Biochemia wysiłku fizycznego, czyli jak to wszystko działa?
Wiele nieporozumień, mitów i dziwnych teorii na temat działania ludzkiego organizmu w trakcie wysiłku fizycznego sprawia, że przeciętny człowiek nie mając rzetelnej i sprawdzonej wiedzy wybiera i kontynuuje aktywność fizyczną, która wcale mu nie służy lub wręcz oddala od obranego celu. Na przykład wiele osób pragnących schudnąć rzuca się na wyczerpujące treningi cardio lub zaczyna intensywnie biegać, w efekcie czego nie dość, że nie tracą tkanki tłuszczowej, to na dodatek pozbywają się cennej, niezwykle energochłonnej tkanki mięśniowej, która byłaby ich sprzymierzeńcem na drodze do pozbycia się zapasów tłuszczu. Gdyby wiedzieli, jak funkcjonuje organizm w czasie wysiłku, z jakich substratów i w jaki sposób czerpie energię w jego trakcie w zależności od intensywności wykonywanej pracy oraz jak przebiega regeneracja potreningowa, zapewne dokonywaliby lepszych wyborów. Dlatego właśnie powstał ten tekst, ma on Ci przybliżyć zagadnienie biochemii wysiłku fizycznego w prosty i przystępny sposób, byś mógł dokonywać świadomych i dobrych wyborów planując swoją aktywność fizyczną.
Jak to wszystko działa?
Aby organizm był zdolny do podjęcia wysiłku fizycznego potrzebne jest współdziałanie całego ciała na wszystkich jego poziomach - od układów, poprzez narządy, po komórki i zachodzące w nich reakcje biochemiczne. Przemiany metaboliczne to procesy, które mają na celu dostarczenie energii do pracujących mięśni oraz przywrócenie równowagi organizmu po zakończonej pracy, a także zapewnienie funkcjonowania mięśni, gdy pozostają w stanie spoczynku. Ludzki organizm to wielka fabryka, w której nieustannie toczą się procesy rozpadu i łączenia. Gdy odpoczywamy praca w fabryce przebiega spokojnie i miarowo, gdy podejmujemy aktywność fizyczną wszystko przyspiesza - cała fabryka nastawia się na dostarczanie i przetwarzania substratów niezbędnych do wytworzenia energii, a po zakończonym treningu trzeba posprzątać, uzupełnić zapasy, naprawić ewentualne awarie i być może rozbudować niektóre elementy zakładu.
Różnica pomiędzy wysiłkiem fizycznym a spoczynkiem nie ogranicza się jedynie do nasilenia procesów metabolicznych. Zachodzi bowiem adaptacja mięśni do wysiłku, która aktywuje nowe, bardziej efektywne szlaki metaboliczne - nazwijmy to w przenośni rozwojem nowych łańcuchów dostaw w naszej fabryce. Można to też porównać do wykorzystania alternatywnych źródeł energii, które znamy z codziennego życia. Najlepszym i najbardziej dostępnym źródłem energii dla organizmu jest glukoza, ale mięśnie z powodzeniem mogą także korzystać z białek, tłuszczów, a także ciał ketonowych. O tym, kiedy i w jaki sposób wykorzystywane są różne substraty energetyczne przeczytasz w dalszej części tekstu.
Na koniec tego wstępu, wspomnę tylko, że przemiany metaboliczne nie ograniczają się tylko do komórek mięśniowych, a obejmują także m.in. komórki tłuszczowe czy wątrobowe. To współdziałanie całego organizmu daje nam możliwość wykonywania intensywnej pracy i regenerację po jej zakończeniu.
Komórki mięśniowe
Komórki mięśniowe wykazują bardzo wysokie zapotrzebowanie na energię. To stąd właśnie zwiększona ilość mitochondriów, czyli tzw. organelli energetycznych komórki. Procesy metaboliczne zachodzą w mięśniach stale, a podjęcie aktywności fizycznej powoduje, że potrzebują one natychmiastowej dostawy źródeł energii. Nośnikiem energii wytwarzanym przez komórki mięśniowe jest ATP, czyli adenozynotrójfosforan. W wyniku rozpadu ATP do ADP, czyli adenozynodwufosforanu pozyskiwana jest energia. W celu odtworzenia cząsteczek ATP z ADP wymagana jest obecność w komórkach mięśniowych związku fosfokreatyny. ADP może ulegać fosforylacji także na drodze glikolizy beztlenowej.
W procesie pozyskiwania ATP główną rolę odgrywa glikogen, czyli forma zapasowa glukozy zmagazynowana w mięśniach. Glikogen może być rozłożony w celu wytwarzania ATP. Najpierw odłączane są kolejne cząsteczki glukozy, a następnie przekształcane są one do kwasu pirogronowego. Są to procesy glikogenolizy i glikolizy. W ten sposób powstaje energia chemiczna, która jest przekształcana w energię mechaniczną. Warto zauważyć, że więcej energii jest wykorzystywanej w czasie skurczu mięśni niż w rozkurczu.
Rozpad cząsteczek ATP jest nieodwracalny, dlatego też niezbędne jest ich odtwarzanie, które odbywa się na drodze procesów tlenowych i beztlenowych. Procesy te są ze sobą powiązane i nie działają w oderwaniu od siebie. Oznacza to, że kolejny system resyntezy uruchamiany jest jeszcze zanim wyczerpią się możliwości poprzedniego. To tzw. kontinuum energetyczne mięśni.
Tlenowe systemy resyntezy ATP to glikoliza tlenowa, system oksydacyjny i mitochondrialny, a beztlenowa resynteza ATP dobywa się na drodze glikolizy beztlenowej. Już od początku wysiłku wykorzystywane są procesu tlenowe, najpierw zużywane są wewnątrzkomórkowe zapasy ATP, a potem organizm sięga po fosforan kreatyny, następnie zaś uruchamiany jest proces beztlenowego rozpadu glikogenu.
Mięśnie potrzebują energii nie tylko do pracy, ale i do regeneracji i naprawy uszkodzeń po treningu, a także zapewniania transportu jonów sodu, wapnia, potasu, odprowadzenia metabolitów i utrzymania równowagi komórek.
