پاسخهای متابولیکی به ورزش
پاسخهای متابولیکی به ورزش چگونگی تأمین انرژی شیمیایی مورد نیاز برای کار عضلانی توسط بدن و نحوه تغییر سوختها با تغییر شدت و مدت آن کار را توصیف میکنند. حرکت از حالت استراحت به ورزش میتواند گردش انرژی کل بدن را در عرض چند ثانیه چندین برابر افزایش دهد و تأمین این تقاضا مستلزم تولید هماهنگ آدنوزین تریفسفات (ATP) از فسفاژنهای ذخیرهشده، کربوهیدرات و چربی، همراه با تحویل و استفاده متناسب از اکسیژن است.
Definition
پاسخهای متابولیکی به ورزش، تغییرات در مسیرهای بیوشیمیایی تولیدکننده انرژی و استفاده از سوبسترا هستند که هنگام افزایش تقاضای ATP توسط عضله اسکلتی در طول فعالیت بدنی رخ میدهند و شامل تجزیه فسفاژن، اکسیداسیون کربوهیدرات و چربی، تبادل لاکتات و جذب اکسیژن میشوند.
Scope
این بخش خواننده را با جنبه متابولیکی فیزیولوژی ورزش آشنا میکند: مسیرهای تأمین ATP (فسفاژن، گلیکولیتیک و اکسیداتیو)، استفاده از کربوهیدرات و چربی به عنوان سوخت و چگونگی تغییر سهم نسبی آنها با شدت و مدت ورزش، تولید و پاکسازی لاکتات، و مصرف اکسیژن به عنوان نشانگر یکپارچه گردش انرژی هوازی. این یک مرور کلی مرجع است؛ موضوعات فرعی آن به تفصیل به این موارد میپردازند.
Sub-topics
Core questions
- چگونه ATP در هنگام افزایش تقاضای انرژی عضلانی در شروع ورزش دوباره تأمین میشود؟
- چگونه سهم نسبی کربوهیدرات و چربی در تأمین انرژی با شدت و مدت ورزش تغییر میکند؟
- چرا لاکتات در طول ورزش تولید میشود و چگونه پاکسازی و دوباره استفاده میشود؟
- چه چیزی تعیین میکند که بدن در طول حداکثر تلاش چقدر اکسیژن میتواند مصرف کند؟
Key concepts
- ATP به عنوان واحد پول انرژی فوری
- سیستمهای انرژی فسفاژن، گلیکولیتیک و اکسیداتیو
- استفاده از سوبسترا و تقاطع از چربی به کربوهیدرات با شدت
- تولید، تبادل و شاتل لاکتات
- جذب اکسیژن (VO2) و حداکثر جذب اکسیژن (VO2max)
- گردش انرژی و نرخ متابولیک در طول ورزش
Mechanisms
در شروع ورزش، تقاضای فوری ATP توسط فسفاژنهای ذخیرهشده بافر میشود، پس از آن گلیکولیز و فسفوریلاسیون اکسیداتیو به مسیرهای اصلی تأمین مجدد تبدیل میشوند. با افزایش شدت، بدن به تدریج بیشتر به کربوهیدرات و کمتر به چربی برای مقدار معینی از انرژی متکی میشود، تغییری که توسط مفهوم تقاطع (crossover concept) نشان داده میشود؛ در شدتهای پایین تا متوسط، اکسیداسیون چربی میتواند سهم بزرگی از انرژی را تأمین کند، در حالی که در شدتهای بالا کربوهیدرات غالب میشود و تولید لاکتات افزایش مییابد (Romijn, 1993). لاکتات صرفاً یک محصول زائد نیست بلکه یک سوخت منتقلشونده است که میتواند توسط عضله، قلب و سایر بافتها اکسید شود و برای گلوکونئوژنز (Gladden, 2004; Brooks, 2018) استفاده شود. ظرفیت یکپارچه این فرآیندهای هوازی در مصرف اکسیژن منعکس میشود، که حداکثر آن عمدتاً توسط تحویل اکسیژن به عضله در حال کار تعیین میشود (Bassett, 2000).
Clinical relevance
درک پاسخهای متابولیکی به ورزش، زیربنای تفسیر تست ورزش قلبی ریوی، توصیف استفاده از سوبسترا در سلامت و بیماریهای متابولیک، و منطق فعالیت بدنی در سلامت متابولیک است. این مدخل چارچوبی را برای چگونگی مطالعه و توصیف متابولیسم ورزش ارائه میدهد؛ این مطلب آموزشی است و مبنایی برای تشخیص، تجویز یا تصمیمگیری درمانی فردی نیست.
Evidence & guidelines
توصیفات اینجا بر اساس مطالعات فیزیولوژیکی کلاسیک و بررسیهای متابولیسم سوبسترا، تبادل لاکتات و عوامل تعیینکننده جذب اکسیژن استوار است تا دستورالعملهای بالینی. ادعاهای کمی در مورد استفاده از سوبسترا و جذب اکسیژن از اندازهگیریهای آزمایشگاهی کنترلشده مانند مطالعات ردیاب ایزوتوپی و تبادل گاز (Romijn, 1993; Bassett, 2000) نشأت میگیرد.
History
متابولیسم مدرن ورزش از کارهای اوایل قرن بیستم در مورد تأمین انرژی عضلانی و بدهی اکسیژن رشد کرد و از طریق مطالعات اواسط و اواخر قرن که استفاده از کربوهیدرات و چربی را با ردیابهای ایزوتوپی کمیسازی کردند و لاکتات را به عنوان یک سوخت قابل تبادل به جای یک محصول بیمصرف توصیف کردند، گسترش یافت. تفسیر مجدد لاکتات از طریق مفهوم شاتل لاکتات و اصلاح عوامل تعیینکننده حداکثر جذب اکسیژن، رشتههای اصلی این تاریخ هستند (Gladden, 2004; Brooks, 2018; Bassett, 2000).
Debates
- آیا لاکتات عمدتاً یک محصول زائد است یا یک سوخت متابولیک؟
- دیدگاه سنتی لاکتات به عنوان یک محصول جانبی گلیکولیز محدود به اکسیژن، توسط مفهوم شاتل لاکتات بازتعریف شده است، که معتقد است لاکتات به طور مداوم به عنوان یک سوخت و مولکول سیگنالینگ در سراسر بافتها تولید و مصرف میشود؛ تعادل این دیدگاهها یک بحث فعال باقی مانده است.
- چه چیزی عمدتاً حداکثر جذب اکسیژن را محدود میکند؟
- اینکه آیا VO2max عمدتاً توسط تحویل مرکزی اکسیژن (برونده قلبی و ظرفیت حمل اکسیژن) یا توسط استخراج اکسیژن عضلانی محیطی تعیین میشود، مدتهاست مورد بحث بوده است، با این حال شواهد موجود، تحویل اکسیژن را به عنوان عامل محدودکننده اصلی در اکثر شرایط تأیید میکنند.
Key figures
- George A. Brooks
- L. Bruce Gladden
- Edward F. Coyle
- David R. Bassett
Related topics
Seminal works
- romijn-1993
- gladden-2004
- bassett-2000
Frequently asked questions
- بدن در طول ورزش از چه چیزی برای انرژی استفاده میکند؟
- تمام ورزشها در نهایت توسط ATP تأمین میشوند، که از فسفاژنهای ذخیرهشده و از تجزیه کربوهیدرات و چربی دوباره تأمین میشود؛ استفاده نسبی از کربوهیدرات و چربی به سختی و مدت زمان ورزش بستگی دارد.
- آیا استفاده نسبی از چربی و کربوهیدرات با سختتر شدن ورزش تغییر میکند؟
- بله. در شدتهای پایینتر، چربی میتواند سهم بزرگی از انرژی را تأمین کند، اما با افزایش شدت، بدن به تدریج بیشتر به کربوهیدرات متکی میشود، تغییری که توسط مفهوم تقاطع توصیف میشود.