Енергетичний обмін під час фізичних вправ
Умови відпочинку
У стані спокою, в умовах основного метаболізму, організм головним чином отримує свою енергію при спалюванні глюкози та жирних кислот. Співвідношення окисленої глюкози до окислених жирних кислот по суті залежить від того, чи людина щойно їла, тобто може запропонувати багато глюкози, чи вона довгий час не споживала жодних калорій. Тоді в першу чергу він спалює жирні кислоти.
За допомогою так званої спіроергометрії можна точно визначити, скільки калорій споживається і чи надходять вони від спалення глюкози або жирних кислот в умовах спокою. (див. непряма калориметрія). Це можливо, оскільки 1 моль CO2 на моль кисню утворюється при згорянні, виділеному з глюкози, але лише 0,7 моль CO2/моль O2 при спалюванні жирних кислот
Початок навантаження
У спокійному стані наші енергозабезпечувальні системи перемикаються на базові умови навантаження. Організм забезпечує лише стільки хімічної енергії, скільки потрібно. Однак є резервуар багатих енергією фосфатів (АТФ та креатинфосфат), щоб бути негайно - майже вибухово - готовим до польоту або бою. Активація аеробного енергопостачання, тобто енергопостачання, в якому споживається кисень, для спалення глюкози займає кілька секунд, а жирних кислот - навіть трохи довше. У цій фазі, за необхідності, відбувається неокислювальне (анаеробне) енергопостачання через лактат. Глюкоза розщеплюється лише за допомогою 2 молекул АТФ.
Якщо врахувати, що під час окислення в аеробному метаболізмі (тобто із споживанням кисню) з 1 молекули глюкози утворюється 38 молекул АТФ, стає зрозумілим, що анаеробне енергопостачання - це лише свого роду аварійний генератор енергії, який починається з аеробного енергопостачання знову вимкнено.
Стрес на тілі
Ми маємо більшість даних про енергозабезпечення під час фізичних навантажень за допомогою спіроергометричних стрес-тестів, в яких фізичне навантаження збільшується через різні проміжки часу - або короткочасними, невеликими кроковими інтервалами (випробувальний тест), або більшими кроками кожні три-чотири хвилини (кроковий тест). Цей тест, серед іншого, вимірює, скільки CO2 видихається (VCO2) і скільки O2 поглинається через вдих (VO2). Співвідношення VCO2 до VO2, коефіцієнт дихання, а точніше швидкість дихального обміну (RER) дозволяє зробити висновок про те, скільки енергії було отримано від жирних кислот або глюкози в результаті окислення. Детальніше див .: Непряма калориметрія. Відповідні розділи містять детальну інформацію про значні помилкові інтерпретації, спричинені буферуванням лактатоутворення та гіперветиляцією.
Ця процедура призводить до збільшення лактату в крові, що призводить до видиху CO2 через легені, незалежно від енергопостачання, в результаті буферизації (детальніше див. Імпульс спалювання жиру). Якщо викид СО2 в результаті буферизації не враховується, то збільшення коефіцієнта VCO2/VO2 (коефіцієнт дихання, RQ або, краще, RER, швидкість дихання) неправильно трактується як зменшення, навіть як припинення спалювання жиру на дуже інтенсивних рівнях, фізичний стрес.
На відміну від умов відпочинку, проста оцінка співвідношення глюкози до спалювання жиру можлива лише при такому типі стрес-тесту, якщо, крім того, визначається шляхом визначення газів крові, наскільки висока частка СО2 не від метаболізму, а швидше результати буферування лактату (Lotz et al 2019). Перш за все: пропорції глюкози та жиру, які використовуються для виробництва енергії, не змінюються суттєво навіть при максимальному стресі!
З RER, навіть при стресі, без додаткового аналізу газів крові можна зробити висновки про енергозабезпечення за допомогою окислення глюкози або жирних кислот, якщо досліджувати лактат у стійкому стані, тобто коли лактат не збільшився протягом приблизно 10 хвилин, тобто на тому ж рівні Безперервне навантаження.
Зі збільшенням експозиції відбувається повторне збільшення лактату. Оскільки лактат утворюється з глюкози без використання глюкози, тобто анаеробно, коли лактат підвищується, говорять про перехід від аеробного метаболізму до змішаного аеробного/анаеробного метаболізму з подальшим збільшенням анаеробного метаболізму.
У літературі майже завжди читається, що збільшення лактату вказує на те, що енергопостачання для фізичних вправ стає все більш анаеробним, тобто все частіше без споживання кисню. Якби частка анаеробного метаболізму у забезпеченні енергією мала б бути значною, тоді можна було б очікувати, що споживання кисню на ват у верхньому діапазоні продуктивності повинно бути значно нижчим, ніж у чисто аеробному діапазоні.
Типовий курс засвоєння кисню під час крокового навантаження (плюс 40 Вт кожні 4 хвилини) у спортсмена 24 років, важкого 80 кг та висоти 183 см. Фактично виміряне споживання кисню збільшується лінійно. Пунктирна червона лінія показує, як споживання кисню повинно зростати повільніше, якби значна частина (принаймні 10%) виробництва енергії була анаеробною.
Однак наведений малюнок показує, що зі збільшенням навантаження (вимірюється у ватах) не спостерігається зменшення споживання кисню. Оскільки споживання кисню/ват не є значно нижчим у так званому анаеробному діапазоні, ніж при низьких рівнях стресу, нижче наводиться частка лактату в енергопостачанні, частка анаеробного метаболізму в енергопостачанні для різних рівнів стресу в колективі, який ми досліджували бути розрахованим.
Основою для розрахунку є дані, які ми зібрали з 8 спортсменів, які проходили кроковий тест із збільшенням навантаження кожні 4 хвилини на 40 Вт (Lotz. Et al, 2019). На додаток до визначення лактату, у цих досліджуваних проводили аналіз газів крові та аналіз дихальних газів (спіроергометрія). Подробиці обстеження представлені в главі «Імпульс, що спалює жир».