व्यायाम के दौरान ऊर्जा प्रणालियों के योगदान निर्धारण

Summary

इस प्रोटोकॉल के व्यायाम और खेल विज्ञान पर ध्यान केंद्रित में शोधकर्ताओं ने अभ्यास की एक विशाल विविधता के दौरान तीन अलग अलग ऊर्जा प्रणालियों के सापेक्ष कुल ऊर्जा व्यय करने के लिए योगदान निर्धारित करने के लिए अनुमति देता है.

Abstract

One of the most important aspects of the metabolic demand is the relative contribution of the energy systems to the total energy required for a given physical activity. Although some sports are relatively easy to be reproduced in a laboratory (e.g., running and cycling), a number of sports are much more difficult to be reproduced and studied in controlled situations. This method presents how to assess the differential contribution of the energy systems in sports that are difficult to mimic in controlled laboratory conditions. The concepts shown here can be adapted to virtually any sport.

The following physiologic variables will be needed: rest oxygen consumption, exercise oxygen consumption, post-exercise oxygen consumption, rest plasma lactate concentration and post-exercise plasma peak lactate. To calculate the contribution of the aerobic metabolism, you will need the oxygen consumption at rest and during the exercise. By using the trapezoidal method, calculate the area under the curve of oxygen consumption during exercise, subtracting the area corresponding to the rest oxygen consumption. To calculate the contribution of the alactic anaerobic metabolism, the post-exercise oxygen consumption curve has to be adjusted to a mono or a bi-exponential model (chosen by the one that best fits). Then, use the terms of the fitted equation to calculate anaerobic alactic metabolism, as follows: ATP-CP metabolism = A₁ (mL . s^-1) x t₁ (s). Finally, to calculate the contribution of the lactic anaerobic system, multiply peak plasma lactate by 3 and by the athlete’s body mass (the result in mL is then converted to L and into kJ).

The method can be used for both continuous and intermittent exercise. This is a very interesting approach as it can be adapted to exercises and sports that are difficult to be mimicked in controlled environments. Also, this is the only available method capable of distinguishing the contribution of three different energy systems. Thus, the method allows the study of sports with great similarity to real situations, providing desirable ecological validity to the study.

Protocol

परिचय एरोबिक और anaerobic चयापचय: ​​एक शारीरिक प्रयास को बनाए रखने के लिए आवश्यक ऊर्जा चयापचय दो स्रोतों से आता है. जबकि एरोबिक चयापचय anaerobic चयापचय से अधिक कुशल है (यानी, यह मोल प्रति एटीपी के एक उच्च सब्सट्रेट की राशि का उत्पादन), anaerobic चयापचय के माध्यम से ऊर्जा का उत्पादन एक बहुत ही कम समय अवधि में ऊर्जा के एक उच्च राशि प्रदान कर सकते हैं. यह किसी भी स्थिति है कि बहुत तेजी से आंदोलनों की आवश्यकता है के लिए निर्णायक हो सकता है. प्रत्येक खेल मोटर कौशल है कि है कि विशेष रूप से खेल के लिए अद्वितीय शारीरिक और चयापचय की मांग प्रदान के संदर्भ में विशिष्ट लक्षण है. चयापचय की मांग के सबसे महत्वपूर्ण पहलू कुल गतिविधि के लिए आवश्यक ऊर्जा ऊर्जा प्रणालियों के रिश्तेदार योगदान है. प्रत्येक खेल के विशिष्ट मांग निर्धारित अनुकूलित प्रशिक्षण मॉडल, पोषण रणनीति और ergogenic एड्स है कि एक को अधिकतम सकता है के विकास के लिए महत्वपूर्ण हैthletic प्रदर्शन. कुछ खेल अपेक्षाकृत एक प्रयोगशाला स्थापित करने में reproduced किया जा करने के लिए आसान कर रहे हैं, इस प्रकार यह संभव है एक नियंत्रित वातावरण बनाने के लिए जो में एथलीटों का मूल्यांकन किया जा सकता है. यह चल रहा है और उदाहरण के लिए साइकिल, का मामला है. उम्मीद के मुताबिक आंदोलनों इन खेलों की रचना और, इसलिए, वे करने के लिए अध्ययन किया जा करने के लिए आसान कर रहे हैं. कुछ सरल उपकरण का उपयोग करना, यह संभव है काफी वास्तव में एक ही आंदोलनों कि एथलीटों को प्रशिक्षण और प्रतियोगिताओं के रूप में वास्तविक स्थितियों में प्रदर्शन की नकल है. दरअसल, इन खेलों और अधिक बड़े पैमाने पर किया गया है व्यायाम वैज्ञानिकों ने अध्ययन किया और एक और अधिक पूर्ण और विश्वसनीय वैज्ञानिक साहित्य के साथ लाभान्वित. दूसरी ओर, खेल का एक संख्या अधिक के लिए प्रयोगशाला में reproduced किया जा मुश्किल है. ये खेल अप्रत्याशित और साथी (ओं) और प्रतिद्वंद्वी (ओं) की कार्रवाई पर निर्भर हैं. यह एक अक्षमता की ओर जाता है करने के लिए सही प्रयोगशाला में प्रतिस्पर्धी शर्तों और एक असमर्थता asse प्रतिलिपिएस एस या तो प्रशिक्षण या प्रतियोगिता के दौरान क्षेत्र में इन एथलीटों. इन समस्याओं की वजह से हो सकता है, वे वैज्ञानिकों से बहुत कम ध्यान प्राप्त हुआ है. इस टीम के खेल और कई व्यक्तिगत खेल 1 के बहुमत की स्थिति है. इन पहलुओं को ध्यान में रखते हुए, हम कैसे खेल है कि नियंत्रित प्रयोगशाला की स्थिति में पुन: पेश करने के लिए मुश्किल में ऊर्जा प्रणालियों के अंतर के योगदान का आकलन करने के लिए का वर्णन करने के उद्देश्य से. क्योंकि जूडो एक बहुत जटिल और अप्रत्याशित खेल है, हम एक उदाहरण के रूप में जूडो का प्रयोग करेंगे. हालांकि, यहाँ दिखाया गया अवधारणाओं विभिन्न खेलों के एक नंबर के लिए अनुकूलित किया जा सकता है. 1. आराम में शारीरिक माप इससे पहले कि वह खिलाड़ी के शरीर मास उपाय है / वह कसरत शुरू की है. व्यायाम शुरू करने से पहले, earlobe या उंगलियों से एक छोटा सा आराम रक्त के नमूने इकट्ठा करने और बर्फ पर रखने के लिए जब तक पूरे प्रयोगात्मक प्रक्रिया समाप्त हो गया है. बाद कैलोरी जगहसबसे सुविधाजनक स्थिति है, जो आंदोलनों कि खिलाड़ी प्रदर्शन करेंगे, और आराम या आधारभूत रिकॉर्ड पांच मिनट के लिए ऑक्सीजन की खपत पर निर्भर करता है पोर्टेबल गैस विश्लेषक ibrated की. आधारभूत माप के दौरान एथलीट के लिए उसकी / उसके पैर पर शांत खड़े रह गया है (अगर एक खड़े स्थिति में व्यायाम प्रदर्शन किया जाएगा) या उपकरण है कि (इस्तेमाल किया जाएगा यदि व्यायाम या एक cycloergometer में प्रदर्शन किया जाएगा में बैठे किसी भी तरह) उपकरण. 2. व्यायाम के दौरान शारीरिक माप आराम रक्त के नमूने इकट्ठा करने और ऑक्सीजन की खपत आराम करने के बाद, आप एथलीट पूछने के लिए विशिष्ट व्यायाम है कि आप पढ़ रहे हैं शुरू कर सकते हैं. पोर्टेबल गैस विश्लेषक के लिए एक स्थिति है कि कोई और व्यायाम है कि व्यायाम उपकरणों को नुकसान नहीं होगा के साथ हस्तक्षेप करेगा में रखा जाना है. व्यायाम की अवधि भर में ऑक्सीजन की खपत को मापने के लिए आगे बढ़ें. 3. व्यायाम के बाद शारीरिक माप </p> व्यायाम ऑक्सीजन की खपत डेटा इकट्ठा करने के बाद, उपकरण बंद करने से पहले दस मिनट के लिए रिकॉर्डिंग ऑक्सीजन की खपत रखने के. हमेशा गैस विश्लेषक recalibrate अगर एक से अधिक खिलाड़ी एक ही दिन में मूल्यांकन किया जा रहा है. आदेश में व्यायाम के बाद शिखर प्लाज्मा लैक्टेट की पहचान करने के लिए, व्यायाम के बाद व्यायाम, तीन, पाँच और सात मिनट के बाद तुरंत छोटे से रक्त के नमूने इकट्ठा. उन्हें विश्लेषण जब तक बर्फ पर रखें. 4. रक्त नमूने प्रसंस्करण और पीक प्लाज्मा लैक्टेट निर्धारण सभी रक्त के नमूनों को एक 2% NAF समाधान (यानी, यदि आप खून की 25 μL एकत्रित कर रहे हैं, यह NAF का 2% 25 μL में है जगह) की एक समान मात्रा युक्त microtubes में रखा जाना चाहिए. जब डेटा संग्रह को समाप्त हो गया है, 5 मिनट के लिए नमूने 4 डिग्री सेल्सियस पर 2000 ग्राम में कताई द्वारा एरिथ्रोसाइट्स से अलग प्लाज्मा प्लाज्मा लैक्टेट methods2, 3 की एक किस्म के माध्यम से निर्धारित किया जा सकता है. हमारी प्रयोगशाला में, हम विद्युत meth का उपयोग करेंautomatized लैक्टेट विश्लेषक (पीला स्प्रिंग्स 1500 खेल, ओहियो) की सहायता से ओवर ड्राफ्ट. 5. गणना शुद्ध व्यायाम ऑक्सीजन की खपत से बाकी ऑक्सीजन की खपत subtracting द्वारा एरोबिक चयापचय से उत्पन्न ऊर्जा की गणना. आराम में ऑक्सीजन की खपत कुल व्यायाम अवधि समय के द्वारा आधारभूत ऑक्सीजन की खपत के पिछले 30 सेकंड की औसत गुणा करके प्राप्त किया जाता है. फिर, व्यायाम ऑक्सीजन की खपत की वक्र के तहत समलम्बाकार विधि का उपयोग करके क्षेत्र की गणना. अंत में, व्यायाम ऑक्सीजन की खपत से आराम ऑक्सीजन की खपत घटाना. योगदान, anaerobic alactic चयापचय (यानी, एटीपी-सी.पी. मार्ग) की अतिरिक्त बाद व्यायाम ऑक्सीजन 4-6 की खपत तेजी से घटक के रूप में माना जा सकता है, के रूप में चित्रा 1 में सचित्र फिटिंग द्वारा alactic प्रणाली द्वारा उत्पादित ऊर्जा की गणना. एक द्वि या एक monoexponenti के बाद व्यायाम ऑक्सीजन की खपत के कैनेटीक्सअल वक्र. यह गणित सॉफ्टवेयर (जैसे Microcal उत्पत्ति संस्करण 7.0) की सहायता के साथ किया जा सकता है. मोनो या द्वि – घातीय वक्र मॉडल पर आधारित है कि सबसे अच्छा अपने डेटा सेट करने के लिए फिट बैठता है (यानी, सबसे कम अवशेषों) द्वारा चुनें. फिर सज्जित समीकरण (1 समीकरण) द्वारा प्रदान की गई दो समीकरण के अनुसार alactic योगदान की गणना शब्दों का उपयोग. चित्रा 1. एक ठेठ ऑक्सीजन की खपत के दौरान, और व्यायाम के बाद आराम पर, प्राप्त वक्र के योजनाबद्ध चित्रण. 1 समीकरण: 2 समीकरण: जहां वी O2 (टी) समय टी में ऑक्सीजन तेज है वी O2baseline, आधारभूत में ऑक्सीजन तेज है, एक आयाम है, δ समय की देरी है, τ एक निरंतर समय है,और 1 और 2 तेज और धीमी उपकरणों क्रमशः निरूपित. लैक्टिक anaerobic प्रणाली के योगदान की गणना करने के लिए, यह माना जाता है कि 1 आराम मूल्यों ऊपर लैक्टेट की मिमी शरीर mass7 की किलोग्राम प्रति ऑक्सीजन की खपत 3 एमएल मेल खाती है. इस प्रकार, डेल्टा शिखर प्लाज्मा लैक्टेट की गणना (यानी, शिखर प्लाज्मा लैक्टेट आराम प्लाज्मा लैक्टेट ऋण के) और के द्वारा 3 और खिलाड़ी के शरीर मास से गुणा. एमएल में ऑक्सीजन की प्राप्त मान फिर एल और ऊर्जा (जे) के लिए बदल जाता है, यह सोचते हैं कि प्रत्येक 1 एल 2 हे 20.92 जे के बराबर है. अंत में, प्रत्येक ऊर्जा प्रणाली द्वारा परिणाम प्राप्त अभिव्यक्त किया है ताकि आप गतिविधि के दौरान कुल ऊर्जा खर्च और प्रत्येक प्रणाली की गणना कर सकते हैं सकता है के रिश्तेदार योगदान है. 6. प्रतिनिधि परिणाम चित्रा 2 आराम में एक अभ्यास के दौरान और व्यायाम के बाद ऑक्सीजन की खपत के प्रतिनिधि, वक्र दर्शाया गया है. मेंउदाहरण यहां इस्तेमाल किया है, एथलीटों पांच मिनट के लिए तीन अलग जूडो (o – uchi गैरी, harai – goshi और seoi nage) तकनीक (हर 15 है फेंक) 8 का प्रदर्शन किया. यह आंतरायिक व्यायाम करने के लिए एक सामान्य प्रतिक्रिया है. गणना के बाद, हम जूडो अभ्यास (तालिका 1) के दौरान ऊर्जा प्रणालियों के योगदान पर अंतिम परिणाम प्राप्त. अतिरिक्त प्रतिनिधि परिणाम तालिका 2 में प्रदर्शित कर रहे हैं. इस उदाहरण में, घर के अंदर अलग प्रतिस्पर्धी स्तर (यानी, मनोरंजन बनाम कुलीन) की रॉक पर्वतारोहियों को चढ़ाई कम कठिनाई मार्ग के दौरान मूल्यांकन किया गया. एक कुलीन एथलीट और एक मनोरंजक एथलीट के लिए व्यक्तिगत परिणाम दिखाए जाते हैं (तालिका 2). Seoi – nague Harai – goshi हे uchi – गैरी जूल % जूल % जूल % Alactic anaerobic 46 ± 20 16.3 ± 2.8 43 ± 21 16.1 ± 2.7 36 ± 22 14.6 ± 2.8 एरोबिक 223 ± 66 82.2 ± 2.9 211 ± 66 82.3 ± 3.8 196 ± 74 84.0 ± 3.8 Anaerobic लैक्टिक 4 ± 2 1.5 ± 0.7 5 ± 5 1.6 ± 1.4 4 ± 4 1.5 ± 1.1 कुल 273 ± 86 – 259 ± 91 – 237 ± 99 – कुल (जूल / मिनट) 51.9 ± 8.7 – 49.4 ± 8.9 – 45.3 ± 19.6 – तालिका 1 कुल ऊर्जा व्यय और तीन अलग जूडो अभ्यास के दौरान ऊर्जा प्रणालियों के योगदान के प्रतिनिधि परिणाम. प्रतियोगी स्तर एरोबिक (%) Anaerobic लैक्टिक (%) Anaerobic Alactic (%) कुल (जे) कुल (/ जे एस) </tr> अभिजात वर्ग 40 8 52 70.4 1.00 मनोरंजक 40 15 45 96.1 1.15 टेबल 2. कुल ऊर्जा व्यय और चढ़ाई कम कठिनाई मार्ग के दौरान ऊर्जा प्रणालियों के योगदान के प्रतिनिधि व्यक्तिगत डेटा. चित्रा 2. प्रतिनिधि परिणाम जूडो 5 मिनट व्यायाम के दौरान प्राप्त की.

Discussion

विधि हम खरगोश दिखाया है दोनों सतत और आंतरायिक अभ्यास के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. विधि का बड़ा लाभ यह है कि यह अभ्यास और खेल है कि मुश्किल को नियंत्रित प्रयोगशाला सेटिंग में मजाक उड़ाया जा रहे हैं करने के लिए अनुकूलित किया जा सकता है. इसके अलावा, यह केवल उपलब्ध तीन अलग अलग ऊर्जा प्रणालियों के योगदान भेद करने में सक्षम विधि है. इस प्रकार, विधि वास्तविक स्थितियों के लिए महान समानता के साथ खेल के अध्ययन की अनुमति देता है, ⁹ अध्ययन करने के लिए वांछनीय पारिस्थितिक वैधता प्रदान करते हैं. उदाहरण के लिए, मेलो एट अल द्वारा हाल ही में एक अध्ययन में ¹⁰ से पता चला है कि पानी नौकायन दौड़ पर 2000 मीटर में glycolytic योगदान केवल 7% है, जो कि रोइंग प्रदर्शन का अर्थ मुख्य रूप से एरोबिक चयापचय पर निर्भर है की है. इसी तरह, Beneke एट अल द्वारा एक अध्ययन में ^{4 की} पुष्टि की है कि सबसे अधिक इस्तेमाल किया anaerobic परीक्षण की, Wingate अवायवीय टेस्ट के दौरान ऊर्जा का मुख्य स्रोत (20% एरोबिक anaerobic चयापचय है, 30% पक्षक.CtIC और glycolytic 50%). हमारे समूह द्वारा हाल के अध्ययनों से भी इनडोर ⁶ चढ़ाई और ^{8 के} रूप में इस उदाहरण में रिपोर्ट जूडो, ऊर्जा योगदान विशेषता है. दरअसल, ऊर्जावान योगदान पर ज्ञान या भी एक परीक्षण मान्य करने के लिए ergogenic रणनीतियों, प्रशिक्षण संगठन के विकास के लिए महत्वपूर्ण है.

इस विधि में कुछ सीमाएँ हैं. सबसे पहले, उपकरणों की लागत कुछ अधिक है, और विशेष प्रशिक्षित कर्मियों की आवश्यकता है. दूसरा, हालांकि ज्यादातर खेल इस तकनीक के साथ मजाक उड़ाया जा सकता है, यह है कि पोर्टेबल गैस विश्लेषक का उपयोग कर अध्ययन किया जा सकता है व्यायाम के किसी भी प्रकार नहीं है. अंत में, के रूप में प्लाज्मा लैक्टेट वास्तव में कुल गतिविधि के दौरान कंकाल की मांसपेशी द्वारा उत्पादित लैक्टेट प्रतिनिधित्व नहीं करता है, इस प्रक्रिया से प्राप्त परिणामों के अभ्यास के दौरान चयापचय की मांग के अनुमान विषयक के रूप में माना जा सकता है, बजाय ऊर्जावान योगदान की सटीक मात्रा का ठहराव. बहरहाल, यह मेरे ही मान्य हैthod उपलब्ध ¹¹ तीन विभिन्न ऊर्जा प्रणालियों का योगदान भेद करने में सक्षम.

Materials

Name of the reagent	Company	Comments
YSI 1500 Sport	Yellow Springs	This equipment allows a quick and easy plasma lactate determination
K4 b2	Cosmed	This equipment is essential for measuring oxygen consumption throughout the exercise
Software Microcal 6.0	Origin	This software (or any other with similar capabilities) will be useful for the calculations