Energiacsere az edzés során
Pihenési feltételek
Nyugalmi állapotban, az anyagcsere alapvető körülményei között a szervezet elsősorban a glükóz és a zsírsavak elégetésével nyeri el energiáját. Az oxidált glükóz és az oxidált zsírsavak aránya alapvetően attól függ, hogy az ember éppen evett, vagyis sok glükózt tud-e felajánlani, vagy hosszú ideje nem fogyasztott kalóriát. Ezután elsősorban zsírsavakat éget el.
Az úgynevezett spiroergometriával egészen pontosan meghatározható, hogy mennyi kalóriát fogyasztanak el, és hogy nyugalmi körülmények között glükóz vagy zsírsavak elégetéséből származnak-e. (lásd a közvetett kalorimetriát). Ez azért lehetséges, mert 1 mol CO2 oxigénenként keletkezik égéskor, izolálva a glükózból, de csak 0,7 mol CO2/mol O2 zsírsavak elégetésekor
A terhelés kezdete
Nyugalmi állapotban az energiát biztosító rendszereink alapterhelésre váltanak. A szervezet csak annyi kémiai energiát szolgáltat, amennyi szükséges. Rendelkezésre áll azonban egy nagy energiájú foszfáttartály (ATP és kreatin-foszfát), hogy azonnal - szinte robbanásszerűen - felkészülhessenek repülésre vagy harcra. Az aerob energiaellátás, vagyis az energiaellátás, amelyben oxigént fogyasztanak, aktiválása a glükóz elégetéséhez néhány másodpercet vesz igénybe, a zsírsavaké pedig még egy kicsit. Ebben a fázisban szükség esetén nem oxidatív (anaerob) energiaellátás van a laktáton keresztül. A glükózt csak 2 rendelkezésre álló ATP-molekulával osztják szét.
Ha figyelembe vesszük, hogy az oxidáció során az aerob anyagcsere (azaz oxigénfogyasztással) 1 molekula glükózból 38 ATP-molekula képződik, akkor világossá válik, hogy az anaerob energiaellátás csak egyfajta vészhelyzeti áramfejlesztő, amely az aerob energiaellátással kezdődik. ismét kikapcsol.
Test stressz
Spiroergometrikus stressztesztekből a fizikai erőfeszítés során bekövetkező energiaellátásról rendelkezünk a legtöbb adattal, amelyekben a fizikai megterhelés különböző időközönként növekszik, akár rövid távú, kis lépésekkel (rámpa teszt), akár nagyobb lépésekben három-négy percenként (lépéses teszt). Ez a teszt többek között azt méri, hogy mennyi CO2 kerül kilégzésre (VCO2) és mennyi O2 szívódik fel a lélegzeten keresztül (VO2). A VCO2 és a VO2 aránya, a légzési hányados, vagy inkább a légzési cserearány (RER) lehetővé teszi a következtetés levonását arról, hogy mennyi energiát bocsátottak rendelkezésre zsírsavakból vagy glükózból oxidáció útján. Részletesen: Indirekt kalorimetria. A vonatkozó fejezetek részletes információkat nyújtanak a laktátképződés puffereléséből és a hipervetilációból származó jelentős téves értelmezésekről.
Ez az eljárás a laktát növekedéséhez vezet a vérben, ami a pufferelés következtében a tüdőn keresztül CO2 kilégzéshez vezet, függetlenül az energiaellátástól (a részleteket lásd a zsírégető impulzusban). Ha a pufferelés eredményeként a CO2 felszabadulását nem vesszük figyelembe, akkor a VCO2/VO2 hányadosának növekedését (a légzési hányadost, az RQ-t vagy jobb esetben az RER-t, a légzési árfolyamot) helytelenül értelmezik csökkentésként, vagy akár a zsírégetés abbahagyásaként nagyon intenzív szinteken, fizikai stressz.
A pihenő körülményekkel ellentétben a glükóz és a zsírégetés arányának egyszerű becslése ezért csak ilyen típusú stresszteszt segítségével lehetséges, ha a vérgázok meghatározásával is meghatározzák, hogy mekkora a CO2 aránya, amely nem az anyagcseréből származik, hanem inkább a laktátpufferelés eredményei (Lotz et al 2019). Először is: az energia előállításához felhasznált glükóz és zsír aránya még a legnagyobb stressz alatt sem változik jelentősen!
Az RER alapján, még stressz alatt is, további vérgázelemzés nélkül, következtetéseket vonhatunk le a glükóz vagy a zsírsavak oxidációja révén bekövetkező energiaellátásról, ha a laktátot egyensúlyi állapotban vizsgáljuk, vagyis amikor a laktát kb. 10 perc alatt, vagyis azonos szinten nem emelkedett. Folyamatos terhelés.
Az expozíció növekedésével a laktát megemelkedik. Mivel a laktát glükózból képződik glükóz használata nélkül, vagyis anaerob módon, amikor a laktát emelkedik, az aerob anyagcseréről az kevert aerob/anaerob anyagcserére való áttérésről beszélünk, az anaerob anyagcsere további növekedésével.
Az irodalomban szinte mindig olvasható, hogy a laktát növekedése azt jelzi, hogy a testmozgás energiaellátása egyre anaerobabb, azaz egyre inkább oxigénfogyasztás nélkül. Ha az energiaellátásban az anaerob anyagcsere aránya jelentős lenne, akkor várhatóan az egy wattra jutó oxigénfogyasztásnak a felső teljesítménytartományban jelentősen alacsonyabbnak kell lennie, mint a tisztán aerob tartományban.
Az oxigénfelvétel tipikus folyamata lépésenkénti terhelés alatt (plusz 40 watt 4 percenként) egy 24 éves, 80 kg nehéz, 183 cm magas sportolónál. A ténylegesen mért oxigénfogyasztás lineárisan növekszik. A szaggatott piros vonal azt mutatja, hogy az oxigénfogyasztásnak lassabban kellene növekednie, ha az energiatermelés jelentős része (legalább 10%) anaerob.
A fenti ábra azonban azt mutatja, hogy növekvő terhelés mellett (wattban mérve) az oxigénfogyasztás csökkenése nem látható. Mivel az oxigénfogyasztás/watt az úgynevezett anaerob tartományban nem szignifikánsan alacsonyabb, mint alacsony stresszszintnél, a következő a laktát aránya az energiaellátásban, az anaerob anyagcsere aránya az energiaellátásban az egyes stresszszinteknél egy általunk vizsgált csoport kell kiszámítani.
A számítás alapja az az adat, amelyet 8 olyan sportolótól gyűjtöttünk össze, akiket lépésenkénti tesztnek vetettek alá 4 percenként 40 wattos terhelésnövekedéssel (Lotz. Et al, 2019). A laktát meghatározás mellett vérgázelemzést és légzési gázelemzést (spiroergometriát) végeztek ezeken a tesztalanyokon. A vizsgálat részleteit a „Zsírégető impulzus” fejezet mutatja be.