Gå tilbake

 

 

Arbeidsfysiologi og oksygenopptak

 

Arbeidsfysiologi

 

En måte å måle hvor stor arbeidskapasitet en person har, er å bestemme personens maksimale oksygenopptak.

Maksimalt oksygenopptak er den maksimale mengde oksygen en person kan benytte per minutt for å oksidere næringsstoff til energiproduksjon. Vi setter ofte likhetstegn mellom oksygenforbruk og energiforbruk.

 

 O2 gjeld viser til at ein trenger eit høgare o2 opptak etter trening, i forhold til i kvile. 

Dette er for å bli kvitt produsert laktat, bygge opp ATP lagrene, øke blodmettinga av O2 og myoglobin lagrene i musklene må fylles opp

 

O2 brukes til:

1.      fjerne laktat ved å omdanne det til glukose (krever energi)

2.      gjennopprette glykogenlagrene (krever 2 ATP)

3.      gjennopprette lagrene av ATP/GTP (1:1 forhold)

4.      gjenndanne kreatinin og fosfat til fosforkreatinin

5.      gjennopprette normal nivåer oksygen i Hem og Myoglobin

6.      gjennopprette normal O2-kons. i lungevolum

Fase 1a.

Lagring av ATP/GTP.

-          10-20 sek varighet før O2 forbrenner glukose.

-          O2 er lagret i myogloben og hemoglobin

Fase 1b.

Glykogen (og protein og mat) -> glukose -> pyruvat (protein kan også gi pyruvat). Ved anaerob trening går pyruvat over til laktat (melkesyre, dannes etter 10-20 sek) og ATP (kun glykogen kan forbrennes til laktat). Ved aerob trening går pyruvat over til AcCoA (kan også komme fra fett) -> Krebs syklus (gir mer ATP med O2 tilstede).

I starten av en arbeidsperiode vil oksygentransporten til musklene være utilstrekkelig, men etter et par minutter vil sirkulasjons- og respirasjonsorganene ha innstilt seg på et arbeidsnivå som gir tilstrekkelig oksygen til musklene.

Fase 2

Oksygenforbruket vil innstille seg på et bestemt nivå: "steady state", avhengig av arbeidsbelastning. Energiomsetning svarer til det ytre arbeid. Hvor høyt steady state er, avhenger av type arbeid og intensitet.

I tillegg er det et linjerett forhold mellom hjertefrekvens og oksygenopptak under arbeid av varierende intensitet fra lett til utmattende arbeid.

Fase 3

-          Lagre av ATP/GTP-resynteres. Dette skjer i et 1:1 forhold er et må dannes for hver brukte.

-          Resyntese av glykogen

o   Forbrenne laktat

o   Her må det 2 laktat til for å danne et glykogen.

-          Vi bruker mer energi på å gjennskape lagrene enn på det faktiske arbeidet. Vi betaler tilbake mer O2 enn vi tar ut og dette varer lengre

Arbeidsfysiologi II

 

Viktige oksygenlagre og oksygen gjeld

 

Energi- og O2-forbruk blir synonymer i dette temaet. Det er viktig at vi sier at det er kun en sammenheng mellom energiforbruk og ventilasjon før syre/base-forstyrrelsen setter inn.

 

Respirasjonskvotient til O2:

 

Respirasjonskvotient, forholdet mellom mengden karbondioksid (CO2) produsert og oksygen (O2) forbrukt ved fullstendig oksidasjon av et stoff i et biologisk system (en celle eller et organ). RQ=ΔCO2/ΔO2

 

Karbohydrat: Macintosh HD:Users:ErikMork:Desktop:Skjermbilde 2014-04-29 kl. 18.47.26.png RQ=ΔCO2/O2=1

 

Fett: Macintosh HD:Users:ErikMork:Desktop:Skjermbilde 2014-04-29 kl. 18.50.23.png RQ=57/80=0,7

 

Protein: Macintosh HD:Users:ErikMork:Desktop:Skjermbilde 2014-04-29 kl. 18.51.48.pngRQ=5/6=0,8

 

O2 kaloriske koeffisient er ca. 4,8 kcal/L O2

 

Macintosh HD:Users:ErikMork:Desktop:Skjermbilde 2014-04-29 kl. 18.55.15.png

Macintosh HD:Users:ErikMork:Desktop:Skjermbilde 2014-04-29 kl. 18.58.33.png

 

Macintosh HD:Users:ErikMork:Desktop:Skjermbilde 2014-04-29 kl. 19.01.01.pngMacintosh HD:Users:ErikMork:Desktop:Skjermbilde 2014-04-29 kl. 19.00.11.png

Utførelse av måling av maksimalt oksygenopptak (indirekte metode)

Vedkomne skal sykle på en ergometersykkel. Vi skal relatere hjertefrekvens til utført arbeid på sykkelen ved ulike belastninger. Vi tar først hvilepuls. Utført arbeid (brutto nytteffekt) ved sykling varierer lite mellom individer, og er ca. 20% av energiforbruk. Det totale arbeidet som gjøres er O2 kaloriske koeffesient (4,8 kcal/L O2).

1.     Belastningen på syklene er forhåndskalibrert.

2.     Hjertefrekvens registreres med pulsklokke eller ta radialispuls.

3.     Forsøksperson skal sykle på ergometersykkel med en frekvens på ca. 60 omdreininger pr minutt.

4.     Puls måles og registreres etter 3 minutter, eller når hjertefrekvensen er stabil.

5.     Målingene tilpasses forsøkspersons kjønn og skal skje ved følgende forutsetninger:

Kvinner:        0, 50, 100 Watt                        Menn:    0, 100, 150 Watt

Effekten som er det arbeidet som utføres pr. tidsenhet måles i watt. 

Hvis man finner forholdet mellom hjertefrekvens og oksygenopptak ved submaksimale arbeidsintensiteter, kan det maksimale oksygenopptak bestemmes ved ekstrapolering til maksimal hjertefrekvens.

 

Vi bruker et hjertefrekvens/arbeid (W)-diagram med makspuls (220-alder) som ekstrapoler (tilnærmet lineært forhold). Vi setter opp de tre hjertefrekvensene ved 0, 100 og 150 W. Da kan vi plotte det maksimale arbeidet.

 

Vi setter så maks arbeid-verdien i et maks oksygenopptak (L/min)/arbeidskapasitets-diagram (tilnærmet lineært forhold). Da kan vi plotte maks oksygenopptak (hos meg 3,7 L/min). Det ble også målt i ml/min/kg (hos meg 47,13 ml/min/kg), der vi delte verdien L/min på vekten. Vi kan også omregne maksimal arbeidskapasitet til oksygenopptak vha. O2 kaloriske koeffesient (4,8 kcal/L O2).

 

Dermed er det et lineært forhold mellom maksimalt oksygenopptak og hjertefrekvens

 

Normal max VO2 hhv. menn og kvinner hhv. er 44 og 36 L/min/kg. Hos topptrente er dette mellom 60-70 hos kvinner og 80-90 hos menn (ml/min/kg).

 

Det at godt trente personer har større maks VO2 kan ha med at de har et større hjerte (særlig VV), større preload og dermed større CO. Hvilepuls er også større, fordi godt trente har tilfredstillende CO ved lavere HF.

 

Treningseffekter:

 

Ventilasjon: ingen effekt

Hemoglobin: Gir økt kapasitet via: - høydetrening

                                                           - EPO/blodtransfusjon

Hjertet: - økt slagvolum

                - nedsatt hvilepuls

Vi husker at tommelfingerregel for maks puls er 220-alder. Systolisk trykk er 100 mmHg + alder.

 

Muskel (mottar O2 og utfører et arbeid)

-          primære vasokonstriksjon (sympaticus)

-          deretter metabolsk vasodilatasjon

o   kommer av laktat/lav pH

o   ATP faller

o   nervøs vasodilatasjon?

-          økning av CO fra 20 L/min -> 25 L/min gir økt strøm til skjelettmuskler og hud (temp.). Andre organer har tilnærmet lik blodtilførsel før og etter. 75% av energien -> varme

-          Skjelettmuskler

o   Anaerobt:

§  Øker glykogenlagre

§  Økt anarob kapasitet

§  Øker myoglobin

o   Aerobt:

§  Økt antall mitokondrier

§  Økt kapillærtetthet (kapillærrekrutering)

o   Endret fibersammensetning

 

Skjelettmuskel

Fast twitch (I)

Slow twitch (II)

Kontraksjon

35 ms

75 ms

Max tensjon

+++

+

Utholdenhet

+

+++

Hovedfunksjon

Bevegelse

Holdning

Alle muskler er en blanding av I og II. Genetikk og trening spiller inn.

 

Andre målingsmetoder for arbeidskapasitet

 

1.      Tungpustenhet

2.      Step-test

·         Opp og ned av benk 30x per min i 5 min

·         Måler pusten i 15 min etter

3.      Direkte måling

·         Mer omfattende enn den indirekte metoden, men mer nøyaktig.

·         Gradert arbeid under 75% av max (aerobt)

·         Oppsamling av utåndingsluft (L/min)

·         Bestemmelse av O2 (utpust i ml O2/L)

·         Bruker 220-alder som makspuls.

 

Minuttventilasjon

 

Respirasjonen er syklisk og tidevolumet er volum per syklus, pustefrekvens antall sykluser per minutt, og minuttventilasjonen produktet av disse og angir volumet lungene ventileres med. Formel er tide volum x pustefrekvens. Normalt/hvile minuttvolum er ca. 6 L/min. Ved progressivt økende arbeidsbelastning øker minuttventilasjonen proporsjonalt med arbeidsbelastningen og oksygenopptak inntill anaerob terskel. Da kan minuttvolum være opp i 120 - 200 L/min. De fleste klarer ikke å holde ut i lenger enn 1 min i slike tilstander.

 

Ventilasjon i hvile=tidevolum x pustefrekvens

350 mL x 12 pust/minutt = 4200 mL
(evt 500 x 12 = 6000 mL inkludert dødrom)

 

 

Ved progressivt økende arbeidsbelastning øker minuttventilasjonen proporsjonalt med arbeidsbelastningen og oksygenopptak inntil anaerob terskel (øker først ved at tidevolum øker til 50 % av vitalkapasiteten. Etter dette så er det økt pustefrekvens som øker minuttvolum). Det blir da et økende bidrag av anaerob metabolisme som resulterer i laktatdannelse, og laktat bufres i blodet slik at dannelsen av CO2 øker. Dette kompenseres med at ventilasjonen økes ytterligere for å lufte ut den økte mengden CO2. Dette vises som et knekkpunkt, anaerob terskel, på kurven som beskriver forholdet mellom minuttventilasjon og oksygenopptak.

 

 

Macintosh HD:Users:ErikMork:Desktop:Skjermbilde 2014-05-31 kl. 17.15.26.png

Ventilasjon er nemlig O2-opptak og syre/base-regulering. Vi kompenserer for laktat tatt opp ved høy arbeidskraft/energiforbruk ved å hyperventilere.

 

Respirasjon og arbeid

 

-          øker O2-tilbudet

o   hemoglobin

o   blodstrøm/kapillærnettverk gjennom lungene sørger for gassutveksling særlig basalt i lungene.

-          når CO øker ved større ventilasjon (som under hard trening) får vi et jevnere perfusjons-ventilasjons ratio/forhold. CO: 5 L/min -> 20 L/min (økning x4)

-          Hematokritt øker også slik at vi får mer hemoglobin. 5ml/100ml -> 15ml/100ml (økning x3)

-          Dette gir en total 12-dobling av O2-transport i blod. 0,25 L/min -> 3 L/min.

 

Verdier i hvile

O2 uptake: 250 mL/ min
CO2 ventilation: 200 mL/min
Ventilation rate: 
12 breaths per minute
Tidal volume = 500 mL
Total ventilation = 12 x 0.5 = 6 L/min
Dead space = 150 mL
Alveolar ventilation = 12 x (0.5-0.15) = 4.2 L/min
Cardiac output (per min): 5 L/min
Blood transit time through alveolar capillaries: 0.75 sec

 

Gå tilbake