VLIV POHYBOVÉ AKTIVITY NA NITROOČNÍ TLAK

PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA UNIVERZITY PALACKÉHO V OLOMOUCI

KATEDRA OPTIKY

VLIV POHYBOVÉ AKTIVITY NA NITROOČNÍ TLAK

Diplomová práce

VYPRACOVALA:

VEDOUCÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE:

Bc. Alena Kulhánková

Mgr. Eliška Hladíková

Obor N5345R011 OPTOMETRIE Studijní rok 2012/2013

Čestné prohlášení Prohlašuji, že jsem diplomovou práci vypracovala samostatně pod vedením Mgr. Elišky Hladíkové za použití literatury a dalších informačních zdrojů uvedených v závěru práce.

V Olomouci dne 16. 4. 2013

__________________________ Bc. Alena Kulhánková

Poděkování Děkuji

vedoucí

Mgr.

Elišce

Hladíkové

za

spolupráci,

cenné

rady

a podnětné připomínky v průběhu tvorby diplomové práce. Zároveň děkuji doc. Mgr. Josefovi Mitášovi, Ph.D. z Centra kinantropologického výzkum Institutu aktivního životního stylu Fakulty tělesné kultury UP za zapůjčení přístrojů a pomoc při realizaci experimentální studie. Diplomová práce byla podpořena z projektu Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého č. Prf_2012_014.

OBSAH

1 ÚVOD

6

I. TEORETICKÁ ČÁST

9

2. POHYBOVÁ AKTIVITA

9

2.1. ZÁKLADNÍ CHARAKTERISTIKA A VÝZNAM POHYBOVÉ AKTIVITY

9

2.2.

ROZDĚLENÍ POHYBOVÉ AKTIVITY

10

2.2.1 DĚLENÍ DLE INTENZITY ZÁTĚŽE

11

3. FYZIOLOGIE TĚLESNÉ ZÁTĚŽE

14

3.1 FUNKCE KOSTERNÍHO SVALSTVA

14

3.2 SVALOVÝ METABOLISMUS

17

3.2.1 SYSTÉMY UVOLNĚNÍ ENERGIE

18

3.3 TRANSPORTNÍ SYSTÉM

20

3.3.1 KARDIOVASKULÁRNÍ SOUSTAVA

20

3.3.2 DÝCHACÍ SYSTÉM

23

3.3.3 KREV

26

3.4 NEUROHUMORÁLNÍ REGULACE

28

4. ADAPTACE ORGANISMU NA DLOUHODOBOU ZÁTĚŽ

30

4.1 METABOLICKÁ ADAPTACE

31

4.1.1 ADAPTACE ANAEROBNÍHO SYSTÉMU

31

4.1.2 ADAPTACE AEROBNÍHO SYSTÉMU

31

4.2 KARDIOVASKULÁRNÍ ADAPTACE

32

4.3 ADAPTACE DÝCHÁNÍ

33

4.4 NEUROHUMORÁLNÍ ADAPTACE

34

4

5. OKO A SPORT

35

5.1 ZMĚNY NITROOČNÍHO TLAKU

36

5.2 ZMĚNY OČNÍ PERFUZE

38

6. DOPORUČENÍ POHYBOVÉ AKTIVITY PRO ZDRAVÍ

40

6.1 DOPORUČENÍ WHO

41

6.1.1 DOPORUČENÍ EVROPSKÉ KOMISE

43

6.2 POHYBOVÁ AKTIVITA OSOB S GLAUKOMEM

43

II. EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST

46

7. STUDIE

46

7.1 ZMĚNY NOT DO TŘICETI MINUT PO UKONČENÍ ZÁTĚŽE

48

7.1.1 SOUBOR A METODIKA

48

7.1.2 ROZBOR VÝSLEDKŮ

49

7.2 DISKUSE

53

8. ZÁVĚR

55

POUŽITÁ LITERATURA

57

SEZNAM PŘÍLOH

59

5

1

ÚVOD

Tato práce volně navazuje na mou bakalářskou práci nazvanou „Hydrodynamika oka“ obhájenou v červnu 2011, která byla cílena na problematiku cirkulace komorové tekutiny v oku, její závislosti na výši nitroočního tlaku, chorobám jím způsobených a měření nitroočního tlaku. V experimentální části byly prezentovány výsledky studie sledování změny nitroočního tlaku ihned po vykonání pohybové aktivity. Vzhledem k tomu již v diplomové práci nejsou výše uvedená témata podrobněji rozebírána a předpokládá se jejich znalost. Opakovány jsou pouze stěžejní informace nutné pro pochopení dalšího obsahu práce. Diplomová práce je v teoretické části zaměřena více na fyziologii tělesné zátěže. Nejdříve vymezuje pojem pohybová aktivita, popisuje její význam pro lidstvo a benefity, které přináší. Uvedeno je též dělení pohybové aktivity a charakteristika zátěže dle intenzity a dosažené srdeční frekvence. V následujících kapitolách jsou uvedeny reakční i adaptační mechanismy odpovědi jednotlivých systémů organismu na pohybové zatížení. Samostatná kapitola je věnována zrakovému systému, významu zraku při pohybových aktivitách a změnám v oku, které tyto aktivity přináší. Větší pozornost je věnována změnám nitroočního tlaku. Uvedeny jsou pravděpodobné mechanismy ovlivnění. Pro úplnost je věnována jedna kapitola doporučením Světové zdravotnické organizace (WHO) a Evropské komise, týkajících se míry pohybové aktivity pro zdraví u různých věkových skupin. Zmíněna jsou též doporučení a omezení týkající se pohybových aktivit u lidí s diagnostikovaným glaukomem. Do experimentální části je zahrnuta interpretace a analýza výsledků dvou realizovaných studií. První studie, provedená na Katedře Optiky UP, vychází z již osvědčené metodiky a průkazného výsledku studie provedené v rámci bakalářské práce a zabývá se změnami hodnot nitroočního tlaku v době regenerace do 30ti minut po ukončení pohybové aktivity. Druhá studie pohlíží na vliv pohybové aktivity na nitrooční tlak z dlouhodobějšího hlediska. Jedná se o stálý monitoring tělesné aktivity jedinců a měření hodnot nitroočního tlaku při jejich habituální pohybové aktivitě a cíleném navýšení frekvence a intenzity pohybové aktivity v určitých časových

6

úsecích. Využita byla spolupráce s Fakultou tělesné kultury (FTK) UP. Obě uvedené studie byly inspirovány zahraničními výzkumy. V diplomové práci je mimo české použita i zahraniční literatura. Uvedené informace jsou volně přeloženy a citace materiálů jsou pro přehlednost uvedeny stejným způsobem jako ostatní použité zdroje.

7

Legenda použitých zkratek:

ACSM

American College of Sports

ACTH

Adrenokortikotropní hormon

ATP

Adenosintrifosfát

Ca

Kalcium (vápník)

CNS

Centrální nervová soustava

CO2

Oxid uhličitý

CP

Kreatinofosfát

DF

Dechová frekvence

LA

Laktát (sůl kyseliny mléčné)

MET

Metabolický ekvivalent

MV

Minutová ventilace

O2

Kyslík

PA

Pohybová aktivita

PI

Pohybová inaktivita

POBF

Pulzatilní oční průtok

Q

Minutový objem srdeční

SF

Srdeční frekvence

TK

Krevní tlak

VO2max

Maximální spotřeba kyslíku

VKP

Vitální kapacita plic

WHO

World Health Organization (Světová Zdravotnická Organizace)

ZP

Zorné pole

Δ NOT

Změna nitroočního tlaku

σ

Směrodatná odchylka

8

I.

TEORETICKÁ ČÁST

2.

POHYBOVÁ AKTIVITA

Pohyb a pohybová aktivita (PA) nás provází neustále. Je nedílnou součástí našeho života a je prokázáno, že přispívá ke zlepšování nejen fyzické, ale i psychické pohody a odolnosti, a tím ke zkvalitnění života. Nedostatek PA se podle nejnovější publikace Světové zdravotnické organizace (WHO) z roku 2010 podílí na rozvoji celé řady nepřenosných, tzv. civilizačních chorob, jako jsou kardiovaskulární onemocnění, diabetes 2. typu či některé typy rakoviny. Významně přispívá k výskytu rizikových faktorů těchto onemocnění, vysokého krevního tlaku, zvýšené hladiny cukru v krvi a obezitě. Pohybová inaktivita (PI) je proto obecně považována za jeden z nejhlavnějších rizikových faktorů globální úmrtnosti. Na základě těchto skutečností jsou WHO, ale i jinými mezinárodními organizacemi vydávána globální doporučení týkající se výživy a míry PA pro zdraví. Podrobněji budou tato doporučení popsána v dalších částech práce. [6,7]

2.1. ZÁKLADNÍ CHARAKTERISTIKA A VÝZNAM POHYBOVÉ AKTIVITY

Pojmem činnost neboli aktivita, lze obecně vyjádřit jakékoliv aktivní chování určitého organismu. Přívlastek pohybová zdůrazňuje, že hlavní a nejdůležitější složkou aktivity je pohyb. Dle klasifikace WHO, je PA definována jako „ jakýkoliv pohyb lidského těla produkovaný kosterními svaly, který vyžaduje výdej energie.“ [16] Hlavní charakteristické rysy pohybové aktivity člověka na rozdíl od zvířat jsou následující. Pohybové projevy člověka jsou provázány s inteligencí, na jejímž základě dokáže realizovat i velmi obtížné a složité PA. Inteligence rovněž člověku umožňuje využívat vědomě PA pro zvyšování výkonnosti plánovaným tréninkem i rehabilitaci organismu. Podstatnou roli hraje též anatomie lidského těla, která umožňuje 9

mimořádnou přizpůsobivost pohybů vnějším podmínkám. V neposlední řadě je PA člověka podložena eticky a esteticky, což zahrnuje subjektivní vyjádření pocitů pomocí pohybu. [1] Význam PA pro člověka je mnohostranný. S pohybem jsou spojeny téměř všechny funkce lidského těla. Primární význam má PA v již zmíněné zdravotní prevenci výskytu rizikových faktorů a potažmo vzniku tzv. civilizačních chorob, které jsou způsobeny nesprávnou životosprávou a sedavým způsobem života. Neméně podstatný je účinek PA na psychiku organismu. V důsledku vyplavování endorfinů do krve přináší pohyb uspokojení a celkové zlepšení nálady člověka a hraje též významnou roli ve snižování úrovně stresu a, s tím spojeného, zlepšení kvality spánku. Své uplatnění PA nachází i ve vytváření a upevňování socio-kulturních vazeb mezi lidmi. Výše uvedené benefity však poskytuje pouze optimální PA vztažená především k věku člověka. Nezanedbatelný je též zdravotní stav. V opačném případě může mít nepřiměřená PA i negativní následky. [1, 15]

2.2. ROZDĚLENÍ POHYBOVÉ AKTIVITY

Způsobů dělení PA je hned několik. Obecně ji lze dle publikace Pohybové dovednosti, činnosti a výkony rozdělit na PA parciální a globální. Globální PA je chápána jako veškerá pohybová aktivita bez ohledu na její druh. Definována je tedy jako „ množina všech pohybových aktů a aktivit, souhrn veškerého pohybového chování a jednání v určitém delším časovém období.“ [1] Dochází u ní ke střídání aktivnějších období s pasivnějšími klidovými. Tento periodický charakter se projevuje nejen během dne a noci (cirkadiánní rytmus), ale také v průběhu celého roku (cirkanuální rytmus), kdy v zimě člověk není přirozeně tolik aktivní jako v létě. Důležitou částí globální PA je habituální (zvyková, ustálená) aktivita člověka, kterou mimo vlivu prostředí ve kterém daný jedinec žije, ovlivňuje z části i genetika. Pro charakteristiku globální PA jedince je vhodným ukazatelem velikost energetického výdeje v kcal za den, nejvhodněji přepočítaná na 1 kg hmotnosti. Významnou veličinou habituální PA je též průměrný počet kroků za den. Pokud je myšlen již konkrétní druh aktivity, užívá se označení parciální PA. Definice je následující. Parciální PA je „ množina pohybových aktů zaměřených 10

na dosažení jednoho společného cíle“ [1]. Do této skupiny lze zařadit jak aktivity běžné každodenní, které slouží k uspokojování základních životních potřeb člověka, tak aktivity pracovní a sportovní. Do skupiny sportovních aktivit patří tělocvičná aktivita, jejímž hlavním úkolem je fyzický, ale i duševní a sociální rozvoj člověka, a sportovní trénink zaměřený na zvýšení výkonnosti organismu. Specifickou skupinou jsou cyklické aktivity lokomočního charakteru. Objevují se ve všech zmíněných skupinách, pro člověka jsou v podstatě přirozeností a mají velký význam pro udržování zdraví. Jedná se především o chůzi, potažmo běh, jízdu na kole nebo např. plavání. Pokud daná PA slouží jako prostředek aktivní relaxace a využití volného času je nazývána jako rekreační PA. Jde- li

již o organizovanou činnost soutěžního

charakteru s určitým zaměřením na různé úrovni, mluví se o výkonnostním sportu a při podávání nejvyšších výkonů o vrcholovém či profesionálním sportu. [1,2]

2.2.1 DĚLENÍ DLE INTENZITY ZÁTĚŽE Všechny PA lze charakterizovat a dělit několika způsoby. Vedle typu aktivity, lze užít též její frekvenci a dobu trvání. Nejkomplexnější a jednou z nejdůležitějších charakteristik, je však dělení dle intenzity, tedy zatížení organismu vyvolaného aktivitou. V praxi se pro vyjádření stupně intenzity užívá srovnání tzv. metabolických ekvivalentů (METs).

1 MET označuje výdej energie, tedy spotřebu množství

kyslíku organismem za minutu při klidových podmínkách. Jedná se zhruba o 3,5 ml/kg O2 za minutu. Jakákoliv aktivita poté může být charakterizována jako násobek klidové spotřeby kyslíku. Nízká intenzita

< 3,0 METs

Střední intenzita

3,0 – 6,0 METs

Vysoká intenzita

> 6,0 METs

Hranice 6 METs pro vysokou intenzitu zatížení, tedy pro fyzicky náročnou aktivitu je odvozena z procentuální maximální spotřeby kyslíku organismem (VO2max). Pro většinu populace odpovídá právě 60ti % VO2max. Pro doporučení účinné dávky pohybové aktivity je tento systém dělení vhodný z hlediska závislosti na hmotnosti člověka, ale nebere v potaz rozdílný stupeň zdatnosti jednotlivců, proto jsou hodnoty pouze orientační. V následujících tabulkách je uvedeno několik vybraných aktivit 11

vyjádřených pomocí METs. Pro srovnání jsou uvedeny jak aktivity běžné každodenní, tak aktivity sportovní. U aktivit lokomočního charakteru je ještě uvedena závislost na rychlosti provedení. [1,2]

Aktivita Běžná každodenní

Tělocvičná

Sportovní

Specifikace umývání nádobí, vaření… uklízení, utírání prachu, vysávání… mytí oken práce na zahradě štípání dřeva lehké posilování tanec aerobic posilování se zátěží, body building skoky přes švihadlo stolní tenis tenis basketbal hokej fotbal sjezdové lyžování- obecně

METs 2,3 2,5 3,7 5,0 6,7 3,0 3,0- 5,0 6,0 6,0 8,0- 12,0 4,0 7,0 8,0 8,0 10,0 6,0

Tab. 1 Intenzita zatížení u vybraných PA [1 upr.]

Aktivita Chůze

Specifikace velmi pomalá procházková turistická v přírodě vysokohorská turistika do schodů po rovině různou rychlostí

rychlost km/hod 2,0- 3,0 4,0 5,0 3,0- 5,0 4,0 6,0 8,0 10,0

METs 2,0 3,0 6,0 6,0- 8,0 8,0 3,0 4,5 6,2 9,5

12

Běh

jogging po rovině různou rychlostí

cyklistika

jízda na kole různou rychlostí

6,0- 7,0 10,0 13,0 16,0 10,0 14,0 18,0 22,0 24,0

7,0 10,0 13,5 16,0 3,5 5,0 7,0 10,0 12,0

Tab. 2 Intenzita zatížení u lokomočních PA [1 upr.]

Dalším způsobem určování optimální intenzity a dělení PA je zhodnocení srdeční činnosti, respektive tepové frekvence člověka při probíhající zátěži. Ta poměrně přesně reflektuje míru zatížení konkrétního jedince příslušnou PA a je zde tedy mimo věku jedince zohledněna do určité míry i jeho trénovanost. Dělení a optimální hladina zatížení se vypočítá z hodnoty maximální srdeční frekvence (SF). Ta je závislá na věku a je dána obecným vzorcem SFmax = 220- věk jedince. V průběhu aktivity by se pak měla SF pohybovat v rozmezí 65-85% SFmax. viz obr.1 [18]

Obr.1 Optimální tepová frekvence při PA v závislosti na věku [18]

13

3.

FYZIOLOGIE TĚLESNÉ ZÁTĚŽE

Změny probíhající při pohybovém zatížení v různých systémech organismu lze rozdělit z hlediska charakteru odpovědi na reaktivní a adaptační. Tato část bude věnována pouze změnám reaktivním. Reakce je definována jako bezprostřední odpověď jednotlivých systémů na pohybové zatížení. Na začátku každé PA, tedy při přechodu z klidového stavu do zatížení, dochází k nerovnováze vnitřního prostředí, tzv. homeostázy. Příjem kyslíku neodpovídá výdeji energie. Délka a velikost změn je závislá na době trvání, druhu a intenzitě zátěže. [3,17]

3.1 FUNKCE KOSTERNÍHO SVALSTVA

Svalová činnost patří k základním životním projevům a je podstatou fyzické zátěže. Příčně pruhované kosterní svaly tvoří u žen přibližně 25- 35%, u mužů 35- 45 % celkové hmotnosti. Jsou aktivní složkou celého pohybového systému. Základní stavební jednotkou svalu jsou svalová vlákna. Jedná se o komplex buněk dlouhý i 15 cm s průměrem dosahujícím i desítek mikrometrů. Jsou složeny z 75% vody, 20% bílkovin. Zbytek tvoří sacharidy, tuky, pigmenty a anorganické látky. Obsahují vláknité struktury tzv. myofibrily, které mají schopnost stažlivosti. V jednom svalovém vláknu je obsaženo až několik stovek myofibril, které jsou dále rozděleny na jednotlivé úseky nazývané sarkomery. Jsou dlouhé cca 2-3 µm. V jednotlivých sarkomerách se střídají úseky silných myosinových a slabých aktinových myofilament.

Tyto dvě

základní složky jsou do sebe částečně zasunuty a jejich vzájemné pohyby jsou podstatou svalové kontrakce.

14

Obr.2 Stavba kosterního svalu [19]

Při stahu svalu dojde k zasunutí vláken aktinu a myosinu do sebe a k vytvoření příčných můstků mezi nimi. Síla stahu závisí na počtu vytvořených příčných můstků. Pro správný průběh svalové kontrakce a relaxace, čili pro vytvoření, pohyb a následný zánik příčných můstků mezi myofilamenty, je nezbytná přítomnost iontů Ca ve svalové buňce a dostatečný přísun energie. Ta je dodávána ve formě molekul adenosintrifosfátu (ATP). Ve svalu je pak reakcí vzniklá chemická energie přeměňována na mechanickou a tepelnou energii. Kontrakce svalu je obvykle spojována s přímým zkrácením svalu, ale toto tvrzení není plně pravdivé. Jedná se především o aktivaci svalu a snahu o jeho zkrácení, přičemž jeho délka se ve finále změnit nemusí nebo může dokonce dojít k jeho prodloužení. Charakter i intenzitu svalového zatížení určuje odpor, proti kterému je sval stahován. Při koncentrické kontrakci dochází ke krácení svalu. Odpor vně je menší než vyvíjená svalová síla. Při tomto typu kontrakce dochází z pohybu proti gravitaci, např. zvednutí končetiny. Opačným typem je kontrakce excentrická, která má největší význam pro zpomalování a kontrolu pohybů. Vnější odpor je větší, vyvíjená síla jde směrem od centra a dochází tak k prodlužování svalu. U těchto typů kontrakcí dochází zároveň k pohybu kloubu, proto je svalová zátěž označována jako dynamická. Dalším typem stahu je kontrakce izometrická, při které sval nemění svou délku, ale roste v něm napětí a produkuje sílu. V tomto případě k pohybu kloubu nedochází a zátěž je statická. Při pohybové aktivitě se nejčastěji typy kontrakcí vzájemně kombinují. 15

V kosterním svalstvu se nachází několik typů svalových vláken, respektive typů motorických jednotek, které se od sebe liší nejen strukturou, ale i biochemicky a především funkčně. Motorickou jednotkou se rozumí soubor svalových vláken stejného typu inervovaný jedním motoneuronem. Při práci se zapojují jednotlivé typy vláken podle velikosti svalové kontrakce. Typy svalových vláken:

1) Typ I- SO (slow oxidative) Pro tyto pomalá oxidativní vlákna je charakteristický vysoký obsah myoglobinu a s ním spojená velká oxidační kapacita, jsou také více kapilarizované. Mají nižší rychlost kontrakce, ale zároveň vyšší odolnost vůči únavě. Uplatňují se především při zatížení o nižší intenzitě a vytrvalostních zátěžích. 2) Typ II A- FOG (fast oxidative glycolytic) Rychlá oxidativně glykolytická vlákna mají vysokou glykolytickou kapacitu a střední oxidační kapacitu. Kontrakce probíhá rychle, ale na úkor dřívější únavy. Zapojují se především při středním zatížení. 3) Typ II B- FG (fast glycolytic) Největší glykolytická kapacita spolu s pomalou oxidační kapacitou, rychlou kontrakcí a rychlou unavitelností, jsou typické pro rychlá glykolytická vlákna. Uplatnění nachází při aktivitách silových i rychlostních o maximální intenzitě zatížení. Co se týče procentuálního zastoupení jednotlivých typů vláken, udává se, že pomalá vlákna Typu I tvoří asi 45-55% vláken ve svalech dolních a horních končetin. Zbytek pak připadá na vlákna Typu II. Ale rozložení jednotlivých typů vláken ve svalech různých jedinců je velice individuální. Z velké části je podmíněno geneticky a mění se s přibývajícím věkem. Rozdílný poměr vláken také závisí na typu svalstva. Z funkčního hlediska se svaly dělí na posturální a fázické. Posturální svalstvo slouží k udržování základní polohy těla. Část jeho motorických jednotek pracuje neustále a svaly jsou ve stálém napětí. Obsahují proto větší množství vláken pomalých oxidativních než svaly fázické. Ty slouží k vykonávání pohybů, rychleji se unaví a při delší inaktivitě mohou ochabovat. [2,3, 17] 16

3.2 SVALOVÝ METABOLISMUS

V obecném slova smyslu je metabolismus chápán jako souhrn všech dějů probíhajících v organismu, pomocí kterých dochází k tvorbě využitelné energie a látek nezbytných pro jeho činnost. Skládá se z neustále probíhajících katabolických a anabolických pochodů. Katabolismus je rozkládání látek, při kterém se uvolňuje energie. Chybí při něm rezervy glykogenu a dochází k mobilizaci nesacharidových zdrojů energie, tzn. lipidů a proteinů. Uplatňuje se právě při zvýšené pohybové aktivitě a při udržování vitálních funkcí. Naopak anabolické děje převládají při omezení pohybové aktivity. Jsou charakterizovány tvorbou látek, při které se energie spotřebovává. Spotřeba energie je nižší než nabídka. Vytvářejí se tak energetické rezervy a dochází k regeneraci a novotvorbě tkání. Zdroj energie představují živiny z potravy, které jsou v trávicí soustavě rozkládány a vstřebávány pomocí enzymů. Přijaté sacharidy se štěpí na jednoduché monosacharidy, z nichž nejvýznamnější a nejdůležitější je glukóza. Bílkoviny jsou rozloženy na aminokyseliny a tuky na glycerol a mastné kyseliny. Složitými chemickými transformačními pochody vnitřního metabolismu jsou poté tyto rozdílné látky přeměněny na jeden využitelný zdroj energie, kterým je ATP, potřebný pro funkci kontraktilních složek svalových vláken. Vzhledem k tomu, že vlastní zásoba ATP v organismu je velmi malá, udává se cca 25- 80 mmol na kg svalové hmoty, a při intenzivní zátěži by stačila jen na pár sekund svalové práce, je potřeba ho neustále resyntetizovat z látek produkovaných intermediárním metabolismem. Zdrojem energie pro resyntézu ATP je kreatinofosfát (CP), který vzniká při jeho štěpení jako vedlejší produkt. Energetické rezervy organismu tvoří cukry (glykogen) ve svalových a jaterních buňkách, tuky a proteiny. Při klidovém stavu či velmi mírné zátěži je energie brána ze všech živin, ale k přeměně energie nepřispívají stejnou měrou. Největší roli hrají v tomto případě tuky. Tuk je stálý, má největší energetický obsah (39 kJ/g) a může být snadno mobilizován na rozdíl od sacharidů. Jejich energetický obsah je 17 kJ/g a jsou při svém spalování vázány na vodu. Jejich uplatnění roste se zvyšováním intenzity zatížení. V případě pohybové aktivity spojené s intenzivní činností svalů přebírají místo hlavního energetického zdroje. Bílkoviny nejsou primárně využívány jako zdroj energie, ale ve výjimečných případech, především při dlouhodobé aktivitě 17

nebo při pozátěžové regeneraci, mohou být glukogenezí přeměněny a k tomuto účelu využity. Poměrnou účast na výběru spalovaného substrátu ovlivňuje řada faktorů. Vedle momentálního stavu organismu hraje roli též genetická dispozice a v neposlední řadě míra adaptace organismu na fyzickou zátěž. [2,3, 17]

3.2.1 SYSTÉMY UVOLNĚNÍ ENERGIE V různých fázích a při různém druhu PA a délce trvání zátěže se uplatňují odlišné energetické systémy. Záleží též na intenzitě zatížení a míře dodávky kyslíku transportním systémem. Základní proces produkce ATP je glykolýza neboli postupné štěpení molekul glukózy. A. Bezprostřední uvolnění energie (anaerobní alaktátové) Dodávka energie pro rychlé provedení kontrakce svalu při krátkodobém maximálně intenzivním výkonu (doba trvání se v různých pramenech liší, od 10s do zhruba 75s) je zajišťována uvolněním z pohotových zásob ATP a CP přímo ve svalové tkáni, konkrétně v rychlých glykolytických vláknech Typu II B. Tato zásoba je však velmi omezená jak je uvedeno výše. Při tomto způsobu hrazení bez přísunu kyslíku nedochází ke štěpení cukrů ani k tvorbě laktátu. B. Glykolytický způsob uvolnění energie (anaerobní, glykolytická fosforylace) Při anaerobní glykolýze, při nedostatečné dodávce kyslíku transportním systémem, dochází k přeměně primárně vznikajícího pyruvátu (kyseliny pyrohroznové) na kyselinu mléčnou. Ta se dále rychle mění ve vedlejší produkt sůl kyseliny mléčné neboli laktát (LA). Tento způsob opět využívá rychlá svalová vlákna, uplatňuje se proto především při krátkých intenzivních zátěžích do 2 minut. Množství dodané energie je omezené v důsledku produkce LA a tím vznikající zátěžové metabolické acidózy ve svalu. Akumulace kyseliny mléčné v tkáních způsobuje hromadění vodíkových iontů, které brání kontrakci svalu. LA však není pro organismus dále nevyužitelným odpadním produktem. Po ukončení zátěže, ve fázi regenerace, je jeho část přenášena krví do jater a dále

resyntetizována

na

jaterní

glykogen.

Účinné

odbourávání

LA v kosterních svalech podporuje fáze aktivního odpočinku po ukončení intenzivní zátěže např. vyklusávání, strečink apod. 18

C. Oxidativní způsob uvolnění energie (aerobní, oxidativní fosforylace) Oxidativní fosforylace probíhá nejpomaleji, za dostatečného přísunu potřebného kyslíku. Zapojovány jsou pomalá oxidativní vlákna Typu I. Dává největší množství energie s takřka neomezenými rezervami. Proto se uplatňuje u dlouhodobějších a vytrvalostních činností střední, ev. mírné intenzity trvajících déle než 2-3 minuty. Nedochází při ní k nárůstu hladiny kyseliny mléčné v krvi. Limitujícím faktorem je pouze stav zásob substrátu (glykogen, tuky), ze kterého

jsou

vytvářeny

makroergní

fosfáty

pro

činnost

svalu

a současná schopnost transportního systému dopravit co největší množství kyslíku. Hraje též rozhodující roli v rychlém doplňování zásob ATP a CP na max. výchozí hladinu.

Obr. 3 Schéma využití zdrojů energie v závislosti na čase [2]

Na obrázku (Obr. 3) je schematicky znázorněn průběh a prolínání výše uvedených systému hrazení energie v závislosti na délce zatížení. Jednotlivé systémy se zapojují postupně a vzájemně se doplňují. V prvotní fázi se nejvíce zapojují rychlé motorické jednotky. Uplatňuje se systém uvolnění energie z makroergních fosfátů ATP a CP následovaný rychlím nástupem glykolytické fosforylace bez účasti kyslíku. Oxidativní fosforylace má nejmírnější nástup. K její aktivaci dochází až mezi 1. a 2. minutou zátěže. [2,3, 17]

19

3.3 TRANSPORTNÍ SYSTÉM

Pro zajištění správné funkce organismu je potřebný trvalý přísun kyslíku (O2) a živin a současný odvod oxidu uhličitého (CO2) a ostatních odpadních látek metabolismu. Tuto funkci zajišťuje transportní systém. Jedná se o komplex orgánů. Mezi základní patří plíce, za dýchací systém, srdce a cévy za systém kardiovaskulární a krev jako transportní médium. Výsledkem změn v transportním systému po začátku pohybové aktivity je rostoucí příjem O2 a výdej CO2. [3,17]

3.3.1 KARDIOVASKULÁRNÍ SOUSTAVA Kardiovaskulární soustava se skládá z části centrální, kterou tvoří srdce a z části periferní zastoupené cévami. Srdce pracuje jako pumpa, která uvádí do oběhu krev rytmickým stahování (systola) a dilatací, plněním (diastola) srdečního svalu. K zamezení protisměrného pohybu krve slouží srdeční chlopně. Během jednoho stahu je při klidovém stavu organismu z levé srdeční komory vypuzeno do krevního řečiště zhruba 60-80 ml krve. Toto množství se nazývá systolický objem. Převodní soustava srdeční zajišťuje vytváření a přenos elektrických impulzů tak, aby došlo k optimální intenzitě a frekvenci srdečních stahů. Nejrychleji se elektrické impulzy tvoří v tzv. sinoatriálním uzlíku a určují srdeční (sinusový) rytmus neboli srdeční frekvenci (SF). Klidová SF se u člověka pohybuje v rozmezí 60-100 tepů/min. Násobek systolického objemu a minutové SF určuje minutový objem srdeční (Q). V klidu jsou jeho hodnoty 4-5 l krve. [4,17] Vlastní oběhový systém, část periferní, je tvořen cévami. Ty se podle své funkce dělí na distribuční- tepny (arterie), difúzní- vlásečnice (kapiláry) a sběrné- žíly (vény). Arterie vedou okysličenou krev ze srdce do kapilárního řečiště jednotlivých tkání, kde dochází k výměně látek a plynů (O2↔CO2). Žílami je poté krev dopravena zpět do srdce. Tok krve je ovlivněn periferní cévní rezistencí. Tj. odpor kladený toku krve vznikající v cévním řečišti. Závisí na několika faktorech. Nejdůležitějším faktorem je průsvit cév, dále pak vnitřní tření proudící krve o stěny cév a viskozita krve. Při vasokonstrikci dochází ke zmenšení průsvitu cév a nárůstu periferní cévní rezistence, při vasodilataci periferní cévní rezistence klesá v důsledku rozšíření cévního průsvitu. Tyto mechanismy přímo ovlivňují hodnoty krevního tlaku viz. níže. [3,4] 20

Změny v oběhovém systému po započetí pohybové aktivity mohou být hodnoceny ve dvou fázích průvodní a následné. Během fáze průvodní dochází zprvu, v iniciální části, k rychlým a velkým změnám. SF se zvyšuje. Později, v přechodové části, se růst SF zpomaluje, až dosáhne hodnot odpovídajícím podávanému výkonu (rovnovážný stav). Této fázi podle učebnice Havlíčkové předchází fáze úvodní, tzv. předstartovní stavy. Jedná se v podstatě o zvýšení SF ještě před výkonem způsobené emocemi a podmíněnými reflexy. Poslední fáze následná je určena funkcí vegetativního nervstva a představuje zprvu strmý poté pozvolnější návrat SF k původním klidovým hodnotám. Ty mohou být dosaženy dle intenzity zatížení až po několika desítkách minut. Systolický objem při zatížení stoupá. Maximálních hodnot 120- 150 ml, zhruba dvojnásobku klidové hodnoty, dosahuje při SF 110- 120 tepů, což odpovídá mírně až středně zatěžující aktivitě 30-40% VO2max. Dále už k nárůstu nedochází. Jeho hodnoty závisí na rozměrech a kontraktilitě srdce, periferní rezistenci a plnění dutin. Při překročení kritických hodnot SF (SFmax) dochází k výraznému zkrácení doby diastoly, srdce se nestačí dostatečně naplnit a dochází tak ke snížení systolického objemu. To již není pro organismus ekonomické a vede k přerušení zátěže. Výpočet hodnoty SFmax byl již uveden v oddílu 2.2.1. Pokud dochází na začátku a během aktivity ke zvyšování SF i systolického objemu, je patrné, že dojde i ke zvýšení minutového objemu srdečního (Q). Míra zvýšení je závislá na intenzitě. Při středně těžké zátěži je růst strmější, při maximální zátěži pomalejší. Celkově se může Q zvýšit až na pětinásobek klidové hodnoty, tj. 20- 25 l/min. V krevním řečišti dochází též k určitým změnám. Na začátku aktivity dojde k redistribuci krve v cévním řečišti tak, aby byly dobře zásobovány pracující svaly. Dochází k dilataci arteriol a tím k poklesu periferní cévní rezistence. V důsledku těchto změn dojde ke zvýšení průtoku krve při stejném tlaku. V klidu protéká svaly cca 20% z Q krve. Dle intenzity zátěže může být dodáváno svalům až 80%. Vždy však musí zůstat určité množství krve pro zásobování CNS a pro regulaci tělesné teploty, která v důsledku tělesného zatížení stoupá. [2,3] Krevní tlak (TK) je jednou z nejsnáze měřitelných veličin, která přímo odpovídá momentálnímu stavu kardiovaskulárního systému. Má dvě složky. Systolický krevní tlak určuje tlak, pod kterým je vypuzena krev ze srdce do oběhu. Při klidovém systolickém objemu 70 ml odpovídá systolický krevní tlak hodnotě cca 120 mmHg. 21

Diastolický tlak vzniká při diastole (plnění) srdce v důsledku zpětného uvolňování napnutých stěn aorty. Jeho hodnoty jsou nižší cca 70-80 mmHg, ale díky němu je zajištěno kontinuální proudění krve cévním řečištěm a podílí se také na udržování stálého tlakového gradientu v srdci, který brání zpětnému toku krve. Rozdíl hodnot systolického a diastolického tlaku se nazývá tlaková amplituda. Hodnoty TK závisí na intenzitě činnosti srdce, periferní rezistenci a zvyšujícím se množství krve, která je při zatížení organismu vyplavována z krevních zásobáren např. z jater, sleziny či plic. Při dynamické zátěži se mění především systolický krevní tlak. Diastolický zůstává stabilní nebo se vychyluje jen mírně. Vedle intenzity zátěže je zde velmi podstatným faktorem

délka trvání zátěže. Při aktivitách o malé intenzitě

a při dlouhodobých vytrvalostních aktivitách se hodnoty systolického tlaku zvyšují jen málo a za určitou dobu, při nepřerušení aktivity, mohou dokonce klesnout k výchozím hodnotám. Příčinou je snížení periferní cévní rezistence při zvýšené vasodilataci cév. Při středním zatížení systolický tlak stoupá (130- 170 mmHg). Nejvyšších hodnot dosahuje při submaximální zátěži (180-240 mmHg). Po ukončení aktivity se krevní tlak nejprve rychle, později pomaleji vrací ke klidovým hodnotám. Délka návratu se pohybuje u středního zatížení od 5ti do 30ti minut, u submaximálního zatížení se může prodloužit až na 60 minut. Oproti tomu při krátkodobé maximální zátěži organismu trvající jen několik sekund krevní tlak prudce vystoupá na hodnoty kolem 190 mmHg a poměrně rychle klesne zpět. Doba návratu je do 15ti minut. Hodnoty diastolického tlaku kolísají v důsledku změn periferní cévní rezistence. Při únavě začne diastolický krevní tlak klesat. V případě statického zatížení organismu, které je charakterizováno vydáváním síly bez pohybu, jsou změny hodnot krevního tlaku ovlivňovány měnícím se nitrohrudním tlakem. Zvýšení nitrohrudního tlaku např. při vzpírání vede ke stlačování velkých cév a tím dochází k omezování cirkulace krve. Prvotně se zhoršuje žilní návrat, poté při zvýšeném naplnění žilního systému dochází zpětně ke zvýšení tlaku i v tepnách. Dochází k rychlým změnám krevního tlaku, které mohou být při intenzivní zátěži extrémní. Zvyšují se zde obě složky krevního tlaku, systolický i diastolický. [3,4,17]

22

3.3.2 DÝCHACÍ SYSTÉM Dýchání obecně znamená výměnu dýchacích plynů, kyslíku (O2) a oxidu uhličitého (CO2), potřebných pro život organismu. Bez přísunu O2 cílovým tkáním nejsou buňky schopné vyrábět energii potřebnou pro svou existenci a dochází k jejich zániku. Různé orgány v těle jsou různě citlivé na nedostatek O2. Nejrychleji reagují ty, které mají vysoké nároky na jeho spotřebu tj. např. mozek a srdce. Naopak CO2 vzniklý při metabolických procesech musí být z těla odveden pryč. Dýchací systém zahrnuje jak vnější dýchání tzv. ventilaci, tak vnitřní dýchání tzv. respiraci. Ventilace označuje výměnu mezi vzduchem atmosférickým a vzduchem alveolárním v plicích. Pojem respirace značí výměnu dýchacích plynů mezi plícemi, resp. plicními sklípky (alveoly), a krví a také mezi krví a cílovými tkáněmi. Výměna plynů se uskutečňuje difúzí ve směru tlakového gradientu způsobeného změnami nitrohrudního tlaku. O2 difunduje z oblasti vyšší koncentrace ve vdechovaném vzduchu do plicních alveolů, kde je jeho koncentrace nižší a CO2 naopak. Ventilace je stále se opakující děj, ve kterém se střídají dvě extrémní polohy- vdech a výdech. Aktivním procesem je vdech (inspirium). Je zprostředkován v klidovém stavu především funkcí bránice. Bránice je plochý sval oddělující dutinu hrudní a břišní. Při vdechu se stahuje, zmenšuje se její vyklenutí do dutiny hrudní a tím se zvětšuje objem dutiny hrudní asi o 350 ml, což odpovídá množství vdechnutého vzduchu. Při vdechu se dále aktivně zapojují zevní mezižeberní svaly. Ty napomáhají roztahování hrudního koše. Po vdechu následuje při běžných klidových podmínkách pasivní proces výdechu (expirium). Pružné síly orgánů dutiny břišní vtlačují bránici zpět do hrudníku a též elastické úpony žeber vracejí hrudní koš do výchozí polohy. Výdechové svalstvo- vnitřní mezižeberní svaly a svaly břišní se zapojují pouze v určitých případech. Po vdechu prochází vzduch dýchacími cestami do plic. Při průchodu dochází k čištění a ohřívání vdechnutého vzduchu. Dýchací cesty začínají dutinou nosní, ev. dutinou ústní, pokračují nosohltanem přes hrtan, dále průdušnicí (tracheou) do dvou bronchiálních stromů plic které končí plicními sklípky (alveoly). Zde teprve dochází k výměně dýchacích plynů mezi vzduchem a krví. Vzhledem k tomu, že dýchací cesty se na tomto procesu přímo nepodílejí, představují anatomicky tzv. mrtvý dýchací prostor. Celkový objem tohoto prostoru činí cca 150 ml a má důležitý význam pro správný fyziologický průběh výměny plynů. Vedle anatomického mrtvého prostoru 23

je používá též pojem funkční mrtvý prostor, který navíc zahrnuje i alveoly, které se momentálně nepodílí na výměně plynů. Objem ventilace při zachování klidových podmínek je zhruba 500ml (150 ml z mrtvého dýchacího prostoru a 350 ml alveolárního vzduchu) a nazývá se klidový dechový objem. Počet dechů za minutu určuje dechová frekvence (DF). V klidu se pohybuje mezi 12ti-15ti dechy/min. Násobkem těchto dvou veličin je minutová ventilace (MV). Určuje jaké množství vzduchu prodýchá člověk za minutu. Klidová minutová ventilace činí cca 7,5l vzduchu/min. Její hraniční hodnoty mohou dosáhnout až k 150 l/ min. Při klidovém dýchání nedochází k maximálnímu vdechu ani výdechu. Maximálním nádechem je člověk schopen dostat do plic navíc ještě cca 2-3 litry vzduchu. Rozdíl mezi klidovým vdechem a maximálním nádechem se nazývá inspirační rezervní objem. Stejně tak klidový výdech nedosahuje svého maxima. Expirační rezervní objem činí cca 1,1l vzduchu. Obě dechové rezervy spolu s dechovým objemem určují tzv. vitální kapacitu plic (VKP). Její fyziologické hodnoty se pohybují v rozmezí 3-5 litrů a jsou závislé na pohlaví, věku, výšce, hmotnosti a životním stylu jedince. VKP se může výrazně zvýšit tréninkem. [4,17] Reaktivní změny v dýchacím systému lze rozdělit do několika fází. První může nastat již před začátkem pohybové aktivity a souvisí stejně jako u kardiovaskulární soustavy s tzv. předstartovními stavy. Po započetí pohybové činnosti dochází nejprve v iniciální fázi k rychlým změnám (30- 40s). Ty se pak postupně zpomalují ve fázi přechodné. Zde dochází k doladění a přizpůsobení metabolickým požadavkům pracujících svalů. Ke zrychlení DF dochází ihned v začátku zátěže. Z klidové frekvence 15- 20 dechů/min se frekvence zvýší dle intenzity až na 30-40 dechů/min. Zároveň s ní se mění i dechový objem. Postupně se ustálí optimální poměr mezi dechovým objemem a frekvencí potřebný pro danou intenzitu zatížení s nejmenšími nároky na energii. Při zátěžích vyšší intenzity delších než 40- 60s se může objevit řada subjektivních i objektivních příznaků tzv. mrtvého bodu. Příčinou obtíží je disharmonie různých funkcí organismu při přecházení neoxidativního metabolismu v oxidativní. Mezi nejvíce nepříjemné subjektivní příznaky patří dechová nedostatečnost. Déle se mohou objevovat svalové bolesti, slabost, popř. tuhnutí svalstva. Z objektivních příznaků je nejvíce patrná narušená ekonomika dýchání a s ní spojený pokles výkonu. Dochází 24

ke snížení dechového objemu a zvýšení DF. Pokračuje-li člověk dále ve výkonu, příznaky mrtvého bodu se postupně ztrácejí. Snižuje se DF, zvyšuje dechový objem, výkon organismu opět stoupá a nastupuje tzv. druhý dech. Projevy mrtvého bodu nastupují dříve u kratších a intenzivnějších zátěží. Při mírnějším zatížení trvajícím dlouhou dobu nastává později nebo nastat vůbec nemusí. Jeho průběh se dá též ovlivnit tréninkem až k úplnému vymizení subjektivních příznaků. Po 2-3 minutách méně intenzivního zatížení, při vyšším zatížení po 5-6 minutách dochází k nástupu rovnovážného stavu. Při lehkém až středním zatížení do 60% VO2max roste minutová ventilace v podstatě lineárně s rostoucí spotřebou O2. Při vyšších intenzitách však již dochází k nedostatečnému krytí kyslíkových potřeb pracujících svalů a k převážně aerobní způsob krytí je postupně nahrazován krytím anaerobním, jehož důsledkem je zvýšená tvorba LA a zvýšená koncentrace vodíkových iontů. V důsledku těchto změn dochází k aktivaci kompenzačních systémů, které mají za úkol udržení homeostázy organismu. Zvyšuje se produkce CO2, která je eliminována hyperventilací. Tento zlom v energetickém krytí se nazývá anaerobní (laktátový) práh. V rámci pohybové činnosti se mění i mechanika dýchání. Zvyšuje se podíl dýchání pomocí bránice. Do určité DF asi 30 dechů/min je dýchání podobné klidovým podmínkám. Odehrává se spontánně za minimálních energetických potřeb. Vdech je aktivní a výdech pasivní. Při dalším zvyšování intenzity zátěže je již nutné při stále se zvyšujícím dechovém objemu vydechovat častěji. To umožňuje expirační rezervní objem. Musí se ale aktivně zapojit i výdechové svalstvo, což vyžaduje větší množství energie. Při velmi těžké práci s DF až 60 dechů/min většina lidí začne dýchat místo dutinou nosní ústy. Takový způsob dýchání sice usnadňuje práci dýchacích svalů, ale vzduch vdechnutý ústy, který neprošel přes sliznici dutiny nosní, není upraven pro vstup do alveolů. Je suchý, studený a obsahuje větší množství prachových částic, což nepůsobí příznivě a u citlivých osob může vyvolat i reakci ve formě spasmu průdušek. Po skončení zátěže klesá hodnota minutové ventilace k původním hodnotám. V prvních zhruba dvou minutách klesá rychle, později se vrací pomaleji. Úplný návrat k výchozím hodnotám je shodný s časem dosažení klidových hodnot spotřeby O2. Všechna pozátěžová ventilace se dá vyjádřit jako tzv. ventilační dluh. Jeho součástí je i tzv. kyslíkový dluh. 25

Kyslíkový dluh neboli pozátěžový kyslík, přestavuje veškerou nadmíru spotřeby O2 po ukončení aktivity nad běžnou klidovou hodnotu. Splácí tzv. kyslíkový deficit, který vzniká ihned po začátku zátěže, kdy transportní systém není schopen dodávky dostatečného množství O2 pracujícím tkáním a vzniká tak nepoměr mezi nabídkou (spotřebou) O2 a poptávkou (potřebou). Kyslíkový dluh má 3 složky. Rychlá laktátová slouží

k obnově

ATP

a

CP.

Pomalá

laktátová

se

uplatňuje

v resyntéze

LA na zásobní glykogen. Poslední pomalá alaktátová obnovuje klidové funkční i metabolické podmínky. Největší kyslíkový dluh se paradoxně projevuje u zátěží submaximální intenzity a činí 5-7 l oproti maximální intenzitě, kde je jen 3-5 l. Při středním zatížení se pohybuje mezi třemi až pěti litry a pokud se objeví i u mírné intenzity zátěže bývá zpravidla do 2 l.[2,3, 17] Vztah mezi kyslíkovým deficitem a dluhem je znázorněn na Obr.4.

Obr. 4 Vztah mezi kyslíkovým deficitem a kyslíkovým dluhem [2]

3.3.3 KREV Krev jako transportní médium je hlavní součástí vnitřního prostředí organismu. Tvoří asi 8% hmotnosti těla, tj. zhruba 4-5 litrů. Přesný objem je individuální, obecně mají ženy méně krve než muži. Její hlavní složkou je tekutá krevní plazma obsahující 26

četné organické i anorganické látky. V ní jsou rozptýleny jednotlivé buněčné elementy, červené krvinky (erytrocyty), bílé krvinky (leukocyty) a krevní destičky (trombocyty). Bílé krvinky se uplatňují především v imunitním systému. Bojují v těle proti infekcím, mají schopnost rozpoznávání cizích nebo změněných struktur a pomáhají s jejich odstraněním. Funkcí krevních destiček je ochrana organismu před ztrátami krve. Jsou odpovědné za srážlivost krve. Z hlediska transportního systému jsou nejdůležitějším elementem červené krvinky, jejichž hlavní úlohou je transport dýchací plynů. Počet erytrocytů je rozdílný u obou pohlaví. Muži mají 4,3- 5,3×1012/l krve, ženy méně 3,8-4,8×1012/l krve. Vznikají v kostní dřeni procesem zvaným erytropoeza. Ke správnému průběhu erytropoezy je potřeba dostatečná dodávka potřebných látek a energie. Nejdůležitějšími látkami jsou železo, vitaminy skupiny B a aminokyseliny. Řízena je pomocí erytropoetinu, tj. hormon produkovaný ledvinami. Jeho tvorba je závislá na obsahu kyslíku v krvi. Pokud je ho nedostatek, dochází k tkáňové hypoxii a hormon se začíná tvořit, aby zvýšil počet erytrocytů a tím i zlepšil dodávky O2 tkáním. Kyslík je v erytrocytech přímo vázán na červené krevní barvivo hemoglobin. Gram hemoglobinu váže 1,39 ml O2. Celkově je přenášeno v 1 litru arteriální krve přibližně 200 ml O2. V cílových tkáních dochází k vyvázání kyslíku za jeho předání tkáni. Množství předaného kyslíku se odvíjí od jeho stávající koncentrace v tkáni. Čím méně O2 je v tkáni přítomno, tím více se uvolňuje z erytrocytu. Hemoglobin též přenáší metabolismem vznikající CO2. Jeho navázání je však podmíněno volnou vazbou po předání O2. [4,17] Na začátku pohybové zátěže se v důsledku hormonálních změn zvýší krvetvorba. Zvýší se počet červených, ale také bílých krvinek i krevních destiček. Nasycení arteriální krve kyslíkem zůstává nezměněné, ale mění se množství O2 ve venózní krvi. Výše změny závisí na míře využití O2 v tkáních, která se zvyšující se zátěží roste. Spotřeba O2 při VO2max roste až k hodnotám 3 l/min u mužů a 2 l/min u žen. I množství CO2 v arteriální krvi je v klidu i při zátěži stále stejné. Při zatížení jeho koncentrace v žílách roste. Po ukončení zátěže se počty krevních elementů rychle vrací k výchozím hodnotám. [3,17]

27

3.4 NEUROHUMORÁLNÍ REGULACE

Jak bylo již zmíněno v úvodu kapitoly, pohybová zátěž se projevuje narušením vnitřního prostředí organismu. Tato reakce na vzniklou stresovou situaci musí být co nejrychleji zmírněna regulačními mechanismy až do obnovení homeostázy. Všechny výše uvedené regulační mechanismy jsou řízeny nervovým a humorálním systémem. Nervový systém je odpovědný za regulaci svalové činnosti. Základními jednotkami jsou neurony. Ty jsou vzájemně propojeny tzv. synapsemi a vedou informace ve formě akčního potenciálu od center k receptorům. V případě svalů na

motorickou

ploténku.

Tam

dojde

k vzniku

dalšího

akčního

potenciálu,

který se dále šíří membránami svalových buněk a aktivuje nitrobuněčné děje, které vyústí v kontrakci svalu. Nejvýše postaveným řídícím centrem je mozková tkáň. Základní impulsy k provedení určitého pohybu včetně jeho bližší specifikace, např. intenzity a rychlosti, jsou vysílány z motorických center v mozkové kůře. Vlastní provedení pohybu je poté řízeno reflexy z míchy cestou pyramidové a extrapyramidové dráhy. V souvislosti s aktivní činností svalstva stoupá vzruchová aktivita nejen motorických center v kůře mozkové, ale narůstá i aktivita subkortikální, především v hypotalamu. Hypotalamus má velký význam v řízení endokrinního a vegetativního nervového systému. Právě vegetativní (autonomní) nervový systém hraje významnou roli v zátěžové fyziologii. Primární úlohou vegetativního systému je řízení činnosti vnitřních orgánů a metabolismu v rozdílných životních podmínkách. Je vůlí neovlivnitelný. Má dvě protichůdné složky sympatickou a parasympatickou, které se vzájemně nacházejí v jakési funkční rovnováze. V určitých případech však dochází k převaze některé složky. V klidu převažuje aktivita parasympatiku. Už při zatížení nižších intenzit jeho aktivita klesá a naopak začíná převažovat aktivita sympatická. Vzestup sympatické aktivity je více patrný při dalším zvyšování zátěže a přetrvává po celou dobu jejího trvání. Organismus se mobilizuje k vyrovnání se zvýšenými nároky tělesné zátěže. Sympatikus je funkčně napojen na endokrinní systém, vyvolává zvýšenou produkci a vyplavování katecholaminů adrenalinu a noradrenalinu z dřeně nadledvin. Katecholaminy působí na změny metabolické i na změny v transportním systému. Blíže 28

byly tyto změny popsány v předchozích oddílech. K větší produkci obou hormonů dochází při intenzivních anaerobních zatíženích, ale převažuje produkce adrenalinu. U aerobního zatížení je produkce nižší a převažuje noradrenalin. V období po ukončení zátěže se opět zvyšuje aktivita parasympatiku. Uplatňuje se při urychlování regeneračních procesů. Zvyšuje vstřebávání živin a tím umožňuje rychlejší obnovu energetických rezerv organismu. Dále snižuje činnost srdce a zklidňuje dýchání. Na rozdíl od sympatiku není funkčně propojen s endokrinním systémem. Vedle již zmíněné zvýšené produkce katecholaminů jsou aktivací sympatiku při pohybovém zatížení ovlivněny i další žlázy endokrinního systému. Ty produkují hormony, které aktivují další žlázy s vnitřní sekrecí (např. hypofýza a hypotalamus) nebo

přímo

ovlivňují

metabolické

pochody

(periferní

endokrinní

žlázy).

Mezi významné hypofyzární hormony uplatňující se v souvislosti s pohybovou aktivitou patří adrenokortikotropní hormon (ACTH), který stimuluje tvorbu glukokortikoidů v kůře nadledvin. Ty pak urychlují proces glukogeneze. Jeho produkce stoupá společně se zátěží. Dalším hypofyzárním hormonem je tyreotropin. Řídí činnost štítné žlázy a produkci jejího nejdůležitějšího hormonu tyroxinu, který v organismu zvyšuje oxidaci živin a tím urychluje uvolnění energie pro tvorbu ATP. Stejně jako u ACTH jeho produkce při zatížení stoupá, ale míra vzestupu záleží na trénovanosti jedince. Poslední skupinou této kategorie hormonů jsou gonadotropiny, jejichž prostřednictvím je ovlivněna produkce pohlavních hormonů. Z druhé skupiny hormonů produkovaných periferními endokrinními žlázami, bez přímého řízení hypofýzou, se v zátěžových regulacích nejvíce uplatňuje inzulin. Je významným zotavovacím hormonem, stimuluje anabolické reakce. Při zátěži jeho produkce klesá s mírou aerobní zátěže. Zvýšená je naopak u anaerobní zátěže. Metabolismus tekutin při zátěži ovlivňují antidiuretický hormon, aldosteron a renin. Mezi ostatní regulátory sekrece hormonů při pohybových aktivitách patří endogenní opioidy endorfiny. Vznikají v mozku, nejvíce v hypotalamu, a mají výrazný narkoticko-analgetický účinek. Ovlivňují sekreci hypofyzárních hormonů. Jejich tvorba stoupá především při intenzivním zatížení, kdy navozují pocit euforie. V případě extrémní

zátěže

jejich

nadprodukce

způsobuje

poruchu

fyziologických

neuroendokrinních regulací a může tak mít negativní dopad na organismus, např. zvýšením rizika srdečního infarktu při pozdější detekci ischemie způsobené zvýšením prahu bolesti. [2,3,4] 29

4.

ADAPTACE ORGANISMU NA DLOUHODOBOU ZÁTĚŽ

Tato kapitola se zaměří na adaptační změny v organismu při dlouhodobé opakované pohybové zátěži. Adaptace je vyjádřena schopností orgánových systémů přizpůsobovat se stavbou i funkcí dlouhodobé, opakující se zátěži. Nejedná se o jednoduchý fyziologický proces, ale o komplex vzájemně na sebe navazujících a propojených mechanismů, které ovlivňují jednotlivé systémy a jejich vzájemnou koordinaci. Odborně se nazývá pojmem trénovanost. Jejím cílem je dosáhnout co nejmenšího vychýlení homeostázy vnitřního prostředí a nejekonomičtější dodávky energie pro požadovanou PA. Určité adaptační změny se při pravidelném opakování PA dostaví u každého jedince, bez ohledu na jeho věk, pohlaví či zdravotní stav. Míra adaptace závisí na druhu, frekvenci, intenzitě a délce tréninku. Aby došlo ke zvýšení výkonnosti jedince a snižující se odezva byla opět dostatečná, musí se postupně navyšovat intenzita tréninku. Druh tréninku závisí na tom, jaké pohybové schopnosti mají být rozvíjeny. Pohybové schopnosti, zjednodušeně řečeno vnitřní předpoklady k realizování určité pohybové činnosti, se dělí na schopnosti koordinační a kondiční. Kondiční se dále dělí na silové rychlostní a vytrvalostní. 1) Silové pohybové schopnosti mají svou roli ve všech sportovních aktivitách. Jsou zhruba z 65ti%

určovány geneticky. Síla je potřebná k překonávání,

udržení či brzdění určitého odporu. 2) Rychlostní schopnosti se uplatňují u aktivit s žádným nebo velmi malým odporem a zároveň vysokou až maximální rychlostí. Komplexní rychlost je dána kombinací rychlostí jednotlivých fází aktivity. Skládá se tedy s reakční rychlosti v začátku pohybu, acyklické rychlosti jednotlivých pohybů a rychlosti cyklické dané frekvencí opakovaných pohybů. 3) Vytrvalostní schopnosti jsou schopnosti co nejdéle provádět PA požadované intenzity nebo PA nejvyšší intenzity za daný čas. Dle délky provádění PA se vytrvalost dělí na krátkodobou (2-3 min) s maximální intenzitou zatížení, střednědobou (8-10 min) se submaximálním zatížením a dlouhodobou (>10 min). Jednotlivé délky zatížení se liší i způsobem energetického hrazení. 30

Od anaerobního u krátkodobé intenzivní zátěže až po plně oxidativní u aktivity dlouhodobé. [2,17]

4.1 METABOLICKÁ ADAPTACE

V kosterním svalstvu dochází vlivem tréninku ke strukturním i biochemickým adaptačním změnám, které se projevují i za klidových podmínek. Ale patrné jsou především v metabolické reakci svalů při zatížení.

4.1.1 ADAPTACE ANAEROBNÍHO SYSTÉMU Anaerobní

systém

uvolňování

energie,

neboli

glykolytická

fosforylace,

se uplatňuje nejvíce u intenzivních zátěží. Adaptace svalové tkáně při rozvoji rychlostních schopností spočívá ve zvýšení obsahu makroergních fosfátů ATP a CP, které jsou hlavním energetickým zdrojem svalové činnosti v prvních vteřinách zatížení. Při silovém tréninku dochází k hypertrofii (zbytnění) svalových vláken. Současně se zvyšuje aktivita některých enzymů ovlivňujících tvorbu ATP. Největší změny jsou patrné v rychlých svalových vláknech Typu II B.

4.1.2 ADAPTACE AEROBNÍHO SYSTÉMU Změny při aerobním (vytrvalostním) tréninku se projevují především v pomalých oxidativních vláknech Typu I. Dochází ke zvýšení počtu a zvětšení mitochondrií ve svalových buňkách, které zprostředkovávají funkci ATP, a současně se zvýší enzymatická oxidativní aktivita. V okolí svalových vláken roste počet krevních kapilár. Zároveň klesá podíl rychlých glykolytických vláken ve svalech. Tyto změny spolu se změnami v transportním systému vedou k podstatnému zvýšení aerobního výkonu jedince, tzn. jedinec je schopen hradit výkon vyšším podílem aerobního krytí bez kumulace LA. Ve svalových vláknech roste hladina energetických zásob ve formě glykogenu, jelikož energie je při nižší a submaximální intenzitě zátěže brána z větší části z takřka 31

neomezených tukových zásob. Energetické zásoby glykogenu jsou tak ušetřeny a připraveny k využití při zvýšení intenzity zátěže. U trénovaných osob dochází k mobilizaci energie z tukových zásob rychleji než u jedinců netrénovaných. [2,3, 17]

4.2 KARDIOVASKULÁRNÍ ADAPTACE

Vliv tréninku na kardiovaskulární soustavu se projevuje jak strukturálními adaptačními změnami srdce i periferie, tak změnami funkčními. Úzce souvisí s adaptací kosterního svalstva a jeho požadavky na dodávku O2. Postupně dochází k ekonomizaci srdeční činnosti. Největší vliv má trénink vytrvalostního charakteru. Z hlediska funkčního již po několika týdnech tréninku lze zaznamenat sníženou klidovou SF (klidová bradykardie) i nižší SF při stejné intenzitě zatížení. Na jejím snížení se podílí také zapojené kosterní svalstvo. V důsledku pravidelné aktivity se

zlepšuje

jeho

tonus,

a

tím

i

funkce

jako

podpůrné

pumpy

oběhu

při rytmických činnostech. Zlepšuje se venózní návrat, srdce se lépe plní a zvětšuje se systolický objem. K potřebnému minutovému srdečnímu výdeji pak stačí nižší SF. Snížení SF je podpořeno i reflexně. Netrénované svalstvo vysílá do CNS nepřiměřené požadavky pro svou

aktivaci,

stimulace

sinoatriálního uzlíku, odpovědného

za SF je vysoká. Oproti tomu svaly adaptované na zvýšené nároky vysílají požadavky na přiměřenou SF, dle předchozích zkušeností. Také návrat SF ke klidovým hodnotám po ukončení zátěže je u trénovaných osob rychlejší než u netrénovaných. V periferii dochází postupně ke zvyšování kapilárního průtoku. Zlepšuje se vaskularizace a prokrvení svalové tkáně. Svalstvo se tak spokojí při zatížení s celkově menší perfuzí. Vlivem adaptace tedy dochází ke změnám v distribuci krve, větší procento minutového srdečního objemu muže být dodáváno i do jiných oblastí organismu. Přímý efekt na srdce lze objektivně prokázat jeho morfologickými změnami teprve po dlouhodobém intenzivním vytrvalostním tréninku. Dochází k vývoji tzv. sportovního srdce. Jedná se o fyziologickou hypertrofii srdečního svalu spojenou s dilatací srdečních dutin. Tato hypertrofie se označuje jako excentrická. Druhým typem je koncentrická hypertrofie. Vzniká po silovém tréninku, není přímo spojena se zvětšením srdečního svalu, ale dochází ke ztluštění srdeční stěny, což může objem 32

komor dokonce snížit. Tyto adaptační změny odpovídají účelnému přizpůsobení srdce na vyšší zatížení. Zaleží i na genetických předpokladech jedince, ale obecně platí, že adaptované srdce má cca o 25% vyšší objem, než u jedinců se sedavým způsobem života. Svou funkcí se takové srdce projevuje jako vysoce výkonné. Hodnoty krevního tlaku bývají u trénovaných osob nižší než u netrénovaných, ale přesný mechanismus této adaptace není plně objasněn. Pravděpodobně souvisí se zlepšující se ekonomikou oběhové regulace. Každopádně je pohybová aktivita adekvátní délky a intenzity považována za součást moderní terapie vysokého TK (hypertenze). Vhodným typem PA jsou dynamické a vytrvalostní zátěže. Intenzita závisí na aktuálním zdravotním stavu jedince. [2,3]

4.3 ADAPTACE DÝCHÁNÍ

Stejně jako u kardiovaskulárního systému, dochází k největším adaptačním změnám dýchání při tréninku vytrvalostního charakteru. Jejich výsledkem je snížení a větší ekonomika dechové práce a lepší funkční kapacita plic. V porovnání s netrénovaným, má adaptovaný jedinec  Lepší mechaniku dýchání v důsledku vyšší pohyblivosti bránice  Nižší dechovou frekvenci při stejné intenzitě zatížení  Větší dechový objem při stejné intenzitě zatížení  Lepší plicní difuzi a využití O2  Nižší minutovou ventilaci při stejné intenzitě zatížení a naopak vyšší MVmax  Zvýšenou vitální kapacitu plic  Rychlejší nástup rovnovážného stavu při vyšších intenzitách zatížení  Vyšší maximální aerobní výkon  Anaerobní práh při vyšší intenzitě zátěže a vyšší spotřebě O2  Vyšší hodnoty kyslíkového dluhu  Žádné nebo minimální projevy mrtvého bodu Při dlouhodobém submaximálním zatížení se může objevovat únava vdechových svalů, které negativně ovlivňují i pomocné výdechové svaly a ztěžují jejich práci, což u neadaptovaných jedinců představuje limitující faktor dalšího výkonu. Tréninkem se zlepšuje schopnost dýchacího systému dodávat větší množství O2 v průběhu zátěže 33

při snížení DF. Tím pádem se sníží potřeba energie nutná při zvýšené pracovní ventilaci. Dýchací svaly nemají tak velké nároky na O2 a energii, tudíž může být ušetřená energie využita pro jiné pracující svaly. Zároveň se snižuje produkce LA dýchacími svaly a zlepšuje jeho využití jako energetického zdroje, což snižuje unavitelnost dýchacího svalstva. [2,3]

4.4 NEUROHUMORÁLNÍ ADAPTACE

Smyslem adaptačních změn CNS , obdobně jako u ostatních systémů, je zpřesnit provedení jednotlivých pohybů a zlepšit tak celkově ekonomiku práce. Nervová adaptace předchází metabolickým změnám svalových vláken. Vlivem efektivnějšího dráždění dochází k zapojení více vláken při kontrakci svalu. Zároveň je přesněji regulována činnosti jeho antagonistů. Důkazem koordinované centrální činnosti je fakt, že při tréninku pouze jedné končetiny roste zároveň i síla druhé. Po určité době tréninku zaměřeného na specifickou činnost dochází podle studií v jisté míře i k adaptaci smyslových ústrojí, respektive ke změně jejich reakce (např. zvýšení zrakové ostrosti u tenistů, či rychlá a přesná lokalizace i realizace pohybu bez optické fixace u gymnastů). Při dlouhodobém opakování zátěže se mění i odezva vegetativního nervového systému. Zvýšená aktivita sympatiku při zatížení postupně klesá, ale stále převažuje nad regulací parasympatickou. S tím souvisí i prudký pokles produkce katecholaminů v dřeni ledvin. V klidu mají trénované osoby zvýšený tonus parasympatiku, mluví se pak o tzv. tréninkové vagotonii. Adaptace endokrinního systém se projevuje změnami produkce a hladin jednotlivých hormonů. Je přímo ovlivněna změnami CNS a vegetativního nervového systému. Vedle snížené hladiny katecholaminů se u sportovců projevuje zvýšení produkce ACTH v průběhu zatížení. Nejvýznamnějším efektem je úspora glykogenu a rychlejší mobilizace tuků jako energetického zdroje. Dále se zvyšuje produkce hypofyzo-tyroidálních

hormonů

ovlivňujících

bazální

metabolismus.

Hladina

však nepřekročí fyziologickou mez. Dlouhodobá PA ovlivňuje i produkci pohlavních hormonů. Především u žen při intenzivním vytrvalostním tréninku produkce výrazně klesá a může způsobit až poruchy menstruačního cyklu. [2,3] 34

5.

OKO A SPORT

Nejen v běžném životě, ale především při sportovních aktivitách hraje zrak jednu z nejdůležitějších rolí. Při určitých druzích sportu, např. střelbě či tenisu, jsou na něho kladeny daleko vyšší nároky. Základní podmínkou kvalitního vidění je správná anatomie i fyziologické funkce oka a nervového systému. Vedle zrakové ostrosti jsou velmi důležité kvalitní binokulární funkce i akomodační a vergenční schopnosti spojené s koordinací okohybných svalů potřebné pro přesnou lokalizaci předmětů v prostoru. Vidění je propojeno s dalšími smysly, jejichž koordinace je pro bezproblémový průběh pohybové aktivity zásadní. Významný vliv má koordinace s vestibulárním systémem zprostředkující informace o poloze, směru a orientaci jedince v prostoru. Dále je nutné propojení vzniklého zrakového vjemu s motorickými funkcemi organismu. Pohybová aktivita může mít na oko jak pozitivní, tak negativní účinky. Stejně jako u účinků na organismus jako celek závisí na druhu a intenzitě PA. Při velmi intenzivní PA, stresu, únavě a zvýšením tělesné teploty se může u jedince projevit tzv. neurooftalmologický syndrom.

Jedná se o vzácný syndrom projevující se

zamlženým viděním a omezením zorného pole (ZP). Tyto negativní změny jsou pouze přechodné a pravděpodobně způsobené reverzibilním funkčním blokem, vytvořeným metabolity, ve zrakovém nervu vedoucím informace ze sítnice do korových center v mozku. Případné vizuální komplikace mohou působit též aktivity jako potápění či horolezectví ve vysokých nadmořských výškách, při kterých je oko vystaveno hyperbarickým podmínkám. Při velkém poklesu tlaku při potápění dochází v organismu k uvolňování bublinek inertního plynu. Soubor negativních účinků plynu na jednotlivé systémy organismu je známý pod pojmem dekompresní choroba. V 7- 8% případů se projevují oční komplikace jako bolest očí, blefarospasmus, fotofobie, zamlžené vidění, nystagmus, diplopie, defekty ZP a další. V těžkých případech může dojít až k celkové neuropatii optiku, či kortikální slepotě. Účinná je hyperbarická kyslíková terapie. Naopak při hypoxii tkání ve vysokých nadmořských výškách dochází k porušení stěny dilatovaných cév, které mohou, v kombinaci se stresem způsobeným extrémní zátěží, prasknout a způsobit tak intraretinální krvácení a tím pokles vidění. 35

Změny jsou reverzibilní a lze je zmírnit aklimatizací na dané prostředí či oxygenoterapií. [2,5] Zvláštní kapitolou, které je dnes věnována poměrně velká pozornost, jsou oční úrazy při sportech a jejich prevence. Jedná se především o mechanická tupá poranění způsobená cizím tělesem, např. míčkem. Závažnost a rozsah škod záleží na velikosti a rychlosti předmětu, který poranění způsobil. Od lehkých povrchových zranění způsobených malým cizím tělískem o nízké rychlosti, které způsobí pouze poškození epitelu rohovky, až po těžká perforující poranění, kdy dochází k protržení stěny bulbu. Uvádí se, že přibližně 90ti % všech vzniklých očních poranění by bylo možno zabránit vhodnou ochranou pomůckou, tj. speciálními brýlemi pro různé druhy sportů. Proto jsou doporučovány ochranné brýle na sport nejen vrcholovým sportovcům, ale především široké veřejnosti provozující sport rekreačně. [2]

5.1 ZMĚNY NITROOČNÍHO TLAKU

Nitrooční tlak (NOT) má v oku hned několik funkcí. Je dán dynamikou nitrooční tekutiny, která neustále omývá tkáně uvnitř oka a podílí se na jejich metabolismu. Udržuje stálý tvar oka. Zároveň lze říci, že v oku nahrazuje onkotický tlak. Onkotický nebo též koloidní osmotický tlak proteinů v krevní plazmě má význam pro tvorbu a resorpci tkáňového moku. Jedná se v podstatě o sílu sání, kterou proteiny proudící v krvi působí na okolní tkáně, které mohou dehydratovat, odstraňovat z nich buněčný odpad a bránit tak otokům tkání. Tuto funkci zastává v oku právě NOT. Vypuzuje nitrooční tekutinu i s přibranými metabolity zpět do cévního řečiště. Nitrooční tlak má v oftalmologii významné postavení především v patogenezi glaukomu. [8,20] Změny v oku způsobené pohybovou aktivitou jsou závislé na celkové reakci organismu na zátěž. Studiemi je, jako pozitivní reakce, prokázáno snížení NOT. Tyto změny jsou však pouze přechodné. Míra a délka trvání poklesu je dána typem a intenzitou PA. V souvislosti s reakcí kardiovaskulární soustavy, však změna SF ani TK, nemá žádný vzájemný vztah ke změně NOT. Při dynamickém cvičení klesá NOT úměrně s intenzitou zatížení a není až tak závislý na jeho délce. Výraznějších poklesů bývá dosaženo při relativním zatížení organismu než při zatížení absolutním. Po izometrickém cvičení NOT též klesá, ale méně než po dynamickém. Krátkodobé 36

izometrické zatížení vysokých intenzit spojené se zadržováním dechu (např. vzpírání) nebo s tzv. Valsalvovým manévrem však může naopak NOT přechodně zvýšit v průměru až o 15 torů. [14] Jako Valsalvův manévr je označován usilovný výdech při zavřených ústech či otevřených ústech a ucpané dutině nosní. [21] Dochází při něm k výraznému zvýšení nitrohrudního i nitrolebního tlaku a zároveň ke zhoršenému žilnímu odtoku. V oku tyto změny způsobí nárůst episklerálního tlaku, zvýšení tlaku musculus orbicularis oculi

a tím nárůst NOT. Po ukončení zátěže

se NOT rychle vrací k původním hodnotám. Dlouhodobé snížení neboli adaptace hladiny NOT při pravidelném tréninku není zcela prokázána, avšak některé studie a odborné články uvádí, že u osob, které dodržovali pravidelný cvičební režim po dobu 3-6 měsíců, nalezly nižší klidový NOT než u osob se sedavým způsobem života. Ale zároveň se snížil u těchto jedinců pokles NOT ihned po aktivitě. Při přerušení či úplném ukončení nastaveného režimu se klidový NOT vrátil k původním hodnotám cca za 3 týdny. Zjištěný menší pokles NOT po aktivitě u těchto jedinců vede k otázce, zda výše klidového NOT ovlivňuje jeho pokles po aktivitě. Ve prospěch této hypotézy mluví fakt, že u glaukomatiků, kteří mají vyšší hodnoty NOT, je prokázán vyšší pokles NOT po aktivitě než u zdravých jedinců. [2,5,9,12,13,14]

Obr.5 Distribuce NOT u zdravých jedinců a pacientů s glaukomem [8]

Mechanismy odpovědi snižující NOT nejsou jednoznačně definovány. U změn po izometrickém cvičení je pokles přikládán hypokapnii (pokles CO2 v krvi) způsobené hyperventilací. Mezi teorie poklesu NOT po dynamickém cvičení patří vliv osmotický změn v retinálních a choroidálních cévách, snížení ultrafiltrace nitrooční tekutiny a také přímé ovlivnění hypotalamu, a s tím spojená zvýšená aktivita sympatiku, změnami onkotického tlaku. Nejpravděpodobnější se jeví osmotické změny v cévách sítnice a cévnatky, které způsobují dehydrataci a zmenšují objem sklivce. [2,5,9,11,14] 37

5.2 ZMĚNY OČNÍ PERFUZE

Z pohledu moderní medicíny není zvýšený NOT jediným rizikovým faktorem vzniku glaukomového poškození, ale jedná se o multifaktoriální onemocnění. Další progrese onemocnění se vyskytuje u některých pacientů i bez zvýšeného NOT nebo po jeho stabilizaci. Důležitou roli v patogenezi glaukomu hrají i cévní faktory. Oko a jeho okolí zásobuje krví oční tepna (arteria oftalmica), která odstupuje jako první větev z vnitřní krkavice (arteria karotis interna). Zadní segment oka je zásobován ze dvou různých systémů, retinálního a choroidálního. Sítnice je zásobena pomocí centrální sítnicové tepny (arterie centralit retinae). Ta odbočuje z arterie oftalmiky a vstupuje do oka spolu se zrakovým nervem (nervus opticus), kde se dále dělí na 4 větve zásobující jednotlivé segmenty sítnice. Cévnatku zásobují a vyživují větve krátkých zadních ciliárních tepen (arteriae ciliares posteriores breves). Žilní odtok je realizován ze sítnice pomocí centrální sítnicové žíly (vena centralis retinae) a z cévnatky vortikózními žilami (viz obr.6). Papila zrakového nervu má v oku z hlediska krevního zásobení jedinečné postavení (viz obr. 7). Její povrch je stejně jako sítnice zásobován větvemi arterie centralis retinae, zatímco spodní části zásobuje choroidální oběhový systém. Pro retinální oběh je typická nízká perfuze a vysoká kyslíková saturace. U choroidálního systému je to právě naopak. Je charakterizován velmi vysokým průtokem a nízkou saturací kyslíkem. Tvoří až 85% očního průtoku a jeho cirkulace je důležitá, kromě výživy části sítnice, pro udržování teplotních a především objemových parametrů oka. Podíl obou systémů na krevním zásobení vysvětluje citlivost papily na oběhové poruchy a zvýšené riziko glaukomového poškození.

Obr.6 Cévní zásobení oka [8]

Obr.7 Cévní zásobení papily zrak. nervu [9]

38

Lidské oko má podobně jako jiné orgány, např. mozek, autoregulační schopnosti zajišťující konstantní krevní zásobení jak v klidu, tak při zvýšení metabolických požadavků při zatížení, nezávisle na perfuzním tlaku. Perfuzní tlak v oku představuje rozdíl mezi arteriálním krevním tlakem a NOT. Na autoregulaci se podílí především cirkulace v periferních cévách sítnice a cévnatky. Tyto schopnosti však nejsou zcela dokonalé. Plně dostačující jsou pro zdravé oko, ale v případě onemocnění spojených s hypertenzí, hypotenzí či u osob trpících vasospastickým syndromem již nemusí být zcela optimální. Pokud je autoregulace porušena, mění se perfuzní tlak v závislosti na hodnotách TK a NOT. Se zvyšujícím se NOT a snižujícím TK se perfuzní tlak snižuje, což není pro papilu příznivé. [2,5,8,9] U glaukomatiků je prokázána snížená oční perfuze především v choroidálním oběhu. Hlavní příčinou není arterioskleróza, jako u většiny ostatních oběhových poruch, ale dysregulace krevních cév. Ta je ve většině případů spojena s obecně nízkými hodnotami krevního tlaku nebo s tzv. noční hypotenzí (výrazný pokles TK během noci). Z hlediska diagnostiky a sledování progrese glaukomu, byl prvním měřeným hemodynamickým parametrem pulzatilní oční průtok (POBF). Průtok krve okem se skládá, ze dvou částí. Kontinuální stabilní složky a složky pulzatilní, která se mění se SF. Měření vychází z předpokladu, že průtok krve v cévnatce je nejvyšší během systoly a nejnižší během diastoly. Ze studií zabývajících se touto problematikou vyplývá, že ihned po ukončení PA se POBF významně zvyšuje. To pravděpodobně ve větší míře souvisí se snižujícím se NOT a umožňuje větší prokrvení choroidálních cév. Vzájemný vztah mezi rostoucí SF a POBF nebyl nalezen. Vysvětlení může být v přechodu z pulzatilního na nepulzatilní krevní průtok při dosažení určité SF. Přechod na nepulzatilní průtok nastává tehdy, když je v tkáních dosaženo kritické hladiny tekutin, aby se zabránilo jejich edému. Zvýšení POBF po PA je též přechodné a délka jeho trvání je kratší než doba poklesu NOT. [8,9,13,14]

39

6.

DOPORUČENÍ POHYBOVÉ AKTIVITY PRO ZDRAVÍ

Tělesná zdatnost je brána jako důležitý faktor ovlivňující zdraví jednotlivců i celé populace a její pokles může mít za následek významné především zdravotně- ekonomické důsledky. Proto jsou různými vládními i veřejnými institucemi vydávána doporučení na její udržení nebo lépe zvýšení. První směrnici týkající se pohybové aktivity vydala WHO již v roce 1971. Její základy jsou s určitou nadsázkou platné dodnes. Mezi další organizace vydávající obdobná doporučení patří od roku 1986 American College of Sports (ACSM), či nověji Evropská komise. Doporučení jsou pravidelně modernizována. Některá jsou globální, jiná se zaměřují na specifické skupiny obyvatelstva dle věku či zdravotních omezení nebo se věnují prevenci úrazů při sportech a odlišnostem různých prostředí pro sport. Konkrétní doporučení pro míru zatížení při určitém typu onemocnění, vydávají jednotlivé odborné společnosti, např. kardiologické, diabetologické… . Určení míry intenzity zatížení na podporu zdraví není jednoduchý proces. I když většina populace reaguje v obecné rovině na PA podobně, nejsou výsledky tréninku u všech jedinců identické. Vlivy, které rozdíly způsobují, nejsou zcela objasněny, ale jistou mírou k nim přispívají genetické dispozice, výchozí úroveň zdatnosti, intenzita a délka tréninku. Pro dosažení požadovaných pozitivních účinků na organismus je třeba PA vykonávat pravidelně po několik týdnů, až měsíců, což bývá problém především u osob, které preferují sedavý způsob života. Ideální objem zátěže může být odvozován z energie spotřebované při PA. Pro její zjištění lze využít rovnic dle ACSM pro výpočet rychlosti spotřeby kyslíku z rychlosti chůze v rozmezí 3-6 km/h či rychlosti běhu nad 8km/h. Pro hrubší odhad je možné použít i počet kroků. Tento způsob sice nebere v potaz délku kroku ani rychlost chůze, ale je zde možnost snadné detekce počtu kroků pomocí krokoměrů neboli pedometrů a stanovení jejich potřebného počtu na den. Využívá se především v Japonsku. Při srovnání doporučení pro PA v různých částech světa se nacházejí určité nesrovnalosti. Zatímco v Evropě a USA je brána minimální hodnota energetického výdeje při PA 4200- 6300 kJ, tj. 1000- 1500 kcal, což představuje 16-24 km rychlé chůze

za

týden,

v Japonsku

je

populární

doporučení

10 000

kroků/den,

tzn. 70 000 kroků/týden. To dopovídá hodnotám 8400- 11 200 kJ, tj. 2100- 2800 kcal 40

a ve finálním srovnání skoro stoprocentnímu navýšení energetického výdeje oproti Evropě a USA. Z počtu kroků je, dle Japonské koncepce, též přesněji definován sedavý způsob života neboli sedentarismus. Jedná se o způsob života jedince, při kterém denně vykoná méně než 5000 kroků. Pro běžnou aktivitu bez přidání PA platí 6000- 7499 kroků. Od 7500 kroků výše se řadí střední PA, žádoucí PA přinášející optimální výdej energie je pak 10 000 kroků. Vysoce aktivní jedinci vykazují více než 12 500 kroků/den. Pro udržení získané zdatnosti je nutné PA neustále opakovat. Po déletrvajícím přerušení či úplném ukončení tréninku se začne vracet ke své výchozí hodnotě. Při zachování stejné intenzity zatížení a snížení frekvence vykonávání PA o méně než polovinu sice nadále nedochází ke zvyšování zdatnosti, ale ani k jejímu poklesu. Naopak při snížení intenzity zatížení o cca 50% zdatnost klesá. [2]

6.1 DOPORUČENÍ WHO

Světová zdravotnická organizace vydala v roce 2010 dokument nazvaný „Global recommendations on physica aktivity for health“ obsahující všeobecná doporučení týkající se míry pohybové aktivity pro zdraví. V současnosti se jedná o nejnovější dokument v této oblasti. Jak je patrno již z názvu, jedná se o doporučení globální. Jsou platná pro veškerou populaci bez rozdílů rasy, pohlaví, zdravotních omezení či kulturního a ekonomického zázemí. Protože jsou však velké rozdíly v podpoře a současném stavu realizace PA mezi jednotlivými kontinenty, potažmo státy, platí, že v případě populací již aktivních by neměla národní doporučení PA klesnout pod již stanovenou úroveň. Jelikož každá věková skupina populace má svá specifika jsou doporučení WHO rozdělena na 3 části. První skupinou jsou děti a mládež od 5-17ti let. Jedná se o velmi specifickou skupinu, pro kterou je sport a PA obecně důležitá pro správný vývoj organismu i navazování socio-kulturních vztahů. Aktivity by měly být provozovány denně ve volném čase v rámci her, společenských aktivit atd. a při řízených aktivitách např. ve škole či v rodině. Vzhledem k zaměření, se této skupině již práce věnovat nebude. 41

Druhá část doporučení je směrována na největší skupinu dospělé populace ve věku 18-64 let. Poslední se věnuje starším dospělým nad 65 let. Pro obě tyto skupiny platí, že PA by měly být realizovány v rámci jak volného času, tak každodenních aktivit domácích, pracovních, rodinných či společenských a při přepravě (chůze, jízda na kole...), a měly by být doplňkem k rutinním denním aktivitám, které mají obvykle nízkou intenzitu či trvají krátkou dobu. Doporučení jsou následující: Dospělá populace (18-64 let)  150 min/ týden aerobní PA střední intenzity nebo 75 min/týden intenzivní aerobní PA, případně vhodná kombinace obou  Pro více zdravotních benefitů zvýšení PA na 300 min/týden aerobní PA střední intenzity nebo 150 min/týden intenzivní aerobní PA, případně vhodná kombinace obou  Délka jednotlivých dílčích aktivit >10 min  Posilování všech hlavních svalových skupin 2 a více dnů/týden Starší dospělá populace (> 65 let)  150 min/ týden aerobní PA střední intenzity nebo 75 min/týden intenzivní aerobní PA, případně vhodná kombinace obou  Pro více zdravotních benefitů zvýšení PA na 300 min/týden aerobní PA střední intenzity nebo 150 min/týden intenzivní aerobní PA, případně vhodná kombinace obou  Délka jednotlivých dílčích aktivit >10 min  Posilování všech hlavních svalových skupin 2 a více dnů/týden  Cvičení posilující rovnováhu min 3 dny/týden, jako prevence pádů (především u osob se zhoršenou pohyblivostí) Pokud jedinec z této skupiny nezvládá realizovat doporučené množství PA, měl by být aktivní co nejvíce dle svých možností. Obvykle je kladen důraz spíše na aktivity méně zatěžující v přiměřené délce než na vysoký objem intenzivních PA. [6]

42

6.1.1 DOPORUČENÍ EVROPSKÉ KOMISE Obdobný dokument, vycházející z předchozích doporučení WHO, „EU ahysical activity guidelines, recommended policy actions in support of health-enhancing physical aktivity“ v překladu „Pokyny EU pro pohybovou aktivitu, doporučená politická opatření na podporu zdraví upevňujících pohybových aktivit“ schválila v roce 2008 pracovní skupina „Sport a zdraví „ Evropské komise. Dokument zmiňuje stále se zvyšující posun lidstva k sedavému způsobu života. Zároveň uvádí význam a benefity PA a navrhuje systémy její podpory. Je zaměřen více a politiku jednotlivých odvětví této oblasti od významu zdravotnictví po podporu vzdělávání a organizaci sportovních aktivit. Upozorňuje na nesjednocenost rozdělení doporučení pro PA v jednotlivých státech EU a opomíjení zejména starší populace. Má sloužit jako inspirace k vytváření národních doporučení PA jednotlivých členských států. [15]

6.2 POHYBOVÁ AKTIVITA OSOB S GLAUKOMEM

Při

sdělení

diagnózy

jakéhokoliv

onemocnění

jistě

pacienta

napadne,

jaké omezení mu do života nemoc přinese. Ačkoliv je glaukom považován za vážné onemocnění a je celosvětově 2. nejčastější příčinou slepoty, při dodržování léčebného režimu a pravidelných kontrolách u specializovaného očního lékaře nemusí znamenat pro

pacienta

žádnou

výraznou

změnu

života.

Z hlediska

výživy

neplatí

pro glaukomatiky žádná zvláštní omezení. Mezi kouřením a výší NOT není prokázána žádná vazba, ale obecně známé zvýšené riziko arteriosklerózy u kuřáků může ovlivnit cévní faktory a přispět tak k progresi onemocnění. Existují látky, např. alkohol či marihuana, které prokazatelně NOT snižují, ale nelze terapii jimi doporučit. U osob s diagnostikovaným glaukomem je také prokázán hypotenzní účinek NOT ihned po aktivitě i při pravidelném cvičení. Jejich kapacita autoregulace je, ale snížená, tudíž je třeba volit pouze určité druhy PA. Mezi vhodné se řadí dynamické aerobní ev. anaerobní aktivity ideálně lokomočního charakteru, které jsou pro lidský organismus nejpřirozenější jako cyklistika, turistika, ev. plavání.

Za nevhodné

až rizikové PA jsou považována cvičení v pozici s hlavou dolů, hlubinné potápění 43

či zvedání těžkých břemen se zadržením dechu, při kterých naopak dochází k nárůstu NOT. Známy jsou také případy, kdy u mladých osob s pokročilým glaukomem dochází k dočasné ztrátě zraku během velmi intenzivních zatížení. Podstatný je též typ glaukomu, který je u jedince diagnostikován. V případě pigmentového glaukomu může ke zvýšení NOT dojít při jakémkoli intenzivním zatížení. Pigmentový glaukom patří do skupiny sekundárních glaukomů s otevřeným úhlem a vyvíjí se v některých případech ze syndromu pigmentové disperze. Může mít i velmi těžký průběh, především dochází- li k výrazným výkyvům NOT. Syndrom pigmentové disperze se nejčastěji vyskytuje u bělochů, mladých jedinců (20- 50 let) a lehce krátkozrakých. Je charakterizován usazeninami melaninu v očních strukturách, které jsou ve stálém kontaktu s nitrooční tekutinou. Nejčastěji se usazeniny nachází v komorovém úhlu, kde brání odtoku nitrooční tekutiny zpět do cévního řečiště a způsobují nárůst NOT. Pigment je uvolňován ze zadního listu duhovky, která je vlivem anatomických změn vyklenuta více do zadní komory a je v kontaktu se zonulárním aparátem čočky. V důsledku proudění komorové tekutiny dochází po každém mrknutí k dočasnému nárůstu tlaku v přední komoře. Zvýšený tlak působí na periferii duhovky, vyklenuje ji ještě více, způsobuje tření zadní plochy o vlákna závěsného aparátu, a tím dochází k abrazi pigmentu a vzniku defektů v duhovce. Zmíněné defekty způsobují transiluminační jev tzv. „chrámového okna“, kdy světlo vstupující do oka nevystupuje zpětně pouze zornicí, ale i vzniklými defekty v duhovce viz. obr. 6. [8]

Obr.8 Konfigurace duhovky při syndromu

Obr.9 Transiluminační jev „chrámového okna“

pigmentové disperze v normální pozici a po

[8]

mrknutí [8]

44

Globální doporučení týkající se sportování glaukomatiků nejsou přesně definována. V dostupných publikacích a studiích však lze najít určité rady a omezení, které mohou sloužit jako vodítko. Je nutné přistupovat k PA individuálně a brát zřetel na míru glaukomového poškození, jeho projevy na zorném poli a další případná onemocnění. Z celkového pohledu lze PA přiměřené intenzity, přinášející stabilizaci TK a zlepšení celkového zdravotního stavu doporučit pacientům trpícím glaukomem stejně jako zbytku populace. [2,5,8,12]

45

II.

EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST

7.

STUDIE

V návaznosti na poznatky uvedené v teoretické části byly v období od října 2011 do dubna 2012 zrealizovány 2 experimentální studie zaměřené na vliv pohybové aktivity na hodnoty NOT. Vzájemné ovlivnění výsledků studií bylo vyloučeno minimálním odstupem 3 měsíců mezi jejich realizací. Účast ve studiích byla dobrovolná. Všichni zúčastnění probandi byli seznámeni s metodikou i případnými riziky. Svůj souhlas s účastí a anonymním zpracováním dat potvrdili podpisem informovaného souhlasu, který je uveden jako příloha č. 1. Všechna měření NOT probíhala v optometrické laboratoři katedry optiky Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého v Olomouci po konzultaci a ve vzájemné spolupráci s vedoucí práce Mgr. Eliškou Hladíkovou. První studie byla zaměřena na změny NOT v časovém období regenerace tj. od ukončení PA do 30ti minut. Podrobněji bude tato studie popsána v podkapitole 7.1. Koncepce druhé studie se týkala sledování změn NOT po pravidelně opakované PA v delším časovém úseku. Konkrétně se jednalo o 3 týdny trvající stálé monitorování PA probandů s cílenými změnami frekvence a intenzity PA v jednotlivých týdnech. Hodnoty NOT byly u všech probandů změřeny na začátku sledovaného období a poté po 1., 2. a 3. týdnu. Pro tuto studii byla využita spolupráce s pracovníky Centra kinantropologického výzkumu Institutu aktivního životního stylu Fakulty tělesné kultury Univerzity Palackého, kteří zapůjčili přístrojové vybavení pro detekci PA a následně získaná data z přístrojů vyhodnotili. Metodika byla následující. Celkem se studie zúčastnilo 46 mladých zdravých osob. U všech osob byla předpokládána střední zdatnost a žádná z nich v době studie nevykonávala vrcholový sport. Pro zjištění vlivu navýšení frekvence a intenzity PA na hodnoty NOT byly vytvořeny dvě skupiny, experimentální a kontrolní. Zařazení do skupin si probandi mohli, po seznámení s požadavky na jednotlivé skupiny, určit sami dle vlastního uvážení. 46

Měření NOT probíhalo pomocí bezkontaktního autorefraktokeratotonometru Nidek RKT 7700. Ke sledování PA byly použity akcelerometry ActiGraph s vnitřní pamětí a možností exportování záznamu do počítače, které probandi nosili dle pokynů nepřetržitě, po aktivní část dne, umístěné na svém těle. Akcelerometry obecně měří zrychlení pohybu ve vertikálním směru nebo, u novějších přístrojů, triaxiálně. Což je přínosnější u PA, při kterých je často měněn směr pohybu.[2] Vzhledem k tomu, že akcelerometry neposkytovaly probandům ihned viditelný výstup, byly jim pro lepší orientaci a motivaci dány k dispozici krokoměry. Pro záznam doby nošení akcelerometrů a specifikaci provedených aktivit vyplňovali probandi záznamové archy (viz. příloha č. 2 a 3). V prvním týdnu monitorování měly obě skupiny vykonávat svou běžnou PA. Během druhého týdne experimentální skupina cíleně navýšila intenzitu i frekvenci PA, zatímco kontrolní skupina pokračovala v běžné PA. Jako všeobecné doporučení byl pro navýšení PA stanoven minimální počet 10 000 kroků denně. Doplnění jinými aktivitami zvyšujícími objem zatížení oproti běžnému pohybovému zatížení bylo ponecháno na individuálních možnostech a zájmech probandů. Byli však upozorněni, aby objem PA navýšili minimálně o 50% své běžné aktivity. Ve třetím týdnu, který sloužil jako kontrolní, opět měly obě skupiny běžné zatížení. Po ukončení monitoringu byla všechna data z akcelerometrů, krokoměrů i záznamových archů přenesena do počítačového systému a vyhodnocena pracovníky FTK. Každému účastníkovi byly, jako zpětná vazba, poskytnuty formuláře s grafickým znázorněním jeho týdenních aktivit z přístroje ActiGraph (viz. příloha č. 4). Bohužel

i

přes

vydaná

doporučení

bylo

dosaženo

významného

navýšení

PA pouze u několika probandů. Tudíž nebylo možné pokračovat v zamýšleném srovnávání hladin NOT po 1. a 2. týdnu monitorování, kdy mělo dojít k navýšení PA. Za výsledek studie lze tedy považovat fakt, že vlivem nedostatečného navýšení PA nebylo možné relevantně porovnat hodnoty NOT, respektive při porovnání hodnot nebyly nalezeny žádné vzájemné změny. Nedostatečné navýšení bylo pravděpodobně způsobeno krátkou dobou změny zatížení, ve smyslu prokázání signifikantního rozdílu. Roli mohlo hrát i subjektivní vnímání změny režimu v pohybové aktivitě či nedostatečná motivace probandů zařazených do aktivní skupiny.

47

7.1 ZMĚNY NOT DO TŘICETI MINUT PO UKONČENÍ ZÁTĚŽE

Významný pokles NOT jako reakce oka na pohybovou zátěž je jasně zdokumentován a potvrzen řadou studií. Též je známé, že pokles je pouze přechodný. Provedená studie zkoumala chování NOT v průběhu regenerace organismu. Pozorována byla doba, za kterou se jeho hodnoty vrátí zpět k výchozím. Též se zaměřila na otázku, zda je pokles a následný návrat ovlivněn klidovou výší NOT. Inspirována byla z publikované zahraniční studie „Effect of Exercise on Intraocular Pressure and Pulsatile Ocular Blood Flow in a Young Normal Population“ [13], ve které se mimo NOT věnovali autoři i změnám, návratu POBF a jejich vzájemné korelaci. Vzhledem k tématu práce a diagnostickým možnostem byla studie cílena pouze na hodnocení NOT.

7.1.1 SOUBOR A METODIKA Studie se zúčastnilo celkem 41 mladých zdravých osob, 8 mužů a 34 žen. Průměrný věk jedinců byl 21,73 ± 1,73. Kritéria pro účast ve studii byla následující. Jedinci nesměli mít v době měření diagnostikované žádné oční ani systémové onemocnění, které by mohlo ovlivnit měření a výši NOT (glaukom, oční hypertenze, rohovkové jizvy atd.), či způsobit atypickou reakci organismu na zatížení (kardiovaskulární onemocnění, epilepsie apod.). Refrakční vady jedinců nebyly brány v potaz. Podmínky pro vykonávání PA byly u všech jedinců stejné, bez ohledu na jejich aktuální individuální zdatnost. Metodika vyšetření vycházela z již provedené a ověřené studie realizované v rámci bakalářské práce [10] na katedře optiky UP v roce 2011 s rozšířením měření na delší časový úsek. Z důvodu eliminace vlivu dynamiky nitrooční tekutiny na hodnoty NOT

byla

všechna

měření

provedena

vždy

v dopoledních

hodinách

(od 9 do 12 hodin). NOT byl měřen bezkontaktním autorefraktokeratotonometrem Nidek RKT 7700, počet pulsů a TK domácím tonometrem Omron M6. PA realizovali probandi jízdou na rotopedu s nastaveným neměnným stupněm zátěže. Celková doba vyšetření se pohybovala v rozmezí 40-50 minut, podle předchozí aktivity jedince. V první fázi bylo nutné zajistit zklidnění organismu před provedením určené PA. Všem zúčastněným bylo doporučeno, aby minimálně půl hodiny 48

před vyšetřením nepili kávu, či jiné nápoje ovlivňující hodnoty TK či NOT a neprovozovali žádnou intenzivnější pohybovou činnost. Nicméně byla před samotné měření zařazena ještě minimálně 5ti minutová zklidňující fáze. Po prvním současném klidovém změření NOT a TK, byla realizována PA. Jednalo se o ujetí vzdálenosti 2 km za časový úsek 5 minut. Průměrná rychlost jízdy tedy činila 24 km/h., což podle tab. 2 „Intenzita zatížení u lokomočních PA“ uvedené na str. 13 značí krátkodobou zátěž o vysoké intenzitě 12 MET. Po ukončení jízdy byly opět změřeny hodnoty NOT a TK. Dále už byl sledován pouze NOT a to v časových úsecích 5, 10, 20 a 30 minut po ukončení aktivity.

7.1.2 ROZBOR VÝSLEDKŮ Všechna získaná data byla uspořádána, následně graficky zpracována a statisticky vyhodnocena. Použita byla data pouze z pravého oka. Hlavním cílem bylo zhodnocení změn NOT v měřených časových úsecích po ukončení aktivity u celé skupiny probandů a následně i vlivu klidové hodnoty NOT na jeho změnu. Pro tento účel došlo k rozdělení probandů do dvou skupin s nižším a vyšším klidovým NOT. K vyhodnocení změny NOT u celé skupiny subjektů byl použit párový T-test na střední hodnotu na hladině významnosti 5%. Nulová hypotéza předpokládala, že před, a po aktivitě, nenastane žádná změna NOT. Alternativní hypotéza pak připouštěla jeho změnu. V závorkách jsou vždy uvedeny mezní hladiny významnosti p, při kterých by došlo k zamítnutí nulové hypotézy. Z analýzy vyplývá, že ihned po ukončení aktivity došlo k signifikantnímu poklesu NOT (p < 1,10×10-10). Průměrná hodnota poklesu NOT byla 2,7 ± 1,99 torů, což odpovídá výsledkům publikovaným ve zmíněné bakalářské práci. Další statisticky významný pokles byl prokázán po pěti (p < 1,11×10-8) a deseti minutách (p < 1,66×10-5). V časovém rozmezí 20 minut (p < 0,46) a 30 minut (p < 0,40) po ukončení aktivity již nebyla nalezena významná změna. Konkrétní průměrné hodnoty NOT se směrodatnými odchylkami (σ) vyjádřenými pomocí chybových úseček a velikosti jednotlivých změn NOT jsou uvedeny v grafech 1 a 2, přičemž graf 1 znázorňuje obecný průběh změn i s hodnotou NOT před provedenou zátěží. V grafu 2 jsou blíže vyjádřeny změny (poklesy) NOT v měřených časech, respektive jeho návrat. Data jsou proložena lineární spojnicí trendu. 49

Její vysoká hodnota spolehlivosti značí, že návrat NOT se přibližuje lineární funkci, ale pouze v měřeném časovém úseku do 30ti minut. Další lineární růst není pravděpodobný.

Změna NOT po aktivitě 19,0

AKTIVITA

18,0 16,0 15,2

15,0

15,0

14,8

14,0 13,7

13,0 12,0

12,7

12,3

11,0 10,0 9,0 -10

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

čas (min) NOT

Lineární (Δ NOT)

Graf. 1

Velikost změny NOT 0

5

čas (min) 15 20

10

25

30

35

2,0 1,0 Δ NOT (torr)

NOT (torr)

17,0

0,2

0,0 -0,2

-1,0 -1,3

-2,0 -3,0

-2,3

y = 0,1015x - 2,57 R² = 0,95

-2,7

-4,0 -5,0 Δ NOT

Lineární (Δ NOT)

Graf. 2

50

Další zkoumanou hypotézou byl vliv klidové hodnoty NOT na jeho změnu. Tato otázka byla taktéž nastíněna v rámci bakalářské práce, ale nebyla nijak statisticky hodnocena. Byl pouze vysloven předpoklad, že klidová hodnota do jisté míry změnu ovlivňuje. Pro možnost vyhodnocení a vzájemného porovnání bylo nutné provést rozdělení probandů do dvou skupin, s nižším a vyšším klidovým NOT. To proběhlo pomocí určení mediánu celého souboru. Jelikož se hodnota mediánu (14,3 torrů) vyskytovala v souboru několikrát, byli všichni jedinci s naměřeným klidovým NOT 14,3 torrů zařazeni do skupiny s vyšším NOT. Hraniční hodnota tedy činila 14,0 torrů. Vznikly tak dvě skupiny o nestejném počtu probandů (18 nižší NOT, 23 vyšší NOT). U obou skupin byl opět proveden párový T-test na střední hodnotu na hladině významnosti 5%. Hodnocena byla pouze změna po aktivitě. U obou skupin došlo k signifikantnímu poklesu. Ve skupině s nižším klidovým NOT došlo k průměrnému poklesu o -1,8 ± 1,63 torrů (p < 2,1×10-4). U skupiny s vyšším klidovým NOT byl pokles v průměru -3,4 ± 2,00 torrů (p < 5,05×10-8). Již z tohoto je zřejmé, že významnějšího poklesu bylo dosaženo u probandů s vyššími klidovými hodnotami NOT. Pro větší výpovědní

hodnotu,

z důvodu

nestejného

počtu

probandů

ve

skupinách,

byl dále aplikován srovnávací dvouvýběrový T-test s rovností rozptylů. Zde nebyly použity jednotlivé hodnoty NOT, ale přímo jejich změna (Δ NOT). Rovnost rozptylů byla ověřena pomocí dvouvýběrového F-testu pro rozptyl. Na pětiprocentní hladině významnosti byl zjištěn významný rozdíl mezi ΔNOT nižší a ΔNOT vyšší (p < 1,4×10-3), z čehož vyplývá, že výše klidového NOT má vliv na jeho změnu. Všechny uvedené informace spolu s hodnotami v dalších měřených časových úsecích jsou graficky znázorněny pomocí grafů 3 a 4. Koncipovány jsou stejně jako výše uvedené grafy pro celou skupinu. U grafu 4 jsou z důvodu přehlednosti vynechány chybové úsečky a popisy hodnot. Jednotlivé průměrné hodnoty ΔNOT a směrodatné odchylky (σ) jsou přiloženy v tab. 3 pod grafem.

51

Změna u nižšího/vyššího NOT 20,0 AKTIVITA

18,0 17,2

17,1 16,7

NOT (torr)

16,0 15,6 14,3

14,0

13,7 12,3

12,0

12,6

12,4

10,0

11,3

10,8

10,5

8,0 -10

-5

0

5

10 15 čas (min)

NOT vyšší

20

25

30

35

NOT nižší

Graf. 3

Velikost změny nižší/vyšší NOT 0

5

čas (min) 15 20

10

25

30

35

2,0

Δ NOT (torr)

1,0

y = 0,0767x - 1,8126 R² = 0,9427

0,0 -1,0 y = 0,1209x - 3,1627 R² = 0,9412

-2,0 -3,0 -4,0

čas (min)

Δ NOT nižší

Δ NOT vyšší

Lineární (Δ NOT nižší)

Lineární (Δ NOT vyšší)

0

5

10

20

30

Δ NOT nižší

-1,8

-1,6

-1,1

0,1

0,3

σ

1,63

1,88

1,48

1,09

1,20

Δ NOT vyšší

-3,4

-2,8

-1,5

-0,4

0,1

σ

2,00

2,00

1,90

1,92

1,66

Graf 4, Tab. 3

52

7.2 DISKUSE

Uvedené studie byly zrealizovány na základě výsledku experimentální části bakalářské práce a formulování dalších cílů průzkumu v oblasti sledování změn NOT. V první ze studií byly zkoumány hodnoty NOT ihned po ukončení PA a během dalších 30ti minut, v období regenerace. Časové úseky měření NOT byly zvoleny záměrně, aby mohly být výsledné hodnoty porovnány s výsledky zahraniční studie zmíněné v úvodu. Zároveň rozmezí 30 minut odpovídá zhruba době, za kterou by mělo dojít ke zpětné stabilizaci změn v organismu po střední až vysoké intenzitě zatížení. Statistickým

vyhodnocením

byl

potvrzen

a

prokázán

signifikantní

pokles

NOT ihned po ukončení aktivity. Poté se hodnoty NOT začaly vracet zpět k výchozím, ale významného poklesu dosahovaly ještě po 5ti a 10ti minutách. Na rozdíl od studie Price a kol., kde byl zjištěn významný pokles pouze po 5ti minutách a jeho hodnoty byly navíc vyšší než hodnoty poklesu NOT ihned po aktivitě, což se v naší studii neprojevilo. V otázce hypotenzního účinku PA na NOT se studie shodují, rozdílnosti se však objevují v průběhu doby návratu NOT k výchozím hodnotám. Shoda byla nalezena až v časech 20 a 30 minut po aktivitě, kdy nebyla v obou případech prokázána významná změna NOT od klidových hodnot. Rozdílnost nalezených změn v 5ti

a

10ti

minutách

může

být

způsobena

odlišným

počtem

probandů,

jejich individuální zdatností a intenzitou zatížení i když typ PA byl obdobný. Další otázkou, kterou se studie zabývala, byl vliv klidového NOT na jeho pokles. Již ve výsledcích bakalářské práce byl vysloven předpoklad, že klidová výše NOT jeho změnu ovlivňuje. Pomocí rozdělení zkoumaného vzorku a statistickým vyhodnocením se podařilo prokázat, že u skupiny s vyšším klidovým NOT došlo k významnějšímu poklesu než u osob s nižším NOT. Při porovnání konkrétních změn Δ NOT mezi oběma skupinami se též vliv klidového NOT na jeho změnu po aktivitě prokázal. Zmíněná korelace nebyla u Price a kol. primárně zkoumána, nicméně uvádí informaci, že žádný takový vztah nenalezli. V recenzi většiny studií zabývajících se NOT a pohybovou aktivitou publikovaných do roku 2008, uvedené v seznamu literatury pod č. 14, publikované v časopise Jurnal of Glaucoma byl však tento vliv v několika studiích nalezen. Vliv déletrvající opakující se zátěže na NOT, kterému se věnovala druhá studie, se nepodařilo prokázat z důvodu nedostatečného navýšení PA u zkoumaného vzorku 53

probandů. Jako návrh pro vylepšení metodiky pro další studie lze doporučit prodloužení monitorované doby navýšení PA, či zjištění aktuální zdatnosti probandů na začátku studie, které by vedlo k přesnějšímu určení požadovaného navýšení intenzity zatížení a specifikaci PA.

54

8.

ZÁVĚR

Teoretická část práce se zaměřila na pohybovou aktivitu a její účinky na organismus. Rozčleněna byla do pěti kapitol. V první kapitole se nacházely obecné informace o pohybové aktivitě, její přímá definice, význam pro život člověka a rozdělení. Pohybovou aktivitu lze dělit z několika hledisek. V práci bylo zmíněno především dělení dle intenzity zatížení charakterizované pomocí metabolických ekvivalentů (METs) a dle dosažené srdeční frekvence. Další dvě kapitoly byly věnovány fyziologii tělesné zátěže. Zaměřily se na popis reakčních a adaptačních mechanismů jednotlivých systémů organismu. Základem bylo seznámení s mechanismy kontrakce, typy svalových vláken a druhy metabolického krytí příčně pruhovaného kosterního svalstva, které tvoří aktivní složku celého pohybového aparátu. V návaznosti na něj byly řazeny změny v kardiovaskulárním a dýchacím systému, které umožňují transport živin a kyslíku k pracujícím svalům. V neposlední řadě byly uvedeny změny nervového systému, který všechny tyto činnosti řídí. Pohybové aktivitě a jejímu vlivu na oko byla věnována samostatná kapitola. Po úvodních informacích o významu zraku při provozování sportů a zmínění možných pozitivních, ale i negativních účinků sportů na oko, byly podrobně rozebrány účinky pohybové aktivity na nitrooční tlak. Zařazena byla reakce nitroočního tlaku ihned po ukončení zátěže, její závislost na délce a typu pohybové aktivity a pravděpodobné mechanismy vzniku. Adaptace nitroočního tlaku byla též zmíněna, i když není zcela prokázána. Pro úplnost byl zařazen význam a změny očního krevního průtoku způsobené pohybovým zatížením, jelikož snížená perfuze je vedle zvýšeného nitroočního tlaku považována za jedno z dalších rizik vzniku glaukomového poškození. V poslední kapitole teoretické části práce byla uvedena doporučení týkající se pohybové aktivity pro zdraví. Specifikována byla jak globální doporučení dle Světové zdravotnické organizace, tak doporučení pro osoby s diagnostikovaným glaukomem. V experimentální části byla interpretována metodika a dosažené výsledky dvou studií. Obě se zabývali vlivem pohybové aktivity na hodnoty nitroočního tlaku. Vycházely z dalších rozšiřujících cílů průzkumu navržených v mé bakalářské práci.

55

První se zabývala změnami nitroočního tlaku v období do třiceti minut po ukončení zátěže. Výsledkem studie bylo potvrzení statisticky významného poklesu nitroočního tlaku ihned po vykonání krátkodobé intenzivní dynamické zátěže. Signifikantní pokles byl zaznamenán i v době 5 a 10 minut po ukončení aktivity. V dalších měřených úsecích již hodnoty nitroočního tlaku nebyly významně změněny. Výsledky byly porovnány s jinou publikovanou studií a s menšími rozdíly odpovídají. Dále byl zkoumán vliv výše klidového nitroočního tlaku na jeho změnu po aktivitě. Zde byla nalezena statisticky významná změna mezi poklesem u nižšího a vyššího klidového nitroočního tlaku. Metodika druhé studie byla cílena na zjištění adaptačních změn nitroočního tlaku po pravidelně opakovaném zatížení trvajícím delší dobu, které by mohly mít vliv na stabilizaci hladiny zvýšeného nitroočního tlaku. V tomto případě bohužel nebylo možné případné adaptační změny relevantně vyhodnotit z důvodu nedostatečného navýšení monitorované pohybové aktivity. Nicméně vlivem částečného navýšení intenzity a frekvence pohybové aktivity nedošlo ani k navýšení hodnot nitroočního tlaku. Tudíž je možno říci, že pro osoby trpící oční hypertenzí či některým z typů glaukomu, nepředstavuje pravidelná pohybová aktivita přiměřené intenzity žádné vyšší riziko a naopak může přispět ke zlepšení jejich celkového zdravotního stavu.

56

POUŽITÁ LITERATURA

1) MĚKOTA K., CUBERTEK R.: Pohybové dovednosti- činnosti- výkony. Olomouc, UP v Olomouci 2007, ISBN 978-80-244-1728-8 2) MÁČEK M., RADVANSKÝ J.: Fyziologie a klinické aspekty pohybové aktivity. Praha, Galén 2011, ISBN 978-80-7262-695-3 3) HAVLÍČKOVÁ L. a kol.: Fyziologie tělesné zátěže I. Obecná část. Praha, Karolinum 1991, ISBN 80-7066-506-8 4) MOUREK J.: Fyziologie pro studenty zdravotnických oborů. Praha, Grada Publishing 2005, ISBN 80-247-1190-7 5) ANTON M.: Sport a oko. Česká oční optika, roč. 45, 2004, č. 4, str. 16-17, ISSN 1211-233X

6) WORLD HEALTH ORGANIZATION (WHO): Global recommenations on physical activity for heatlh. Geneva, 2010, ISBN 978-92-4-159-997-9

7) WORTLD HEALTH ORGANIZATION (WHO): Global strategy on diet, physical activity and health. 2004, ISBN 92-4-159222-2

8) FLAMMER J.: Glaukom. Praha, Triton 2003, ISBN 80-7254-351-2 9) KOLEKTIV AUTORŮ OČNÍ KLINIKY 1. LF UK A ÚVN V PRAZE: Glaukom- vybrané kapitoly. Hradec Králové, Nukleus HK 2008 (1. české vydání), ISBN 978-80-87009-35-2 10) KULHÁNKOVÁ

A.:

Hydrodynamika

oka.

Bakalářská

práce,

editor

E. Hladíková, Univerzita Palackého Olomouc 2011

57

11) MARTIN

B.,

HARRIS

A.,

HAMMEL

T.,

MALINOVSKY

V.:

Mechanism of exercise-induced ocular hypotension. Investigative Ophthalmology &

Visual

Science,

Vol.

40,

April

1999,

No.

5,

pg.

1011-1015

online ISSN 1552-5783

12) CY THAM C.: The Role of Exercise in Glaucoma Management. The Hong Kong medical diary, Vol. 15, October 2010, No. 10, pg. 21-22 (dostupné z www.fmshk.org)

13) EMMA L. PRICE, MCOptom, BSc(Hons), LYLE S. GRAY, MCOptom, PhD, LYNDSAY HUMPHRIES, BSc(Hons), CAROLYN ZWEIG, BSc(Hons), and

NORMAN F. BUTTON, FCOptom, PhD: Effect of Exercise

on Intraocular Pressure and Pulsatile Ocular Blood Flow in a Young Normal Population,

Optometry and vision science, Vol. 80, 2003, No. 6, pg. 460-466,

online ISSN 1538-9235

14) D.

RISNER,

BA,

R.

EHRLICH,

MD,

N.

S.

KHERADIYA,

BS,

B. SIESKY, PhD, L. MCCRANOR, BS (Equiv), and A. HARRIS, PhD.: Effects of Exercise on Intraocular Pressure and Ocular Blood Flow- A Review. Journal of glaucoma, Vol. 18, August 2009, No. 6, pg. 429-236, online ISSN 1536-481X INTERNETOVÉ ZDROJE

15)

http://ec.europa.eu/sport/library/documents/c1/eu-physical-activity-guidelines2008_en.pdf [2013-02-05]

16)

http://www.who.int/dietphysicalactivity/pa/en/index.html [2013-01-16]

17)

http://is.muni.cz/elportal/estud/fsps/js07/fyzio/texty/index.html [2013-01-10]

18)

http://www.med.muni.cz/centrumprevence/informace-pro-vas/zdravy-zpusobzivota/14-pohybova-aktivita.html [2013-01-30]

19)

http://www.wikiskripta.eu/index.php/Stavba_kostern%C3%ADho_svalstva [2013-02-04]

20)

http://cs.wikipedia.org [2013-03-11]

21)

http://lekarske.slovniky.cz/pojem/valsalvuv-manevr [2013-04-05] 58

SEZNAM PŘÍLOH

Příloha č. 1

Informovaný souhlas pro osoby účastnící se výzkumné studie v rámci experimentální části diplomové práce

Příloha č. 2

Záznamový arch týdenní pohybové aktivity pro ActiGaph

Příloha č. 3

Záznamový arch týdenní pohybové aktivity krokoměrem

Příloha č. 4

Hodnocení týdenní pohybové aktivity a inaktivity z přístroje ActiGraph

59

Příloha č. 1

Informovaný souhlas pro osoby účastnící se výzkumné studie v rámci experimentální části bakalářské práce

Informace a informovaný souhlas pro účastníky výzkumné studie Název výzkumné studie:

Vliv pohybové zátěže na nitrooční tlak II.

Vedoucí výzkumné studie:

Mgr. Eliška Hladíková Katedra optiky, přírodovědecká fakulta, Univerzita Palackého v Olomouci 17. listopadu, Olomouc Tel.: 585634242, 733690882 E-mail: [email protected]

Řešitel:

Bc. Alena Kulhánková Katedra optiky, PřF UP Olomouc

Informace o výzkumné studii: V návaznosti na již uskutečněný výzkum pokračuje studie s názvem Vliv pohybové zátěže na nitrooční tlak II. V této studii bude dlouhodobě sledována pohybová aktivita a nitrooční tlak u dvou skupin lidí, kteří se budou odlišovat režimem pohybové aktivity v průběhu tří týdnů. Cílem studie je získat data, která budou dále zpracována a vyhodnocena. Studie si klade za cíl ověřit poznatky z předešlé studie s názvem Vliv fyzické zátěže na nitrooční tlak a dále je rozvíjet. Výhody- účastník výzkumné studie se významně podílí na rozvoji poznatků v oblasti optometrie. Informace získané v této studii slouží jako podkladní materiál výzkumné části oboru optometrie a dále budou výsledky sloužit k publikaci, prezentaci a zpracování pro další výzkum. Všechny výsledky budou zveřejňovány anonymně. Účastníci studie budou rozděleni na dvě skupiny: skupina č 1 a skupina č. 2. Zařazení do skupiny si každý jedinec volí sám. Každý proband skupiny č. 1 a 2 bude při sobě nosit akcelerometr Actigraph a průběžně v daných časových intervalech mu bude měřen nitrooční tlak na přístroji NIDEK RKT- 7700 případně tonometrem Icare Pro Tao3. Probandi první skupiny budou po dobu tří týdnů vykonávat běžnou fyzickou aktivitu, kterou běžně v životě vykonávají. Probandi druhé skupiny budou v prvním týdnu vykonávat běžnou fyzickou aktivitu, ve druhém týdnu bude požadována pro individuálního účastníka zvýšená fyzická aktivita a ve třetím týdnu opět pro jedince běžná aktivita. Oběma skupinám bude po skončení každého z tří testovacích týdnů změřen nitrooční tlak. Doplňkovou studií bude sledování změn nitroočního tlaku po ukončení zátěže (2km jízdy na rotopedu za 5 minut) a v časovém úseku do půl hodiny. Studie bude realizována minimálně po 3 měsících od ukončení první studie, aby nedošlo k vzájemnému ovlivnění výsledků. Kritéria pro výběr subjektů: Věk od 18ti do 30ti let a zároveň bez očních onemocnění spojených s vysokým nitroočním tlakem a bez léčené systémové hypertenze

60

Popis výzkumných procedur: Experimentální

měření

bude

provedeno

za

pomocí

přístroje

akcelerometr

Actigraph

(měření fyzické aktivity) a NIDEK RKT- 7700 (měření velikosti nitroočního tlaku, dále NOT). První měření NOT bude provedeno při převzetí akcelerometru, dále při kontrolních měřeních, které se budou opakovat po každém týdnu délky studie. Doplňkové měření obou skupin: Průběh:

1. Současné změření klidového nitroočního tlaku, krevního tlaku a počtu pulsů 2. Pohybová aktivita- rotoped 3.Opětovné současné

měření NOT, krevního tlaku a

počtu pulsů bezprostředně

po aktivitě 4. Sledování NOT v následujících 5,10, 20 a 30ti minutách. Rizika účasti ve studii: Účastník svým zapojením se do studie souhlasí s podmínkami, které s touto studií souvisí. Účastník prohlašuje, že všechny pohybové aktivity, které si zvolí po konzultaci s vedoucím studie, podstupuje dobrovolně a na vlastní riziko (testovaná osoba sama zhodnotí míru únosnosti fyzického zatížení tak, aby nedošlo k ohrožení zdraví, a dle toho zvolí vlastní vybranou aktivitu). Testovaná osoba se může během studie rozhodnout pro změnu skupiny př.: z druhé přestoupí po zvážení únosnosti fyzické zátěže do první. Dále při měření NOT mohou být pociťovány krátkodobé nepříjemné pocity nebo krátkodobé podráždění oka proudem vzduchu. Informovaný souhlas s účastí na výzkumné studii Jméno:

_________________________________

Příjmení:

_________________________________

Pohlaví:

_________________________________

Věk:

_________________________________

Skupina č. ........ 1.

Tímto souhlasím s účastí na výzkumné studii Vliv pohybové zátěže na nitrooční tlak II.

2.

Byl(a) jsem informován(a) o cílech výzkumu, o vyšetřovacích metodách, které mi budou prováděny a o náročnosti výzkumné metody zvolené pro toto měření.

3.

Byl(a) jsem informován(a) o fyzické náročnosti případných rizicích metody výzkumu.

4.

Byla jsem informována, že moje účast ve výzkumu je zcela dobrovolná a může být kdykoli zrušena.

5.

Všechny údaje získané v rámci tohoto výzkumu budou zpracovávány, prezentovány či publikovány anonymně. Tyto údaje mohou být využity pouze pro studijní a výzkumné účely pověřeným studentům optometrie a pracovníkům katedry optiky Přf. UP v Olomouci.

V Olomouci dne: ____________________

podpis:_________________________

61

Příloha č. 2

Záznamový arch týdenní pohybové aktivity pro ActiGraph

62

Příloha č. 3:

Záznamový arch týdenní pohybové aktivity krokoměrem

63

Příloha č. 4

Hodnocení týdenní pohybové aktivity a inaktivity z přístroje ActiGraph

64