Fyziologický ústav, Lékařská fakulta, Masarykova univerzita1
Fyziologie práce
Fyziologie II přednáška (VLFY0422p)
Tibor Stračina
Fyziologie II přednáška (VLFY0422p)2
Audiovizuální obsah prezentovaný během přednášky je autorským
dílem vytvořeným zaměstnanci Masarykovy univerzity. Jakékoliv
další šíření tohoto obsahu nebo jeho části bez svolení Masarykovy
univerzity je v rozporu se zákonem.
Fyziologie II přednáška (VLFY0422p)3
Práce (fyzická aktivita, cvičení)
Source: www.freepik.com. Photos created by freepik and standret
Fyziologie II přednáška (VLFY0422p)4
Kosterní sval
̶ Kontrakce: isometrická (statická práce) vs. isotonická (dynamická práce)
̶ Metabolismus: aerobní vs. anaerobní
̶ Metabolická autoregulace krevního průtoku:
↓pO2; ↑pCO2; ↓pH; ↑K+; ↑lokální teplota
̶ Krevní průtok závisí na svalovém napětí (vysoké napětí = snížený průtok)
̶ Svalová vřeténka – svalové napětí – aferentace – udržuje aktivaci SNS
Fyziologie II přednáška (VLFY0422p)5
Metabolismus kosterního svalu
Adopted from: D.U.Silverthorn:
Human Physiology (An Integrated
Approach)
Fyziologie II přednáška (VLFY0422p)6
Substráty využívané kosterním svalem
během zátěže
̶ Nízká intenzita: tuky (MK)
̶ Vysoká intenzita: glukóza
Adopted from: D.U.Silverthorn:
Human Physiology (An Integrated
Approach)
Fyziologie II přednáška (VLFY0422p)7
Produkce ATP a svalová výdrž
Adopted from: D.U.Silverthorn:
Human Physiology (An Integrated
Approach)
Fyziologie II přednáška (VLFY0422p)8
Reakce organismu na zátěž (práci)
̶ Sympatický nervový systém (ergotropní systém)
̶ Řízení kardiovaskulárního systému
̶ Řízení/regulace dýchání
̶ Řízení/regulace metabolismu
̶ HOMEOSTÁZA
Fyziologie II přednáška (VLFY0422p)9
Anticipace fyzického výkonu
̶ Reakce organismu (zejména KVS) ještě před zahájením práce
̶ Připravuje organismus na zvýšené metabolické nároky pracujících kosterních svalů
̶ Aktivace sympatického nervového systému
̶ Změny stejné jako v časné fázi odpovědi na zátěž
̶ Podobnost s reakcí na stres (fight-or-flight)
Fyziologie II přednáška (VLFY0422p)10
Reakce kardiovaskulárního systému na práci
̶ Vliv SNS:
̶ Zvýšení srdečního výdeje
̶ Vazokonstrikce v GIT a kůži, v nepracujících kosterních svalech, (ledvinách)
̶ Zvýšená produkce adrenalinu (dřeň nadledvin)
̶ Vazodilatace v pracujících svalech (metabolická autoregulace)
̶ Zvýšení žilního návratu
̶ Termoregulace
Fyziologie II přednáška (VLFY0422p)11
Zvýšení srdečního výdeje. Srdeční rezerva
̶ CO = SV x HR (SNS: pozitivní inotropní a chronotropní efekt)
̶ Srdeční rezerva = maximální CO / klidový CO (4 – 7)
̶ Koronární rezerva = maximální CF / klidový CF (~3.5)
̶ Chronotropní rezerva = maximální HR / klidový HR (3 – 5)
̶ Objemová rezerva = maximální SV / klidový SV (~1.5)
CO – srdeční výdej; CF – koronární průtok; HR – srdeční frekvence; SV – systolický objem
Fyziologie II přednáška (VLFY0422p)12
Srdeční rezerva u zdravého a selhávajícího
srdce
0
10
20
30
40
0 1 2 3 4 5
Srdečnívýdej[l/min]
Zátěž [W/kg]
trénovaný (atletické srdce;
↑ srdeční rezerva)
netrénovaný
(fyziologická reakce)
selhávající srdce (↓↓↓ srdeční rezerva)
Fyziologie II přednáška (VLFY0422p)13
Změny arteriálního tlaku krvi
PARAMETR V KLIDU PŘI ZÁTĚŽI NÁRŮST (x)
Srdeční výdej
[l/min]
5 – 6 25 (35) 4 – 5 (7)
srdeční rezerva
Srdeční frekvence
[1/min]
(45) 60-90 190 – 200 (220)
závisí na věku
3 – 5
chronotropní rezerva
Systolický objem
[ml]
75 115 ~1.5
objemová rezerva
Systolický TK
[mmHg]
120 statická práce ↑
dynamická práce ↑↑
Diastolický TK
[mmHg]
75 statická práce ↑↑↑
dynamická práce ─ / ↓
Střední arteriální tlak
(MAP) [mmHg]
~90 statická práce ↑
dynamická práce ─ / ↑
Perfuze kosterních
svalů [ml/min/100g]
2 – 4 60 – 120 (180) ~30
Fyziologie II přednáška (VLFY0422p)14
Reakce dýchání na zátěž
̶ Dýchací centrum: ↑ ventilace
̶ chemoreceptory: ↑ pCO2 + ↓ pH
̶ proprioceptory v plicích
̶ Sympatický nervový systém (stres – anticipace)
̶ Bronchodilatace
Fyziologie II přednáška (VLFY0422p)15
Reakce dýchacího systému na zátěž
PARAMETR V KLIDU PŘI ZÁTĚŽI NÁRŮST (x)
Ventilace
[l/min]
6 – 12 90 – 120 15 – 20
respirační rezerva
Frekvence dýchání
[1/min]
12 – 16 40 – 60 4 – 5
Dechový objem (VT)
[l]
0.5 – 0.75 ~2 3 – 4
Průtok plicnicí (perfuze plic)
[l/min]
5 – 6 25 – 35 4 – 6
Spotřeba O2 (VO2)
[ml/min]
250 – 300 ~3000 10 – 12 (25)
Produkce CO2
[ml/min]
~200 ~8000 ~40
Fyziologie II přednáška (VLFY0422p)16
Spotřeba kyslíku (VO2)
̶ Klidová VO2
: ~3,6 ml/(min.kg)
̶ Maximální VO2
(VO2 max):
̶ objektivní ukazatel aerobní výkonnosti
̶ klesá s věkem
̶ netrénovaná osoba středného věku: 30 – 40 ml/(min.kg)
̶ elitní vytrvalostní atlet: 80 – 90 ml/(min.kg)
̶ pacient s těžkým srd. selháním /CHOPN : 10 – 20 ml/(min.kg)
̶ Měříme v maximální zátěži při spiroergometrii
Adopted from:
https://studentconsult.inkling.com/read/boron-
medical-physiology-3e/chapter-60/figure-60-6
Fyziologie II přednáška (VLFY0422p)17
Determinanty VO2 max
1. Příjem O2 v plicích
̶ ventilace plic, celková difuzní kapacita plic, perfuze plic
2. Dodávka O2 do svalů
̶ průtok krve (tlakový gradient – srdeční výdej vs. odpor)
̶ koncentrace hemoglobinu (kapacita krve pro transport O2)
3. Difuze O2 z krve do svalů
̶ pO2 gradient: krev - mitochondrie
Fyziologie II přednáška (VLFY0422p)18
Spotřeba kyslíku během zátěže
̶ Kyslíkový dluh
Adopted from: D.U.Silverthorn:
Human Physiology (An Integrated
Approach)
Fyziologie II přednáška (VLFY0422p)19
Testování fyzické zdatnosti (kondice)
̶ (Spiro)ergometrie
̶ Standardizovaná zátěž
̶ exaktně: W/kg
̶ poměrově: MET – metabolický ekvivalent
̶ poměr mezi aktuálním metabolický obratem a metabolickým obratem v klidu v sedě
̶ 1 MET = spotřeba 3,5 ml O2/kg.min ≈ 4,31 kJ/kg.h
̶ spánek ≈ 0,9 MET; pomalá chůze ≈ 3-4 MET; sprint, rychlý běh ≈ 16 MET
̶ (+) jednoduchost; (-) nutno vyjadřovat individuálně!!!
Fyziologie II přednáška (VLFY0422p)20
Ukazatele zdatnosti (fitness)
̶ VO2 max [ml O2 / (min.kg)]
̶ Aerobní / anaerobní práh
̶ W170 [W/kg]
̶ Únava, selhání
̶ Tréning
̶ Adaptace