# Arbetsfysiologi föreläsning Läkare T2 HT25 UAH.pdf **OCR Transcript** - Pages: 45 - OCR Engine: pymupdf - Quality Score: 1.00 --- ## Page 1 Arbetsfysiologi Ulrika Andersson Hall Institutionen för Neurovetenskap och Fysiologi --- ## Page 2 Upplägg av föreläsningen Aerobt arbete (uthållighetsarbete) • Syrekrav och syreförbrukning • Ventilatorisk respons • Kardiovaskulär respons Syretransport Metabolism under träning (aerob och anaerob) Temperaturreglering Effekter av träning --- ## Page 3 SYRGASKONSUMTIONEN, VO2 • I VILA 0.3 L/min • PROMENAD (el. 50W cykel) 1 L/min • MAX KONSUMTION OTRÄNAD MAN Ca 3,0 L/min (35-40 mL/min x kg) MYCKET VÄLTRÄNAD MAN Ca 6 L/min (85 mL/min x kg) ÖKNING MED 10 GGR ÖKNING MED 20 GGR Leverera syre till arbetande muskler för att omvandla näringsämnen till mekanisk energi --- ## Page 4 KONDITION Kroppens förmåga att förbränna syrgas per minut och kg kroppsvikt, dvs mL O2/kg x min Leverera syre till arbetande muskler för att omvandla näringsämnen till mekanisk energi --- ## Page 5 Energisubstrat • Fett • Kolhydrater • (Proteiner) • Fosfater (ATP-PCr) Central nivå • Hjärta • Lungor Mellan nivå • Blodmängd • Blodtryck • Hemoglobin koncentration • Blodflöde Lokal nivå • Kapillärtäthet • Mitokondrier • Blodflöde Leverera syre till arbetande muskler för att omvandla näringsämnen till mekanisk energi --- ## Page 6 ANDNINGSFÖRÄNDRINGAR -säkerställa O2 tillförsel och andas ut CO2 som bildas 6 L/min ca 100-140 L/min Ca 50-60 andetag/min • Proportionerlig ökning i förhållande till syrebehovet (vid ventilatoriska tröskeln – börjar hyperventilera) • Trots de stora förändringarna – finns reserv Vila Maximal ansträngning 12 andetag/min Ventilation Andningsfrekvens Otränad man --- ## Page 7 (No content) --- ## Page 8 (No content) --- ## Page 9 Reglering av ventilationsresponsen Direkt respons – feedforward/central command Finjustering av kemoreceptorer och mekanoreceptorer --- ## Page 10 CIRKULATIONSFÖRÄNDRINGAR -säkerställa O2 tillförsel, eliminera CO2 och andra biprodukter, reglera temperaturen, transport av hormoner och nutrienter Skeletal muscle: 1.2 L/min 22.5 L/min Heart: 0.2 L/min 1.0 L/min Skin: 0.5 L/min 0.6 L/min Brain: 0.8 L/min 0.8 L/min Vasokonstriktion i icke arbetande vävnad (sympatikus aktivering), vasodilation i arbetande muskler (lokal reglering) --- ## Page 11 HJÄRTMINUTVOLYM = Slagvolym x Frekvens (ca 5 L/min i vila och 20-35 L/min vid maxarbetet) Ca 50% ökning i SV Ca 2-300% ökning i HR --- ## Page 12 HJÄRTMINUTVOLYM (Cardiac Output) = Slagvolym x Frekvens (~5 L/min vid vila och ~20-35 L/min vid maximalt arbete) Maximal HR – individuell (“220-ålder”), inte relaterat till VO2max Exempel på hjärtfunktonen hos en otränad person respektive maratonlöpare Slagvolym (ml) Hjärtfrekvens (bpm) Vila Otränad 75 75 Maratonlöpare 105 50 Maximalt arbete Otränad 110 195 Maratonlöpare 162 185 --- ## Page 13 Excentrisk Hypertrofi (ökad EDV, ökad slagvolym) Koncentrisk Hypertrofi ?? Slagvolymen hos en uthållighetstränad är högre pga hypertrofi och ökad blodvolym --- ## Page 14 (No content) --- ## Page 15 (No content) --- ## Page 16 (No content) --- ## Page 17 REGLERINGEN AV CIRKULATIONSMSTÄLLNINGEN CENTRAL COMMAND AKTIVERING AV SYMPATISKA NERVSYSTEMET KOPPLAT TILL AKTIVERINGEN AV MUSKLERNA LOKAL KONTROLL KEMORECEPTORER I DE ARBETANDE MUSKLERNA (↓pH, ↑PCO2 ↑ADP, ↑Mg2+, ↑Ca2+, ↑temp) MEKANORECEPTORER I SENOR OCH LIGAMENT --- ## Page 18 Vad händer med blodtrycket under arbete? SBP ökar pga stor ökning av cardiac output DBP är vanligen oförädrad pga låg perifer resistens --- ## Page 19 VILA ARBETE Ca 1/30 kapillärer öppna --- ## Page 20 Presence of capillaries and proliferating endothelial cells in human skeletal muscle before, during and after a 7 week training period a trained (•) and control (○) leg. Capillary-to-fibre ratio (C:F), capillary density (cap/mm2) and endothelial cell associated proliferating cells Jensen L et al. J Physiol 2004;557:571-582 Tränat ben Kontroll-ben --- ## Page 21 Vila Intensivt arbete VO2 = Cardiac Output x a-vO2 diff --- ## Page 22 Dissociationskurva för Hemoglobin PO2 i muskler ca 40 mmHg – brant kurva gör att små förändringar orsakar stora ändringar i syreavgivelse Vid arbete – högre temperature och lägre pH gör avgivelsen än högre --- ## Page 23 I den arbetande muskeln bildas ATP från kreatinfosfat eller förbränning av energisubstrat: GLUKOS, FETT, (och PROTEIN) Kroppens valuta för alla energikrävande processer - ATP --- ## Page 24 (No content) --- ## Page 25 Energy Transfer From Glucose Catabolism Nedbrytning av glukos till laktat ger 2 ATP --- ## Page 26 Total Energy Transfer From Fat Catabolism --- ## Page 27 VCO2 RESPIRATORISK KVOT, RQ. (RER) VO2 •Vid förbränning av KOLHYDRATER förbrukas lika många O2 molekyler som det bildas CO2 molekyler, dvs RQ = 1 •Vid förbränning av FETT förbrukas betydligt fler O2 molekyler än det bildas CO2 molekyler (140 % fler), dvs RQ = 0.71 • Beroende på vilken blandning av de olika energikällorna som vi använder kommer alltså RQ att variera mellan 0.71 och 1. (OBS - Vid anaerob förbränning går RQ över 1) FÖRHÅLLANDET MELLAN BILDAD MÄNGD CO2 OCH FÖRBRUKAD MÄNGD O2 --- ## Page 28 (No content) --- ## Page 29 • Kortvarigt hårt arbete, 10-20 sek: Tillgängligt ATP (ATP-CP). • Hårt arbete upp till några minuter: anaerob förbränning av glukos (glykogen). • Längre arbete: aerob förbränning av fett och glukos (glykogen). --- ## Page 30 (No content) --- ## Page 31 Individer använder energisystemen i olika utsträckning beroende på genetik, hur mycket de tränar, vad de tränar och på olika näringsstrategier. Stor genetisk komponent, men kan ändra fibertyp med träning. Och kan ändra storlek, innehåll och antal fibrer. Exempel på näringsstrategi: Control test After fasting After fasting + protein intake After fasting + carbohydrate intake Andersson-Hall et al. 2018 IJSNEM --- ## Page 32 ANAEROBT ARBETE OCH LAKTATBILDNING --- ## Page 33 ANAEROBT ARBETET OCH “SYRESKULD” EPOC- Excessive post-exercise oxygen consumption En del av EPOC går åt till att återställa anaeroba systemen (kreatinfosfat och laktat-rensning). Större del till återfyllnad av energilager och reparation/underhåll (upp till 48h förhöjd syreförbrukning). --- ## Page 34 Tempreglering under ett relativt hårt arbete (70%) i neutral temp ( ) eller varm temp ( ) Kroppstemp Blodflöde Hud Cardiac Output Slagvolym Hjärtfrekvens (Cardiac drift) MUSKLERNAS VERKNINGSGRAD ca 20-25% (förmåga att använda energin till muskelarbete) Dvs vi bildar vid arbete överskotts-värme som vi måste göra oss av med. KONVEKTION genom ökat blodflöde till huden. Innebär dock minskad andel av hjärtminutvolymen till musklerna. SVETTNING: viktigaste mekanismen för att avge värme. Innebär samtidigt vätskeförlust och minskad blodvolym. Ju varmare och fuktigare vädret är ju större blir förlusterna. Temperaturreglering --- ## Page 35 Svett har lägre osmolaritet än plasma, men innebär ändå saltförluster. Kan acklimatiseras (ökad aldosterone utsöndring) Vätskeförlusten vid tex ett maratonlopp kan uppgå till 2-3 l/tim. Temperaturreglering forts. Hur mycket ska man dricka? Rekommendation - lita på törst men som mest 2-3% viktförlust -10% --- ## Page 36 ÅLDER OCH MAX VO2 --- ## Page 37 % förbättring VO2 max, L/min-1 Continuous improvements in Vo2 max over 10 weeks of high-intensity aerobic training Snabb effekt för otränade individer --- ## Page 38 Hur ska man träna? Det mesta pekar på bäst utfall både för uthållighetsatleter (prestation) och metabola syndromet (hälsa) är att ha en MICT bas med HIIT/SIT träning som komplement – pyramidstruktur Vad är mest realistiskt för en person med metabola syndromet? Langan & Grosicki “Exercise is medicine…and dose matters” 2021 Moderate Intensity Continuous Training High Intensity Interval Training/ Sprint Interval Training --- ## Page 39 Aerob träning - Centrala effekter --- ## Page 40 Leverera syre till arbetande muskler för att omvandla näringsämnen till mekanisk energi Energisubstrat • Fett • Kolhydrater • (Proteiner) • Fosfater (ATP-PCr) Central nivå • Hjärta • Lungor Mellan nivå • Blodmängd • Blodtryck • Hemoglobin koncentration • Blodflöde Lokal nivå • Kapillärtäthet • Mitokondrier • Blodflöde --- ## Page 41 Räkne-exempel: Normal person med maxpuls 200bpm maximal slagvolym 100ml max hjärminutvolym 200x100= 20L/min Koncentrationen syre = 200ml/L syre max 4.0L O2/min om ALLT syre togs omhand (venöst pO2=0, ej realistiskt) Alltså, öka slagvolymen för att öka VO2max. Men – inte bara VO2max som påverkar prestation. (Laktattröskel, oxidativ förmåga osv) --- ## Page 42 Ytterligare om cirkulation och träning : Den ökade slagvolymen verkar framförallt ha att göra med Frank-Starling effekten pga ökad ventrikelfyllnad. Ökad ventrikelfyllnad pga 1) Ökad kammarstorlek 2) Ökad blodvolym (vilket ökar vänster förmaks drivande tryck och ökar fyllnad) 3) Ökad diastol funktion, alltså kammaren vidgar sig lättare 4) Lägre HR (vid vila och submax arbete) vilket ger längre tid för fyllnad. (överkurs): Intressant nog verkar inte äldre personer öka sin ventrikulära compliance med träning (krävs livslång träning). Men slagvolymen ökar med träning i äldre män, ffa på grund av ökad blodvolym. Äldre kvinnor verkar inte öka slagvolym med träning… (men livslång träning ger samma effekt som hos män). Äldre kvinnor kan öka sin VO2max, men då pga ökad av-dif. (OBS begränsat enligt räkneexemplet på förra bilden) --- ## Page 43 Aerob träning - Perifera effekter Fler och större mitokondrier Större kapilläryta Myoglobin halten ökar något Ökad enzymaktivitet (oxidativa enzymer) Större förmåga att förvara glycogen i muskeln Större mängd triglycerider som förvaras i muskeln Större förmåga att använda fett som energikälla, som innebär att muskeln kan spara glycogendepåerna --- ## Page 44 Vad händer vid period av inaktivitet? --- ## Page 45 Kan vi farmakologiskt härma hälsoeffekten av träning? “Exercise mimetics” Hittills har sk exercise mimetics varit inriktat på metabola funktioner i muskeln. - Osannolikt att något/några läkemedel kan härma de många olika effekterna av träning. ”Realistically, what single pill could simultaneously increase skeletal muscle oxidative capacity and endurance, improve muscle strength and function, stimulate cardiovascular remodelling and enhance autonomic nervous system function?” Hawley et al. J Physiol 599.3 (2021) ---