[Sinh lý Guyton số 85] Sinh lý thể thao

Có rất ít những căng thẳng để mà cơ thể gần như căng thẳng cực độ trong tập luyện nặng. Trong thực tế, nếu một số bài tập quá sức được tiếp tục thậm chí kéo dài, chúng có thể làm chết người . Do đó, sinh lý thể thao chủ yếu là một cuộc thảo luận về các giới hạn cuối cùng mà một số trong những cơ chế cơ thể có thể được nhấn mạnh. Đưa ra một ví dụ đơn giản: Trong một người sốt rất cao , gần tới mức tử vong , sự trao đổi chất của cơ thể tăng lên khoảng 100 % trên mức bình thường. Bằng cách so sánh, sự trao đổi chất của cơ thể trong một cuộc đua marathon có thể tăng đến 2000% trên mức bình thường .

Những vận động viên nam và nữ

Hầu hết các dữ liệu định lượng được đưa ra trong chương này là dành cho các vận động viên nam trẻ tuổi, không phải vì chỉ muốn biết những giá trị này, mà vì chỉ có ở vận động viên nam mà các phép đo tương đối đầy đủ đã được thực hiện. Tuy nhiên, đối với các phép đo đã được thực hiện trong các vận động viên nữ, nguyên tắc sinh lý cơ bản tương tự áp dụng, ngoại trừ sự khác biệt về số lượng gây ra bởi sự khác biệt về kích thước cơ thể, thành phần cơ thể, và sự hiện diện hay vắng mặt của hormone testosterone sinh dục nam.

Nhìn chung hầu hết giá trị định lượng của phụ nữ như sức mạnh cơ , thông khí phổi và công suất tim, tất cả đều liên quan chủ yếu đến khối cơ thay đổi giữa 2/3 và 3/4 giá trị ghi ở nam giới, mặc dù có nhiều trường hợp ngoại lệ cho sự khái quát này. Khi đo về sức mạnh trên mỗi cm vuông diện tích mặt cắt ngang, các cơ ở nữ có thể đạt được gần như tối đa lực co cơ như của nam giới , khoảng 3 – 4 kg / cm2. Do đó, hầu hết các khác biệt trong tổng số hiệu suất cơ nằm trong tỷ lệ phần trăm thêm vào của cơ thể nam giới đó là cơ bắp, mà một phần là do sự khác biệt về nội tiết mà chúng ta sẽ thảo luận sau.

Các khả năng thực hiện của nữ so với vận động viên nam giới được minh họa bởi tốc độ chạy tương đối cho một cuộc đua marathon. Trong một so sánh , các vận động viên nữ hàng đầu có một tốc độ chạy ít hơn 11% so với nam hang đầu . Với các sự kiện khác, tuy nhiên, phụ nữ đã nhiều lần lập kỉ lục chạy nhanh hơn so với những người đàn ông – ví dụ , cho 2 đường bơi dọc qua eo biển Anh , việc có sẵn lượng mỡ thừa có vẻ là một lợi thế cho sự cách nhiệt , nổi và thêm năng lượng dài hạn.

Testosterone tiết ra bởi tinh hoàn nam có một hiệu ứng đồng hóa mạnh mẽ trong việc gây tăng rất nhiều lắng đọng protein ở khắp mọi nơi trong cơ thể, đặc biệt là trong cơ. Trong thực tế, ngay cả một nam người tham gia rất ít hoạt động thể thao, nhưng họ vẫn có một mức độ bình thường của testosterone , sẽ có cơ bắp tăng trưởng lớn hơn khoảng 40 % so với những phụ nữ so sánh mà không có testosterone.

Tình trạng hormon nữ estrogen có lẽ cũng chiếm cho một số sự khác biệt giữa hiệu suất nam và nữ,mặc dù gần như không nhiều bằng testosterone. Estrogen làm tăng sự lắng đọng của chất béo trong phụ nữ, đặc biệt là ở ngực, hông, và mô dưới da. Ít nhất một phần vì lý do này, trung bình người phụ nữ không tập thể thao có thành phần chất béo cơ thể khoảng 27 % , tương phản với nam giới không tập thể thao, có khoảng 15 %. Điều làm tăng thành phần chất béo cơ thể là một tổn hại đến mức cao nhất cho hiệu suất thể thao trong các sự kiện, mà trong đó hiệu suất phụ thuộc vào tốc độ hoặc vào tỷ lệ giữa tổng sức mạnh cơ trên cân nặng cơ thể.

Cơ bắp trong tập luyện

Sức mạnh, năng lượng và sức chịu đựng của cơ

Các yếu tố quyết định chung cuối cùng của sự thành công trong các sự kiện thể thao là những gì các cơ có thể làm cho bạn – đó là, sức mạnh cơ có thể cung cấp khi cần thiết, sức mạnh nào cơ có thể đạt được trong việc thực hiện công việc, và bao lâu cơ có thể tiếp tục hoạt động.

Sức mạnh của một cơ được xác định chủ yếu bởi kích thước của nó, với một lực co bóp tối đa khoảng 3 – 4 kg/ cm2 trên diện tích mặt cắt ngang của cơ. Do đó, một người đàn ông được cung cấp đầy đủ testosterone hoặc những người đã tăng cơ bắp của mình thông qua một chương trình tập luyện thể thao sẽ tăng sức mạnh cơ tương ứng.

Để đưa ra một ví dụ về sức mạnh cơ , một đẳng cấp cử tạ thế giới có thể có một cơ tứ đầu đùi với diện tích cắt ngang lớn khoảng150 cm2. Đo lường này sẽ chuyển thành một co bóp tối đa với sức mạnh khoảng 525 kg (hoặc 1155 pound ), với toàn bộ sức mạnh áp dụng cho các gân bánh chè. Vì vậy, người ta có thể dễ hiểu nó như thế nào là tốt cho gân này lần bị vỡ hoặc thực sự được avulsed từ của nó chèn vào xương chày dưới đầu gối. Cũng như vậy , khi có một lực xảy ra ở gân nối khớp, những lực tương tự được áp dụng cho các bề mặt của khớp hoặc đôi khi đến dây chằng nối các khớp, do đó gải thích cho những diễn biến như thay thế sụn , khớp nứt gãy do áp lực và dây chằng rách.

Sức mạnh giữ cơ lớn hơn sức mạnh co lại khoảng 40 % . Nghĩa là, nếu một cơ sẵn sàng co và một sức mạnh sau đó cố gắng để căng các cơ ra , như xảy ra khi tiếp đất sau một cú nhảy, hành động này đòi hỏi sức mạnh nhiều hơn khoảng 40% sức mạnh có thể đạt được bởi sự co rút cơ. Vì vậy, lực của 525 kg trước đây đã tính cho các gân bánh chè trong co cơ trở thành 735 kg (1617 pound) trong giữ cơ , với sự phối hợp hơn nữa những vấn đề của gân, khớp, và dây chằng. Nó cũng có thể dẫn đến rách nội cơ. Thực tế, sức mạnh căng cơ của một cơ co tối đa là một trong những cách chắc chắn nhất để tạo ra mức độ cao nhất của đau nhức cơ.

Công việc cơ học được thực hiện bởi một cơ bắp là tổng sức mạnh áp dụng bởi các cơ nhân với khoảng cách mà sức mạnh đó được áp dụng. Sức mạnh của sự co cơ khác nhau từ sức mạnh cơ bắp bởi vì năng lượng là thước đo tổng số lượng công việc mà cơ thực hiện trong một khoảng thời gian đơn vị thời gian. Năng lượng được xác định không chỉ bởi sức mạnh của sự co cơ mà còn bởi khoảng cách của sự co cơ và số lần mà cơ co trong 1 phút. Sức mạnh cơ bắp thường được đo bằng kg met (kg-m) mỗi phút. Đó là , một cơ có thể nâng trọng lượng 1 kg với chiều cao 1 mét hoặc có thể di chuyển một số đối tượng theo chiều ngang với một lực 1 kg cho một khoảng cách 1 mét trong 1 phút được cho là có sức mạnh của 1 kg-m / phút. Năng lượng tối đa có thể đạt được bởi tất cả các cơ trong cơ thể của một vận động viên được đào tạo chuyên sâu với tất cả các cơ làm việc cùng nhau là khoảng sau đây:

Như vậy, rõ ràng là một người có khả năng đẩy năng lượng hết mức trong thời gian ngắn, chẳng hạn như với cuộc chạy ngắn 100 mét được hoàn thành hoàn toàn trong vòng 10 giây, trong khi đối với các sự kiện độ bền lâu dài, công năng tạo ra của các cơ bắp chỉ là 1/4 so với năng lượng tạo ra ban đầu.

Điều này không có nghĩa là hiệu suất của một vận động viên nào đó lớn gấp bốn lần so với hiệu suất trong khi đẩy năng lượng ban đầu trong 30 phút tiếp theo, bởi vì hiệu suất để chuyển sức mạnh cơ bắp thành thành tích thể thao thường ít hơn nhiều trong quá trình hoạt động nhanh hơn là trong thời gian ngắn nhưng hoạt động bền vững. Vì vậy, vận tốc của cuộc chạy ngắn 100 mét chỉ lớn bằng 1,75 lần so với vận tốc của một cuộc đua dài 30 phút, mặc dù có sự khác nhau gấp bốn lần trong khả năng sức mạnh cơ bắp ngắn hạn và dài hạn.

Một đo lường khác của hiệu suất cơ là sức chịu đựng. Sức chịu đựng , đến một mức độ lớn, phụ thuộc vào sự hỗ trợ dinh dưỡng cho cơ nhiều hơn bất cứ điều gì khác, nó phụ thuộc vào số lượng glycogen đã được dự trữ trong các cơ trước giai đoạn tập luyện. Một người ăn một bữa ăn giàu carbonhydrat dữ trữ lâu hơn giàu carbohydrate dự trữ glycogen trong cơ nhiều hơn một người ăn bữa ăn hỗn hợp hay bữa ăn giàu chất béo . Vì vậy sức chịu đựng được tăng bởi bữa ăn giàu carbonhydrat . Khi những vận đông viên chạy ở tốc độ đặc trưng cho cuộc chạy marathon, sức chịu đựng của họ ( được đo bằng thời gian mà họ duy trì được trên đường đua cho đến khi kiệt sức hoàn toàn ) là gần đúng theo bảng sau:

Sự tương ứng của tổng dự trữ glycogen trong cơ trước khi cuộc đua bắt đầu giải thích những khác biệt này. Tổng dự trữ là gần đúng theo bảng:

Hệ thống chuyển hóa cơ trong tập luyện

Các hệ thống trao đổi chất cơ bản giống nhau đang hiện diện trong cơ như trong các phần khác của cơ thể; các hệ thống này sẽ được thảo luận chi tiết trong Chương 68 thông qua 74. Tuy nhiên, việc định lượng đặc biệt về hoạt động của ba hệ thống trao đổi chất là cực kỳ quan trọng trong việc tìm hiểu các giới hạn của hoạt động thể chất. Các hệ thống này bao gồm (1) hệ thống Phosphocreatine-creatine, (2) hệ thống axit glycogen-lactic, và (3) hệ thống hiếu khí.

Adenosine Triphosphate. Các nguồn năng lượng thực tế sử dụng để gây ra sự co cơ là adenosine triphosphate (ATP), trong đó có các công thức cơ bản sau đây:

Adenosine-PO3 ~ PO3 ~ PO3-

Các liên kết gắn hai gốc phosphate cuối cùng để các phân tử, được định rõ bởi các biểu tượng ~ , là liên kết phosphate năng lượng cao. Mỗi liên kết này dự trữ 7300 calo năng lượng trên mỗi mol ATP trong điều kiện tiêu chuẩn (và thậm chí còn thấp hơn theo những điều kiện vật chất trong cơ thể, được thảo luận chi tiết trong chương 68). Vì vậy, khi một gốc phosphate được tách ra, hơn 7300 calo năng lượng được giải phóng để nạp năng lượng cho quá trình co cơ. Sau đó , khi gốc phosphate thứ hai tách ra, vẫn còn 7300 calo khác trở nên có sẵn. Loại bỏ phosphate đầu tiên chuyển ATP thành adenosine diphosphate (ADP), và loại bỏ phosphate thứ hai chuyển đổi ADP thành adenosine monophosphate (AMP).

Toàn bộ ATP hiện diện trong cơ bắp, thậm chí ở một vận động viên được đào tạo tốt, có đủ để duy trì sức mạnh cơ tối đa chỉ khoảng 3 giây, mà có thể là đủ cho một nửa của cuộc chạy ngắn 50 mét. Vì vậy , ngoại trừ một vài giây tại một thời gian, nó là điều cần thiết mà ATP mới được hình thành liên tục, ngay cả trong việc thực hiện các sự kiện thể thao ngắn. Hình 85-1 cho thấy các hệ thống trao đổi chất tổng thể, thể hiện sự phân hủy của ATP đầu tiên cho đến ADP và sau đó đến AMP, với việc giải phóng năng lượng cho cơ bắp co lại. Hình vẽ bên tay trái cho thấy ba hệ thống chuyển hóa tạo ra một nguồn cung cấp liên tục của ATP trong các sợi cơ.

Hệ thống Phosphocreatine-Creatine

Phosphocreatine (còn gọi là creatine phosphate) là một hợp chất hóa học có một liên kết phosphate năng lượng cao, với công thức sau đây:

Creatine ~ PO3 –

Phosphocreatine có thể phân hủy thành creatine và ion phosphate, như thể hiện trong Hình 85-1, và khi làm như vậy giải phóng một lượng lớn năng lượng. Trong thực tế, các liên kết phosphate năng lượng cao của Phosphocreatine có nhiều năng lượng hơn so với liên kết của ATP: 10.300 calo mỗi mol so với 7300 cho liên kết của ATP. Vì vậy , Phosphocreatine có thể dễ dàng cung cấp đủ năng lượng để khôi phục lại liên kết năng lượng cao cho ATP. Hơn nữa, hầu hết các tế bào cơ bắp có lượng phosphocreatine gấp 2-4 lần so với ATP.

Một đặc điểm đặc biệt của sự chuyển đổi năng lượng từ phosphocreatine thành ATP là nó xảy ra trong vòng một phần nhỏ của một giây. Do đó , tất cả năng lượng được lưu trữ trong cơ dưới dạng Phosphocreatine là gần như ngay lập tức có sẵn cho sự co cơ, cũng như là năng lượng được lưu trữ trong ATP.

Sự kết hợp của tổng tế bào ATP và tế bào phosphocreatine được gọi là hệ thống năng lượng phosphagen. Những chất này cùng với nhau có thể cung cấp năng lượng cho cơ tối đa trong 8-10 giây, gần như đủ để chạy 100 mét. Vì vậy, năng lượng từ hệ thống phosphagen được sử dụng cho những gắng sức ngắn tối đa của sức mạnh cơ.

Hệ thống Acid Glycogen-lactic. Glycogen dự trữ trong cơ có thể được tách thành glucose và glucose sau đó có thể được sử dụng cho năng lượng. Giai đoạn đầu của quá trình này, được gọi là đường phân, xảy ra mà không cần sử dụng oxy và, do đó, được cho là chuyển hóa kỵ khí (xem Chương 68). Trong suốt quá trình đường phân, mỗi phân tử glucose được chia thành hai phân tử axit pyruvic, và năng lượng được giải phóng để tạo thành 4 phân tử ATP cho mỗi phân tử glucose ban đầu, như được giải thích trong Chương 68. Thông thường, các acid pyruvic sau đó đi vào ty thể của tế bào cơ và phản ứng với oxy để tạo thành nhiều phân tử ATP hơn. Tuy nhiên, khi không có đủ oxy cho giai đoạn thứ hai (giai đoạn oxy hóa) của quá trình chuyển hóa glucose xảy ra, hầu hết các axit pyruvic sau đó được chuyển đổi thành axit lactic, khuyếch tán ra khỏi các tế bào cơ bắp vào dịch kẽ và máu. Do vậy, nhiều glycogen trong cơ bắp được chuyển thành axit lactic, nhưng làm như vậy, một lượng đáng kể ATP được hình thành hoàn toàn không tiêu thụ oxy.

Một đặc điểm khác của hệ thống axit glycogen-lactic là có thể tạo ra các phân tử ATP nhanh chóng gấp khoảng 2,5 lần so với cơ chế oxy hóa của ty thể. Do vậy , khi lượng lớn ATP được yêu cầu để co cơ trong thời gian ngắn đến vừa phải , cơ chế đường phân kỵ khí có thể được sử dung như là một nguồn năng lượng nhanh chóng . Tuy nhiên , chỉ nhanh bằng một nửa so với hệ thống phosphagen. Dưới điều kiện tối ưu, hệ thống axit glycogen-lactic có thể cung cấp 1,3-1,6 phút hoạt động cơ tối đa ,thêm vào đó là 8-10 giây cung cấp bởi các hệ thống phosphagen, mặc dù phần nào làm giảm sức mạnh cơ .

Hệ thống hiếu khí . Hệ thống hiếu khí là quá trình oxy hóa các chất trong ty thể để cung cấp năng lượng. Nghĩa là , như thể hiện trong Hình 85-1 bên trái, glucose, acid béo và acid amin từ thực phẩm sau khi qua một số quá trình trung gian – kết hợp với oxy để giải phóng lượng lớn năng lượng được sử dụng để chuyển đổi AMP và ADP thành ATP, như thảo luận trong chương 68.

So sánh việc cung cấp năng lượng theo hệ thống hiếu khí với hệ thống axit glycogen-lactic và các hệ thống phosphagen, tỷ lệ năng lượng chung tối đa về số mol ATP mỗi phút được đưa ra dưới đây:

Khi so sánh những hệ thống này về sự kéo dài , các giá trị tương đối được đưa ra sau đây :

Vì vậy , có thể dễ dàng thấy rằng hệ thống phosphagen được sử dụng bởi các cơ để đẩy năng lượng cơ trong một vài giây và hệ thống hiếu khí là cần thiết cho hoạt động thể thao kéo dài. Ở giữa là hệ thống axit glycogen-lactic, đặc biệt quan trọng trong việc cung cấp thêm sức mạnh trong cuộc đua trung bình từ 200m đến 800m chạy.

Những loại thể thao nào sử dụng hệ thống năng lượng nào? Bằng cách xem xét sức mạnh của một hoạt động thể thao và thời gian của nó, có thể đánh giá tỉ mỉ các hệ thống năng lượng được sử dụng cho từng hoạt động. Những phép tính xấp xỉ khác nhau được thể hiện trong Bảng 85-1.

Phục hồi hệ thống chuyển hóa cơ sau khi tập luyện. Trong cùng một cách mà năng lượng từ phosphocreatine có thể được sử dụng để tái tạo lại ATP, năng lượng từ hệ thống axit glycogen-lactic có thể được sử dụng để tái tạo cả Phosphocreatine và ATP. Năng lượng từ sự trao đổi chất oxy hóa của hệ thống hiếu khí có thể sau đó được sử dụng để tái tạo tất cả các hệ thống khác -ATP, phosphocreatine, và hệ thống axit glycogen-lactic.

Sự tái tạo của hệ thống axit lactic có ý nghĩa chủ yếu là việc loại bỏ các axit lactic dư thừa tích tụ trong dịch cơ thể. Loại bỏ các axit lactic thừa là đặc biệt quan trọng bởi vì axit lactic gây mệt mỏi cùng cực. Khi đủ số năng lượng có sẵn từ sự trao đổi chất oxy hóa, loại bỏ các axit lactic được thực hiện theo hai cách: (1) Một phần nhỏ của nó được chuyển đổi trở lại thành acid pyruvic và sau đó chuyển hóa oxi hóa của các mô cơ thể, và (2) axit lactic còn lại được chuyển đổi lại thành glucose chủ yếu trong gan, và lượng glucose này được bổ sung thêm vào dự trữ glycogen của cơ.

Phục hồi hệ thống hiếu khí sau khi tập luyện. Ngay cả trong giai đoạn đầu của bài tập nặng, một phần năng lượng hiếu khí của một người có thể bị cạn kiệt. Sự cạn kiệt này là kết quả từ hai ảnh hưởng: (1) được gọi là nợ oxy và(2) sự suy giảm dự trữ glycogen của cơ.

Nợ oxy. Cơ thể thường chứa khoảng 2 lít oxy dự trữ, có thể được sử dụng cho quá trình chuyển hóa hiếu khí ngay cả khi không hít bất kì oxy mới nào . Dự trữ oxy bao gồm những điều sau đây: (1) 0,5 lít trong không khí tại phổi, (2) 0,25 lít hòa tan trong dịch cơ thể, (3) 1 lít kết hợp với hemoglobin của máu, và (4) 0,3 lít được lưu trữ trong các sợi cơ, kết hợp chủ yếu với myoglobin, cơ chế gắn oxy tương tự với hemoglobin.

Trong bài tập nặng, hầu như tất cả oxy dự trữ này được sử dụng trong vòng một phút hoặc lâu hơn cho sự chuyển hóa hiếu khí. Sau đó, sau khi tập luyện kết thúc, oxy dự trữ phải được bổ sung bằng cách hít thở thêm nhiều oxy , trên mức yêu cầu thông thường. Thêm vào đó, khoảng hơn 9 lít oxy trở được tiêu thụ để khôi phục cả hệ thống phosphagen và hệ thống axit lactic. Tất cả oxy thêm này phải“trả” khoảng 11,5 lít, được gọi là nợ oxy.

Hình 85-2 cho thấy nguyên tắc này của nợ oxy. Trong 4 phút đầu tiên , như mô tả trong Hình vẽ , người tập nặng , và tốc độ hấp thụ oxy tăng hơn 15 lần. Sau đó , ngay cả sau khi tập luyện kết thúc, sự hấp thu oxy vẫn còn trên mức bình thường; đầu tiên là rất cao khi cơ thể được tái lập hệ thống phosphagen và hoàn trả phần oxy lưu trữ của nợ oxy, và sau đó nó vẫn là trên mức bình thường mặc dù ở mức thấp trong 40 phút tiếp khi axit lactic được loại bỏ. Phần đầu của nợ oxy được gọi là nợ oxy alactacid và chiếm khoảng 3,5 lít. Phần sau được gọi là nợ oxy axit lactic và chiếm khoảng 8 lít.

Phục hồi Glycogen trong cơ. Phục hồi từ suy kiệt hoàn toàn glycogen trong cơ không phải là một vấn đề đơn giản. Quá trình này thường đòi hỏi ngày, chứ không phải là giây, phút, giờ cần thiết cho sự phục hồi của hệ thống trao đổi chất axit lactic và phosphagen . Hình 85-3 cho thấy quá trình phục hồi này theo ba điều kiện: đầu tiên, ở những người tiêu thụ một chế độ ăn giàu carbohydrate ; thứ hai, ở những người tiêu thụ một lượng chất béo cao, chế độ ăn giàu protein; và thứ ba, ở những người không tiêu thụ thức ăn. Lưu ý rằng đối với những người tiêu thụ một chế độ ăn giàu carbohydrate , phục hồi hoàn toàn xảy ra trong khoảng 2 ngày. Ngược lại, những người tiêu thụ một lượng chất béo cao, chế độ ăn uống giàu protein hoặc không có thức ăn được nêu trên rất ít phục hồi thậm chí ngay cả sau chừng 5 ngày. Thông điệp của sự so sánh này là (1) điều quan trọng là vận động viên phải tiêu thụ một chế độ ăn giàu carbohydrate trước khi một sự kiện thể thao căng thẳng và (2) các vận động viên không nên tham gia tập thể dục đầy đủ trong vòng 48 giờ trước những sự kiện này.

Các chất dinh dưỡng đượcsử dụng trong hoạt động cơ. Ngoài việc sử dụng một lượng lớn carbohydrate bởi các cơ khi tập luyện, đặc biệt là trong giai đoạn đầu của tập luyện, cơ sử dụng một lượng lớn các chất béo thành năng lượng dưới hình thức của các axit béo và axit acetoacetic (xem Chương 69), cũng như ( một mức độ ít hơn nhiều) protein dưới hình thức của các axit amin. Trong thực tế, ngay cả trong những điều kiện tốt nhất, trong các sự kiện thể thao mà kéo dài hơn 4-5 giờ, dự trữ glycogen của cơ trở nên gần như hoàn toàn cạn kiệt và ít được sử dụng hơn cho sinh lực co cơ. Thay vào đó, các cơ bắp bây giờ phụ thuộc vào năng lượng từ các nguồn khác, chủ yếu là từ chất béo.

Hình 85-4 cho thấy việc sử dụng tương đối carbohydrates và chất béo cho năng lượng trong quá trình tập luyện đầy đủ kéo dài dưới ba điều kiện chế độ ăn uống: một chế độ ăn giàu carbohydrate, một chế độ ăn uống hỗn hợp, và một chế độ ăn giàu chất béo. Lưu ý rằng hầu hết năng lượng được lấy từ carbohydrate trong vài giây đầu hoặc vài phút tập luyện , nhưng tại thời điểm kiệt sức, 60-85 % năng lượng đang được lấy từ chất béo hơn là carbohydrate.

Không phải tất cả các năng lượng lấy từ carbohydrate đến từ glycogen dự trữ trong cơ . Trong thực tế, một lượng lớn glycogen được dự trữ trong gan nhiều như trong cơ, và glycogen này có thể được giải phóng vào máu dưới dạng glucose và sau đó được đưa vào cơ như một nguồn năng lượng. Ngoài ra, các dung dịch glucose cho một vận động viên để uống trong sự kiện thể thao có thể cung cấp khoảng 30 đến 40 % năng lượng cần thiết trong các sự kiện kéo dài như cuộc đua marathon.

Vì vậy , nếu glycogen trong cơ và glucose máu có sẵn, chúng là những lựa chọn về chất dinh dưỡng năng lượng cho hoạt động cơ mãnh liệt. Mặc dù vậy, đối với một sự kiện độ bền lâu dài, người ta có thể mong đợi chất béo để cung cấp hơn 50% năng lượng cần thiết sau khoảng 3-4 giờ đầu.

Ảnh hưởng của tập luyện thể thao trên cơ và Hiệu suất cơ

Tầm quan trọng của tập luyện đối kháng tối đa. Một trong những nguyên tắc cốt yếu của sự phát triển cơ khi tập thể thao là như sau: Cơ mà chức năng không chịu tải, ngay cả khi chúng được thực hiện trong những giờ cuối , tăng chút về sức mạnh. Ở thái cực khác , cơ co hơn 50 % lực co tối đa sẽ phát triển sức mạnh nhanh chóng ngay cả khi các cơn co được thực hiện chỉ một vài lần mỗi ngày. Sử dụng nguyên tắc này, các thí nghiệm về xây dựng cơ đã chỉ ra rằng 6 lần co cơ gần như tối đa thực hiện 3 lần, 3 ngày một tuần cho tăng tối ưu sức mạnh cơ mà không tạo ra sự mệt mỏi mãn tính cho cơ.

Đường cong trên trong Hình 85-5 cho thấy sự gia tăng tỷ lệ phần trăm gần đúng về sức mạnh cơ có thể đạt được ở một người trẻ tuổi trước đó không được tập luyện theo chương trình tập luyện kháng trở này, cho thấy rằng sức mạnh cơ bắp tăng khoảng 30 % trong 6-8 tuần đầu nhưng hầu như giữ nguyên sau thời gian đó. Cùng với sự gia tăng về sức mạnh là sự gia tăng khối cơ với tỷ lệ xấp xỉ bằng nhau , mà được gọi là phì đại cơ

Ở tuổi già, nhiều người trở nên ít vận động do đó cơ của họ teo rất nhiều. Trong những trường hợp này, tuy nhiên, tập luyện cho cơ có thể tăng sức mạnh cơ bắp hơn 100 %.

Phì đại cơ . Kích thước trung bình ở cơ của một người được xác định đến một mức độ lớn bởi tính di truyền cộng thêm mức độ bài tiết testosterone, cái mà, ở nam giới, gây ra cơ bắp lớn hơn đáng kể so với ở phụ nữ. Với tập luyện, cơ có thể trở nên phì đại , có lẽ thêm 30- 60 %. Hầu hết phì đại này là kết quả từ sự gia tăng đường kính của các sợi cơ hơn là tăng số lượng các sợi . Tuy nhiên, một số rất ít sợi cơ lớn được cho là phân chia dọc theo toàn bộ chiều dài của chúng để tạo thành các thành những sợi hoàn toàn mới, do đó tăng số lượng các sợi mỏng.

Sự thay đổi xảy ra bên trong sợi cơ phì đại bao gồm (1) tăng số lượng nguyên bào sợi, tương xứng với mức độ phì đại; (2) lên đến 120 % tăng trong các enzyme ti thể; (3) tăng khoảng 60 đến 80 % trong các thành phần của hệ thống phosphagen , bao gồm cả ATP và phosphocreatine; (4) tăng nhiều 50 % trong glycogen dự trữ; và (5) tăng nhiều 75 – 100 % trong triglyceride dự trữ (chất béo). Bởi vì tất cả những thay đổi này, các khả năng của cả hai hệ thống chuyển hóa hiếu khí và kỵ khí được tăng lên, đặc biệt là tăng tính hiệu suất quá trình oxy hóa và hiệu suất tối đa của hệ thống trao đổi chất oxy hóa nhiều đến 45 %.

Những sợi co nhanh và chậm. Trong con người, tất cả các cơ có tỷ lệ sợi cơ co nhanh và sợi cơ co chậm khác nhau. Ví dụ, cơ bụng chân có một ưu thế cao hơn về các sợi co nhanh, cái mà có khả năng co bóp mạnh mẽ và nhanh chóng của kiểu sử dụng trong nhảy. Ngược lại, các cơ dép có một ưu thế cao về các sợi co chậm và do đó được sử dụng đến một mức độ lớn hơn cho hoạt động cơ cẳng chân kéo dài

Sự khác nhau cơ bản giữa sợi cơ co nhanh và co chậm như sau:

1. Những sợi giật nhanh có đường kính lớn hơn khoảng 2 lần so với sợi giật chậm.
2. Các enzyme thúc đẩy giải phóng năng lượng từ hệ thống năng lượng phosphagen và glycogen-axit lactic trong sợi co nhanh gấp 2-3 lần oạt động trong sợi co chậm, do đó làm cho sức mạnh tối đa có thể đạt được trong khoảng thời gian rất ngắn bằng sợi co nhanh gấp khoảng hai lần so với sợi co chậm.
3. Sợi co chậm chủ yếu được tổ chức cho sức chịu đựng, nhất là đối với thế hệ năng lượng hiếu khí.Chúng có ti thể nhiều hơn so với các sợi co nhanh . Ngoài ra, chúng có chứa lượng đáng kể myoglobin, một loại protein giống hemoglobin kết hợp với oxy trong sợi cơ; myoglobin cộng thêm tăng tỷ lệ khuếch tán oxy suốt sợi sợi bằng con thoi oxy từ một phân tử myoglobin để tiếp theo. Ngoài ra, các enzym của hệ thống trao đổi chất hiếu khí hoạt động đáng kể hơn trong sợi co chậm so với trong sợi co nhanh.
4. Số lượng các mao mạch lớn trong vùng lân cậncủa sợi co chậm nhiều hơn trong vùng lân cận của sợi co nhanh.

Tóm lại, sợi co nhanh có thể cung cấp tổng năng lượng cực đại trong một vài giây đến một phút hoặc lâu hơn. Ngược lại, sợi co chậm cung cấp độ bền, cung cấp sức mạnh co cơ kéo dài trong nhiều phút đến nhiều giờ.

Sự khác biệt về di truyền trong số các vận động viên về sợi co nhanh và sợi co chậm. Một số người có nhiều hơn hẳn sợi co nhanh so với sợi co chậm, và những người khác lại có nhiều hơn sợi co chậm , yếu tố này có thể xác định một số phạm vi khả năng thể thao của các cá nhân khác nhau. Tập luyện thể thao đã không được chứng minh thay đổi tỷ lệ tương đối của sợi co nhanh và sợi co chậm, tuy nhiên một vận động viên có thể muốn phát triển một loại kỹ năng thể thao hơn người khác. Thay vào đó, tỷ lệ tương đối của sợi co nhanh và sợi co chậm dường như được xác định gần như hoàn toàn do di truyền thừa kế, từ đó giúp xác định vùng thể thao là phù hợp nhất với từng người: một số người xuất hiện được sinh ra để làm vận động viên chạy đường dài, trong khi những người khác được sinh ra để chạy nước rút và nhảy. Ví dụ, các giá trị sau được ghi nhận tỷ lệ sợi co nhanh so với sợi co chậm trong cơ tứ đầu của nhiều loại vận động viên khác nhau:

Hô hấp trong tập luyện

Mặc dù khả năng hô hấp của một người ít được chú ý cho hiệu suất trong chạy nước rút nhưng lại rất quan trọng cho hiệu suất tối đa trong chạy kéo dài .

Tiêu thụ oxy và thông khí phổi trong tập luyện . Tiêu thụ oxy bình thường đối với một người đàn ông trẻ tuổi khi nghỉ ngơi khoảng 250 ml / phút. Tuy nhiên, trong điều kiện tối đa, mức tiêu thụ này có thể được tăng lên đến mức trung bình xấp xỉ như sau:

Hình 85-6 cho thấy mối quan hệ giữa sự tiêu thụ oxy và sự thông khí phổi ở các cấp độ khác nhau trong tập luyện . Theo như dự kiến, có một mối quan hệ tuyến tính. Cả tiêu thụ oxy và tổng thông khí phổi tăng gấp khoảng 20 lần từ trạng thái nghỉ ngơi và cường độ tập luyện tối đa ở các vận động viên được tập luyện tốt.

Giới hạn của thông khí phổi. Như thế nào khi nhấn mạnh hệ thống hô hấp của chúng ta trong tập luyện?

Câu hỏi này có thể được trả lời bằng so sánh dưới đây ở một người nam trẻ tuổi :

Như vậy, khả năng hít thở tối đa lớn hơn khoảng 50 % so với thông khí phổi thực tế trong khi tập luyện tối đa. Sự khác biệt này cung cấp một yếu tố an toàn cho vận động viên, tạo cho họ sự thông khí thêm trong điều kiện như (1) tập thể dục tại độ cao, (2) tập thể dục trong điều kiện rất nóng, và (3) bất thường trong hệ thống hô hấp.

Điểm quan trọng là hệ thống hô hấp thường không là yếu tố hạn chế nhất trong việc cung cấp oxy đến các cơ trong chuyển hóa hiếu khí cơ tối đa.Chúng ta sẽ thấy ngay rằng khả năng của tim để bơm máu đến các cơ thường là một yếu tố hạn chế lớn hơn.

Ảnh hưởng của tập luyện trên VO2 max . Chữ viết tắt cho tỷ lệ sử dụng oxy trong quá trình chuyển hóa hiếu khí tối đa là VO2max. Hình 85-7 thể hiện hiệu quả tiến bộ của tập luyện thể thao trên VO2max ghi lại trong một nhóm đối tượng bắt đầu ở mức độ không được đào tạo và sau đó trong khi theo đuổi các chương trình đào tạo trong 7-13 tuần. Trong nghiên cứu này, điều ngạc nhiên là VO2max chỉ tăng khoảng 10%.

Hơn nữa, tần suất tập luyện , cho dù hai lần hoặc năm lần mỗi tuần, ít ảnh hưởng đến tăng VO2max. Tuy nhiên, như đã chỉ ra ở trên,VO2max của một vận động viên marathon lớn hơn khoảng 45 % một người chưa qua đào tạo. Một phần lớn hơn này VO2max của vận động viên marathon có thể được xác định do gen; đó là, những người có kích thước ngực lớn hơn so với kích thước cơ thể và cơ hô hấp mạnh hơn để chọn họ trở thành vận động viên marathon. Tuy nhiên, nó cũng có khả năng là nhiều năm luyện tập tăng VO2max của vận động viên marathon bằng giá trị đáng kể với hơn 10 % mà được ghi nhận trong các thí nghiệm ngắn hạn như trong Hình 85-7.

Khả năng khuyếch tán oxy của các vận động viên. Khả năng khuyếch tán oxy là tốc độ oxy có thể khuếch tán từ phế nang vào máu. Khả năng này được thể hiện bằng số ml oxy sẽ khuếch tán trong một phút cho mỗi milimet thủy ngân khác nhau giữa áp suất riêng phần của oxy ở phế nang và áp suất oxy máu động mạch phổi. Đó là, nếu một phần áp lực oxy trong phế nang là 91 mmHg và áp lực oxy trong máu là 90 mm Hg, lượng oxy khuếch tán qua màng tế bào đường hô hấp mỗi phút tương đương với công suất khuếch tán. Các giá trị sau đây được đo cho giá trị khả năng khuếch tán khác nhau:

Thực tế đáng ngạc nhiên nhất về những kết quả này là sự gia tăng một vài lần về khả năng phân phối giữa trạng thái nghỉ ngơi và trạng thái tập luyện tối đa. Phát hiện kết quả này chủ yếu từ thực tế rằng máu chảy qua nhiều mao mạch phổi là chậm chạp hoặc thậm chí không hoạt động trong trạng thái nghỉ ngơi , trong khi đó trong tập luyện tối đa, lượng máu chảy qua phổi tăng khiến tất cả các mao mạch phổi được tưới máu ở mức tối đa, do đó cung cấp một diện tích bề mặt lớn hơn thông qua đó oxy có thể khuếch tán vào máu mao mạch phổi. Cũng là rõ ràng từ những giá trị mà các vận động viên , người đòi hỏi lượng oxy trong mỗi phút lớn hơn có khả năng khuếch tán cao hơn. Đây có phải là trường hợp vì những người có khả năng khuếch tán tự nhiên lớn hơn chọn các loại hình thể thao, hoặc là vì một cái gì đó trong các quy trình tập luyện làm tăng khả năng khuếch tán? Câu trả lời là không biết , nhưng có khả năng là tập luyện, đặc biệt là tập luyện bền bỉ, đóng một vai trò quan trọng.

Khí máu trong tập luyện. Vì sử dụng lượng lớn oxy bởi các cơ trong tập luyện, khiến áp lực oxy của máu động mạch giảm rõ rệt trong thể thao căng thẳng và áp lực khí carbon dioxide trong má  tĩnh mạch tăng quá cao so với bình thường. Tuy nhiên, điều này thường không phải là vấn đề. Cả hai giá trị đó vẫn gần như bình thường, chứng tỏ khả năng cực kì của hệ thống hô hấp để cung cấp đầy đủ oxy trong máu thậm chí trong khi tập luyện nặng.

Điều này chứng minh một điểm quan trọng: khí máu không phải luôn luôn trở nên bất thường khi hô hấp được kích thích trong tập luyện. Thay vào đó, hô hấp kích thích chủ yếu là do cơ chế thần kinh trong khi tập luyện, như đã thảo luận ở Chương 42. Một phần của sự kích thích này là kết quả từ sự kích thích trực tiếp của trung tâm hô hấp bằng các tín hiệu thần kinh tương tự được truyền từ não đến các cơ để tập luyện . Thêm một phần được cho là kết quả từ các tín hiệu cảm giác truyền vào trung tâm hô hấp từ các cơ co và di chuyển khớp. Tất cả thần kinh kích thích hô hấp thêm này thường là đủ để cung cấp gần như chính xác sự gia tăng cần thiết trong thông khí phổi cần để giữ khí-hô hấp máu oxy và carbon dioxide-rất gần với bình thường.

Ảnh hưởng của hút thuốc với thông khí phổi trong tập luyện . Được biết đến rộng rãi rằng hút thuốc có thể làm giảm thông khí của một vận động viên . Điều này đúng vì nhiều lý do. Đầu tiên, ảnh hưởng của nicotine làm co thắt các tiểu phế quản ở phổi, làm tăng sức kháng của luồng không khí vào và ra của phổi. Thứ hai, những tác động kích thích của khói thuốc là nguyên nhân tăng tiết chất dịch vào cây phế quản cũng như làm phù nề lớp lót biểu mô. Thứ ba, nicotine làm tê liệt các lông mao tế bào biểu mô trên bề mặt đường hô hấp ,những tế bào thường liên tục chuyển động để loại bỏ chất lỏng dư thừa và các hạt lạ từ đường hô hấp. Kết quả là, nhiều mảnh vỡ tích tụ trong đường thở và tăng thêm những khó khăn cho việc hít thở.

Sau khi gộp tất cả những yếu tố này với nhau, thậm chí một người hút thuốc ít cũng thường cảm thấy khó chịu về đường hô hấp trong khi tập luyện tối đa, và mức độ hoạt động có thể được giảm. Nghiêm trọng hơn là những tác động của việc hút thuốc kéo dài. Có rất ít người hút thuốc kéo dài mà mức độ khí thũng không phát triển. Trong bệnh này, cơ chế xảy ra sau đây : (1) viêm phế quản mãn tính, (2) tắc nghẽn của rất nhiều các tiểu phế quản cuối , và (3) phá hủy nhiều thành phế nang. Ở những người có bệnh khí thũng nghiêm trọng, bốn phần năm màng tế bào đường hô hấp có thể bị phá hủy; sau đó ngay cả những bài tập nhẹ có thể gây suy hô hấp. Trong thực tế, nhiều bệnh nhân như vậy có thể thậm chí không thực hiện tính năng đơn giản của việc đi bộ trên sàn trong một phòng đơn mà không thở hổn hển.

Hệ thống tim mạch trong tập luyện

Dòng máu trong cơ. Một yêu cầu quan trọng của chức năng tim mạch trong tập luyện là cung cấp oxy cần thiết và chất dinh dưỡng khác cho cơ thể vận động. Vì mục đích này, lưu lượng máu cơ tăng mạnh trong khi tập luyện. Hình 85-8 cho thấy dòng máu chảy trong cơ vùng bắp chân của một người trong thời gian 6 phút trong khi co cơ liên tục mạnh mẽ. Lưu ý không chỉ là tăng mạnh trong dòng chảy khoảng 13 lần mà còn giảm dòng chảy trong từng cơn co cơ . Hai điểm này có thể được tạo ra từ nghiên cứu này:

1. Quá trình co bóp thực tế bản thân tạm thời giảm lưu lượng máu cơ vì sự phối hợp cơ xương nén máu trong cơ; do đó, thuốc bổ mạnh co thắt cơ bắp có thể gây ra mệt mỏi cơ bắp nhanh chóng vì thiếu cung cấp đủ oxy và chất dinh dưỡng khác trong sự co cơ liên tục
2. Lưu lượng máu đến cơ khi tập luyện tăng rõ rệt. Việc so sánh sau đây cho thấy tăng tối đa lưu lượng máu có thể xảy ra trong một vận động viên được tập luyện.

Như vậy, lượng máu chảy trong cơ có thể tăng tối đa khoảng 25 lần trong bài tập vất vả nhất. Hầu hết một nửa mức tăng này là kết quả do giãn mạch gây ra bởi những tác động trực tiếp của việc tăng trao đổi chất trong cơ , như đã giải thích ở Chương 21. Các kết quả tăng còn lại từ nhiều yếu tố,quan trọng nhất trong đó có lẽ là sự gia tăng vừa phải huyết áp động mạch xảy ra trong tập luyện, thường tăng khoảng 30 %. Sự gia tăng áp lực không chỉ buộc máu nhiều hơn thông qua các mạch máu mà còn làm giãn thành của động mạch và tiếp tục làm giảm kháng lực mạch máu. Do đó, 30 % tăng huyết áp thường tăng gấp đôi lưu lượng máu, làm tăng gấp bội trong dòng chảy được gây ra bởi sự giãn mạch do chuyển hóa ít nhất gấp hai lần cái khác .

Sản lượng công việc, tiêu thụ oxy , và lưu lượng tim trong tập luyện. Hình 85-9 cho thấy mối tương quan giữa sản lượng công việc, tiêu thụ oxy, và công suất tim khi tập luyện. Không đáng ngạc nhiên rằng tất cả những yếu tố có liên quan trực tiếp với nhau, như thể hiện bởi các chức năng tuyến tính, bởi vì sản lượng công việc cơ bắp tăng , tiêu thụ oxy tăng và tiêu thụ oxy tăng lần lượt làm giãn nở các mạch máu trong cơ, do đó tăng trở lại tĩnh mạch và cung lượng tim.Lưu lượng tim điển hình ở nhiều cấp độ tập luyện như sau:

Như vậy, người chưa qua đào tạo bình thường có thể làm tăng lưu lượng tim gấp gần bốn lần, và các vận động viên được đào tạo tốt có thể tăng lưu lượng tim gấp khoảng sáu lần. (Những vận động viên marathon cá biệt tập luyện liên tục có lưu lượng tim lớn khoảng 35-40 L / min, hoặc gấp bảy đến tám lần lưu lượng tim khi nghỉ thông thường.)

Ảnh hưởng của tập luyện trên phì đại cơ tim và trên lưu lượng tim. Từ những dữ liệu trên, rõ ràng là vận động viên marathon có thể đạt được lưu lượng tim tối đa hơn 40 % so với những người chưa qua tập luyện . Kết quả này chủ yếu từ thực tế rằng buồng tim của vận động viên marathon rộng hơn khoảng 40 %; dựa theo sự mở rộng này của các buồng tim, khối cơ tim cũng tăng 40 % hoặc hơn. Vì vậy, không chỉ phì đại cơ xương trong tập luyện mà còn có ở tim. Tuy nhiên, mở rộng tim và tăng khả năng bơm máu xảy ra gần như hoàn toàn trong kiểu tập bền bỉ, không phải trong kiểu tập nước rút, của tập luyện thể thao.

Mặc dù tim của các vận động viên marathon lớn hơn đáng kể so với những người bình thường, nhưng lưu lượng tim khi nghỉ là gần tương tự như trong một người bình thường. Tuy nhiên, lượng tim bình thường này đạt được bằng cách giảm nhiều thể tích nhát bóp tại một nhịp tim. Bảng 85-2 so sánh thể tích nhát bóp và nhịp tim ở người không tập luyện và động viên marathon.

Như vậy, hiệu quả 1 nhát bóp trong mỗi nhịp tim ở vận động viên được tập luyện lớn hơn 40 đến 50% so với người chưa qua tập luyện , nhưng có một sự giảm tương ứng về nhịp tim lúc nghỉ ngơi.

Vai trò của thể tích nhát bóp và nhịp tim trong việc tăng lưu lượng tim. Hình 85-10 cho thấy gần đúng sự thay đổi về thể tích nhát bóp và nhịp tim khi lưu lượng tim tăng từ mức nghỉ là khoảng 5,5 L/phút đến 30 L/phút ở người chạy marathon. Thể tích nhát bóp tăng từ 105 lên 162 ml, tăng khoảng 50 % , trong khi tăng nhịp tim từ 50 đến 185 nhịp / phút, tăng 270 phần trăm. Do đó, tăng nhịp tim cho một tỷ lệ lớn hơn sự gia tăng cung lượng tim hơn là làm tăng về thể tích nhát bóp khi tập luyện căng thẳng kéo dài. Thể tích nhát bóp thường đạt tối đa vào lúc cung lượng tim tăng lên được một nửa mức tối đa của nó . Việc tăng thêm lưu lượng tim phải xảy ra bằng cách tăng nhịp tim.

Mối quan hệ của hiệu suất tim mạch đến VO2 max. Trong bài tập luyện tối đa, cả nhịp tim và thể tích nhát bóp tăng lên khoảng 95 % của mức cao nhất . Vì lưu lượng tim bằng tổng thể tích nhát bóp , người ta nhận thấy rằng lưu lượng tim là khoảng 90% tối đa mà người đó có thể đạt được, đó là trái ngược với khoảng 65% tối đa cho thông khí phổi. Vì vậy, có thể dễ dàng thấy rằng hệ thống tim mạch thường là giới hạn trên VO2max hơn là hệ thống hô hấp, vì oxy sử dụng bởi cơ thể không bao giờ có thể nhiều hơn lượng oxy mà hệ thống tim mạch có thể vận chuyển đến các mô.

Vì lý do này, đó là thường xuyên nói rằng mức độ hiệu suất thể thao mà có thể đạt được ở vận động viên marathon chủ yếu phụ thuộc vào khả năng thực hiện của tim, bởi vì đây là liên kết hạn chế nhất trong việc cung cấp oxy đầy đủ cho cơ thể vận động. Do đó, 40 phần trăm của lưu lượng tim mà vận động viên marathon có thể đạt được nhiều hơn so với lưu lượng trung bình của người nam không được đào tạo là có lẽ là lợi ích sinh lý quan trọng nhất của chương trình huấn luyện vận động viên marathon.

Ảnh hưởng của bệnh tim và tuổi già lên hiệu suất thể thao. Do những hạn chế quan trọng của hệ thống tim mạch lên hiệu suất tối đa trong điền kinh bền, có thể dễ dàng hiểu rằng bất kỳ loại bệnh tim mà làm giảm cung lượng tim tối đa sẽ gây ra sự giảm gần như tương ứng với tổng sức mạnh cơ của cơ thể đạt được. Do đó, người bị suy tim sung huyết thường xuyên gặp khó khăn trong việc đạt được thậm chí sức mạnh cơ cần thiết để leo ra khỏi giường, ít hơn nhiều đi bộ trên sàn.

Lưu lượng tim tối đa của những người lớn tuổi cũng giảm đáng kể; giảm 50 % giữa tuổi 18 và 80 . Ngoài ra, thậm chí giảm nhiều hơn về khả năng thở tối đa. Vì những lý do này, cũng như vì cơ xương giảm khối lượng, sức mạnh cơ tối đa có thể đạt được giảm rất nhiều khi già.

Nhiệt cơ thể trong tập luyện

Hầu như tất cả các năng lượng giải phóng bởi sự chuyển hóa chất dinh dưỡng của cơ thể cuối cùng đều chuyển thành nhiệt cơ thể. Điều này áp dụng ngay cả với năng lượng gây co cơ vì những lý do sau đây: Thứ nhất, hiệu quả tối đa cho chuyển đổi năng lượng dinh dưỡng vào công việc cơ bắp, thậm chí dưới điều kiện tốt nhất, chỉ là 20- 25 % ; còn lại năng lượng dinh dưỡng được chuyển thành nhiệt trong quá trình phản ứng hóa học trong tế bào. Thứ hai, hầu như tất cả các năng lượng để hoạt động cơ bắp vẫn trở thành nhiệt độ cơ thể bởi vì tất cả nhưng một phần nhỏ năng lượng này được sử dụng cho (1) thắng lại sức đề kháng với sự chuyển động của các cơ và khớp, (2)thắng lực ma sát của máu chảy qua các mạch máu, và (3) khác, tác dụng tương tự, tất cả trong số đó chuyển đổi năng lượng co cơ thành nhiệt.

Hiện nay , nhận thấy rằng mức tiêu thụ oxy bởi cơ thể có thể tăng lên đến 20 lần trong vận động viên tập luyện tốt và lượng nhiệt giải phóng trong cơ thể là gần như tỷ lệ thuận với mức tiêu thụ oxy (như đã thảo luận trong Chương 73), nhanh chóng nhận ra rằng một lượng lớn nhiệt được đưa vào nội bộ mô của cơ thể khi thực hiện các sự kiện thể thao bền bỉ. Tiếp theo, với một tỷ lệ lớn dòng nhiệt vào cơ thể ở những ngày rất nóng và ẩm ướt ,ngăn cản cơ chế đổ mồ hôi để thải trừ nhiệt, gây tình trạng khó chịu thậm chí gây chết người gọi là say nóng ,dễ thấy ở các vận động viên.

Say nóng. Trong thể thao sức bền, thậm chí dưới điều kiện môi trường bình thường, nhiệt độ cơ thể thường tăng từ mức bình thường là 98,6 ° F đến 102 ° F hoặc 103 ° F (37 ° C đến 40 ° C). Với điều kiện rất nóng và ẩm ướt hoặc quần áo quá nhiều, nhiệt độ cơ thể có thể dễ dàng tăng lên 106F đến 108 ° F (41 ° C đến 42 ° C). Ở cấp độ này, nhiệt độ cao phá hủy các tế bào mô, đặc biệt các tế bào não. Khi hiện tượng này xảy ra, nhiều triệu chứng bắt đầu xuất hiện, bao gồm cả suy kiệt,mệt mỏi, nhức đầu, chóng mặt, buồn nôn, ra mồ hôi,lú lẫn, dáng đi loạng choạng , ngã khuỵu , và bất tỉnh.

Toàn bộ tổ hợp này được gọi là say nóng, và nếu không điều trị ngay lập tức có thể dẫn đến tử vong. Trong thực tế, mặc dù một người đã ngừng tập thể dục, nhiệt độ không dễ dàng tự giảm , một phần là do ở nhiệt độ cao , cơ chế điều hòa nhiệt độ thường thất bại (xem Chương 74). Lý do thứ hai là trong say nóng, nhiệt độ cơ thể rất cao làm tăng gấp đôi tỷ lệ phản ứng hóa học trong tế bào, do đó giải phóng nhiệt hơn nữa.

Điều trị say nóng là làm giảm nhiệt độ cơ thể càng nhanh càng tốt. Cách thiết thực nhất để giảm nhiệt độ cơ thể là loại bỏ tất cả quần áo, duy trì phun nước mát trên tất cả các bề mặt của cơ thể hoặc liên tục lau người, và thổi không khí trên cơ thể bằng quạt . Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng việc điều trị này có thể làm giảm nhiệt độ hoặc là nhanh chóng hoặc gần như là nhanh chóng như bất kỳ thủ tục khác, mặc dù một số bác sĩ thích ngâm toàn cơ thể trong nước có chứa đá bào nếu có.

Dịch cơ thể và muối trong tập luyện

Giảm cân từ 5 – 10 pound đã được ghi nhận ở các vận động viên trong một khoảng thời gian 1 giờ tập luyện liên tục với điều kiện nóng và ẩm ướt. Về cơ bản kết quả giảm cân này là từ mất mồ hôi. Mất đủ mồ hôi để giảm trọng lượng cơ thể chỉ có 3% có thể làm giảm đáng kể hiệu suất của một người, và 5 – 10 % giảm cân nhanh chóng thường có thể nghiêm trọng, dẫn đến đau cơ, buồn nôn, và những ảnh hưởng khác. Vì vậy, là cần thiết để thay thế dịch khi bị mất.

Thay thế Natri clorua và kali. Mồ hôi có chứa một lượng lớn natri clorua,vì lý do này từ lâu đã cho rằng tất cả các vận động viên nên uống những viên muối (natri clorua) khi thực hiện tập luyện vào những ngày nóng và ẩm ướt. Tuy nhiên, sử dụng quá nhiều viên muối cũng có hại. Hơn nữa, nếu một vận động viên thích nghi với nhiệt bằng cách tăng dần tiếp xúc với thể thao trong thời gian 1-2 tuần hơn là thực hiện những kỹ thuật thể thao khó nhất trong ngày đầu tiên, các tuyến mồ hôi cũng sẽ được thích nghi với khí hậu, do đó lượng muối bị mất từ mồ hôi chỉ có một phần nhỏ so với lượng mất trước khi quen với khí hậu.Kết quả của việc thích nghi với khí hậu của tuyến mồ hôi chủ yếu từ tăng aldosterone được tiết từ vỏ thượng thận. Các aldosterone lần lượt có tác động trực tiếp lên các tuyến mồ hôi, tăng tái hấp thu natri clorua khi mồ hôi dược tiết ra từ các ống tuyến mồ hôi trên bề mặt của da. Một khi các vận động viên thích nghi được với điều kiện khí hậu, bổ sung lượng muối rất nhỏ cần phải được xem xét trong các sự kiện thể thao.

Tập luyện và hạ natri máu ( độ tập trung natri trong máu thấp) đôi khi có thể xảy ra sau khi gắng sức kéo dài. Trong thực tế, hạ natri máu nặng có thể là một nguyên nhân tử vong quan trọng ở các vận động viên luyện tập kéo dài. Như đã nêu trong Chương 25, hạ natri máu nặng có thể gây phù nề mô, đặc biệt là trong não, có thể gây chết người. Ở những người đã trải qua hạ natri máu đe doa đến tính mạng sau khi tập thể dục nặng, nguyên nhân chính không phải chỉ đơn giản là sự mất natri do đổ mồ hôi; thay vào đó, hạ natri máu thường là do uống dịch nhược trương (uống nước hay đồ uống thể thao có nồng độ natri ít hơn 18 mmol / L) vượt quá khả năng thải trừ qua (?)mồ hôi, nước tiểu, và vô cảm (chủ yếu là đường hô hấp).Việc tiêu thụ dịch dư thừa này có thể thúc đẩy bởi khát mà còn có thể là do hành vi có điều kiện dựa trên những gợi ý để uống chất lỏng trong tập luyện tránh bị mất nước. Nguồn cung cấp nước dồi dào cũng thường có sẵn trong chạy marathon, cuộc thi 3 môn phối hợp, và các sự kiện thể thao bền bỉ khác.

Kinh nghiệm của các đơn vị quân sự khi tập luyện nặng trên sa mạc đã chứng minh vẫn còn vấn đề điện gải khác,là mất kali. Mất kali kết quả một phần từ sự tiết tăng aldosterone trong thích nghi với khí hậu nhiệt, làm tăng mất kali trong nước tiểu, cũng như trong những giọt mồ hôi. Như một hệ quả của những phát hiện này, một số các chất lỏng bổ sung trong môn điền kinh chứa một lượng cân đối nồng độ kali và natri, thường ở dạng các loại nước ép trái cây.

Thuốc và vận động viên

Nếu không có belaboring vấn đề này, chúng ta hãy liệt kê một số những ảnh hưởng của thuốc trong thể thao.

Đầu tiên, một số người tin rằng cafein làm tăng hiệu suất thể thao. Trong một thí nghiệm được thực hiện bởi một người chạy marathon, thời gian chạy đã được cải thiện 7% thông qua sử dụng hợp lí caffeine với một lượng tương tự được tìm thấy trong 1 đến 3 tách cà phê. Cho đến nay những thử nghiệm của các nhà điều tra khác vẫn thất bại để xác nhận bất kì lợi ích của caffein, do đó để lại vấn đề này trong nghi ngờ.

Thứ hai, sử dụng hormon sinh dục nam (androgen) hoặc những chất đồng hóa khác để tăng sức mạnh cơ bắp chắc chắn có thể tăng hiệu suất thể thao dưới một số điều kiện, đặc biệt là ở phụ nữ và thậm chí cả ở nam giới. Tuy nhiên,những chất đồng hóa cũng làm tăng đáng kể nguy cơ mắc các bệnh lí tim mạch vì chúng thường gây ra tăng huyết áp, giảm lipoprotein máu phân tử cao, và tăng lipoprotein phân tử thấp, tất cả đều thúc đẩy các cơn đau tim và đột quỵ.

Ở nam giới, bất kỳ loại sửa đổi về nội tiết tố sinh dục nam nào cũng dẫn đến giảm chức năng tinh hoàn, bao gồm cả giảm sự hình thành của tinh trùng và giảm tiết testosterone tự nhiên của riêng của người đó, với các ảnh hưởng còn lại đôi khi kéo dài ít nhất trong nhiều tháng và có lẽ vô thời hạn. Trong một người phụ nữ, thậm chí có những ảnh hưởng đáng kể hơn như như mọc râu , giọng nói trầm, da hồng đỏ , và chấm dứt kinh nguyệt có thể xảy ra bởi vì cô ấy thường không thích ứng với hormone nam.

Các thuốc khác, như amphetamine và cocain, được cho là để tăng hiệu suất thể thao.Có một điều đúng là lạm dụng các loại thuốc này có thể dẫn đến suy giảm hiệu suất. Hơn nữa, các thí nghiệm đã thất bại trong việc chứng minh giá trị của các loại thuốc ngoại trừ tác dụng như một chất an thần kinh. Một vài vận động viên đã được biết đến là chết trong các sự kiện thể thao vì sự tương tác giữa các thuốc đó và norepinephrine, epinephrine được giải phóng bởi hệ thống thần kinh giao cảm trong khi tập luyện. Một trong những nguyên nhân có thể gây chết trong những điều kiện này là tim bị kích thích quá mạnh , dẫn đến rung thất , gây chết người trong vòng vài giây.

Cơ thể cân đối kéo dài cuộc sống

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng những người duy trì cơ thể cân đối , áp dụng những bài tập phù hợp và kiểm soát cân nặng, sẽ có thêm lợi ích của cuộc sống kéo dài. Đặc biệt là trong độ tuổi từ 50-70, các nghiên cứu đã cho thấy tỷ lệ tử vong giảm gấp 3 lần ở người có cơ thể cân đối nhất so với người cơ thể ít cân đối nhất .

Tại sao cơ thể cân đối lại kéo dài cuộc sống? Những lí do sau đây là một trong những lí do quan trọng nhất.

Cơ thể cân đối và kiểm soát cân nặng giảm đáng kể bệnh tim mạch. Kết quả này là từ (1) duy trì huyết áp thấp vừa phải và (2) giảm cholesterol trong máu và lipoprotein phân tử thấp cùng với tăng lipoprotein phân tử cao. Như đã chỉ ra ở trên, những thay đổi này tất cả cùng nhau làm việc để giảm số lượng nhồi máu cơ tim, đột quỵ não, và bệnh thận.

Người tập luyện phù hợp có nhiều dự trữ của cơ thể để huy động khi bị bệnh. Ví dụ, một người không cân đối 80 tuổi có thể có một hệ hô hấp hạn chế vận chuyển oxy đến các mô không quá 1 L / phút; điều này có nghĩa là dự trữ hô hấp không quá 3 lần đến 4 lần.Tuy nhiên , một người già với tập luyện phù hợp có thể có gấp 2 lân dự trữ. Việc dự trữ thêm này đặc biệt quan trọng trong việc giữ gìn cuộc sống khi người lớn tuổi trải qua tình trạng như viêm phổi, có thể đòi hỏi nhanh chóng tất cả dự trữ hô hấp có sẵn. Ngoài ra, khả năng tăng cung lượng tim trong lúc cần thiết (”Dự trữ tim”) thường lớn hơn 50 % ở những người già cân đối so với người ko không cân đối.

Tập luyện và cơ thể cân đối toàn diện cũng làm giảm nguy cơ về một số hội chứng rối loạn chuyển hóa mãn tính liên quan với béo phì chẳng hạn như kháng insulin và đái tháo đường type 2. Tập luyện vừa phải , thậm chí trong trường hợp giảm cân không đáng kể, được cho thấy có cải thiện độ nhạy insulin và làm giảm hoặc trong một số trường hợp, loại trừ nhu cầu điều trị insulin ở bệnh nhân đái tháo đường type 2.

Cải thiện cơ thể cân đối cũng làm giảm nguy cơ một vài loại bệnh ung thư như ung thư vú,ung thư tuyến tiền liệt, và ung thư đại tràng . Phần lớn các tác dụng có lợi của tập luyện có thể liên quan đến việc giảm béo phì. Tuy nhiên, nghiên cứu trong động vật được sử dụng trong các thí nghiệm và trong con người cũng có chỉ ra rằng tập thể dục thường xuyên làm giảm nguy cơ nhiều bệnh mãn tính thông qua các cơ chế không được hiểu đầy đủ nhưng , ít nhất ở một mức độ nào đó, không phụ thuộc vào việc giảm cân hoặc giảm béo phì.

Bài viết được dịch từ sách: Guyton and Hall text book of Medical and Physiology