Fyziologické aspekty kondičního tréninku

Za reakci na stresový podnět se obecně považuje okamžitá odezva orgánů a orgánových soustav na stresový podnět (stresor), který v organismu vyvolá stres a narušení dynamické rovnováhy vnitřního prostředí – homeostázy. Nastalé změny v homeostáze jsou kompenzovány pomocí regulačních systémů na úrovni vyšších center CNS primárně v součinnosti s autonomním (vegetativním) nervstvem, které navíc úzce kooperuje s hormonálním systémem. Při přechodu z klidu do zatížení vzrůstá spotřeba energie a kyslíku pracujícími svaly. Uvádí se, že spotřeba kyslíku, sloužící k uhrazení energie pro svalovou činnost se při maximální práci může oproti klidu zvýšit až 70x (!), což klade vysoké nároky na transportní systém a metabolismus (produkci energie – ATP).

Autonomní nervový systém

Periferní části autonomního nervového systému (ANS) se dělí na oddíl sympatiku (SY) a parasympatiku (PSY). Zpravidla mají oba subsystémy ANS na cílové orgány antagonistické (opačné) účinky. Asi nejlépe lze opačné účinky obou větví ANS demonstrovat na srdeční frekvenci (SF). Při kompletní farmakologické blokádě PSY se SF ustálí zhruba na 100 až 110 tepech/min. a takovou úroveň SF nazýváme jako vnitřní – vestavěnou SF. Za klidových podmínek (ve spánku, po jídle) převažuje aktivita PSY, která je autory spojována s anabolickými pochody a u normální populace se SF pohybuje kolem 60–70 tep/min. Naopak, aktivita SY převažuje nad aktivitou PSY během stresových situací (fyzického či mentálního zatížení), kdy jsou akcentovány katabolické procesy a dochází k vzestupu SF až k maximálním hodnotám. Změny v aktivitě obou větví ANS jsou během pohybové aktivity determinovány především intenzitou zatížení. Bylo zjištěno, že při pohybové aktivitě do intenzity 50 % VO₂max se na vzestupu SF podílí především pokles aktivity PSY, čili aktivita SY roste pouze relativně, zatímco po překročení této intenzity, někdy nazývané tzv. vagovým prahem, se na dalším zvyšování SF podílí téměř výhradně rostoucí aktivita SY. Při intenzitě nad 50 % VO₂max lze reakci organismu na takto intenzivní zátěž považovat za reakci poplachovou, vyvolanou stimulací sympato-adrenálního systému.   

Katecholaminy

Katecholaminy – adrenalin (A) a noradrenalin (NA), patří do kategorie tzv. stresových hormonů, které jsou produkovány dření nadledvin (A + NA), respektive synapsemi sympatických nervových vláken (pouze NA). Oba stresové hormony společně s aktivitou sympatiku se se svými účinky podílejí na mobilizaci transportního systému i metabolismu. Účinky katecholaminů na cílovou tkáň jsou zprostředkovány, tak jako u všech hormonů pomocí receptorů, které se v případě katecholaminů nazývají adrenergní a jsou lokalizované na membráně buněk. Při nižších intenzitách (< 50 % VO₂max) se jejich úloha pokládá spíše za menší. Naopak naplno se účinek katecholaminů projeví při vyšším až maximálním zatížení společně s účinkem sympatiku. Uvádí se, že koncentrace vyplavených katecholaminů závisí na faktorech jako je například relativní zatížení (% VO₂,v procentech maximální tepové reservy – % MTR, v procentech srdeční frekvence maximální – % SFmax), trénovanost nebo délka trvání zatížení. 

Reakce transportního systému na sympatoadrenální stimulaci

Transportní systém tvoří dýchací (pulmonální) a srdečně-cévní (kardiovaskulární) systém. Při tělesné práci dochází vlivem stimulace sympatoadrenálního systému k funkčním změnám obou těchto systémů – u kardiovaskulárního systému dochází ke zvýšení SF, síly kontrakcí myokardu, zvýšení minutového srdečního výdeje a vzestupu tlaku krve. V případě dýchacího systému se zvyšuje celková ventilace jako výsledek zrychlení dechové frekvence a prohloubeného dýchání. Dále vlivem adrenalinu dochází k rozšíření dýchacích cest (bronchodilataci), což usnadňuje dýchání (snižuje odpor dýchacích cest). Všechny popsané funkční změny transportního systému při tělesné práci mají za cíl adekvátní přísun kyslíku a odvod CO₂. Hlavním transportním mediem v organismu je krev. Během zatížení dochází v organismu k její redistribuci, kterou lze chápat jako přerozdělení části objemu krve v důsledku koordinovaného účinku aktivity SY a katecholaminů. Jestliže na začátku zatížení dochází k prudkému vzestupu požadavků pracujících svalů na dodávku energie (ATP) a kyslíku, organismus na tuto změnu reaguje stimulací sympatiku a vyplavením katecholaminů. Navázání katecholaminů (převážně NA) cirkulujících krevním řečištěm na adrenergní receptory umístěné na hladké svalovině cév vede k jejich vazokonstrikci (zúžení příčného průřezu). Vazokonstrikce nastává u cév, které jsou lokalizovány ve splanchnické oblasti (trávící trakt, ledviny, játra, slezina), což vede ke snížení průtoku krve danou oblastí. Zatímco během zatížení u cév umístěných v pracujících svalech dochází k vazodilataci (rozšíření příčného průřezu), která zlepšuje mikrocirkulaci a tím i dostupnost energie a výměnu kyslíku a CO₂ na úrovni svalového vlákna. 

Hormonální regulace metabolismu

Vyplavené hormony do krve svůj vliv na cílové tkáně přenášejí pomocí vazby na specifický receptor (princip zámek-klíč), kdy pro každý hormon musí mít cílová buňka na své membráně specifický receptor. Při chybějící receptorové výbavě nebo v případě obsazeného receptoru (inzulinová resistence) nemůže buňka hormon zaregistrovat a tím je znemožněna změna její funkce. Při zahájení tělesné práce dojde v metabolismu k utlumení anabolických pochodů a k  rozvoji katabolických dějů. Mezi základní hormony s katabolickým účinkem (mobilizace tukových rezerv a štěpení sacharidů) patří:  

1. Adrenalin – je produkován dření nadledvin; účinky – podílí se na zvyšování svalové glykogenolýzy a dále na stimulaci lipolýzy.
2. Glukagon – je produkován α-buňkami Langerhansových ostrůvků lokalizovaných v pankreatu; účinky – podílí se na zvyšování jaterní glykogenolýzy a glukoneogeneze.
3. Kortizol – je produkován kůrou nadledvin; při déletrvajícím vytrvalostním výkonu se významně podílí na glukoneogenezi a zisku energie z tuků (stimuluje lipolýzu).
4. Tyroxin – je produkován štítnou žlázou; stimuluje glykogenolýzu v játrech a lipolýzu v adipocytech.

Po ukončení zatížení nastává fáze zotavení, ve které začnou v metabolismu postupně dominovat anabolické procesy, které jsou zprostředkovány účinky hormonů, které spadají do kategorie anabolických. Do této kategorie patří: testosteron, somatotropin (růstový hormon) a inzulin. Poslední zmiňovaný hormon je považován za hormon s nejsilnějšími anabolickými účinky. Z metabolického hlediska mají tyto hormony srovnatelné působení:

1. Testosteron – mužský hormon produkovaný varlaty, má především proteosyntetické účinky
2. Somatotropin (růstový hormon) – vyplavovaný z adenohypofýzy již během zatížení, kde podporuje rozklad lipidů (lipolýzu), během zotavení reguluje proteosyntézu (urychluje vstup aminokyselin do buněk); 
3. Inzulin – hormon produkovaný β-buňkami Langerhansových ostrůvků pankreatu. Mezi hlavní účinky inzulinu patří v klidových podmínkách transport glukózy do buněk (snižuje hladinu glukózy v krvi) přes aktivaci GLUT4, stimulace proteosyntézy, inhibice proteolýzy, zesílení glykogeneze, lipogeneze i liponeogeneze (tvorba tuku ze sacharidů a aminokyselin). 

Kontrolní otázky

1. Co má z pohledu tělesného zatížení zásadní vliv na míru porušení homeostázy?
2. Jaké účinky mají katecholaminy na kardiovaskulární systém?
3. Které metabolické procesy ovlivňuje kortizol?
4. Jaké metabolické účinky rozeznáváme u somatotropinu?

Literatura

Åstrand, P.-O., Rodahl, K., Dahl, H., & Strømme, S. B. (2003). Textbook of work physiology: Physiological bases of exercises (4th ed.). Champaign, IL: Human Kinetics.

Brooks, G. A., Fahey, T. D., & White, T. P. Baldwin, K. M. (2000). Exercise physiology: Human bioenergetics and its applications (3rd ed.). New York, NY: McGraw-Hill Companies.

Ganong, W. F., Herget, J., Blažek, T., & Herget, J. (1995). Přehled lékařské fyziologie. Jinočany: H&H.

Hamar, D., & Lipková, J. (2001). Fyziológia telesných cvičení. Bratislava: Univerzita Komenského. 

Máček, M., & Radvanský, J. (2011). Fyziologie a klinické aspekty pohybové aktivity. Praha: Galén. 

Rokyta, R. et al. (2000). Fyziologie. Praha: ISV.

Silbernagl, S., Despopoulos, A., Trávníčková, E., Gay, R., & Rothenburger, A. (2004). Atlas fyziologie člověka. Praha: Grada Publishing.

Trojan, S. (2003). Lékařská fyziologie. Praha: Grada Publishing.