Name: determining the contribution of the energy systems during exercise
Uploaded: 2012-03-20T12:00:00
Duration: 11 min 15 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Determining the Contribution of the Energy Systems During Exercise at JoVE.com

Мы благодарим Фабиана Бенатти для ее доброго сотрудничества в области видео. Мы также благодарим FAPESP (# 2007/51228-0) и CNPq (# 300133/2008-1) за поддержку наших исследований в этой области.

Введение Энергия, необходимая для поддержания физической нагрузки происходит от двух метаболических источников: аэробный и анаэробный метаболизм. В то время как аэробного обмена является более эффективным, чем анаэробный метаболизм (то есть, оно производит большее количество АТФ на моль субстрата), производство энергии за счет анаэробного метаболизма могут обеспечить большое количество энергии за очень короткий период времени. Это может иметь решающее значение для любой ситуации, которая требует очень быстрых движений. Каждый вид спорта имеет особенности с точки зрения двигательных навыков, которые предоставляют уникальные физиологические и метаболические требования для данного вида спорта. Наиболее важным аспектом метаболических спроса относительный вклад энергетических систем к общей энергии, необходимой для деятельности. Для того чтобы определить конкретные требования каждого вида спорта очень важно для развития оптимизированной модели обучения, питания стратегии и эргогенный средств, которые могут максимальноthletic производительности. Некоторые виды спорта сравнительно легко быть воспроизведены в лабораторных условиях, таким образом можно создать контролируемую среду, в которой спортсмены могут быть оценены. Это тот случай, бега и езды на велосипеде, например. Предсказуемая движения составляют этих видов спорта, и поэтому их легко изучить. Используя некоторые простые техники, можно имитировать достаточно точно такие же движения, что спортсмены выступят в реальных ситуациях, например, тренировок и соревнований. Действительно, эти виды спорта были более подробно изучены учеными и упражнения пользу с более полной и достоверной научной литературе. С другой стороны, некоторые виды спорта гораздо труднее быть воспроизведены в лабораторных условиях. Эти виды спорта непредсказуемы и зависят от действий партнера (партнеров) и оппонент (ы). Это приводит к невозможности точно воспроизвести условия конкуренции в лаборатории и неспособность асссс этих спортсменов в поле во время любой тренировки или соревнования. Может быть, из-за этих проблем, они получили гораздо меньше внимания со стороны ученых. Это касается большинства командных видов спорта, и многие индивидуальные виды спорта 1. Учитывая эти аспекты, мы стремились, чтобы описать, как оценить вклад дифференциальных энергетических систем в спорте, которые трудно воспроизвести в лабораторных условиях. Потому что дзюдо это очень сложный и непредсказуемый вид спорта, мы будем использовать дзюдо в качестве примера. Тем не менее, понятия показано здесь может быть адаптирована к различным видам спорта. 1. Физиологические измерения в покое <ol><li> Измерение массы тела спортсмена, прежде чем он / она начинает тренировки. </li><li> Перед началом упражнений, собрать небольшой образец крови отдыха от мочки уха или пальца и держать его на льду, пока вся экспериментальная процедура закончена. </li><li> После положите калibrated портативный анализатор газов в наиболее удобное положение, которое зависит от движений, которые спортсмен будет выполнять, и записывать отдыха или базового потребления кислорода в течение пяти минут. В базовое измерение, спортсмен должен молчать, стоящий на его / ее ноги (если работа будет выполнена в положении стоя), либо сидели в оборудование, которое будет использоваться (если работа будет выполнена в cycloergometer или в любое подобное оборудование). </li></ol> 2. Физиологические измерения во время учений <ol><li> После сбора образцов крови покоя и отдыха потребление кислорода, вы можете спросить спортсмена, чтобы начать конкретные упражнения, которые вы изучаете. Переносной газоанализатор должен быть помещен в позицию, что не будет вмешиваться в осуществление и, что физические упражнения не повредят оборудование. Продолжайте измерения потребления кислорода во всем упражнение период. </li></ol> 3. Физиологические измерения после тренировки </р&gt; <ol><li> После сбора данных упражнений потребление кислорода, сохранить потребление кислорода записи в течение десяти минут перед выключением снаряжение. Всегда калибровки газоанализатора если более чем один спортсмен в настоящее время оценивается в тот же день. </li><li> Для того чтобы определить пик лактата плазмы после тренировки, собирать небольшие образцы крови сразу после тренировки, три, пять и семь минут после тренировки. Держите их на льду до анализа. </li></ol> 4. Образцы крови Обработка и пик плазменных лактат определение <ol><li> Все образцы крови должны быть помещены в пробирок с аналогичным объемом 2% раствор NaF (то есть, если вы собираете 25 мкл крови, поместите его в 25 мкл 2% NaF). </li><li> При сборе данных закончена, отдельные плазмы от эритроцитов, крутя образцы в течение 5 минут в 2000 г при 4 ° C. </li><li> Плазменный лактат может быть определена с помощью различных methods2, 3. В нашей лаборатории мы используем электрохимических методовод с помощью автоматизированных анализатор лактата (Yellow Springs 1500 Sport, штат Огайо). </li></ol> 5. Расчеты <ol><li> Расчет чистой энергии, вырабатываемой аэробного метаболизма путем вычитания потребления кислорода от остальных упражнений потребление кислорода. Потребление кислорода в покое получается путем умножения среднего за последние 30 секунд базовый уровень потребления кислорода на общую длительность упражнений. Затем вычислить площадь под кривой упражнений потребление кислорода с помощью трапециевидной метод. Наконец, вычесть отдыха потребление кислорода из упражнений потребление кислорода. </li><li> Вклад анаэробных alactic обмена веществ (например, АТФ-CP путь) можно рассматривать как быстрая компонента избыточного после тренировки потребление кислорода 4-6, как показано на рисунке 1. Вычислить энергию, производимую alactic системы установки кинетики после тренировки потребление кислорода для двух-или monoexponentiАль-кривой. Это можно сделать с помощью программного обеспечения математики (например, Microcal версии происхождения 7.0). Выбор по моно-или би-экспонента на основе модели, которая наилучшим образом подходит для набора данных (например, самый низкий остаток). Затем, используя сроки, предусмотренные оборудованная уравнение (уравнение 1) рассчитать alactic вклад в соответствии с уравнением 2. <img src="/files/ftp_upload/3413/3413fig1.jpg" alt="Fiugre 1" /> Рисунок 1. Схематическое изображение типичная кривая потребления кислорода получены в покое, во время и после тренировки. Формула 1: <img src="/files/ftp_upload/3413/3413eq1.jpg" alt="Уравнение 1" /> Уравнение 2: <img src="/files/ftp_upload/3413/3413eq2.jpg" alt="Уравнение 2" /> где V O2 (г) является потребление кислорода во время т, V O2baseline является поглощение кислорода в исходном состоянии, амплитуда, δ является время задержки τ является постоянной времени,и 1 и 2 обозначают быстрой и медленной компонент, соответственно. </li><li> Чтобы вычислить вклад молочной анаэробные системы, предполагается, что 1 ммоль лактата выше отдыха значений соответствует 3 мл кислорода, потребляемого на килограмм mass7. Таким образом, расчет дельта пик плазменных лактат (например, пик плазменных лактат минус отдыха лактата плазмы) и умножить на 3 и массы тела спортсмена. Полученное значение кислорода в мл, затем преобразуется в L и энергии (кДж), предполагая, что каждый 1 л O 2 равна 20,92 кДж. </li><li> И, наконец, результат, полученный каждой энергосистемы суммируется таким образом Вы должны общего расхода энергии в процессе деятельности и относительный вклад каждого из системы может быть вычислена. </li></ol> 6. Представитель Результаты На рисунке 2 представлена ​​кривая представитель потребления кислорода в покое, во время тренировки и после тренировки. ВНапример, использованный здесь, спортсменов осуществляется тремя различными методами дзюдо (о-ути-гари, harai-госи и seoi-нагэ) в течение пяти минут (один бросок через каждые 15 сек) 8. Это типичный ответ на перемежающихся нагрузок. После того, как расчеты, мы получили окончательные результаты о вкладе энергии системы во время учений по дзюдо (табл. 1). Дополнительные результаты представитель отображаются в таблице 2. В этом примере, крытый скалолазов из различных конкурентоспособного уровня (например, рекреационный против элиты) были оценены в низкой сложности восхождения маршрут. Индивидуальные результаты для одного элитного спортсмена и одного рекреационного спортсмена показали (табл. 2). <table border="1"><tbody><tr><td rowspan="2"></td><td colspan="2"> Seoi-nague </td><td colspan="2"> Harai-госи </td><td colspan="2"> О-ути-гари </td></tr><tr><td> кДж </td><td> % </td><td> кДж </td><td> % </td><td> кДж </td><td> % </td></tr><tr><td> Анаэробные alactic </td><td> 46 ± 20 </td><td> 16,3 ± 2,8 </td><td> 43 ± 21 </td><td> 16,1 ± 2,7 </td><td> 36 ± 22 </td><td> 14,6 ± 2,8 </td></tr><tr><td> Аэробный </td><td> 223 ± 66 </td><td> 82,2 ± 2,9 </td><td> 211 ± 66 </td><td> 82,3 ± 3,8 </td><td> 196 ± 74 </td><td> 84,0 ± 3,8 </td></tr><tr><td> Анаэробная молочная </td><td> 4 ± 2 </td><td> 1,5 ± 0,7 </td><td> 5 ± 5 </td><td> 1,6 ± 1,4 </td><td> 4 ± 4 </td><td> 1,5 ± 1,1 </td></tr><tr><td> Общий </td><td> 273 ± 86 </td><td>- </td><td> 259 ± 91 </td><td> - </td><td> 237 ± 99 </td><td> - </td></tr><tr><td> Всего (кДж / мин) </td><td> 51,9 ± 8,7 </td><td> - </td><td> 49,4 ± 8,9 </td><td> - </td><td> 45,3 ± 19,6 </td><td> - </td></tr></tbody></table> Таблица 1. Представитель результаты общего расхода энергии и вклад энергии системы в течение трех различных упражнений дзюдо. <table border="1"><tbody><tr><td> Конкурентный уровень </td><td> Аэробные (%) </td><td> Анаэробная молочная (%) </td><td> Анаэробные Alactic (%) </td><td> Всего (кДж) </td><td> Всего (кДж / с) </td></tr&gt; <tr><td> Элита </td><td> 40 </td><td> 8 </td><td> 52 </td><td> 70,4 </td><td> 1,00 </td></tr><tr><td> Развлекательный </td><td> 40 </td><td> 15 </td><td> 45 </td><td> 96,1 </td><td> 1,15 </td></tr></tbody></table> Таблица 2. Представителю индивидуальные данные от общих расходов на энергию и вклад энергетических систем во время низкой сложности восхождения маршрут. <img src="/files/ftp_upload/3413/3413fig2.jpg" alt="Рисунок 2" /> Рисунок 2. Представителю результаты, полученные в ходе 5-минутных упражнений дзюдо.

<ol>
	<li>Franchini, E., Del Vecchio, F. B., Matsushigue, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physiological+profiles+of+elite+judo+athletes.">Physiological profiles of elite judo athletes.</a> Sports Med. 41, 147-166 (2011).</li><li>Bergmeyer, H. U., Bergmeyer, J., Grassl, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Methods of enzymatic analysis. , (1983).</li><li>Passonneau, J. V., Lowry, O. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enzymatic+Analysis.">Enzymatic Analysis.</a> A Practical Guide. , (1993).</li><li>Beneke, R., Pollmann, C., Bleif, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+anaerobic+is+the+Wingate+Anaerobic+Test+for+humans.">How anaerobic is the Wingate Anaerobic Test for humans.</a> Eur. J. Appl. Physiol. 87, 388-392 (2002).</li><li>Beneke, R., Beyer, T., Jachner, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Energetics+of+karate+kumite.">Energetics of karate kumite.</a> Eur. J. Appl. Physiol. 92, 518-523 (2004).</li><li>Bertuzzi, R. C. D., Franchini, E., Kokubun, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Energy+system+contributions+in+indoor+rock+climbing.">Energy system contributions in indoor rock climbing.</a> Eur. J. Appl. Physiol. 101, 293-300 (2007).</li><li>di Prampero, P. E., Ferretti, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+energetics+of+anaerobic+muscle+metabolism:+a+reappraisal+of+older+and+recent+concepts.">The energetics of anaerobic muscle metabolism: a reappraisal of older and recent concepts.</a> Respir. Physiol. 118, 103-115 (1999).</li><li>Franchini, E., Bertuzzi, R. C. D., Degaki, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Energy+Expenditure+in+Different+Judo+Throwing+Techniques.+Proceedings+of+first+joint+international+pre-Olympic+conference+of+sports+science+and+sports+engineering,+vol+II.">Energy Expenditure in Different Judo Throwing Techniques. Proceedings of first joint international pre-Olympic conference of sports science and sports engineering, vol II.</a> Bio-mechanics and sports engineering. , 55-60 (2008).</li><li>Calmet, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Developing+ecological+research+in+judo.">Developing ecological research in judo.</a> Percept. Mot. Skills. 105, 646-648 (2007).</li><li>Mello, F. D., Bertuzzi, R. C., Grangeiro, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Energy+systems+contributions+in+2,000+m+race+simulation:+a+comparison+among+rowing+ergometers+and+water.">Energy systems contributions in 2,000 m race simulation: a comparison among rowing ergometers and water.</a> Eur. J. Appl. Physiol. 105, 615-619 (2009).</li><li>Bertuzzi, R. C., Franchini, E., Ugrinowitsch, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Predicting+MAOD+using+only+a+supramaximal+exhaustive+test.">Predicting MAOD using only a supramaximal exhaustive test.</a> Int. J. Sports Med. 31, 477-481 (2010).</li></ol>

Авторы заявляют, что они не имеют конфликта интересов в отношении данного исследования.

Метод, который мы показали, заяц может быть использована как для непрерывной и прерывистой тренировки. Большим преимуществом метода является то, что он может быть адаптирован для упражнений и спорта, которые трудно будет подражать в контролируемых лабораторных условиях. Кроме того, это единственный доступный метод, позволяющий отличать вклад три различных энергетических систем. Таким образом, метод позволяет изучать спорта с большим сходством с реальными ситуациями, обеспечивая экологическую обоснованность желательно к изучению 9. Например, недавнее исследование Мелло и др. 10. Показал, что вклад в гликолитических 2000 м на воде гребные гонки составляет всего лишь 7%, что означает, что гребля производительность зависит главным образом от аэробного метаболизма. Кроме того, исследование Бенеке и др. 4 подтвердил, что основным источником энергии во время одной из наиболее часто используемых анаэробных тестов, Wingate Анаэробный тест является анаэробный метаболизм (20% аэробных, 30%. АляКЦИЦ и 50% гликолиза). Недавние исследования, наша группа также характеризуется энергией вклад внутреннего восхождения 6 и дзюдо 8, как указано в примере. Действительно, знания о энергетических вклад имеет решающее значение для развития эргогенный стратегии, организации обучения и даже для проверки тестов. Этот метод имеет ряд ограничений. Во-первых, стоимость оборудования составляет несколько высока, и специализированные обученного персонала не требуется. Во-вторых, хотя большинство видов спорта можно имитировать с помощью этой техники, это не любой тип упражнений, которые могут быть изучены с помощью переносного газоанализатора. Наконец, в плазму лактат не точно отражают общую лактат производства скелетных мышцах во время физической активности, результаты, полученные с помощью этой процедуры можно рассматривать как оценочные метаболического спроса во время физических упражнений, а не точную количественную оценку энергетического вклада. Тем не менее, это только проверенные мнойТПК поставляется 11 способен различать вклад три различных энергетических систем.

<table border="1"><tbody><tr><th> Название реагента </th><th> Компания </th><th> Комментарии </th></tr><tr><td> YSI 1500 Sport </td><td> Yellow Springs </td><td> Это оборудование позволяет быстро и легко определения лактата плазмы </td></tr><tr><td> K4 b2 </td><td> Космед </td><td> Это оборудование необходимо для измерения потребления кислорода во всем упражнения </td></tr><tr><td> Программное обеспечение Microcal 6,0 </td><td> Происхождение </td><td> Это программное обеспечение (или любой другой с аналогичными возможностями) будет полезна для расчетов </td></tr></tbody></table>

determining the contribution of the energy systems during exercise

Одним из наиболее важных аспектов метаболического спроса относительный вклад энергетических систем к общей энергии, необходимой для данной физической активности. Хотя некоторые виды спорта сравнительно легко быть воспроизведены в лабораторных условиях (например, бег и езда на велосипеде), ряд видов спорта гораздо труднее быть воспроизведен и изучены в контролируемых условиях. Этот метод представляет, как оценить вклад дифференциальных энергетических систем в спорте, которые трудно имитировать в лабораторных условиях. Понятия показанные здесь, могут быть адаптированы к практически любым видом спорта. Следующие физиологические переменные будут необходимы: отдых потребление кислорода, потребление кислорода упражнения, после тренировки потребление кислорода, остальная концентрация в плазме крови лактата и после упражнений плазмы пик лактата. Для расчета вклада аэробного метаболизма, необходимо потребление кислорода в покое и во время физических упражнений. С помощьютрапециевидной метод расчета площади под кривой потребления кислорода во время упражнений, вычитая области, соответствующей потреблению кислорода отдыха. Для расчета вклада alactic анаэробного метаболизма, после тренировки потребление кислорода кривая должна быть скорректирована в моно-или би-экспоненциальной модели (выбран тот, который лучше всего подходит). Затем, используя условия оборудованная уравнения для расчета анаэробного метаболизма alactic, а именно: ATP-CP метаболизм = 1 (с -1 мл.) Х 1 (с). Наконец, для расчета вклада молочной анаэробные системы, умножьте пик лактата плазмы на 3 и массы тела спортсмена (в результате мл затем преобразуется в L и в кДж). Этот метод может быть использован как для непрерывной и прерывистой тренировки. Это очень интересный подход, поскольку он может быть адаптирован для упражнений и спорта, которые трудно будет подражать в контролируемых условиях. Кроме того, это единственныймодели шириной метод, позволяющий отличать вклад три различных энергетических систем. Таким образом, метод позволяет изучать спорта с большим сходством с реальными ситуациями, обеспечивая желательно экологической обоснованности исследования.

Watch this Scientific Journal Video about Determining the Contribution of the Energy Systems During Exercise at JoVE.com

Determining the Contribution of the Energy Systems During Exercise

Этот протокол позволяет Исследователи сосредоточились на физические упражнения и спортивные науки, чтобы определить относительный вклад три различных энергетических систем для общего расхода энергии во время большого разнообразия упражнений.

Определение вклада Energy Systems во время тренировки

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 ...

Research

JoVE Journal

Biology

Counting and Determining the Viability of Cultured Cells

Подсчет голосов и определение жизнеспособности культивируемых клеток

Determining the number of cells in culture is important in standardization of culture conditions and in performing accurate quantitation experiments. A ...

Mouse Mammary Epithelial Cells form Mammospheres During Lactogenic Differentiation

Мышь эпителиальных клеток молочной форме Mammospheres Во лактогенный Дифференциация

A phenotypic measure commonly used to determine the degree of lactogenic differentiation in mouse mammary epithelial cell cultures is the formation of ...

Gross Dissection of the Stomach of the Lobster, Homarus Americanus

Gross Dissection of the Stomach of the Lobster, Homarus Americanus

Валовой Препарирование Желудок Омар, Homarus атепсапиз</em

The stomach of the American lobster (Homarus americanus) is located in the cephalothorax, between the rostrum and the cervical groove. The anterior end of ...

Determining Cell Number During Cell Culture using the Scepter Cell Counter

Определение сотовый номер при использовании культуры клеток Счетчик скипетр сотовый

Counting cells is often a necessary but tedious step for in vitro cell culture. Consistent cell concentrations ensure experimental reproducibility and ...

Blastomere Explants to Test for Cell Fate Commitment During Embryonic Development

Бластомеров эксплантов для тестирования для сотовых приверженности судьбы во время эмбрионального развития

Fate maps, constructed from lineage tracing all of the cells of an embryo, reveal  which tissues descend from each cell of the embryo.  Although fate maps ...

Live Imaging of Apoptotic Cell Clearance during Drosophila Embryogenesis

Live Imaging of Apoptotic Cell Clearance during Drosophila Embryogenesis

Живая съемка апоптоза клеток во время акции<em&gt; Drosophila</em&gt; Эмбриогенеза

The  proper elimination of unwanted or aberrant cells through apoptosis and  subsequent phagocytosis (apoptotic cell clearance) is crucial for normal  ...

The Use of Chemostats in Microbial Systems Biology

Использование Хемостаты в Микробная системной биологии

Cells regulate their rate of growth in response to signals from the external world. As the cell grows, diverse cellular processes must be coordinated ...

Isolation of Mitochondria from Minimal Quantities of Mouse Skeletal Muscle for High Throughput Microplate Respiratory Measurements

Выделение митохондрий из минимальных количествах мыши скелетных мышц для измерения Высокая пропускная микропланшетов дыхания

Dysfunctional skeletal muscle mitochondria play a role in altered metabolism observed with aging, obesity and Type II diabetes. Mitochondrial ...

Environmental Screening of Aeromonas hydrophila, Mycobacterium spp., and Pseudocapillaria tomentosa in Zebrafish Systems

Environmental Screening of Aeromonas hydrophila, Mycobacterium spp., and Pseudocapillaria tomentosa in Zebrafish Systems

Экологические обследования Aeromonas hydrophila, микобактерии spp. и Pseudocapillaria tomentosa в системах данио рерио

Health monitoring systems are developed and used in zebrafish research facilities because pathogens of Danio rerio such as Aeromonas hydrophila, ...

Establishment of an Extracellular Acidic pH Culture System

Создание внеклеточного кислой рН культуры системы

Conditions of the tumor microenvironment, such as hypoxia or nutrient starvation, play critical roles in cancer progression and malignancy. However, the ...