Енергиен метаболизъм по време на тренировка
Условия за почивка
В покой, при основни метаболитни условия, организмът печели своята енергия главно от изгарянето на глюкоза и мастни киселини. Съотношението на окислената глюкоза към окислените мастни киселини зависи основно от това дали човекът току-що е ял, т.е.може да предложи много глюкоза, или дали не е консумирал никакви калории за дълго време. След това на първо място изгаря мастни киселини.
С така наречената спироергометрия можете да определите доста точно колко калории се консумират и дали те идват от изгарянето на глюкоза или мастни киселини при условия на покой. (виж непряка калориметрия). Това е възможно, тъй като при изгаряне се образува 1 мол CO2 на мол кислород, изолиран от глюкоза, но само 0,7 мола CO2/мол O2 при изгаряне на мастни киселини
Начало на натоварване
В покой нашите енергийно осигуряващи системи са превключени към базови условия на натоварване. Организмът осигурява само толкова химическа енергия, колкото е необходимо. Наличен е обаче резервоар с богати на енергия фосфати (АТФ и креатин фосфат), за да бъде подготвен незабавно - почти експлозивно - за полет или битка. Активирането на аеробното снабдяване с енергия, т.е.захранването с енергия, при което се консумира кислород, за изгаряне на глюкоза отнема няколко секунди, а на мастните киселини дори малко по-дълго. В тази фаза, ако е необходимо, има неокислително (анаеробно) снабдяване с енергия чрез лактат. Глюкозата се разделя само с 2 налични молекули АТФ.
Ако прецените, че по време на окислението, аеробният метаболизъм (т.е. с консумацията на кислород), 38 молекули АТФ се образуват от 1 молекула глюкоза, става ясно, че анаеробното снабдяване с енергия е само един вид авариен генератор на енергия, който започва с аеробното снабдяване с енергия се изключва отново.
Стрес в тялото
Разполагаме с повечето данни за енергийните доставки по време на физическо натоварване от спироергометрични стрес тестове, при които физическото натоварване се увеличава на различни интервали, било то в краткосрочни интервали с малки стъпки (тест на рампата) или с по-големи стъпки на всеки три до четири минути (стъпков тест). Този тест измерва, наред с други неща, колко CO2 се издишва (VCO2) и колко O2 се абсорбира през дъха (VO2). Съотношението на VCO2 към VO2, дихателния коефициент или по-скоро скоростта на дихателен обмен (RER) позволява да се направи заключение за това колко енергия е предоставена от мастни киселини или от глюкоза чрез окисление. За подробности вижте: Индиректна калориметрия. Съответните глави предоставят подробна информация за значителните погрешни тълкувания, произтичащи от буферирането на образуването на лактат и хиперветилацията.
Тази процедура води до увеличаване на лактата в кръвта, което води до издишване на CO2 през белите дробове, независимо от енергийното захранване, в резултат на буферирането (за подробности вижте импулса за изгаряне на мазнини). Ако отделянето на CO2 в резултат на буферирането не се вземе предвид, тогава увеличаването на коефициента на VCO2/VO2 (дихателния коефициент, RQ или, по-добре, RER, скоростта на дишане) се интерпретира неправилно като намаляване или дори като спиране на изгарянето на мазнини при много интензивни нива, физически стрес.
За разлика от условията на почивка, проста оценка на съотношението глюкоза към изгаряне на мазнини е възможна само при този тип стрес тест, ако се определя и чрез определяне на кръвните газове колко висок е делът на CO2, който не е от метаболизма, а по-скоро резултати от лактатното буфериране (Lotz et al 2019). На първо място: пропорциите на глюкоза и мазнини, които се използват за генериране на енергия, не се променят значително дори при максимален стрес!
От RER, дори при стрес, без допълнителен анализ на кръвни газове, може да се направят изводи за енергийното снабдяване чрез окисление на глюкоза или мастни киселини, ако се изследва лактатът в стационарно състояние, т.е. когато лактатът не се е увеличил за период от около 10 минути, т.е. на същото ниво Непрекъснато натоварване.
С увеличаване на експозицията се наблюдава ново увеличение на лактата. Тъй като лактатът се образува от глюкоза без използването на глюкоза, т.е. анаеробно, когато лактатът се повишава, се говори за преход от аеробен метаболизъм към смесен аеробен/анаеробен метаболизъм, с допълнително увеличаване на анаеробния метаболизъм.
В литературата почти винаги се чете, че увеличаването на лактата показва, че енергийното снабдяване за упражнения е все по-анаеробно, т.е. все по-често без консумация на кислород. Ако делът на анаеробния метаболизъм в осигуряването на енергия трябва да бъде значителен, тогава се очаква, че консумацията на кислород на ват в горния диапазон на производителност ще трябва да бъде значително по-ниска, отколкото в чисто аеробния диапазон.
Типичен курс на усвояване на кислород по време на стъпково натоварване (плюс 40 вата на всеки 4 минути) при 24-годишен, 80 кг тежък, 183 см висок спортист. Действително измерената консумация на кислород нараства линейно. Пунктираната червена линия показва как консумацията на кислород би трябвало да се увеличава по-бавно, ако значителна част (поне 10%) от производството на енергия е анаеробна.
Фигурата по-горе показва обаче, че с увеличаване на натоварването (измерено във ватове) не може да се наблюдава намаляване на консумацията на кислород. Тъй като консумацията на кислород/ват не е значително по-ниска в така наречения анаеробен диапазон, отколкото при ниски нива на упражнения, по-долу е делът на лактата в енергийното снабдяване, делът на анаеробния метаболизъм в енергийния запас за различните нива на упражнения в колектив, който разгледахме да се изчисли.
Основата за изчислението са данните, които събрахме от 8 спортисти, които бяха подложени на стъпков тест с увеличаване на натоварването на всеки 4 минути с 40 вата (Lotz. Et al, 2019). В допълнение към определянето на лактата, на тези тестови субекти бяха извършени анализ на кръвни газове и анализ на дихателни газове (спироергометрия). Подробностите за изследването са показани в глава „Пулс за изгаряне на мазнини“.