A vázizomzat morfológiai és működésbeli sajátosságai

Átírás

1 A kiemelkedő teljesítményt megalapozó néhány élettani jellemző verseny és sportlovakban Dr. Husvéth Ferenc és Dr. Rózsa László Négy kulcsfonntosságú élettan itényező, amely a lovat kiváló atlétává teszi Különleges vázizom szerkezet Kiemelkedő szívteljesítmény és vérkeringés Hatékony gázcsere (légzés) A test hűtése különleges verejtékezéssel Herceghalom Cacco Blue II Esti fény (2018) A vázizomzat morfológiai és működésbeli sajátosságai A vázizom szerkezete myofibrillum sarcomer Izomrost (egy izomsejt) myofilamentum izomköteg A vázizom rostok típusai Bergström (1962): humán Brooke és Kaiser (1970): lovak meromiozin ATP-áz aktivitására építve a Először dolgoztak ki biopsziás és hisztokémiai módszert az egyes izomrostok morfológiai tulajdonságainak és metabolikus aktuvításának jellemzésére Az eltérő izomrost-féleségek megoszlása speciális festési eljárást követően (mikroszkópos metszet) Az izomrostok miozinjának ATP-áz aktivitása nagymértékben meghatározó az összehúzódás gyorsaságát illetően. Ha az ATP-áz festődés alapján minősítjük a rostokat, 10,3 ph értéken kettő, ha ezt a festést egy 4,4-4,6 phn történő inkubáció előzi meg, akkor 3 különböző színre festődő izomrost különathető el. Sötét mezők: I-es típusú izomrost Világos mezők: II-es típusú izomrostok Fekete = I-es, Fehér = II A-, Szürke = II B-típusú izomrostok Marlin és Nankervis (2002)

2 I. TípusT pusú izomrostok (vörös, kitartó működésű rostok) II. TípusT pusú izomrostok ( fehér, sprint izmok) Lassan húzódnak össze és lazulnak el Kitartó működésűek, lassan fáradnak Alacsony az ATP-áz aktivitásuk, anaerob munkára kevésbé képesek A mitokondriumok száma jelentős, ennek megfelelően az oxidatív kapacitásuk nagy Mérsékelt a glikogén tároló kapacitásuk, a lipid tartalmuk ugyanakkor jelentős Átmérőjük viszonylag kicsi, a legvékonyabb izomrostok Gyorsan húzódnak össze és ernyednek el Hamar fáradnak az ATP-áz aktivitásuk nagy, anaerob működésűek Kicsi a mikotondrium tartalmuk, így oxidatív kapacitásuk csekély A glikogén tároló képességük jelentős, kevesebb a lipid tartalmuk A II-es típusú izomrostok osztályozása 1.) IIA típusú izmok mérsékelten fáradnak összehúzódó képességük mérsékelten gyors 2.) IIB típusú izmok (igazi sprint, robbanékonyan működő izmok) ATP-áz aktivitásuk kiemelkedő legvastagabb átmérőjű rostok rövid, gyors versenyek (rövid távú galopp és díjugrató ) eredményes teljesítését teszi lehetővé Az izomrostok megoszlását befolyásoló tényezők Overdose a 2009 ápr. 20-án rendezett kincsemparki versenyen Az izomrost-típusok megoszlása eltérő fajtájú és használatú lovakban Quarter-horse Az izomrost-típusok megoszlása eltérő fajtájú és használatú lovakban Angol telivér I-es tipusú izomrost:10%; II A-es típusú: 25%; II B tipusú: 65% Hyytiälnen és mtsai (2014) I-es tipusú izomrost:18%; II A típusú: 35%; II B tipusú: 47% Andrews és Spurgeon (1986)

3 Angol- és Arab telivér középső farizmának izomrost szerkezete Jose-Luis L. Rivero és Emiline W. Hill (2016) A középső farizom rostjainak megoszlása fajták szerint (SNOW és GUY, 1981) Fajta I-es típus % Quarter horse 9 Telivér 11 Arab 14 Ügető 18 Shetland pony 21 Angol telivér Sötét: I típus Szürke: IIA Világos: IIB Arab telivér Pony 23 Szamár 24 Heavy hunter 31 Az izomrost típusok megoszlása kétéves angol telivér csikók eltérő mélységből gyűjtött biopsziás mintáiban, az első tréning időszakot követően Az eltérő izomrost típusok megoszlása a kor és az ivar függvényében Felületes (4cm) Típus átlag(%) határok (%) Mély (9cm) átlag(%) határok (%) I S=mén M=kanca IIA IIB Roneus és Lindholm (1991) Az edzés (training) hatása az izomrostok összetételére Egy sprinter (A), és egy középtávon versenyző (B) telivér izomrostjainak megoszlása a középső farizomban Reece (2004) hosszútáv rövidtáv Hosszútávú, mérsékletes edzés (6-8 m/sec): az oxidatív kapacitás növelése Rövidtává edzlés (12 m/sec felett): anaerob kapacitás növelése Sötét mezők: I. típusú izomrost Világos mezők: II. típusú izomrostok Sötét: I; IIA (szürke) : IIB (világos) középtáv > sprinter

4 Mérsékelt tréning hatása hároméves díjugró lovak (Dutch Warmblood) középső farizmának izomrost összetételére és az izomrostok átmérőjére Reitbroek, Dingboom, Joostein, Eizema, Everts (2007) Tréning Kontroll Megoszlás (%) Átmérő ( µm2) I 35,6 1,7a 2,32 ±0,28 27,3 ±2,4b 2,23 ±0,27 IIA 31,4 1,7a 2,79 ±0,12Aa 24,9 ±2,2b 3,11B ±0,26 IIB 2,0b 3,88A 33,5b 4,78B ±0,27 Megoszlás ( %) kapilláris Izomost típusa 22,2 A kapilláris hálózat változása az edzés (training) során lóban ±4,0 Átmérő ( µm2) izomrost (a) = tréning előtt (b) = tréning után ±0,30 Tréning: 1-3 éves korban heti 2 alkalommal 20 perc szabad ugratás (30, 40, 50, 60, 80 cm, kortól függően; és körjártatóban heti 3 alkalommal 20 perc séta (1,7 m/sec), ügetés (3,6 m/sec) és kenter (5,6 m/sec) váltogatva 10 sec pihenőközökkel) ab Szignifikáns különbség az izomcsoportok, ABaz izomrostok átmérője között (p <0,05) Ismételt ingerlésekkel fárasztott izom rángási görbéi Fáradás Hartridge és D Silva (1964) St. Az első három kontrakció alatt a rángási görbe magassága nő (lépcsőjelenség). Ezt követően a görbék magassága csökken (fáradás). St.= az ingerek alkalmazásának időpontja Az izomfáradás főbb okai (intracelluláris) H+ ion cc. Növekedése, ph csökkenés ph 7,4 A magas energiatartalmú foszfátok (ATP, KrP) csökkenése Az ADP koncentráció növekedése Az NH3 koncentráció növekedése 7,0 tejsav+co2+h+ a vér tejsav-tartalma piroszőlősav+nadh2 A vér tejsav-tartalma és a mozgás gyorsasága közötti összefüggés OBLA =Vér laktát akkumuláció kezdete (anaerob küszöb) sebesség m/sec Marlin és Nankervis (2002)

5 Versenylovak (A és B ügető; C telivér) vér tejsavkoncentrációinak összefüggése a korral és a teljesítménnyel ügető V 4 : a 4 mmoll/l tejsavkoncentrációs értéknél mutatott sebesség; m/min (Couroucé és Auvinet (2007) ügető A lósziv-és légzési teljesítményének sajátosságai Kor években Versenyteljesítmény Hendikep érték telivér T1=homokos-, T2= földes edzőpálya, RT=versenypálya GP=jól teljesítő PP=gyengén teljesítők Evans és mtsai (2007) Vér tejsav (mmol/l) A szív meghatározó szerepe sport és versenylovak teljesítményében A szív teljesítésének meghatározása Perctérfogat (L/perc) = pulzusszám (persenként, HR) x pulzustérfogat (ml; L) Faj Perctérfogat 1 (L/min) HR 2 (Pulzussz/min) Puluus térf. 3 (L/pulzus) PCV 4 (L/L) Alap Max Alap Max Alap Max Alap Max Ló ,0 1,7 0,45 0,65 Humán atléta ,05 0,10 0,35 50,4 Fajlagos perctérfogat 1 (ml) testsúly kg (maximális terhelésnél): Ló: 700 Humán atléta: 350 ml/kg/perc Pál és Husvéth (2012) Felső indexként jelölt számok a forrásokat jelölik; 1=Marlin és Nankervis (2002); 2= Sidesbotham (2017) és Whitworth (2018); 3= Poole és Ericson (2014); 4= Rose, Ilkiw és Hodgson (1979) A szívfrekvencia (HR) és a sebesség összefüggése sport és versenylovakban Marlin és Nankervis (2002) Egy 18 hónapos felkészítő edzés (tréning) hatása 2 éves telivérek szívére (n=5) Young L. Y. (1999) AB Szignifikáns különbsár a tréning előtti értékhez viszonyítva (P<0,05)

6 Verseny- és sportlovak szívének pulzusszáma (szívfrekvencia) különböző intenzitású mozgás során A mozgás Intenzitása m/sec Sebesség m/perc Szívfrekvencia (pulzusszám/ /perc) Lépés 1, A szívméret és a teljesítmény összefüggése lovakban; X-faktor 6/,36 kg-os szív Sham ( )) Eclipse Számos leszármazottja volt hármas koronanyerő, vagy volt olimpiai bajnok díjugratásban Secreteria ( ) Ügetés 3, Könnyű Vágta 5, , Versenyvágta 13,3-16, kg-os szív 10.0 kg-os szív A nagy szív feltételezhetően Eclipse-ben mutációval jött létre, amelyet a nőivarú utódok örökítenek (X kromoszómához kötődően), ezért X-faktornak nevezték el. Légzás (gázcsere) A légzési stratégia emberben és lóban (a) ember FRC = a tüdő nyugalmi térfogata (b) ló A légzés és a mozgás összehangoltsága lóban A légzés és a mozgás harmóniája tüdő a lapocka bordaüreggel rekesz belek VÁGTA bal hátulsó bal elülső és jobb hátulsó VERSENYVÁGTA jobb hátulsó bal hátulsó jobb elülső jobb elülső bal elülső Dugattyú A mellső végtagra történö súlyáthelyeződés alkalmával a hasüreg tartalma nyomást gyakorol a rekeszre, segítve a kilégzést. Inga Elrugaszkodáskor a lapocka előrefelé mozdul, maga után és kifelé húzza a bordaüreget. Nő a mellkas térfogata, amely segíti a belégzést. Az oszlopok az egyes lábak munkafázisát (ütem) jelölik belégzés kilégzés Idő (sec)

7 A tüdő teljesítményének kifejezése (légzési perctérfogat) A légzés teljesítmény mutatóinak változása a munkavégzés intenzításával V E = V T x f r V E = légzési perctérfogat (L/perc), V T = respirációs térfogat (L) f r = légzésszám percenként percenkénti légvételszám (f r ) respirációs térfogat (V T ) Egy 500 kg tömegű lóban, pihenő helyzetben: 50-60L = 5-6L x 10 légzési perctérfogat (V E ) Sebesség (m/sec) Adatok a tödő alveoláris felületéről Ló Ember Alveolus szám: millió Az alveolus fala a kapillárisokkal alveolus ürege Átlagos átmérő: µm 200 µm Teljes felület: 2500 m 2 85 m 2 kapilláris légzőhám l é A tüdőalveolus és a kapilláris elektronmikroszkópikus képe Verseny (nehéz munka) által kiváltott tüdővérzés Súlyosság mérése: 1-5 skála µm A vér-gáz határt egy három rétegű hárgya képezi: alveolus hámrétege (légzőhám), interstitium (alaphártya) kapilláris endothelium 1. Kevés pontszerű bevérés a légcső nyálkahártyáján 5. Folyamatos vérzés az orrnyíláson keresztül

8 Orrjárat-tágító csíkok alkalmazása lovon Sport és versernlovak verejtékezése 39 o C California Chrom (2014, Kentucky Derby) A broncho-alveolaris mosófolyadék vörösvérsejt koncentrációja telivérekben 2 perces14,2 m/sec vágtát követő 30 perc után Kontroll Orrcsík 169,6 x 10 6 /ml A 9,1 x 10 6 /ml B Testfelület (m 2 ) és testsúly (kg) aránya; ember 1:35, ló 1:100 Geor, Ommundson, Fenton, Pagan (2001) Latin Lover a évi Magyar Derby megnyerését követően Levegőáramos kaspszula a ló verejtékezésének mérésére Marlin és Nankervis (2008) Telivérek verejtékezésének mértéke és a verejték összetétele futópadon végzett munka közben (n=5) Scott, Marlin, Schroter (1996) A verejtékezés intenzitása és a verejték sókoncentrációjának (osmolalitás) alakulása telivérekben. (A három fázis egy-egy 15 km-es futást jelez futószalagon, 15 perces pihenőkkel; a terhelés mértéke VO 2 max 50%, n=6, környezeti hőmérséklet: 24 o C ) G=galopp (8 m/sec) fiziológiás koncentráció Kingston J. K., Geor R.J., McCutcheon L.J. (2019)

9 Telivérek verejtékének Na + és K + és Cl - ion koncentrációinak változása a munkavégzés idejétől függően Hőtermelés, hőleadás, hőtárolás (A) és a hőleadás megoszlása a bőrön keresztül történő verejtékezéssel és a tüdőventillációval (B) Kingston J. K., Geor R.J., McCutcheon L.J. (2019) A három fázis egy-egy 15 km-es futást jelez futószalagon, közöttük15 perces pihenőkkel; terhelés intenzitása: VO 2 max 40%; n=6, környezeti hőmérséklet: 24 o C. Kingston J. K., Geor R.J., McCutcheon L.J. (2019) A három fázis egy-egy 15 km-es futást jelez futószalagon, közöttük15 perces pihenőkkel; terhelés intenzitása: VO 2 max 50%; n=6, környezeti hőmérséklet: 24 o C Overdose verseny után KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!