FTR 210 EGZERSİZ FİZYOLOJISI Dolaşım sistemi Kan damarları yoluyla oksijeni ve barsaklarda emilen besin maddelerini dokulara iletir Metabolizma sonucu oluşan artık maddeler ve CO 2 nin dokulardan uzaklaştırılmasında rol oynar. Hormonlarla birlikte çeşitli maddelerin ve oksijenin taşınmasını sağlar. Sıcaklığın vücuda dağılımını sağlar. Tüm bu işlevleri yaparken kalp, kan damarlarından oluşan sistemik dolaşımı ve pulmoner dolaşımı kullanır Üç tabakadan oluşur: Epicardium: Kalbin yüzeyini kaplayan seröz membrandır Myocardium: Kalp kasılmasından sorumlu kaslardan oluşan orta tabakadır Endocardium: Kalbin iç boşluğunu kaplayan en içteki tabakadır KalpKalp kası iskelet kası gibi ışık mikroskobunda çizgili karakter gösterir. Çizgili kalp kası, iskelet kasından bazı farklar gösterir: Daha kısa lif boyu vardır, Yaklaşık olarak sarkoplazmik retikulumun 1/3 ü mitokondriler tarafından oluşturulur.bu ise yüksek enerji talebini göstermektedir. İstem dışı çalışırlar. Her hücre sadece tek nükleus içerir İnterkale disk bulundurur. Kendiliğinden uyarılma özelliğine sahiptir Aksiyon potansiyeli uzun sürelidir ve aynı zamanda uzun refrakter periyoda sahiptir Kontraksiyonu Ca 2+ regüle eder. Fibrilleri sarkolemma ile çevrilidir. Kalp kasında Z çizgileri bulunur. Sinsiutim kasılma vardır.(tek bir fibril uyarıldığı zaman bu uyarı diğer hücrelere yayılır.) Dallanma gösterir, Tek bir nükleus içerir,
Kas lifleri birbirine interkale disklerle bağlanır. Bu disklerin içerikleri: Kalpte depolarizan dalgaları hücreden hücreye aktarımından sorumlu gap junctionları içerir. Kalp kası yeterince gerilirse o derecede daha çok kasılabilir. Bu aktin miyozin çapraz köprülerinin birbiri üzerine binme oranının maksimum olması ile mümkündür. Bu özellik iskelet kasındakine benzerdir. KALP SIKLUSU Kalp sağ ve solda bulunan iki adet pompadan oluşur. Bu pompaların çalışmasında sağda triküspit solda ise mitral kapak önemli rol oynar Kalp pompası çalışırken başlıca iki evre meydana gelir: Sistol Kalp kasının kasılması Diyastol Kalp kasının gevşemesi Dolaşım sisteminde kan akışı daima yüksek basınçlı alandan düşük basınçlı alana doğru gerçekleşir Kalp kontraksiyonu ise basıncı oluşturur SA Düğümü dakikada 70 80, AV düğümü dakikada 40 60 His demeti ve purkinje lifleri ise daha düşük hızlarda uyarı oluşturma yeteneğine sahiptir. Sinirsel uyarıya ihtiyacı yoktur. Kalp kasının metabolizması Kalp kası total enerjinin % 1 ini anaerobik metabolizma ile sağlar. Hipoksi sırasında bu oran % 10 a çıkabilir. Bazal şartlarda kalbin kalori gereksinimi % 35 CHO, % 5 ketonlar ve aminoasitler,%60 ı ise yağlardan sağlanır. Kalp enerjisinin önemli bir bölümü aerobik yolla sağlanır. Arterler Kalpten kanı alarak kılcal damarlara iletirler. Oksijence zengin kan taşırlar. Yüksek basınç altında çalışırlar.
Kalpten uzaklaşınca arteriyol damarlar devreye girer. Arteriyoller içinden geçen kan akımına karşı direnç oluşturarak çaplarını daraltırlar, buna periferik direnç denir. Arterioller konstrüksiyon ve relaksasyon yolu ile periferik kan akışını regüle eder. Resistans damarları; vasküler yatakta kan akışını çabuk ve etkili bir şekilde değiştirirler. VENLER Çapları daha büyük, çeper kalınlıkları incedir En önemli görevleri kanı kılcal damarlardan alıp kalbe taşımak ve kan depolamaktır. KAPİLLER Doku ile kan arasında madde alışverişi sağlarlar. İnsan iskelet kasında kapiller yoğunluk,kapiller 2000 3000 mm² dir. Bu yoğunluk kalp kasında fazladır. Mikrosirkülasyonda dallanma bu periferal damarların enine kesitinde artışla sonuçlanır. Kan akış ile vasküler yapının enine kesiti ile ters orantılıdır. Bir kan hücresinin ortalama bir kapillerden geçmesi için 1.5 saniye gereklidir. Egzersizin kanın dağılımına etkisi Sinirler ve lokal metabolik olaylar arter duvarlarındaki muskuler bantları etkiler ve damarların iç çapları değişir. Venöz kapasitans damarlarda vazokonstriksiyon olur. Damarların konstriksiyon ve dilatasyonu kanın redistribüsyonunu sağlar. Böbreklerde renal kan akımı 1100 ml/dk dan 250 ml/dk ya düşer. Sinirler ve lokal metabolik olaylar arter duvarlarındaki muskuler bantları etkiler ve damarların iç çapları değişir. Venöz kapasitans damarlarda vazokonstriksiyon olur. Damarların konstriksiyon ve dilatasyonu kanın redistribüsyonunu sağlar. Böbreklerde renal kan akımı 1100 ml/dk dan 250 ml/dk ya düşer.
Kan akımının dağılımı Periferal Girdi Dinlenme sırasında toplam kardiak debinin yaklaşık %20 si iskelet kaslarına gitmektedir. Maksimal egzersizde kardiak debinin %85 ve 90 ına ulaşılır. Myokarda giden kan artar. İç organlar ve deride refleks vazokonstriksiyon oluşur. Medulladaki kardiyovasküler merkez, kan damarları, eklemler ve kaslardaki periferal reseptörlerden duyu girdisini alır. Bu reseptörlerden gelen stimuluslar, uygun kardiyak cevaba neden olan vagal ve ya sempatik etkiyi oluştururlar. Kan basıncı arttıkça arterial damarların gerilimi bu baroreseptörleri aktive ederek kalbin refleks olarak yavaşlamasına ve periferal damarların kompansatuar dilatasyonuna neden olur. (baroreseptör refleks) Kortikal Girdi Kişinin emosyonel durumundaki değişiklikler, kardiyovasküler cevapları etkiler ve gerçek istirahat kalp hızı ve kan basıncı cevaplarının alınmasını güçleştirirler. Serebral impulslar, kalp hızının egzersiz başlamadan aniden yükselmesine de sebep olabilirler. Bu başlangıçtaki ani yükselme muhtemelen sempatik deşarjdaki artış ve vagal tonustaki azalmadan kaynaklanmaktadır. Egzersiz Eğitiminin Etkileri Fiziksel eğitim, sempatik akseleratör nöronların tonik aktivitesi ve vagal dominans altındaki parasempatik depressör nöronlar arasında bir dengesizlik yaratır. Eğitim S.A. nodülün intrinsik ateşleme hızını azaltabilir. Bu adaptasyonlar, yüksek düzey endurans sporcularındaki ve aerobik eğitimden sonra sedanter kişilerdeki bradikardiyi açıklar. Otoregülatör Mekanizma Dokunun oksijen kaynağındaki azalma, iskelet ve kalp kasında vazodilatasyon için lokal uyarı oluşturur. Ayrıca sıcaklık, karbondioksit, asidite ve potasyum iyonundaki lokal artışlar bölgesel kan akışını artırır. Artan doku metabolizmasıyla birlikte artan oksijen ihtiyacını sağlamada etkili ve çabuk adım, ani ve lokal vazodilatasyondur. SOLUNUM SİSTEMİNE GİRİŞ Solunum, atmosferden alınan oksijen ile vücuttaki karbondioksitin yer değiştirmesidir. Bunu sağlayan sisteme solunum sistemi denir.
Solunum 2 kısma ayrılır. External solunum akciğerlerde olur. Oksijen havadan kana geçer,kandaki karbondioksit dışarı verilir. *internal solunum, kanla dokular arasında olur. Oksijen kılcal damarlardaki kandan dokuya girer, karbondioksit dokudan kana geçer. *Solunum sisteminin esas organı akciğerlerdir. Oksijen ve karbondioksit gazlarının değişimi bu organda olur. *Solunum sistemini oluşturan organlar üst ve alt solunum yolları olmak üzere 2 ye ayrılır. Solunum sisteminin en önemli görevleri Gaz değişimi PH ve vücut ısısının düzenlenmesi Su ve ısı kaybının sağlanması İnspirasyon : Nefes almadır. Diafragma ve intercostal kaslar kasılır. Göğüs boşluğu genişler. Akciğerler genişler. Akciğerlerin hacmi artar. Akciğerlerde basınç düşer. Hava akciğerlere gider. Böylelikle inspirasyon gerçekleşir. Expirasyon : Nefes vermedir. Diafragma ve intercostal kaslar gevşer. Göğüs boşluğu daralır. Akciğerler sıkışır. Akciğerlerin hacmi azalır. Akciğerlerde basınç artar. Hava akciğerlerden dışarı atılır. Böylelikle expirasyon gerçekleşir. AKCİĞER VOLUM VE KAPASİTESİ Akciğerlerin 4 çeşit volümü ve hacmi vardır. (tidal volüm) : Her normal soluk almada akciğerlere giren yada her soluk vermede akciğerden çıkan hava miktarıdır. Ortalama 500 ml dir. İnpirasyon yedek volümü :Derin bir nefes aldığımızda normal solunuma ek olarak akciğerlerimize gelen havadır. Ortalama 3000 ml dir. Expirasyon yedek volümü : Normal nefes verdikten sonra zorla fazladan verdiğimiz havadır. Ortalama 1100 ml dir. Tortu (rezidüel) volümü : Maximum bir expirasyondan sonra akciğerlerde kalan hava volümüdür. Yaklaşık 1200 ml dir. AKCİĞER VOLUM VE KAPASİTESİ Alveoler ventilasyon hacmi Solunum derinliği Solunum frekansı Anatomik ölü boşluğa bağlıdır.
Oksijen Diffüzyon kapasitesi Solunum dakika ventilasyonu:1 dakika içinde akciğerlere giren veya çıkan hava miktarına denir. SDV(L/dak.)=TV(L/soluk)XSF(soluk/dak.) Tidal volüm:bir solukta verilen hava miktarına tidal volüm denir.(500ml/soluk) Solunum frekansı:1dakikadaki solunum sayısına solunum frekansı denir. İstirahatte SDV:Bayanlarda düşük. Vücut büyüklüğüne göre ve kişiden kişiye de farklılık gösterir. İst SDV: 0.50L/ soluk (500 ml / soluk) Solunum frekansı:12 soluk /dk SDV= TVX SF=0.50X 12= 6 L / dk Egzersiz ventilasyonu Egzersizde SDV artar. Uzun süreli dayanıklılık egzersizlerinde Erkeklerde SDV= 80-100 L/dk Kadınlarda SDV= 48-80 L/ dk Kısa süreli maksimal egzesizde SDV : 120-140 L/dk Sf: 35-45 soluk /dk Egzersizde ventilasyon Egzersizde akciğerden kana giren O2 miktarı artar. Dakika başına akciğer kan akımı artar. Kan akımı 5.5lt/dk ya kadar çıkar ve alveolden kana O2 diffüzyonunun artışı ile birlikte kana daha fazla O2 verilir. Normal şartlarda istirahatte genç erişkin bir erkekte 250 mlt olan kana verilen O2 miktarı egzersizde 1 lt/dk ya çıkabilir. ENERJI SISTEMLERİ Enerji, iş yapabilme kapasitesidir. Doğada mevcut olan enerji şekilleri; 1.Kimyasal Enerji 2.Mekanik Enerji 3.Isı Enerjisi 4.Işık Enerjisi 5.Elektrik enerjisi 6.Nükleer Enerji Enerji, İş ve Güç Birimlerinin Birbirine Çevrilmesi 1 kilojoule = 1000 joule 1 kcal = 1000 cal 1 kal = 426.4 kgm, 5.1855 joule 1 k joule = 0.23892 kcal 1 watt = 6.118 kgm.dk 1 kgm.dk =0.1635 watt Problem: 10 kg lık bir halteri, 2 sn de 3 m yükseğe kaldıran bir sporcunun yapmış olduğu iş ve gücü bulunuz? İş = kuvvet x mesafe = 10 x 3 = 30 kgm Güç= İş / zaman = 30/2 = 15 kgm/sn dir. Fiziksel aktiviteler için 3 metabolik sistem önemlidir.
ATP CP veya Fosfojen sistemi Laktik asit veya Glikoliz sistemi Oksijen sistemi veya Aerobik sistem ATP-CP SİSTEMİ CP kasların içinde depo edilir.bayanlarda 0.3 mol,erkeklerde 0.6mol kadardır. Kısa süreli maksimal egzersizlerde(en fazla 15 saniye süren) Örneğin 200 metre sürat koşusu,atlama,atma,vurma gibi hareketler. Fosfojen sistemi PC kasta ATP den daha fazla miktarda bulunur. Kas miktarı mm/kg kas 4-6 ATP Mm/kg kas 15-17 PC Anaerobik glikoliz Yoğun egzersiz sırasında laktik asit miktarı 16 20mmol/L dir. Vücudun asit baz dengesi bozulur. Erken yorgunluğa neden olur. YAĞLARIN OKSİDASYONU Yağlar yetişkin bir erkekte 90.000 110.000 kcal lik enerjiyi sağlarken CHO lar 2000kcal lik bir enerji sağlar. Yağların vücutta depolanma şekline trigliserit denir. Egzersizde Enerji Metabolizması Egzersizde kullanılan enerji kaynağı egzersizin türü, şiddeti, süresi ve sporcunun beslenme düzeyi ile ilgilidir. egzersizin türü ve şiddeti bakımından iki farklı egzersiz türünü içerir. Kısa süreli egzersizlerde anaerobik enerji metabolizması sonucu laktik asit oluşumu ve oksijen borçlanması oldukça fazladır. Uzun süreli egzersizlerde ise laktik asit oluşumu ve oksijen borçlanması oldukça fazladır. Toparlanma süreci O2 borçlanması Enerji kaynaklarının yenilenmesi Kan ve kastan laktik asitin uzaklaştırılması O2 myoglobin depolarının yenilenmesi ile ilişkilidir. İstirahat sırasında aynı süre için harcanması gereken oksijen miktarının üzerinde olan, toparlanma sırasında harcanan oksijen miktarına oksijen borçlanması veya toparlanma
sırasındaki oksijen tüketimi veya "egzersiz sonrası fazla oksijen tüketimi (ESFOT)" adı verilir. O2 borcu: Egzersizden sonra bütün metabolik sistemleri tamamen normale döndürmek için, fazladan gereken oksijen miktarıdır. İki yolla oluşur; 1. Vücutta bulunan oksijenin, egzersiz sonrası yenilenmesine bağlı olarak, 2. Fosfojen (ATP PC) ve glikojen yenilenmesine bağlı olarak. 3. Fosfojen yenilenmesi için 2 litre oksijene, 4. Glikojen laktik asit sistemi için 8 litre oksijene ihtiyaç vardır. Toparlanma döneminde daha fazla oksijene ihtiyaç duyulur bunun nedeni; ATP PC depolarının toparlanma döneminde yenilenmesi Laktik asitin uzaklaştırılması Enerji metabolizmasında laktik asitin oksidasyonu Oksijen depolarının tamamlanması İç çekirdek ısının artışı Kalp atım hızı,solunum ve diğer fonksiyonların normale döndürülmesidir. Oksijen borcunun miktarı bazal oksijen tüketim miktarından yaklaşık 6 kat fazla olabilir. Antrenmanlı atletler, kaslarının oksijen tüketimini antrenman yapmamış bireylere göre daha yüksek seviyelere çıkartabilirler ve serbest yağ asitlerini daha etkin olarak kullanabilirler. Glikojen depolarını daha az kullanarak daha az laktik asit oluşumu ile daha uzun süre kaslarını kullanabilirler. MaksimalMaksimal bir egzersiz sonucunda O2 borcunun oluşum nedenleri Egzesizde aktif kaslara yönelen kanın tekrar normal akış yüzeyine dönmesi için %10 gibi fazladan O2 borcu gerekir buda toparlanmada ödenir Şiddetli egzersizlerde akciğer solunumu 8 15 kat artar ve bu nedenle solunum kasları daha fazla O2 ye ihtiyaç duyar. Artan solunumsal, dolaşımsal, hormonal, ionik, ve termal mekanizmaların normale dönmesi için daha fazla O2 ye ihtiyaç duyulur. Toparlanmada enerji kaynaklarının yenilenmesi Fosfojen (ATP PC) depolarının yenilenmesi
Glikojen kaynaklarının yenilenmesi Kas glikojeninin yenilenmesi glikojen depolarının boşalmasına neden olan egzerszin tipi toparlanma döneminde tüketilen karbonhidrat miktarı(diyet) kas glikojeninin boşalmasına neden olan; *sürekli düşük şiddetli uzun süreli egzersizler *aralılklı yüksek şiddetli kısa süreli egzersizler