Login processing...

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

Biology

Определение вклада Energy Systems во время тренировки

doi: 10.3791/3413 Published: March 20, 2012

Summary

Этот протокол позволяет Исследователи сосредоточились на физические упражнения и спортивные науки, чтобы определить относительный вклад три различных энергетических систем для общего расхода энергии во время большого разнообразия упражнений.

Abstract

Одним из наиболее важных аспектов метаболического спроса относительный вклад энергетических систем к общей энергии, необходимой для данной физической активности. Хотя некоторые виды спорта сравнительно легко быть воспроизведены в лабораторных условиях (например, бег и езда на велосипеде), ряд видов спорта гораздо труднее быть воспроизведен и изучены в контролируемых условиях. Этот метод представляет, как оценить вклад дифференциальных энергетических систем в спорте, которые трудно имитировать в лабораторных условиях. Понятия показанные здесь, могут быть адаптированы к практически любым видом спорта.

Следующие физиологические переменные будут необходимы: отдых потребление кислорода, потребление кислорода упражнения, после тренировки потребление кислорода, остальная концентрация в плазме крови лактата и после упражнений плазмы пик лактата. Для расчета вклада аэробного метаболизма, необходимо потребление кислорода в покое и во время физических упражнений. С помощьютрапециевидной метод расчета площади под кривой потребления кислорода во время упражнений, вычитая области, соответствующей потреблению кислорода отдыха. Для расчета вклада alactic анаэробного метаболизма, после тренировки потребление кислорода кривая должна быть скорректирована в моно-или би-экспоненциальной модели (выбран тот, который лучше всего подходит). Затем, используя условия оборудованная уравнения для расчета анаэробного метаболизма alactic, а именно: ATP-CP метаболизм = 1-1 мл.) Х 1 (с). Наконец, для расчета вклада молочной анаэробные системы, умножьте пик лактата плазмы на 3 и массы тела спортсмена (в результате мл затем преобразуется в L и в кДж).

Этот метод может быть использован как для непрерывной и прерывистой тренировки. Это очень интересный подход, поскольку он может быть адаптирован для упражнений и спорта, которые трудно будет подражать в контролируемых условиях. Кроме того, это единственныймодели шириной метод, позволяющий отличать вклад три различных энергетических систем. Таким образом, метод позволяет изучать спорта с большим сходством с реальными ситуациями, обеспечивая желательно экологической обоснованности исследования.

Protocol

Введение

Энергия, необходимая для поддержания физической нагрузки происходит от двух метаболических источников: аэробный и анаэробный метаболизм. В то время как аэробного обмена является более эффективным, чем анаэробный метаболизм (то есть, оно производит большее количество АТФ на моль субстрата), производство энергии за счет анаэробного метаболизма могут обеспечить большое количество энергии за очень короткий период времени. Это может иметь решающее значение для любой ситуации, которая требует очень быстрых движений.

Каждый вид спорта имеет особенности с точки зрения двигательных навыков, которые предоставляют уникальные физиологические и метаболические требования для данного вида спорта. Наиболее важным аспектом метаболических спроса относительный вклад энергетических систем к общей энергии, необходимой для деятельности. Для того чтобы определить конкретные требования каждого вида спорта очень важно для развития оптимизированной модели обучения, питания стратегии и эргогенный средств, которые могут максимальноthletic производительности.

Некоторые виды спорта сравнительно легко быть воспроизведены в лабораторных условиях, таким образом можно создать контролируемую среду, в которой спортсмены могут быть оценены. Это тот случай, бега и езды на велосипеде, например. Предсказуемая движения составляют этих видов спорта, и поэтому их легко изучить. Используя некоторые простые техники, можно имитировать достаточно точно такие же движения, что спортсмены выступят в реальных ситуациях, например, тренировок и соревнований. Действительно, эти виды спорта были более подробно изучены учеными и упражнения пользу с более полной и достоверной научной литературе.

С другой стороны, некоторые виды спорта гораздо труднее быть воспроизведены в лабораторных условиях. Эти виды спорта непредсказуемы и зависят от действий партнера (партнеров) и оппонент (ы). Это приводит к невозможности точно воспроизвести условия конкуренции в лаборатории и неспособность асссс этих спортсменов в поле во время любой тренировки или соревнования. Может быть, из-за этих проблем, они получили гораздо меньше внимания со стороны ученых. Это касается большинства командных видов спорта, и многие индивидуальные виды спорта 1.

Учитывая эти аспекты, мы стремились, чтобы описать, как оценить вклад дифференциальных энергетических систем в спорте, которые трудно воспроизвести в лабораторных условиях. Потому что дзюдо это очень сложный и непредсказуемый вид спорта, мы будем использовать дзюдо в качестве примера. Тем не менее, понятия показано здесь может быть адаптирована к различным видам спорта.

1. Физиологические измерения в покое

  1. Измерение массы тела спортсмена, прежде чем он / она начинает тренировки.
  2. Перед началом упражнений, собрать небольшой образец крови отдыха от мочки уха или пальца и держать его на льду, пока вся экспериментальная процедура закончена.
  3. После положите калibrated портативный анализатор газов в наиболее удобное положение, которое зависит от движений, которые спортсмен будет выполнять, и записывать отдыха или базового потребления кислорода в течение пяти минут. В базовое измерение, спортсмен должен молчать, стоящий на его / ее ноги (если работа будет выполнена в положении стоя), либо сидели в оборудование, которое будет использоваться (если работа будет выполнена в cycloergometer или в любое подобное оборудование).

2. Физиологические измерения во время учений

  1. После сбора образцов крови покоя и отдыха потребление кислорода, вы можете спросить спортсмена, чтобы начать конкретные упражнения, которые вы изучаете. Переносной газоанализатор должен быть помещен в позицию, что не будет вмешиваться в осуществление и, что физические упражнения не повредят оборудование. Продолжайте измерения потребления кислорода во всем упражнение период.

3. Физиологические измерения после тренировки

  • После сбора данных упражнений потребление кислорода, сохранить потребление кислорода записи в течение десяти минут перед выключением снаряжение. Всегда калибровки газоанализатора если более чем один спортсмен в настоящее время оценивается в тот же день.
  • Для того чтобы определить пик лактата плазмы после тренировки, собирать небольшие образцы крови сразу после тренировки, три, пять и семь минут после тренировки. Держите их на льду до анализа.
  • 4. Образцы крови Обработка и пик плазменных лактат определение

    1. Все образцы крови должны быть помещены в пробирок с аналогичным объемом 2% раствор NaF (то есть, если вы собираете 25 мкл крови, поместите его в 25 мкл 2% NaF).
    2. При сборе данных закончена, отдельные плазмы от эритроцитов, крутя образцы в течение 5 минут в 2000 г при 4 ° C.
    3. Плазменный лактат может быть определена с помощью различных methods2, 3. В нашей лаборатории мы используем электрохимических методовод с помощью автоматизированных анализатор лактата (Yellow Springs 1500 Sport, штат Огайо).

    5. Расчеты

    1. Расчет чистой энергии, вырабатываемой аэробного метаболизма путем вычитания потребления кислорода от остальных упражнений потребление кислорода. Потребление кислорода в покое получается путем умножения среднего за последние 30 секунд базовый уровень потребления кислорода на общую длительность упражнений. Затем вычислить площадь под кривой упражнений потребление кислорода с помощью трапециевидной метод. Наконец, вычесть отдыха потребление кислорода из упражнений потребление кислорода.
    2. Вклад анаэробных alactic обмена веществ (например, АТФ-CP путь) можно рассматривать как быстрая компонента избыточного после тренировки потребление кислорода 4-6, как показано на рисунке 1. Вычислить энергию, производимую alactic системы установки кинетики после тренировки потребление кислорода для двух-или monoexponentiАль-кривой. Это можно сделать с помощью программного обеспечения математики (например, Microcal версии происхождения 7.0). Выбор по моно-или би-экспонента на основе модели, которая наилучшим образом подходит для набора данных (например, самый низкий остаток). Затем, используя сроки, предусмотренные оборудованная уравнение (уравнение 1) рассчитать alactic вклад в соответствии с уравнением 2.
      Fiugre 1
      Рисунок 1. Схематическое изображение типичная кривая потребления кислорода получены в покое, во время и после тренировки.
      Формула 1:
      Уравнение 1
      Уравнение 2:
      Уравнение 2
      где V O2 (г) является потребление кислорода во время т, V O2baseline является поглощение кислорода в исходном состоянии, амплитуда, δ является время задержки τ является постоянной времени,и 1 и 2 обозначают быстрой и медленной компонент, соответственно.
    3. Чтобы вычислить вклад молочной анаэробные системы, предполагается, что 1 ммоль лактата выше отдыха значений соответствует 3 мл кислорода, потребляемого на килограмм mass7. Таким образом, расчет дельта пик плазменных лактат (например, пик плазменных лактат минус отдыха лактата плазмы) и умножить на 3 и массы тела спортсмена. Полученное значение кислорода в мл, затем преобразуется в L и энергии (кДж), предполагая, что каждый 1 л O 2 равна 20,92 кДж.
    4. И, наконец, результат, полученный каждой энергосистемы суммируется таким образом Вы должны общего расхода энергии в процессе деятельности и относительный вклад каждого из системы может быть вычислена.

    6. Представитель Результаты

    На рисунке 2 представлена ​​кривая представитель потребления кислорода в покое, во время тренировки и после тренировки. ВНапример, использованный здесь, спортсменов осуществляется тремя различными методами дзюдо (о-ути-гари, harai-госи и seoi-нагэ) в течение пяти минут (один бросок через каждые 15 сек) 8. Это типичный ответ на перемежающихся нагрузок. После того, как расчеты, мы получили окончательные результаты о вкладе энергии системы во время учений по дзюдо (табл. 1).

    Дополнительные результаты представитель отображаются в таблице 2. В этом примере, крытый скалолазов из различных конкурентоспособного уровня (например, рекреационный против элиты) были оценены в низкой сложности восхождения маршрут. Индивидуальные результаты для одного элитного спортсмена и одного рекреационного спортсмена показали (табл. 2).

    Seoi-nague Harai-госи О-ути-гари
    кДж % кДж % кДж %
    Анаэробные alactic 46 ± 20 16,3 ± 2,8 43 ± 21 16,1 ± 2,7 36 ± 22 14,6 ± 2,8
    Аэробный 223 ± 66 82,2 ± 2,9 211 ± 66 82,3 ± 3,8 196 ± 74 84,0 ± 3,8
    Анаэробная молочная 4 ± 2 1,5 ± 0,7 5 ± 5 1,6 ± 1,4 4 ± 4 1,5 ± 1,1
    Общий 273 ± 86 - 259 ± 91 - 237 ± 99 -
    Всего (кДж / мин) 51,9 ± 8,7 - 49,4 ± 8,9 - 45,3 ± 19,6 -

    Таблица 1. Представитель результаты общего расхода энергии и вклад энергии системы в течение трех различных упражнений дзюдо.

    Конкурентный уровень Аэробные (%) Анаэробная молочная (%) Анаэробные Alactic (%) Всего (кДж) Всего (кДж / с) Элита 40 8 52 70,4 1,00
    Развлекательный 40 15 45 96,1 1,15

    Таблица 2. Представителю индивидуальные данные от общих расходов на энергию и вклад энергетических систем во время низкой сложности восхождения маршрут.

    Рисунок 2
    Рисунок 2. Представителю результаты, полученные в ходе 5-минутных упражнений дзюдо.

    Discussion

    Метод, который мы показали, заяц может быть использована как для непрерывной и прерывистой тренировки. Большим преимуществом метода является то, что он может быть адаптирован для упражнений и спорта, которые трудно будет подражать в контролируемых лабораторных условиях. Кроме того, это единственный доступный метод, позволяющий отличать вклад три различных энергетических систем. Таким образом, метод позволяет изучать спорта с большим сходством с реальными ситуациями, обеспечивая экологическую обоснованность желательно к изучению 9. Например, недавнее исследование Мелло и др. 10. Показал, что вклад в гликолитических 2000 м на воде гребные гонки составляет всего лишь 7%, что означает, что гребля производительность зависит главным образом от аэробного метаболизма. Кроме того, исследование Бенеке и др. 4 подтвердил, что основным источником энергии во время одной из наиболее часто используемых анаэробных тестов, Wingate Анаэробный тест является анаэробный метаболизм (20% аэробных, 30%. АляКЦИЦ и 50% гликолиза). Недавние исследования, наша группа также характеризуется энергией вклад внутреннего восхождения 6 и дзюдо 8, как указано в примере. Действительно, знания о энергетических вклад имеет решающее значение для развития эргогенный стратегии, организации обучения и даже для проверки тестов.

    Этот метод имеет ряд ограничений. Во-первых, стоимость оборудования составляет несколько высока, и специализированные обученного персонала не требуется. Во-вторых, хотя большинство видов спорта можно имитировать с помощью этой техники, это не любой тип упражнений, которые могут быть изучены с помощью переносного газоанализатора. Наконец, в плазму лактат не точно отражают общую лактат производства скелетных мышцах во время физической активности, результаты, полученные с помощью этой процедуры можно рассматривать как оценочные метаболического спроса во время физических упражнений, а не точную количественную оценку энергетического вклада. Тем не менее, это только проверенные мнойТПК поставляется 11 способен различать вклад три различных энергетических систем.

    Disclosures

    Авторы заявляют, что они не имеют конфликта интересов в отношении данного исследования.

    Acknowledgments

    Мы благодарим Фабиана Бенатти для ее доброго сотрудничества в области видео. Мы также благодарим FAPESP (# 2007/51228-0) и CNPq (# 300133/2008-1) за поддержку наших исследований в этой области.

    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).
    Определение вклада Energy Systems во время тренировки
    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