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Biology

Determinar a contribuição dos Sistemas de energia durante o exercício

doi: 10.3791/3413 Published: March 20, 2012

Summary

Este protocolo permite que pesquisadores se concentraram em exercício e ciências do esporte para determinar a contribuição relativa de três diferentes sistemas de energia com o gasto energético total durante uma grande variedade de exercícios.

Abstract

Um dos aspectos mais importantes da demanda metabólica é a contribuição relativa dos sistemas de energia para a energia total necessária para uma dada actividade física. Embora alguns esportes são relativamente fáceis de ser reproduzida em laboratório (por exemplo, corrida e ciclismo), uma série de esportes são muito mais difíceis de serem reproduzidos e estudados em situações controladas. Este método apresenta a forma de avaliar a contribuição diferencial dos sistemas de energia em desportos que são difíceis de imitar em condições laboratoriais controladas. Os conceitos aqui mostradas pode ser adaptado para virtualmente qualquer desporto.

As seguintes variáveis ​​fisiológicas serão necessárias: o consumo de oxigênio de repouso, consumo de oxigênio do exercício, pós-exercício o consumo de oxigênio, descanso concentração plasmática de lactato pós-exercício e pico de lactato no plasma. Para calcular a contribuição do metabolismo aeróbio, você vai precisar do consumo de oxigênio em repouso e durante o exercício. Ao utilizar ométodo trapezoidal, calcular a área sob a curva de consumo de oxigénio durante o exercício, subtraindo a área correspondente ao consumo de oxigénio restante. Para calcular a contribuição do metabolismo anaeróbico alático, o pós-exercício curva de consumo de oxigénio tem de ser ajustada para uma mono ou um modelo bi-exponencial (escolhida pelo um melhor que se encaixa). Em seguida, utilizar os termos da equação ajustada para calcular o metabolismo anaeróbico alático, como se segue: ATP-CP metabolismo = A 1 (mL s -1.) Xt 1 (s). Finalmente, para calcular a contribuição do sistema láctico anaeróbio, multiplicar lactato no plasma do pico por 3 e, em massa corporal do atleta (o resultado em mL é então convertido em L e em kJ).

O método pode ser utilizado para exercício tanto contínua ou intermitente. Esta é uma abordagem muito interessante uma vez que pode ser adaptado para exercícios e desportos que são difíceis de ser mimetizado em ambientes controlados. Além disso, este é o único umvailable método capaz de distinguir a contribuição de três sistemas de energia diferentes. Assim, o método permite o estudo de desportos com grande semelhança com a situação real, proporcionando validade ecológica desejável para o estudo.

Protocol

Introdução

A energia necessária para sustentar um esforço físico vem de duas fontes metabólicas: metabolismo aeróbio e anaeróbio. Enquanto o metabolismo aeróbio é mais eficiente do que o metabolismo anaeróbico (isto é, produz-se uma maior quantidade de ATP por mole de substrato), a produção de energia através do metabolismo anaeróbico pode fornecer uma quantidade elevada de energia de um período de tempo muito curto. Isso pode ser decisivo para qualquer situação que exija movimentos extremamente rápidos.

Cada esporte tem características específicas em termos de habilidades motoras que conferem únicas exigências fisiológicas e metabólicas para que o desporto em particular. O aspecto mais importante da demanda metabólica é a contribuição relativa dos sistemas de energia para a energia total necessária para a actividade. Para determinar a demanda específica de cada esporte é fundamental para o desenvolvimento de modelos de formação otimizados, estratégias nutricionais e auxílios ergogênicos que possam maximizar umadesempenho thletic.

Alguns desportos são relativamente fáceis de ser reproduzida num ambiente de laboratório, por isso, é possível criar um ambiente controlado, em que os atletas pode ser avaliada. Este é o caso de execução e de bicicleta, por exemplo. Movimentos previsíveis compor esses esportes e, portanto, eles são fáceis de ser estudado. Usando um equipamento simples, é possível imitar muito exatamente os mesmos movimentos que os atletas executam em situações reais, tais como treinamentos e competições. Na verdade, esses esportes têm sido mais extensivamente estudado por cientistas do exercício e se beneficiaram com uma literatura mais completa e confiável científica.

Por outro lado, um número de desportos são muito mais difícil de ser reproduzida em laboratório. Esses esportes são imprevisíveis e dependentes das ações do parceiro (s) e adversário (s). Isto leva a uma incapacidade de reproduzir com precisão as condições de concorrência no laboratório e uma incapacidade de assess estes atletas em campo durante um treinamento ou competição. Talvez por causa destes problemas, eles têm recebido muito menos atenção dos cientistas. Este é o caso da maioria dos desportos de equipa e muitas modalidades individuais 1.

Considerando esses aspectos, o objetivo foi descrever a forma de avaliar a contribuição diferencial dos sistemas de energia em esportes que são difíceis de reproduzir em condições controladas de laboratório. Porque o judô é um esporte muito complexo e imprevisível, vamos usar o judô como um exemplo. No entanto, os conceitos aqui mostradas pode ser adaptado para um número de diferentes desportos.

1. Medidas fisiológicas em repouso

  1. A medida de massa corporal do atleta antes que ele / ela inicia exercício.
  2. Antes de iniciar o exercício, coletar uma pequena amostra de sangue do lóbulo da orelha em repouso ou na ponta dos dedos e mantê-lo em gelo até todo o procedimento experimental for concluída.
  3. Após, coloque o calibrated analisador portátil de gás na posição mais conveniente, que depende dos movimentos que o atleta irá realizar, eo consumo de oxigênio em repouso ou registro de linha de base durante cinco minutos. Durante a aferição, o atleta tem que ficar de pé tranquila, os seus pés (se o exercício será realizado em uma posição em pé) ou sentado no equipamento que será usado (se o exercício será realizado em um cicloergômetro ou em qualquer equipamento similar).

2. As medições fisiológicas durante o exercício

  1. Após a coleta de amostra de sangue de descanso e de repouso consumo de oxigênio, você pode pedir ao atleta para iniciar o exercício específico que você está estudando. O analisador de gás portátil tem que ser colocada numa posição que não irá interferir com o exercício e que o exercício não danificar o equipamento. Continue medição do consumo de oxigênio durante todo o período de exercício.

3. As medições fisiológicas após exercício

  • Após a coleta de dados do exercício consumo de oxigênio, manter o consumo de oxigênio de gravação de dez minutos antes de desligar o equipamento para baixo. Sempre recalibrar o analisador de gases, se mais de um atleta está sendo avaliado no mesmo dia.
  • A fim de identificar o pico de lactato plasmático após o exercício, coletar pequenas amostras de sangue imediatamente após o exercício, três, cinco e sete minutos após o exercício. Mantê-los em gelo até à análise.
  • 4. Processamento de amostras de sangue e lactato de pico Determinação Plasma

    1. Todas as amostras de sangue devem ser colocadas em microtubos contendo um volume semelhante de uma solução de NaF 2% (isto é, se está a recolher 25 uL de sangue, colocá-lo em 25 L de NaF 2%).
    2. Quando a recolha de dados é terminado plasma, separado a partir de eritrócitos por fiação das amostras durante 5 minutos a 2000 g, a 4 ° C.
    3. Lactato no plasma pode ser determinada através de uma variedade de métodos2, 3. Em nosso laboratório, nós usamos o meth eletroquímicaod com o auxílio de um analisador de lactato automatizado (Yellow Springs 1500 Desporto, Ohio).

    5. Cálculos

    1. Calcule a energia líquida gerada pelo metabolismo aeróbio, subtraindo o consumo de oxigênio resto de consumo de oxigênio do exercício. O consumo de oxigénio em repouso é obtida multiplicando a média dos últimos 30 segundos de consumo de oxigénio de linha de base pelo tempo total de exercício duração. Em seguida, calcular a área sob a curva de consumo de oxigénio exercício usando o método trapezoidal. Por fim, subtraia o consumo de oxigênio em repouso de consumo de oxigênio do exercício.
    2. A contribuição do metabolismo anaeróbico alático (isto é, a via de ATP-CP) pode ser considerado como o componente rápido do consumo de oxigénio em excesso pós-exercício 4-6, tal como ilustrado na Figura 1. Calcule a energia produzida pelo sistema alático por encaixe a cinética de pós-exercício o consumo de oxigênio para um bi-ou um monoexponenticurva ai. Isto pode ser feito com o auxílio de software matemática '(versão Origem por exemplo Microcal 7,0). Escolha pela curva mono-ou bi-exponencial com base no modelo que melhor se adapta ao seu conjunto de dados (isto é, a mais baixa do resíduo). Em seguida, utilizar as condições previstas pela equação equipada (Equação 1) para calcular a contribuição alático acordo com a Equação 2.
      Fiugre 1
      Figura 1. Ilustração esquemática de uma curva típica de oxigénio consumo obtida em repouso, durante e após o exercício.
      Equação 1:
      Equação 1
      Equação 2:
      Equação 2
      onde V O2 (t) é a absorção de oxigénio no tempo t, V O2baseline é a absorção de oxigénio na linha de base, A é ​​a amplitude, δ é o atraso de tempo, τ é uma constante de tempo,e 1 e 2 denotam os componentes rápida e lenta, respectivamente.
    3. Para calcular a contribuição do sistema láctico anaeróbio, presume-se que 1 mM de lactato acima dos valores de repouso corresponde a 3 mL de oxigénio consumido por quilograma de corpo mass7. Assim, calcular delta pico de lactato no plasma (ou seja, o pico de lactato no plasma menos lactato plasmático de repouso) e multiplique por 3 e por massa corporal do atleta. O valor obtido de oxigénio no mL é então convertido em L e à energia (kJ), assumindo que cada L 1 de O 2 é igual a 20,92 kJ.
    4. Finalmente, o resultado obtido por cada sistema de energia é somada para que você tenha o gasto energético total durante a atividade ea contribuição relativa de cada um sistema pode ser calculada.

    6. Os resultados representativos

    A Figura 2 representa uma curva representativa de consumo de oxigénio em repouso, durante o exercício e após o exercício. Noexemplo aqui utilizado, os atletas realizaram três diferentes técnicas de judô (o-uchi-gari, Harai-goshi e seoi-nage) por cinco minutos (um lançamento a cada s 15) 8. Esta é uma resposta típica para o exercício intermitente. Após os cálculos, obtivemos os resultados finais sobre a contribuição dos sistemas de energia durante os exercícios de judô (Tabela 1).

    Resultados representativos adicionais são apresentados na Tabela 2. Neste exemplo, os escaladores de rocha no interior de diferentes níveis competitivos (ie, recreativo vs elite) foram avaliados durante um percurso de subida dificuldade baixa. Os resultados individuais para um atleta de elite e um atleta de recreio são mostradas (Tabela 2).

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

    Tabela 1. Os resultados representativos do gasto energético total ea contribuição dos sistemas energéticos durante três exercícios diferentes de judô.

    Nível competitivo Aeróbico (%) Anaeróbio lático (%) Anaeróbico alático (%) Total (kJ) Total (kJ / s) Elite 40 8 52 70,4 1,00
    Recreational 40 15 45 96,1 1,15

    Tabela 2. Representativos de dados individuais de gasto energético total ea contribuição dos sistemas de energia durante um percurso de subida dificuldade baixa.

    A Figura 2
    Figura 2. Os resultados representativos obtidos durante um exercício de judo 5-minuto.

    Discussion

    O método que têm mostrado lebre pode ser usado para exercício tanto contínua ou intermitente. A grande vantagem do método é que ele pode ser adaptado para exercícios e desportos que são difíceis de ser mimetizado em configurações de laboratório. Além disso, este é o único método disponível capaz de distinguir a contribuição de três sistemas de energia diferentes. Assim, o método permite o estudo de desportos com grande semelhança com a situação real, proporcionando validade ecológica desejável para o estudo 9. Por exemplo, um estudo recente realizado por Mello et al. 10 mostrou que a contribuição glicolítica em 2000 m na raça remo da água é de apenas 7%, o que significa que o desempenho do remo é principalmente dependente do metabolismo aeróbio. Da mesma forma, um estudo realizado por Beneke et al 4 confirmou que a principal fonte de energia durante um dos testes mais utilizados anaeróbicas, o Teste de Wingate, é o metabolismo anaeróbio (20% aeróbio;. De 30% alaCTIC e 50% glicolítica). Estudos recentes realizados por nosso grupo também caracterizou as contribuições de energia de escalada indoor 6 e judô 8, conforme relatado neste exemplo. De fato, o conhecimento sobre a contribuição energética é fundamental para o desenvolvimento de estratégias de ergogênico, organização de treinamento ou mesmo para a validação de um teste.

    Este método tem algumas limitações. Primeiro, o custo do equipamento é um pouco elevada, e especializadas pessoal treinado são necessários. Em segundo lugar, embora a maioria dos desportos pode ser mimetizado com esta técnica, não é de qualquer tipo de exercício que pode ser estudada utilizando o analisador de gás portátil. Finalmente, como lactato de plasma não representar exactamente o lactato total produzida pelo músculo esquelético durante a actividade, os resultados obtidos por este procedimento pode ser considerado como uma estimativa da demanda metabólica durante o exercício, em vez de uma quantificação exacta da contribuição energética. No entanto, esta é a única validado meCTeO disponíveis 11 capaz de distinguir a contribuição dos três sistemas de energia diferentes.

    Disclosures

    Os autores declaram não haver conflito de interesses em relação a este estudo.

    Acknowledgments

    Agradecemos a Fabiana Benatti para seu tipo de cooperação no vídeo. Agradecemos também a FAPESP (# 2007/51228-0) e CNPq (# 300133/2008-1) pelo apoio às nossas pesquisas nesta área.

    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

    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).
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    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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