Egzersiz Fizyolojisi 2024-2025 PDF

EGZERSİZ FİZYOLOJİSİ Bezmialem Vakıf Üniversitesi Tıp Fakültesi Fizyoloji Anabilim Dalı İSTANBUL  Öğrenim Hedefleri Egzersiz, egzersiz fizyolojisi, spor fizyolojisi ve antrenmanı açıklar Egzersizin kardiyovasküler sistem üz...

EGZERSİZ FİZYOLOJİSİ Bezmialem Vakıf Üniversitesi Tıp Fakültesi Fizyoloji Anabilim Dalı İSTANBUL  Öğrenim Hedefleri Egzersiz, egzersiz fizyolojisi, spor fizyolojisi ve antrenmanı açıklar Egzersizin kardiyovasküler sistem üzerine etkilerini anlatır Egzersizin solunum sistem üzerine etkilerini anlatır Sigara içmenin oluşturacağı olası etkileri söyler Egzersizin kas sistemi üzerine etkilerini anlatır Kas gücü ve dayanıklılığını açıklar Aerobik ve anaerobik enerji sistemlerini açıklar Dayanıklılık ve sürat antrenmanlarının özelliklerini söyler Antrenmanın kas lifleri üzerine etkilerini söyler Oksijen açığını açıklar  Egzersiz; belirli bir amaca yönelik olarak yapılan fiziksel aktiviteler bütününe denir Egzersiz Fizyolojisi; egzersiz sırasında vücutta meydana gelen yapısal ve fonksiyonel değişiklikleri araştıran bilim dalıdır Bazen hatalı bir şekilde aynı anlamda kullanılan Spor Fizyolojisi ise, egzersiz fizyolojisinin sporcuların antrenman düzeylerini ve performanslarını inceleyen kısmıdır 3 Egzersiz fizyolojisinin amacı; yapılan aktivitenin türüne göre sistemin yedeklerini ne oranda kullanmak zorunda kaldığı ve beraberinde oluşacak yeni denge koşullarının esaslarını araştırmaktır. Canlı organizmanın karşılaştığı en büyük streslerden biri egzersizdir. Şiddeti ve süresi tedrici olarak arttırılan fiziksel aktivitelere karşı vücutta zaman içinde bir adaptasyon gelişir ve canlı organizmanın karşılaştığı strese karşı direncinde artış olur.  Antrenman; Sporcunun en yüksek verime ulaşabilmesi için planlı bir biçimde yaptığı bedensel ve ruhsal çalışmaların bütünüdür Bir kişinin (antrenmanlı veya antrenmansız) vücudunda, egzersiz sırasında meydana gelen değişikliklere akut değişiklikler denir. Örneğin; kalp atışı ve solunumun hızlanması. Antrenmanla sporcuların vücudunda kalıcı değişiklikler meydana gelir. Bunlar egzersiz yapmadığı zamanlarda bile etkisini gösterir. Örneğin; sporcu kalbi daha büyüktür, sporcunun istirahat kalp atım sayısı dakikada 40’a kadar düşük olabilir. Bu tip değişikliklere kronik değişiklikler denir. Antrenman bırakılırsa bu değişikliklerin çoğu geri döner  Egzersize Organizmanın Verdiği Cevap Akut Cevap; ilk kez karşılaşılan bir strese karşı organizmada meydana gelen değişikliklerdir. - Bu uyum ani olarak gelişir ve stresin ortadan kalkması ile organizma normal fonksiyonlarına devam eder. Stres esnasında meydana gelen değişiklikler geri dönüşümlüdür. Kronik Cevap; belirli sıklık ve yoğunlukta karşılaşılan yüke karşı organizmada görülen adaptasyondur. - Stres ortadan kalktıktan sonra hemen geri dönüşüm olmaz. Yapısal değişiklikler meydana gelir. Kronik Egzersize Akut Cevap: Uzun süreli yapılan egzersizler sonucu organizmada bir takım kalıcı değişiklikler olmaktadır. Buna rağmen uzun süredir egzersiz yapan bireylerde de son yapılan egzersize akut bir uyum söz konusudur.  Egzersiz esnasında metabolizma 20 kat artar. Karşılaşılan yeni duruma uyum için, bütün sistemler kendilerine düşen görevleri mükemmel bir biçimde yerine getirirler ve homeostaz korunmuş olur.  Egzersizin Amacı Kas-iskelet sisteminin hareketlerini iyileştirir Bireyin mobilizasyonunu artırır Bazal metabolizmayı hızlandırır Vücut yağ yüzdesini azaltır VO2max’ı artırır Anaerobik eşik değeri yükseltir Kardiyovasküler ve respiratuvar dayanıklılığı geliştirir İmmün sistemi güçlendirir Enzim sistemlerini etkileyerek metabolik süreçleri düzenler Egzersizde Enerji Metabolizması  Kaslar; mekanik işlerde kullanacağı enerjiyi, kimyasal maddelerden sağlar. Kaslardaki başlıca yakıt maddeleri ise karbonhidrat ve yağlardır. Kas kasılması sırasında sürekli ATP harcanır. Açığa çıkan enerji ise kasılma işinde kullanılır. İyi antrene atletlerde bile kaslarda, en yüksek kas gücünü ancak 3-5 saniye kadar sürdürebilecek ATP bulunur. Bu nedenle kısa süreli atletik aktivite sırasında bile birkaç saniye dışında ATP’nin sürekli olarak yapılması gerekir. 10  Bir kasın gücü genellikle kg-m/dk ile ölçülür. Bu güç; 1 dakikada, 1 kg ağırlığı, 1 m yüksekliğe kaldırabilen güçtür. Yüksek düzeyde antrenmanlı bir atlette; bütün kaslar birlikte çalıştığı zaman, ortaya çıkan en yüksek güç; kg-m/dk İlk 8-10 saniye 7.000 Sonraki 1 dakika 4.000 Sonraki 30 dakika 1.700 Buna göre bir kişi; en yüksek derecede gücü, 10 sn’de tamamlanan 100 m hız koşusunda olduğu gibi kısa bir süre için gösterebilir. Uzun süre devam eden dayanıklılık aktivitelerinde ise kas gücü başlangıçtaki gücün ancak dörtte biri kadar olabilir. 11  Kas performansının diğer bir ölçüsü ise dayanıklılıktır. Dayanıklılık; büyük ölçüde kasın beslenmesine ve egzersizden önce kasta depo edilen glikojen miktarına bağlıdır. Kasta depo edilen glikojen miktarı ise tüketilen gıdaya bağlıdır. gram/kg kas Karbonhidrattan zengin diyet 40 Karışık diyet 20 Yağdan zengin diyet 6 Görüldüğü gibi; dayanıklılık karbonhidrattan zengin diyetle çok artar. Maratoncular; dayanaklıkları tükeninceye kadar yarışa devam ederler. Bu süre; karbonhidrattan zengin besinle beslenmeyle 240 dk, karışık besinde 120 dk, yağla beslenmede ise 85 dk’dır. 12 Anaerobik Enerji Sistemi Anaerobik enerji sistemi; çalışma için gereken enerjinin tamamen oksijensiz ortamda sağlanmasını temin eden sistemdir. Anaerobik enerji sistemi kendi içinde iki bölüme ayrılır: Alaktik anaerobik enerji sistemi (ATP-CP = Fosfojen sistemi) Laktik anaerobik enerji sistemi (laktik asit sistemi) 13 Aerobik Enerji Sistemi Kas hücrelerinde oksijenin yeteri kadar sağlandığı koşullarda ATP, aerobik enerji yolundan (oksidatif fosforilasyon) yenilenir. Oksijen atmosferden solunum ve dolaşım sisteminin yardımı ile kas hücresindeki mitokondrilere ulaştırılır. Egzersiz sırasında bu enerji sistemlerinden hangisinin büyük oranda katkıda bulunacağını egzersizin süresi ve şiddeti belirler. Aerobik sistem 2 dakika ila 2-3 saat süren olaylar için ana enerji kaynağıdır. 14 16 Spor Branşları veya Spor Aktiviteleri ATP-CP ve LA LA-O2 O2 1- Beyzbol 80 20 - 2- Basketbol 85 35 - 3- Eskrim 90 10 - 4- Çim Hokeyi 60 20 20 5- Amerikan Futbolu 90 10 - 6- Golf 95 5 - 7- Cimnastik 90 10 - 8- Kürek 20 30 50 9- Futbol a- Kaleci - Forvet 80 20 - b- Orta Saha Oyuncusu, Bek 60 20 20 10- Tenis 70 20 10 11- Atletizm a- 100-200 mt 98 2 - b- Atma 90 10 - c-400 mt 80 15 5 d-800 mt 30 65 5 e-1500 mt 20 55 25 f-3000 mt 20 40 40 g-5000 mt 10 20 70 h-10000 mt/Kros 5 15 80 ı- Maraton - 5 95 12- Voleybol 90 10 - 13- Güreş 90 10 - 17  Kastaki glikojenin boşalmasından sonra; bunun yerine konması çok basit bir olay değildir Kasın; fosfojen ve glikojen-laktik asit sistemlerinin yenilenmesi için saniyeler, dakikalar veya saatler gerektiği halde; kas glikojeninin yerine konması günler alabilir Karbonhidrattan zengin bir diyetle beslenme durumunda; yenilenme iki gün içerisinde sağlandığı halde, yüksek yağ veya yüksek protein alanlarda ise beş günden sonra bile tüketilen glikojenin çok az bir kısmı yerine konulabilir Bu nedenle; yorucu yarıştan önce bir atletin yüksek karbonhidrat diyeti alması çok önemlidir 18  Dayanıklılık Antrenmanı: Uzun süreli submaksimal egzersiz çalışmalarıdır. Bu antrenman ile Tip I lifleri başta olmak üzere iskelet kasının oksidatif kapasitesi 3-4 misli artar. Bu artış, krebs siklusu enzimleri, mitokondri sayısı, miyoglobin muhtevası ve kapiller sayısındaki artıştan kaynaklanır. Dayanıklılık antrenmanı ile kasta glikojen ve trigliserit miktarı da artar. Bütün bunların sonucu olarak kasın karbonhidratları ve yağları kullanma kapasitesi (aerobik kapasite) artar. Glikolitik enzim aktivitesi ise azalır veya değişmez. Özellikle yavaş kasılan liflerde (tip I) hipertrofi görülür. 20  Sürat Antrenmanı: Kısa süreli ağır egzersizler şeklinde yapılan bu antrenman, kasın anaerobik kapasitesini artırır. Hızlı kasılan liflerde (tip II) daha fazla olmak üzere her iki tip lifte de hipertrofi görülür. Oksidatif kapasitenin değişmediği ya da biraz arttığı bildirilmektedir. Dayanıklılık antrenmanlarında yapılan submaksimal çalışmalar daha çok oksidatif lifleri aktive ederken, sürat antrenmanlarında yapılan maksimal ve supramaksimal çalışmalar daha ziyade glikolitik lifleri aktive etmektedir. 21  Egzersizin kas üzerine etkisi daha çok kroniktir. Yani antrenman ile kaslarda bazı uzun süreli değişiklikler meydana gelir İskelet kaslarını oluşturan lifler, Tip I ve Tip II şeklinde karışık olarak bulunur Tip I lifleri; yavaş kasılan oksidatif lifler olup, kapiller damarlar yönünden zengin olduğundan, kırmızı lif adını da alırlar Bu lifler daha çok dayanıklılık faktörü ile ilgilidir Anaerobik kapasiteleri düşük, aerobik kapasiteleri yüksektir Tip II lifleri ise; hızlı kasılan oksidatif veya glikolitik liflerdir 22 23  Yavaş lifler dayanıklılık,  Hızlı lifler ise yüksek atlama,atmalar, sprint gibi kuvvet ve güç türü aktivitelerle uygunluk gösterir 24 25 26  Egzersiz sırasında kardiyovasküler sistemin en önemli görevi, kaslara gerekli olan oksijen ve diğer besin maddelerini sağlamaktır Bu nedenle egzersiz sırasında iskelet kasında kan akımı ileri derecede artar. Kan akımı; en ağır egzersizlerde 25 l/dk olabilir Kan akımında meydana gelen artış; Kasta oluşan metabolik ürünlere bağlı olarak şekillenir; vazodilatasyon Vücudun oksijen kullanımı; kardiyovasküler sistemin dokulara taşıyabildiği oksijenden fazla olamaz (ventilasyona bağlı oksijen alımı artsa bile). Bu nedenle maratoncuların performansları, kalplerinin performansı ile ilişkilidir. Çünkü egzersiz sırasında kasa yeterli oksijen sağlamadaki en kısıtlayıcı bağlantı kalptir 27 İstirahatte ve egzersiz sırasında dokulara giden kan miktarı (lt/dak.) (kalp dakika volümünün paylaşımı) 28 29  Egzersiz sırasında; venöz dönüş ve dolayısıyla kalbin dakika hacmi artar Antrenmansız bir kişide egzersiz sırasında kalp dakika hacmi dört katın biraz üstüne çıkarken, antrenmanlı kişilerde altı kata kadar yükselebilir (bazı maratoncularda 7-8 kat artabilir) Sempatik sinir sistemi aktivasyonu kalbin bütün fonksiyonlarında artışa neden olur. Kalp ileti hızındaki ve frekansındaki artışın yanı sıra, kasılma gücünde de artışa neden olarak kalbin dakikada pompaladığı kan miktarını arttırır. 30 Frekans artışına ve kan sirkülasyonundaki artışa bağlı olarak kalbe daha fazla kan gelmeye başlar. Artan kan miktarına bağlı olarak miyokard lifleri gerilir. Gerilen miyokard lifleri daha kuvvetli bir kasılma özelliği göstererek kanı perifere pompalar: Frank-Starling Mekanizması: Bu özellik sebebi ile daha fazla kan sistemik dolaşıma pompalanır  Arteriyel kan basıncı kalp debisi ve periferik dirençle doğru orantılıdır. Kalp dakika hacminin artışı özellikle sistolik basınca etki eden bir faktördür. Egzersiz yoğunluğunun artışına paralel olarak sistolik basınçta yükselme izlenirken, diyastolik kan basıncında önce yükselme, sonra düşme görülür. Egzersizin ilerleyen dakikalarında vücuttaki ısı artışını regüle etmek için deri altı damarlarda vazodilatasyon görülmekte, bu vazodilatasyon da periferik direnci düşürerek egzersiz sırasında diyastolik kan basıncının düşmesine neden olmaktadır.  İZOTONİK EGZERSİZ Kaslar kasılarak kısalır ve eklemler oynatılarak aktif hareket ortaya çıkar. HR ve kardiyak outputta bir artış vardır, bu sempatik uyarılmadan kaynaklanmaktadır. Artan kalp hızı ve kuvveti, sistolik basıncın hızlı bir şekilde yükselmesine neden olur. Diyastolik kan basıncı aynı kalabilir, biraz artabilir veya hatta bir miktar düşebilir, yani çok daha az etkilenir.  İZOMETRİK EGZERSİZ Kasın boyu kısalmadan kasılır. Eklem hareket etmez. Statik egzersizde vazokonstrüksiyon ile periferik rezistans artar. Vazokonstrüksiyon ve artmış kalp debisi sistolik, diyastolik ve ortalama arteryal basınçta artışa neden olur. Kasılan kaslardaki kan akışı, kan damarlarının sıkışması nedeniyle azalır. Maraton, futbol, yüzme gibi izotonik egzersizlerden oluşan bir aktivite esnasında sistolik basınçta artış, diyastolik basınçta azalma görülür. Halter, vücut geliştirme gibi izometrik egzersizlerden oluşan aktiviteler esnasında hem sistolik hem de diyastolik kan basıncında artış görülmektedir. Kalp Hipertrofisi Maraton, bisiklet, yüzme gibi dayanıklılık sporları yapan sporcuların kalplerinde ventriküler kavite artışı görülürken, Halter, vücut geliştirme gibi statik antrenman yapan sporcuların kalp kasında miyokard kalınlığında artış meydana gelmektedir.  Bradikardi Gelişen bradikardinin oluşumunda parasempatik tonus artışı, sempatik etkinin azalması ve atriyumun intrensek uyaranlarında azalma gibi faktörler yer almaktadır.  İyi antrenmanlı bir atlette, maksimum şiddetteki bir egzersiz sırasında hem oksijen tüketimi ve hem de akciğer ventilasyonu dinlenme durumuna göre 20 kat artar. 38  Pulmoner Ventilasyon VE = VT x f Dakika ventilasyonu Tidal Solunum (L/dak.) Volüm hızı / dak. 6.0 L / dak. 0.5 L 12 / dak. İstirahatte Maksimum 192 L / dak. 4.0 L 48 / dak. egzersizde 32-kat 8-kat 4-kat artar artar artar 39  İstirahatte ve egzersizde arteriyo-venöz oksijen farkları İstirahatte Maksimum egzersizde 40 VO2max Artışı Kalp dakika hacmi artışı a-v O2 farkı artışı maksimal oksijen kullanımında artışa neden olur.  Maksimum Oksijen Tüketimi ̇ O₂max, fiziksel efor sırasında V elde edilebilecek maksimum oksijen tüketimi oranıdır. V̇ O₂max; solunum ve dolaşım sistemlerinin, kaslara oksijen sağlama kapasitelerinin ve kasların da oksijeni alıp aerobik yoldan ATP üretme becerilerinin bileşkesinden oluşan kapasitenin en üst düzeye ulaştığının göstergesidir.  Atletlerde oksijen difüzyon kapasitesi (oksijenin alveollerden kana difüzyon hızı), antrenmansız bireylere göre daha yüksektir Maksimum egzersizde; akciğerlerde artan kan akımı (inaktif olan kapillerlerin de aktifleşmesiyle), kapillerlerin en yüksek düzeyde perfüzyonuna neden olarak, oksijenin pulmoner kapillerlere difüzyonu için çok daha büyük bir alan sağlar ml/dakika Atlet olmayanlarda, dinlenmede 23 Atlet olmayanlarda, maksimum egzersizde 48 Hız patencilerinde, maksimum egzersizde 64 Yüzücülerde, maksimum egzersizde 71 Kürekçilerde, maksimum egzersizde 80 43  Egzersizde kasların oksijen tüketimi çok artmasına rağmen, arteryel ve venöz kandaki oksijen ve karbondioksitin kısmi basınçları hemen hemen normal kalır Bu durum, solunum sisteminin ağır egzersizlerde bile kandaki gaz değerlerini yeterli düzeyde tuttuğunu gösterir Egzersiz sırasında solunum uyarıldığından kan gazlarında anormallik oluşmaz Solunumun uyarılması; Kısmen egzersiz durumunda kemoreseptör sinirsel uyarılarının doğrudan solunum merkezini uyarması sonucu, kısmen de kasılan kaslardan ve hareket eden eklemlerden solunum merkezine iletilen duysal sinyallerden kaynaklanır 44  Oksijen açığı ve oksijen borcu Oksijen açığı: Egzersiz başladığı sırada ihtiyaç Oksijen borcu: Fazladan çekilen ve miyoglobinden duyulduğu kadar oksijen alınamaz. Açık; alınan oksijeni yerine koymak, tükenen ATP ve akciğerlerden, doku sıvılarından ve hemoglobinden CrP depolarını doldurmak, biriken laktatı fazladan oksijen çekilerek ve miyoglobinden temizlemek vb. işler için egzersiz bittikten sonra alınarak karşılanır. Buna oksijen açığı denir ihtiyaç fazlası alınan oksijene oksijen borcu denir 45