היכולת האירובית של הספורטאי

1. היכולת האירובית של הספורטאי . יכולת אירובית (Cardio-respiratory Fitness Aerobic Power מאת: ד"ר עמוס גרודזינובסקי (Ph.D.) VO2max סף חומצת חלב ריצות בינוניות

2. אנרגיה • היכולת להפעיל את גופינו מותנה ביכולת הגוף לספק אנרגיה בהתאם למאמצים הנדרשים • אנרגיה מוגדרת כיכולת לבצע עבודה • ועבודה = כוח(ק"ג) X דרך (מטרים) = קג"מ • הספק = לעבודה חלקי זמן = לקג"מ לדקה

3. שומנים פחמימות חלבונים חומצות שומניות גליצרול חומצות אמיניות גלוקוז אנרגיה מיידית חומצה פרובית ATP-CP חומצת חלב מעגל קרבס CO2 ATP H2O

4. מרכיבי הכושר הגופני Hebbelinck לפי ד”ר עמוס גרודזינובסקי סבולת לב ריאה שיווי משקל יכולות מוטוריות סבולת וכוח שרירים גמישות דיוק סטטוס תזונתי התנגדות למחלות מהירות מוטיבציה ועוד קואורדינציה זריזות כוח דינמי

6. הגדרה של סבולת לב ריאה (הספק אירובי) • יכולתו של האדם לעמוד בעומס תת מרבי לאורך זמן ארוך ככל האפשר וברמה הגבוהה ביותר האפשרית • הספק אירובי מרבי מוגדר כצריכת חמצן מרבית • מותנה במערכות המרכזית ובפריפרלית

7. המערכת המרכזית והפריפרלית • שרשרת הנשימה • בצורה פשוטה יכולתו של הספורטאי לקלוט חמצן מהאוויר ולהעביר אותו לכל תאי הגוף • לב ריאות וכלי הדם - מערכת מרכזית • חמצן מהדם אל התאים למיטוכנדריות ויצירת ATP במיטוכונדריות - מערכת פריפרלית

10. הסעת החמצן מהסביבה החיצונית לשרירים הפעילים חמצן מערכת ההובלה איוורור הריאות שרירים Q = HRXSV Ve = F x Vt VO2=Qx(a-v)O2 נימות דם, סוגי סיב, יכולת חימצון דו תחמוצת הפחמן

11. ועכשיו נרחיב מעט על שלושת המדורים האחראים על פיתוח הסבולת אצל הספורטאי • מערכת הריאות – איוורור הריאות • מערכת הלב וכלי הדם • הפקת האנרגיה - חילוף החומרים בשריר

12. איוורור הריאות • Ve = F X Vt • איוורור הריאות = תדירות הנשימה X נפח הנשימה • F = מספר הפעמים בדקה XVt נפח במ"ל - או בליטרים כמות האוויר הנינשפת בנשיפה אחת Ve ל'/ד' 110 Vo2 ל'/ד' 2

13. נתונים • במנוחה • מספר הנשימות = ל – 12 – 15 עמק הנשימה כ – 500 מ"ל איוורור הריאות = כ – 6 ליטרים • במאמץ מרבי • מספר הנשימות = כ 40 – 50 ויותר, עומק הנשימה = כ - 2-3 ליטרים איוורור הריאות יכול להגיע ל – 180 ואפילו ל – 200 ליטרים לדקה

14. נוסחת FICK • VO2 = Q x (A – VO2)diff • צריכת חמצן = לתפוקת הלב X ההפרש בכמות החמצן העורקי והורידי

15. הגדרות ומושגים נוסחת Fick • Q = HR X SV • Q נפח הדם הנזרק מהחדר השמאלי לדקה ( מ – 5 ל' במנוחה ועד ל – 35 ל' ויותר אצל ספורטאי סבולת) • HR מספר הפעמים שהחדר השמאלי (והימני) מתכווץ בדקה (במנוחה בין 40 פ'/ד' לרצי מרתון ועד ל – 100 פ'/ד' ללא מאומנים. במאמץ מרבי כ – 190 פעימות לדקה) • SV כמות הדם היוצאת מהחדר השמאלי (והימני) לכיווץ יחיד ( בין 70 – 80 מ"ל במנוחה ועד כ – 180 מ"ל ויותר אצל ספורטאי סבולת עילית)

16. הגדרות ומושגים נוסחת Fick • צריכת חמצן – VO2 • נפח החמצן נצרך על ידי השרירים ורקמות אחרות בגוף נמדד (ומבוטא): • במ"ל חמצן לק"ג גוף (יחסי – במנוחה 3.5 מ"ל לק"ג גוף לדקה - במאמץ מרבי ספורטאים עד כ – 80 מ"ל לק"ג גוף לדקה) • מבטא את יכולת שרשרת הנשימה להעביר חמצן מהאוויר אל השרירים הפעילים

17. ד"ר עמוס גרודזינובסקי נ ו ס ח ת פ י ק Vo2 = HR X SV X (A – VO2) צ"ח = תפוקת הלב X ההפרש בין ריכוז החמצן בעורק ובווריד תפוקת הלב נמדדת בליטר לדקה ההפרש בריכוז החמצן נמדד במ"ל O2 ל- 100 מ"ל דם צריכת חמצן מרבית (A – VO2) מצביע על התפקוד הפריפרלי או מקומי מצביעה במיוחד על תפקוד המערכת המרכזית, ריאות, הלב וכלי הדם

18. משתנים המשפיעים על יכולת המאמץ לטווח ארוך (בין 30 דקות לשעה – הספק אירובי) אינזימים סוג סיבי השריר צריכת חמצן מירבית הספק אירובי אנרגיה לטווח ארוך צפיפות הקפילרות גודל ומספר המיטוכנדריות ד"ר עמוס גרודזינובסקי

19. צריכת חמצן מרבית – צח"מ • נפח החמצן הגבוה ביותר שהאדם מסוגל לצרוך בעת מאמץ אירובי מרבי • כאשר צריכת החמצן לא עולה על אף הגדלת המאמץ • אינטגרציה בין המערכות המעבירות את החמצן מהאוויר השאוף אל המיטוכונדריה שבשריר צריכת חמצן מאמץ

20. הסעת החמצן מהסביבה החיצונית לשרירים הפעילים חמצן מערכת ההובלה איוורור הריאות שרירים Q = HRXSV Ve = F x Vt VO2=Qx(a-v)O2 נימות דם, סוגי סיב, יכולת חימצון דו תחמוצת הפחמן

21. צח"מ אבסולוטי ויחסי • בספורט – ריצה הספורטאי סוחב את כל משקל הגוף כמו ריצה, שחיה ואופניים • מבטאים את צריכת החמצן המרבית יחסית למשקל הגוף – במ"ל לק"ג לדקה • צח"מ יחסי בליטר לדקה מצביע על יכולת הלב ריאות וכלי הדם הספק אירובי (Aerobic Power) • הצח"מ הוא ביטוי ליכולת האדם לעמוד במאמצים אירובים עד כ – 30 ל – 60 דקות, במיוחד 5,000, 10,000 מטרים ובמידה מסוימת חצי מרתון • חשוב ביותר גם במאמצים קצרים יותר כגון 1,500

22. הערכת צח"מ • ריצה על מסילה נעה מעלים את קושי המאמץ בהדרגה (מהירות קבועה שיפוע משתנה) עד שהנבדק מפסיק מאפיסת כוחות • קריטריון להגעה לצח"מ – לא מסוגל להמשיך, ריכוז חומצת חלב לפחות 12 מילימול, דופק מירבי, RQ > 1.1, ההפרש בין תוצאה אחת לשנייה פחות מ 2 מ"ל לק"ג לדקה כאשר המאמץ השני הוא קשה יותר • אם לא הושגו הקריטריונים הללו התוצאה היא שיא (Peak) צריכת חמצן

23. בדיקת צריכת חמצן מרבית 60 50 40 צריכת חמצן במ"ל לק"ג לדקה משך כל מאמץ כ-6-8 דקות כאשר המאמץ קשה, אין המתאמץ יכול להגיע לקצב יציב, הדופק מרבי כ - 190, ריכוז ח"ח, 12 – 14 מילימול ל- 100 מ"ל של דם ויותר, RER = ל – 1.1. ויותר, המשך המאמץ אינו גורם לעליית צ"ח 30 20 10 קושי המאמץ

24. איוורור הריאות מטבוליזים אירובי שרשרת הנשימה זרימת דם פריפרלית ריכוז המוגלובין נפח הדם ותפוקת הלב

25. הרווחים כתוצאה מפעילות אירובית • עלייה בצח"מ כתוצאה מהסתגלות המערכת המרכזית וההיקפית • ירידה באיוורור הריאות לדקה במאמץ תת מירבי נתון • ירידה בעלות האנרגטית של שריר הלב במאמץ תת מרבי נתון • ירידה ב HR ו – BP במאמץ תת מרבי נתון • עלייה בצפיפות הקפילרות בכלי הדם • עליה בסף הגירוי של המאמץ לתחילת עלייה בריכוז חומצת החלב בדם • עליה בסף הגירוי של המאמץ להופעת סימני מצוקה של מחלות (תעוקת חזה, תגובה איסכמית של צניחת קטע s-t, כאבי רגליים

28. ד"ר עמוס גרודזינובסקי צריכת חמצן מרבית לאוכלוסיות שונות(במ"ל לק"ג לדקה)

29. צריכת חמצן מרבית לאוכלוסיות שונות(במ"ל לק"ג לדקה) - המשך * נשים כ – 15 – 20% פחות

30. סף חומצת החלב סח"ח Lactate Thershold מאת: ד"ר עמוס גרודזינובסקי

31. הבעיה • חשבו הפיזיולוגים כי כל מי שיש לו צח"מ גבוה ינצח בריצות בינוניות וארוכות את אלו שיש להם צח"מ נמוך יותר • והסתבר כי בריצות ארוכות 10,000 במיוחד חצי מרתון ומרתון לא תמיד זה קרה • הסבר בעזרת הסח"ח (= סבולת אירובית, הצח"מ = הספק אירובי)

32. התנהגות אופיינית • סח"ח מתרחש ברמה של 50% 55% מהצח"מ אצל לא מאומנים בריאים צעירים • אצל מאומנים הסח"ח יכול להתרחש ברמה של 80, 85 ואפילו מעל 90% מהצח"מ

33. 14 12 לא מאומן מאומן 10 8 ריכוז ח"ח בדם (מילימול/ל') 6 4 2 0 25 50 75 0 100 עוצמת המאמץ % מתוך צריכת החמצן המרבית)

34. הסבר מתמטי • שני ספורטאים לאחד צח"מ = ל-78 מ"ל לק"ג לדקה, לשני צח"מ = ל-70 מ"ל לק"ג לדקה • אצל הראשון הסח"ח מתרחש ב – 70% מהצח"מ דהיינו כאשר המאמץ הוא ברמה של צ"ח של 54.6 מ"ל לק"ג לדקה • אצל השני הסח"ח מתרחש ברמה של 85% מהצח"מ , דהיינו 59.5 מ"ל לק"ג לדקה

35. החשיבות • לאחר כ-3 , 4 שנות אימון הצח"מ אינו משתפר • לעומת זאת הסח"ח כ -% מהצח"מ משתפר לכל אורך האימון בהתאם לעיקרון התמורה הפוחתת • כלומר המאומן יוכל לרוץ (לשחות, לרכב על אופניים), מהר יותר, ולאורך זמן ארוך יותר, לפני שהמערכת האנאירובית תיכנס לפעולה ותגרום לחומצת החלב להצטבר בדם ולעייפות

36. יצירת חומצת חלב • C3H4O3 = נוסחת מבנה של חומצה פרובית • C3H6O3 = נוסחת מבנה של חומצת חלב • ההבדל שני מימנים (אלקטרונים)

37. הגורמים לעליית ריכוז חומצת חלב בדם • במאמצים קלים עד בינוניים למיטוכנדריה יש את היכולת לחמצן חלק גדול מהחומצה הפירובית המגיעה אליה דרך מעגל קרבס לאנרגיה • חשובה כמות החומצה הפירובית המגיעה ביחידת זמן • חומצת החלב, שבכל אופן נוצרת, מתחמצנת על ידי השרירים שאינם מתאמצים (למשל הלב) כך שריכוז החומצה בדם לא עולה – המתאמן נמצא בקצב (מצב) יציב

38. הגורמים לעליית ריכוז חומצת חלב בדם • במאמצים קשים כאשר למיטוכנדריה אין את היכולת לחמצן את המימן למים (המימן-אלקטרונים מוסעים על ידי קואונזימים NADH, FAD למיטוכונדריה) • כלומר קצב הגעת החומצה הפירובית הוא מהיר מעבר ליכולת המיטוכונדריה לטפל בה • המימנים מועברים "חזרה" לחומצה הפירובית ההופכת לחומצת החלב וריכוזה בדם עולה.

39. סף חומצת החלב • ריכוז חומצת החלב בדם תלוי: • ביצור ובסילוק • הייצור תלוי בסוג המאמץ ובעוצמתו, בכושר האירובי (אימון, תוספת כלי דם בשריר), בגנטיקה (סוגי סיב השריר) ועוד • סילוק על ידי הלב והשרירים שאינם פעילים (וכנראה גם בכבד), מותנה בכמות המיטוכונדריות, אינזימים אירובים, סוגי סיב השריר

40. סף חומצת החלב • קצב הייצור תלוי גם בסוג סיב השריר המגויס למאמץ • בסיב המהיר (הסיב הלבן) המגויס כאשר המאמץ עולה • יש את האינזים Lactate DehydrogenageLDH • אינזים זה "מעדיף" ייצור של חומצת חלב מחומצה פירובית

41. סף חומצת החלב • אם כך עקב הסיבות הנ"ל ריכוז חומצת החלב בדם עולה ככל שהמאמץ נעשה קשה יותר מעבר לסף ח"ח • ככל שהיכולת הארובית גבוהה יותר הריכוז עולה במאמץ אירובי גבוה יותר • כי גנטית יש לרץ יותר סיבים אדומים • או עקב אימון הסיבים הלבנים מגויסים מאוחר יותר

42. סח"ח ו - OBLA הגדרה • סח"ח הרמה הגבוהה ביותר של מאמץ אירובי- (צריכת החמצן הגבוהה ביותר), שאינו גורם לעליה ברורה של ריכוז חומצת החלב בדם מעל רמת המנוחה (או המאמץ הנמוך ביותר שגרום לעליה חדה של ריכוז חומצת החלב בדם מעל רמת המנוחה). רמת מנוחה = ל – 1 מילימול לכל 100 מ"ל של דם (לערך) • נקודת ה – OBLA (Onset 0f Blood Lactate Accumulation) רמה שרירותית של 4 מילימול של ריכוז חומצת חלב בדם. במאמצים מעל רמה זו רוב (תוספת האנרגיה מעבר לאירובי) האנרגיה המסופקת למאמץ מגיעה ממקורות אנאירוביים)

43. צריכת חמצן מאמץ מרבי 12 4 ח"ח בדם צריכת חמצן מרבית 10 3 8 צריכת חמצן ל'/ד' ריכוז חומצת חלב בדם מ"ל/ל' חומצת חלב בדם 6 2 4 מאמץ תת-מרבי 1 2 0 מנוחה 2 12 4 6 8 10 תנאי מאמץ % שיפוע (מהירות קבועה 10 קמ"ש)

44. 10.0 7.5 ריכוז ח"ח בדם (מילימול/ל') נקודת השבירה של חומצת החלב OBLA סח"ח סף אירובי 5.0 4 מילימול/ל' 2.5 עוצמת המאמץ

45. משמעותו של סח"ח נמוך ויכולתו שהאדם לבצע מאמצים ארוכים • כאשר הספקת ATP נעשית דרך המערכת האירובית המהירות עולה ללא עליה מקבילה בריכוז ח"ח בדם • חוסר ביכולת המיטוכונדריה ליצור ATP אירובית • המערכת הגליקוליטית (האנאירובית) נכנסת לפעולה מייצרת ATP, ריכוז ח"ח בדם עולה ועייפות מתרחשת • קצב הנשימה עולה (היפרוונטילציה) לסילוק מוגבר של ה CO2 העוזר להורדת ח"ח בדם, עוזר חלקי הריכוז עולה ומתחילה "התמוטטות"

46. סח"ח ומאמץ גופני • קינדרמן מציע שלוש רמות של מאמצים (לרצי 10,000 ומעלה) • סף גירוי אירובי (סח"ח) 2 מילימול מתאים למאמצים בין אימונים השפעה על לב ריאה וכלי הדם, דופק כ – 150, משך מאמץ שעה ומעלה • מעבר בין אירובי ואנאירובי – בין 2 ל – 4 מילימול, דופק כ – 170 משפיע גם על השרירים – מערכת היקפית • סף אנאירובי (OBLA) 4 מילימול ומעלה דופק 180 ומעלה, עד כ – 45 דקות השפעה מקומית(שרירים).

47. 10.0 7.5 OBLA אנאירובי ריכוז ח"ח בדם (מילימול/ל' סף אנאירובי 4.0 מעורב מעבר אירובי - אנאירובי 2.5 סף אירובי / סח"ח אירובי עוצמת המאמץ)

48. הסברים פיזיולוגים לשלושת הרמות • רמה 1:ריכוז ח"ח אינו עולה משמעותית, מקורות האנרגיה הן בעיקר חומצות השומן ומעט גליקוגן – גלוקוז – סילוק וייצור שווים • רמה 2: ריכוז ח"ח עולה במשך כ – 15 דקות ראשונות מתייצב ואפילו יורד מעט, מקורות אנרגיה גליקוגן-גלוקוז, חומצות שומן חופשיות • רמה 3:מאמצים קרובים או ברמת הצח"מ, ריכוז חומצת החלב עולה בהתמדה עד לתשישות, מקורות אנרגיה גלוקוז (דרך גליקוזה אנאירובית), גליקוגן (ריקון המקורות מסיבי השריר) מעט שומנים

49. 14 ריכוז ח"ח לספורטאים עם יכולת אירובית שונה 12 ריכוז ח"ח בדם מילימול/ל' 10 8 6 4 2 10 12 14 16 18 20 22 24 8 מהירות המסילה בקמ"ש עם שיפוע של 1.5%