Login processing...

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

Biology

운동하는 동안 에너지 시스템의 공헌을 결정

doi: 10.3791/3413 Published: March 20, 2012

Summary

이 프로토콜은 운동과 스포츠 과학에 초점을 맞춘 연구는 연습의 많은 종류 중에 총 에너지 지출에 대한 세 가지 다른 에너지 시스템의 상대적인 기여를 확인할 수 있습니다.

Abstract

신진 대사 수요의 가장 중요한 측면 중 하나는 주어진 신체 활동에 필요한 총 에너지로 에너지 시스템의 상대적인 기여하고 있습니다. 일부 스포츠 실험실 (예, 실행 및 사이클링)에 복제하는 것이 비교적 쉽기는하지만, 스포츠의 숫자가 훨씬 재현하고 통제된 상황에서 공부를 할 것이 더 어렵습니다. 이 방법은 통제된 실험실 조건에서 모방하기 어려운 스포츠의 에너지 시스템의 차등 기여를 평가하는 방법을 보여줍니다. 여기에 표시된 개념은 거의 모든 스포츠에 적응하실 수 있습니다.

다음 physiologic 변수가 필요합니다 : 휴식 산소 소비량, 운동 산소 소비, 포스트 운동 산소 소비, 휴식 플라즈마 젖산 농도 및 사후 운동 플라즈마 피크 락트 산. 호기성 물질 대사의 기여도를 계산하기 위해서는 휴식과 운동하는 동안 산소 소비량이 필요합니다. 을 사용함으로써사다리꼴 방법, 나머지 산소 소비량에 해당하는 면적을 빼서, 운동하는 동안 산소 소비량의 곡선 아래 영역을 계산합니다. alactic 무산소 대사 공헌을 계산하려면 포스트 운동 산소 소비 곡선은 모노 또는 이중 지수 모델 (가장 맞는 것을 하나 선택)으로 조정되어야한다. 그런 다음, 다음과 같이 무산소 alactic 신진 대사를 계산할 장착되어 방정식의 조건을 사용합니다 ATP-CP 대사는 = 1 (ML들 -1.) XT 1 (들). 마지막으로, 락트 무산소 시스템의 공헌을 계산하도록 3과 선수의 몸 질량 (ML의 결과가 다음 패로 변환하고 kJ로합니다)에 의해 최대 혈장 락테이트을 곱하면됩니다.

방법은 지속적이고 간헐 모두 운동을 위해 사용될 수 있습니다. 이것이 통제된 환경에서 했었 수하기가 어렵습니다 운동과 스포츠에 적응 할 수있는 매우 흥미로운 접근 방식이다. 또한,이뿐세 가지 에너지 시스템의 기여를 구별 능력이 vailable 방식입니다. 따라서 방법은 연구에 바람직한 생태 타당성을 제공하는 실제 상황에 큰 유사성과 스포츠 연구를 허용합니다.

Protocol

소개

호기성 및 혐기성 물질 대사 : 물리적인 노력을 유지하는데 필요한 에너지는 두 대사 소스로부터 온다. 호기성 물질 대사가 무산소 신진 대사를보다 더 효율적이지만 아주 짧은 기간 동안 에너지의 높은 용량을 제공할 수 무산소 대사를 통해 에너지를 생산하는 (즉, 그것은 기판의 몰 당 ATP의 높은 금액을 생산). 이것은 매우 빠른 움직임을 필요로하는 상황에 결정적인 수 있습니다.

각 스포츠는 특정 스포츠에 대한 고유 physiologic 및 신진 대사 요구를 부여 모터 기술의 관점에서 구체적인 특징을 가지고 있습니다. 신진 대사 수요의 가장 중요한 양상은 활동에 필요한 총 에너지로 에너지 시스템의 상대적인 기여하고 있습니다. 각 스포츠의 구체적인 수요를 결정하기 위해서는 최적의 교육 모델, 전략과 영양을 극대화할 수 있습니다 ergogenic 에이즈를 개발하는 데 중요thletic 성능을 제공합니다.

일부 스포츠 실험실 환경에서 재현되어야하는 비교적 쉽습니다, 따라서 그것은 선수를 평가할 수있는 통제된 환경을 만들 수 있습니다. 이것은 실행 예를 들어, 사이클링의 경우입니다. 예측 움직임이 스포츠를 작성하고, 그러므로, 그들은 공부를해야하기 쉽습니다. 간단한 장비를 사용하면, 그것은 매우 정확 선수 등의 훈련 및 대회 등 실제 상황에서 수행하는 동일한 움직임을 모방하는 것이 가능합니다. 실제로,이 스포츠가보다 광범위하게 운동 과학자들이 연구하고보다 완전하고 신뢰할 수있는 과학적 문헌과 이익되었습니다.

한편, 스포츠의 숫자가 실험실에서 재현되는 것이 훨씬 더 어렵습니다. 이러한 스포츠를 예측할와 파트너 (들)과 상대 (들)의 행동에 좌우됩니다. 이것은 정확하게 실험실에서 경쟁 조건과 asse하는 무능력을 재현해 못할 리드훈련 또는 경쟁 중시 분야에서 SS 이러한 선수. 아마 때문에 이러한 문제들은 과학자에서 훨씬 덜 주목을 받았습니다. 이것은 팀 스포츠 및 다양한 개인 스포츠 1 대다수의 경우입니다.

이러한 측면을 고려, 우리는 통제된 실험실 조건에서 재현하기 어려운 스포츠의 에너지 시스템의 차등 기여를 평가하는 방법을 설명하는 데 목적. 유도는 매우 복잡하고 예측할 수없는 스포츠이기 때문에, 우리는 예제로 유도를 사용합니다. 그러나, 여기에 표시된 개념은 다른 스포츠의 수에 적응하실 수 있습니다.

1. 레스트에서 생리적 측정

  1. 그 전에 선수의 신체 질량을 측정 / 그녀가 운동을 시작합니다.
  2. 운동을 시작하기 전에 귓불이나 손가락의 작은 휴식 혈액 샘플을 수집하고 전체 실험 절차가 완료되기 전까지 얼음에 보관하십시오.
  3. 이어 칼 배치선수들이 수행하는 운동, 그리고 오분 기록 휴식이나 기준 산소 소비량에 따라 가장 편리한 위치에 휴대용 가스 분석기를 ibrated. 기준 측정하는 동안 선수는 그 / 그녀의 다리에 조용히 서 있기로이 (훈련은 서있는 위치에 수행되는 경우) 또는 운동이 cycloergometer이나에서 이루어집니다 경우 (사용됩니다 장비에 앉아서 이와 유사한 장비).

2. 운동 중 생리적 측정

  1. 휴식 혈액 샘플을 수집하고 산소 소비를 휴식 후, 당신은 공부하는 특정 운동을 시작하는 선수를 요청할 수 있습니다. 휴대용 가스 분석기는없고 운동과 그 운동 장비를 손상하지 않습니다 방해할 수있는 위치에 배치되어야한다. 운동 기간 동안 산소 소비량을 측정하는 계속합니다.

3. 운동 후 생리적 측정

  • 운동 산소 소비량 데이터를 수집 후 장비를 종료하기 전에 10 분 동안 녹화 산소 소비를 유지. 하나 이상의 선수가 같은 날 평가되고 있는지 항상 가스 분석기를 재조정.
  • 운동 후 최고 혈장 락테이트를 식별하기 위해서, 즉시 운동 후에 운동, 셋, 다섯 일곱 분 후에 작은 혈액 샘플을 수집합니다. 분석까지 얼음 위에 보관하십시오.
  • 4. 혈액 샘플 처리 및 피크 플라즈마 락테이트 결정

    1. 모든 혈액 샘플은 2 % NaF 솔루션의 유사 볼륨 (즉, 당신은 혈액의 25 μL를 수집하는 경우 2퍼센트 NaF의 25 μL에 배치)를 포함하는 microtubes에 배치해야합니다.
    2. 4 ° C.에 2,000g에서 5 분 샘플을 회전하여 적혈구의 데이터 수집이 완료되면, 별도의 플라즈마
    3. 플라즈마 락트 산은 methods2, 3 다양한 통해 확인할 수 있습니다. 우리 연구실에서는 전기 메스를 사용하여automatized 락테이트 분석기 (황색 스프링스 1500 스포츠, 오하이오)의 도움으로 복용.

    5. 계산

    1. 운동 산소 소비에서 휴식 산소 소비량을 빼는 방법으로 호기성 물질 대사에 의해 생성된 그물 에너지를 계산합니다. 휴식의 산소 소비량은 전체 운동 기간 시간에 의해 기준 산소 소비의 30 초 평균을 곱하여 얻어진다. 다음 사다리꼴 메서드를 사용하여 운동 산소 소비 곡선 아래 영역을 계산합니다. 마지막으로, 운동 산소 소비에서 휴식 산소 소비를 뺍니다.
    2. 무산소 alactic 대사 (즉, ATP-CP 경로)의 기여는 그림 1에서 그림, 과잉 포스트 운동 산소 소비 4-6의 빠른 구성 요소로 간주 할 수 있습니다. 피팅에 의해 alactic 시스템에 의해 생산되는 에너지를 계산 로 이중 또는 monoexponenti 포스트 운동 산소 소비의 속도론알 곡선. 이것은 수학의 소프트웨어 (예 : Microcal 유래 버전 7.0)의 도움으로 수행할 수 있습니다. 최고의 (즉, 가장 낮은 찌꺼기)를 데이터 집합에 맞는 모델을 기반으로 모노 또는 이중 지수 곡선으로 선택합니다. 그런 다음 수식 2에 따라 alactic 공헌을 계산하는 장착되어 방정식 (수식 1)에서 제공하는 약관을 사용합니다.
      Fiugre 일
      그림 1. 중, 그리고 운동 후 휴식을 얻은 전형적인 산소 소비량 곡선의 도식 일러스트.
      등식 1 :
      등식 1
      수식 2 :
      등식이
      V O2 (T)는 시간 t에서의 산소 이해이고, V O2baseline는베이스 라인에서 산소 이해이고, A는 진폭이고, δ는 시간 지연이며, τ는 상수 시간그리고 1과 2는 각각 빠르고 느린 구성 요소를 나타냅니다.
    3. 락트 무산소 시스템의 공헌을 계산하려면, 그것은 휴식 값은 위의 락트 산의 1 밀리미터는 신체 mass7의 kg 당 소비하는 산소의 3 ML에 해당하는 것으로 추정되고있다. 따라서 델타 피크 플라즈마 락트 산을 계산 (즉, 최대 혈장 락테이트 마이너스 휴식 혈장 락테이트) 및 3과 선수의 몸 질량에 의해 그것을 곱하면됩니다. ML의 산소 얻은 값은 다음 O, 2의 각 1 L은 20.92 kJ와 동일하다고 가정하고, L과 에너지 (kJ)로 변환됩니다.
    4. 당신은 활동 기간 동안 총 에너지 지출 및 시스템의 각 계산할 수의 상대적 기여도를 제공받을 수 있도록 마지막으로, 각 에너지 시스템에 의해 얻은 결과는 표현됩니다.

    6. 대표 결과

    그림 2는 운동 중과 운동 후 휴식시 산소 소비의 대표 곡선을 묘사. 에예를 들어 현재 사용 선수는 5 분 동안 세 가지 유도 기법 (O-uchi-gari, harai-goshiseoi-nage) (하나 매 15을 던져) 8을 수행. 이것은 간헐적으로 운동에 대한 전형적인 반응이다. 계산 후, 우리는 유도 연습 (표 1) 중 에너지 시스템의 기여에 대한 최종 결과를 획득하였습니다.

    추가 대표 결과는 표 2에 표시됩니다. 이 예제에서는 서로 다른 경쟁력 수준 (즉, 레크 리에이션 대 엘리트)의 실내 암벽 등반은 낮은 난이도 등반 루트 중 평가되었다. 한 엘리트 선수와 하나 레크 리에이션 운동에 대한 개별 결과는 (표 2) 표시됩니다.

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

    표 1. 세 가지 유도 연습을하는 동안 총 에너지 소비와 에너지 시스템의 기여 대표 결과입니다.

    경쟁력 수준 에어로빅 (%) 무산소 락트 (%) 무산소 Alactic (%) 총 (kJ) 합계 (kJ / s의) 엘리트 40 8 52 70.4 1.00
    휴양의 40 15 45 96.1 1.15

    표 2. 낮은 난이도 등반 루트 중 총 에너지 소비와 에너지 시스템의 기여 대표 개인 데이터입니다.

    그림 2
    그림 2. 대표적인 결과는 5 분 유도 운동하는 동안 획득하였습니다.

    Discussion

    우리가 토끼를 보여준 방법은 지속적이고 간헐 모두 운동을 위해 사용될 수 있습니다. 방법의 큰 장점은 그것이 통제된 실험실 환경 설정에 따라 했었 수하기가 어렵습니다 운동 및 스포츠 적응 수있다는 것입니다. 또한,이 세 가지 에너지 시스템의 기여를 구별 가능한에서만 사용할 방법입니다. 따라서 방법은 연구 9 바람직한 생태 타당성을 제공하는 실제 상황에 큰 유사성과 스포츠 연구를 허용합니다. 예를 들어, 10. 멈춰라 경주에있는 2000의 손에 glycolytic 공헌 그 조정 성능 호기성 물질 대사에 주로 의존하고있다는 뜻은 7 %입니다 것을 Mello 의한 최근 연구 보여주었다. 마찬가지로, Beneke 의해 연구 4는 가장 많이 사용되는 무산소 시험 중 하나 윈게이트 무산소 테스트하는 동안 에너지의 주요 원천은 무산소 대사 (20 % 산소를 확인;. 30% 살라ctic 50 % glycolytic). 우리의 그룹에 의해 최근 연구 또한이 예제에서 보고된 실내 등반 6과 유도 8의 에너지 공헌을 특성화했다. 사실, 활기찬 공헌에 대한 지식은 심지어 시험 검증을위한 ergogenic 전략, 훈련 기관의 발전을 위해 중요합니다.

    이 방법은 몇 가지 제약 사항들이있다. 첫째, 장비의 비용은 다소 높은 있으며, 전문 교육을받은 인력이 필요합니다. 대부분의 스포츠가이 기술을 했었 수 있지만 둘째, 그것은 휴대용 가스 분석기를 사용하여 공부 할 수있는 운동의 종류가 아닙니다. 마지막으로, 혈장 락테이트 정확하게 활동하는 동안 골격근에 의해 생산되는 총 락트 산을 대표하지 않기 때문에이 절차에 의해 얻은 결과는 오히려 활기찬 공헌의 정확한 양을 정함보다, 운동하는 동안 신진 대사 수요 estimative로 간주 할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고,이 유일한 유효 나야thod 가능한 11 세 가지 에너지 시스템의 공헌을 구별 가능.

    Disclosures

    저자들은 본 연구에 관한 관심의 갈등이 없다 선언합니다.

    Acknowledgments

    우리는 비디오에서 그녀의 친절한 협조에 파비 Benatti으로 감사드립니다. 우리는 또한이 지역에 우리의 연구에 대한 지원을 FAPESP (# 2007/51228-0)와 CNPq를 (# 300133/2008-1) 감사합니다.

    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).
    운동하는 동안 에너지 시스템의 공헌을 결정
    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