Johan Dahlin
9d186a13b2
11 KiB
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)