Fyziológia práce a cvičenia
Svalová práce (dynamická a statická práca) je činnosť svalov (svalových skupín). Je podmienkou telesnej práce. V závislosti na typu svalového sťahu (kontrakcie) sa rozlišuje:
Dynamická práca
Pri dynamickej práci sa sval mení v smere svojej pozdĺžnej osy, no jeho napätie sa nemení. Príkladom dynamické práce sú pohyby končatín a trupu (izotonická kontrakcia svalu).
Statická práca
Pri statickej práci sa dĺžka svalu nemení, naopak rastie svalové napätie. Príkladom statickej práce je držanie nástroja, vykonávanie tlaku a podobne (izometrická kontrakcia svalu).
Na rozlíšenie dynamickej a statickej práce sa používa tiež trvanie svalového sťahu, pričom rozhodujúca je doba trvania 3 s (nad 3 s dynamická práce).
Pri fyzickej práci a športe sa kombinujú rozličné formy záťaže: fyzická, psychická a emocionálna.
Reakcie organizmu na fyzickú záťaž
Dýchací systém
V priebehu pracovného výkonu sa úmerne so spotrebou kyslíka a s energetickým výdajom zvyšuje ventilácia pľúc. Zvýšenie ventilácie sa uskutočňuje zväčšením dychového objemu a dychovej frekvencie.
Pri ťažšej práci môže nárast ventilácie prevýšiť spotrebu kyslíka, čo má za následok vznik metabolickej acidózy, následkom zvýšenia laktátu (kyseliny mliečnej) v krvi. V priebehu zotavovania sa laktát z tela odbúrava (bolesť svalov - svalovica).
Ľahká telesná práca acidobázickú rovnováhu krvi neovplyvňuje, produkcia laktátu sa nezvyšuje.
Spotreba 02
Spotreba 02 sa zvyšuje úmerne s fyzickým zaťažením až po určité maximum - maximálna spotreba kyslíka. Je to maximálne množstvo 02, ktoré môže organizmus využiť pri intenzívnej fyzickej záťaži za 1 min. Toto maximum závisí od viacerých faktorov - od veku, telesnej konštitúcie, zdravotného stavu, trénovanosti a i. Táto hodnota sa často používa na vyjadrovanie telesnej zdatnosti.
Kyslíkový dlh
Pracovný výkon svalu sa začína okamžite po začatí práce, ale jeho prekrvenie, ktorým sa zabezpečuje prísun 02, sa prispôsobuje až neskôr. Preto sa spotreba 02 oneskoruje a pri ľahkej práci dosahuje ustálený stav asi po 3 - 5 min. Dovtedy sval využíva čiastočne kyslíkovú rezervu. Objem 02 spotrebovaného po skončení práce, ktorý prevyšuje spotrebu 02 v pokoji, sa označuje ako kyslíkový dlh.
Kardiovaskulárny systém
Pri práci svalu nastávajú zmeny i v kardiovaskulárnom systéme. Patrí sem: zväčšenie systolického objemu srdca a zvýšené prekrvenie svalov a kože. Stúpa i pulzová frekvencia, pulzový objem a tlak krvi.
Zmeny pulzu
Trénovanosť sa prejavuje na adaptačných zmenách pulzu. Pri štandardnom zaťažení dosiahnu trénované osoby nižšie hodnoty pulzu. Pri neštandardnom nelimitovanom zaťažení naopak vyššie. Od trénovanosti závisí i návrat pulzovej frekvencie na normálne hodnoty. U trénovanejších jedincov je tento návrat rýchlejší.
Hodnoty pulzovej frekvencie sa používajú na určovanie telesnej zdatnosti. Adaptačná zmena pulzovej frekvencie je pokles označovaný ako pokojová (športovo) adaptačná bradykardia.
Zmeny systolického vývrhového objemu
Systolický vývrhový objem sa spočiatku zvyšuje a počas maximálneho pracovného zaťaženia zostáva stály. Až pri maximálnom zaťažení a vysokej pulzovej frekvencii sa čas plnenia srdca v diastole skracuje a systolický objem čiastočne klesá.
Zmeny tlaku
Výrazne sa mení systémový, najmä systolický tlak krvi. Pri dynamickej práci sa zvyšuje až na 200 mm Hg. Naproti tomu diastolický tlak krvi sa prakticky nemení, dokonca môže mierne i klesať.
Redistribúcia krvi
Pri fyzickej námahe nastáva redistribúcia krvi najmä zo splanchnickej oblasti do pracujúcich kostrových svalov. Po skončení práce prietok krvi svalmi opäť klesá.
Zloženie krvi
V krvi sa menia hodnoty hematokritu, viskozity i mernej hmotnosti. Dochádza k zvýšeniu množstva červených i bielych krviniek. Pri krátkodobej námahe sa zvyšuje hladina glukózy, pri dlhodobej práci však klesá ako príznak blížiaceho vyčerpania. Pri ťažkej práci sa rovnako zvyšuje hladina kyseliny mliečnej (laktátu).
Potenie a strata minerálov
Ťažkú prácu sprevádza potenie. Teplota povrchu kože sa pri potení znižuje. Pri ťažkej telesnej práci sa vylučuje približne 1 l potu / h. Straty minerálov potením treba pri dlhšie trvajúcej práci nahrádzať už počas práce / športového výkonu.
U športovcov sa využívajú špeciálne iónové nápoje, ktoré sa kombinujú so stimulačnými látkami (kofeín a pod.) a sú obohatené aj energeticky rýchlo vstrebatelnými látkami (glukóza, fruktóza a pod.) a vitamínmi.
Vplyv cvičenia a fyzickej práce na kosti
Kosť sa pohybu nie len zúčastňuje, ale pohyb aj ovplyvňuje. Statická záťaž s adekvátnou intenzitou aktivuje zvýšenú tvorbu osteoklastov, ktorých úlohou je odbúravať už vytvorené štruktúry a zabezpečovať podmienky pre prácu osteoblastov, ktoré zabezpečujú remodeláciu kosti.
Aktívny zmiešaný pohyb pôsobí ako prevencia pred rednutím kostí (osteoporózou).
Regulácia odpovedí organizmu na fyzickú záťaž
Do regulácie odpovedí organizmu sa fyzickú záťaž sa zapája nervový a hormonálny systém:
Autonómny nervový systém (ANS)
Autonómny nervový systém má rozhodujúci význam na začiatku fyzickej aktivity a pri dlhotrvajúcej záťaži upravuje zmeny vyvolané endokrinným systémom. Aeróbna práca zvyšuje spotrebu kyslíka a aktivuje sympatikus, strečing nezvyšuje spotrebu kyslíka a aktivuje parasymaptikus.
Adrenalín a noradrenalín
Adrenalín mobilizuje zásoby glykogénu a tukov, stimuluje činnosť srdca a zvyšuje bdelosť. Účinok noradrenalín sa prejavuje až pri intenzívnej telesnej záťaži.
Rastový hormón
Pri vysokej záťaži sa rovnako zvyšuje i koncentrácia rastového hormónu.
Systém hypofýza - nadobličky
Po začatí pracovného procesu sa vyplavuje adrenokortikotropný hormón, ktorý podporuje vylučovanie glukokortikoidov z kôry nadobličky. Intenzívny fyzický tréning sprevádza hypertrofia (zväčšenie) zóna fasciculata v nadobličke, kde je zvýšená tvorba glukokortiikoidov.
Inzulín a glukagón
Pri fyzickej záťaži sa znižuje koncentrácia inzulínu v krvi. U trénovaného jedinca je pokles inzulínu v krvi nižší ako u netrénovaných ľudí. Prínosom pre svalovú prácu je účinok glykogénu, ktorý podporuje rozklad glykogénu a uvoľnenie glukózy do krvi, rovnako rozpad tukov a ich využitie na tvorbu energie. Jeho hladina v krvi sa však zvyšuje až pri veľmi intenzívnej záťaži a je stimulovaná hypoglykémiou.
Beta - endorfín
Vysoká koncentrácia enforfínov v krvi sa objavuje pri vysokej a intenzívnej záťaži a má za následok vznik príjemných pocitov (zvýšenie sebadôvery, zníženie strachu či úbytok depresie).
Únava a preťaženie
Únava môže byť fyziologická a patologická.
Fyziologická únava
Fyziologická únava sa prejavuje začervenaním pokožky, potením, zvýšením frekvencie srdca, zrýchleným dychom a uvedomovaním si záťaže.
Patologická únava
Patologická únava sa prejavuje začervenanou pokožkou s bielymi škvrnami, silným potením, dvojnásobným zvýšením srdcovej frekvencie oproti normálnym hodnotám, zrýchlením dychu s občasným stridorom, tremorom mimického svalstva, narušením vnímania pojmov, spomalením reakcií na jemné podnety, poruchou priestorového vnímania, bolesťou svalov a celkovým pocitom únavy.
Preťaženie
Akútnou formou patologickej únavy, reakciou na zaťaženie, ktoré predstavuje mieru tolerancie, je preťaženie. Príznakmi preťaženia sú bolesti hlavy, pocit slabosti, nauzea (nevoľnosť), skotómy (vypadávanie zraku), pokles systolického tlaku, nitkovitý pulz, zrýchlenie frekvencie dychu, poruchy reči, kŕče mimického svalstva, tremor prstov a skratové reakcie.
Schvátenosť
Druhým stupňom preťaženia je schvátenosť. Prejavuje sa bledosťou, akrocyanózou (modrým sfarbením koncových častí tela), cyanózou slizníc (modrým sfarbením slizníc), dyspnoe, nitkovitým až nehmatateľným pulzom, palpitáciami (pocit búšenia srdca), vracaním, nízkym až nemerateľným tlakom, zmenami svalového tonusu a kolapsom (zlyhanie krvného obehu s krátkotrvajúcou stratou vedomia).
Svalová horúčka
Jedným z prejavov patologickej únavy je najmä u netrénovaných ľudí svalová horúčka. Prejavuje sa stuhnutými, na dotyk a tlak bolestivými svalmi, obmedzenou pohyblivosťou kĺbov a trvá 3 - 6 dní. Dlho sa predpokladalo, že svalovú horúčku vyvoláva kyselina mliečna. Svalová horúčka sa však objavuje až po niekoľkých hodinách od zvýšeného výkonu, keď sa koncentrácia laktátu už normalizovala. Najnovšie výskumy predpodkladajú, že za svalovú horúčku môžu mikroporanenia svalových vlákien.
Prevenciou svalovej horúčky je primeraná námaha, treba začínať pomaly a postupne, dôkladne sa rozcvičiť a zabezpečiť dostatok vápnika a magnézia v strave.
Pretrénovanosť a vyčerpanie
Chronickou formou patologickej únavy pre pretrénovanosť (vzniká spravidla postupne, môže však vzniknúť i náhle). Nadmerná telesná námaha môže vyústiť aj do vyčerpania organizmu so zlyhaním kardiovaskulárnych regulačných funkcií (najčastejšie pri veľkej telesnej námahe a zvýšenej teplote okolia).
Doping
Pri vrcholových športoch sa niektorí športovci usilujú presadiť pomocou dopingu. Doping síce odstraňuje únavu, ale má viaceré nepriaznivé účinky na rôzne fyziologické systémy, ktoré môžu viesť k trvalému poškodeniu zdravia. Okrem toho ide o nečestné zvyšovanie výkonnosti, preto je doping zakázaný.
Tréning
Pri tréningu ide o plánovité a funkčné cvičenie zamerané na telesnú alebo duševnú oblasť s cieľom dosiahnuť čo najlepší individuálny výkon v určitej činnosti / športovej aktivite. Športový tréning je základnou formou prípravy športovca. Tréningom sa zlepšuje trénovanosť, sila, rýchlosť i obratnosť. Trénovanosť sa posudzuje funkčnými vyšetreniami ako je spirometria či motorickými testami.
Vytrvalosť
Vytrvalosť znamená schopnosť vykonávať pohybové činnosti dlhodobo bez výrazného poklesu výkonu, ako aj schopnosť odolávať únave. Poznáme všeobecnú vytrvalosť (prejaví sa pri rozličných druhoch činností) a špeciálnu vytrvalosť (schopnosť odolávať únave pri špecifickom zaťažení).
Adaptácia organizmu na opakovanú záťaž
Akýkoľvek podnet (stresor) je akciou, ktorá v tele vyvoláva odpoveď - reakciu. Ak sa podnety a reakcie dlhší čas opakujú, nastáva fáza adaptácie. Adaptáciou vznikajú štrukturálne a funkčné zmeny. Medzi štrukturálne adaptačné zmeny možno zaradiť transformáciu svalových vláken, hypertrofiu (zväčšenie) srdcovej a kostrovej svaloviny a i. Medzi funkčné zmeny patrí zvýšenie vývrhového objemu srdca, zvýšenie spotreby kyslíka, nárast sily a pod.
Adaptačné zmeny srdca
Hlavnou adaptačnou zmenou je fyziologické zväčšenie srdca s hypertrofiou (zväčšenie objemu buniek) svaloviny a rozšírením dutín srdca. Hypertrofuje najmä ľavá komora a u plavcov a vodných pólistov aj pravá komora. Hypertrofia sa vyskytuje častejšie pri rýchlostných a silových športoch a rozširovanie srdca pri vytrvalostných športoch.
Zmeny pulzovej frekvencie
U športovcov dochádza k poklesu pulzovej frekvencii, tzv. pokojovej športovo - adaptačnej bradykardii.
Zmeny systolického a minútového vývrhového objemu
Obidva objemy sú v pokoji u trénovaných osôb menšie. Pri záťaži sa u netrénovaných osôb zvyšuje minútový vývrhový objem 4 - 5 násobne. Pri zaťažení u trénovaných osôb sa môže minútový vývrhový objem zvyšovať oveľa výraznejšie ako u netrénovaných na 40 - 42 l, teda až 13 - násobok.
Fyziologické zväčšenie srdca sa prejavuje aj na EKG zázname. Vyšetreniami u športovcov odhaľujeme hypertrofiu ľavej komory s posunom polohy srdca doľava.
Adaptačné zmeny krvného tlaku
Pri telesnom zaťažení sa tlak krvi zvyšuje (najmä systolický tlak). Vplyvom dlhodobej systematickej telesnej záťaže pokojová hodnota tlaku krvi klesá (najmä systolická) na hodnoty 110 / 70 mm Hg. Tento jav sa označuje ako pokojová adaptačná hypotónia.
Adaptačné zmeny dýchacieho systému
U športovcov sa zvyšuje hodnota vitálnej kapacity pľúc. Správne trénovaní športovci majú vitálnu kapacitu o 20 - 30 % vyššiu než je bežná hodnota. Rovnako sa u nich zvyšuje dychová rezerva.