶液中の酸素の得られた値は、O 2の各1 Lが20.92 KJに等しいと仮定すると、Lにエネルギー(KJ)に変換されます。
    4. 最後に、各エネルギーシステムによって得られた結果は、あなたが活動中に総エネルギー消費量を持ち、システムのそれぞれの相対的な寄与を計算することができるように加算されます。

    6。代表的な結果

    図2は、運動中や運動後、安静時酸素消費量の代表的な曲線を描いている。で例はここで使用され、選手は5分の3つの異なった柔道の技術(O-打ち、ガリ、原井洋明·合資seoi-投げ )(1つごとに15秒をスロー8)を行った。これは間欠的運動に典型的な応答である。計算後、我々は柔道の練習( 表1)時のエネルギーシステムの貢献に関する最終的な結果を得た。

    追加の代表的な結果を表2に表示されます。この例では、異なった競争力のあるレベル(すなわち、レクリエーションの対エリート)の屋内ロッククライマーは、低難易度の上昇経路の間に評価した。 1エリートアスリートと1レクリエーションスポーツ選手の個々の結果は( 表2)が表示されます。

    Seoi-nague 原井洋明、合資 O-打ち、ガリ
    KJ KJ KJ
    alactic嫌気 46±20 16.3±2.8 43±21 16.1±2.7 36±22 14.6±2.8
    好気性の 223±66 82.2±2.9 211±66 82.3±3.8 196±74 84.0±3.8
    嫌気性乳酸 4±2 1.5±0.7 5±5 1.6±1.4 4±4 1.5±1.1
    合計 273±86 - 259±91 - 237±99 -
    合計(KJ /分) 51.9±8.7 - 49.4±8.9 - 45.3±19.6 -

    表1 3つの異なる柔道の練習中に総エネルギー消費量とエネルギーシステムの貢献の代表的な結果。

    競争力のあるレベル 好気性(%) 嫌気性の乳酸(%) 嫌気Alactic(%) 合計(KJ) 合計(KJ /秒) エリート 40 8 52 70.4 1.00
    レクリエーションの 40 15 45 96.1 1.15

    表2低難易度の上昇経路中の総エネルギー消費量とエネルギーシステムの貢献の代表的な個々のデータ。

    図2
    図2代表的な結果は5分の柔道の練習中に得られた。

    Discussion

    我々はウサギが示されている方法は、連続および断続的な運動の両方に使用することができます。法の大きな利点は、それが制御された実験室の設定で模倣することが困難なエクササイズやスポーツに適応させることができるということです。さらに、この3つの異なるエネルギーシステムの寄与を区別することができる唯一の​​可能な方法です。したがって、このメソッドは、調査9に望ましい生態学的妥当性を提供し、現実の状況に大きな類似性とスポーツの研究を可能にします。たとえば、メロによる最近の研究10は、水のボートレースの2000メートルで解糖系の寄与がそのボートの性能は好気的代謝に主に依存していることを意味し、わずか7%であることを示した。同様に、ベネケによる研究4は、最もよく使われる嫌気性試験の一つで、ウィンゲート無酸素性テスト、時のエネルギーの主な原因は嫌気的代謝(20%、好気性であることを確認し、30%翼CTICと糖50%)。この例で報告されているように私たちのグループによる最近の研究では、また、屋内クライミング6と柔道8のエネルギーの寄与を特徴としています。確かに、精力的な貢献に関する知識は、さらにテストを検証するための強壮剤の戦略トレーニング·組織の発展にとって重要です。

    このメソッドは、いくつかの制限があります。まず、機器のコストがやや高く、専門的な訓練を受けた人員が必要になります。ほとんどのスポーツが、この手法で模倣することができますが第二に、それは、ポータブルガス分析装置を用いて検討することができ、運動のいずれかのタイプではありません。最後に、血漿中乳酸値が正確にアクティビティの実行中に骨格筋によって生成された総乳酸を表すものではありませんので、この手順によって得られた結果は、運動時の代謝需要ではなく、精力的な貢献の正確な定量化の見積もりに関すると見なすことができます。それにもかかわらず、これが唯一の検証私ですthod可能な11つの異なるエネルギーシステムの寄与を区別することができる。

    Disclosures

    著者らはこの研究に関して利害関係の対立を持たない宣言しています。

    Acknowledgments

    我々は、ビデオで彼女の親切な協力をFabiana Benattiに感謝します。また、この分野で私たちの研究への援助をFAPESP(#2007/51228-0)とCNPqを(#300133/2008-1)に感謝。

    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

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    References

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    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).

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