Представление об обмене углеводов при физических нагрузках реферат

Обновлено: 04.07.2024

2. Патологическая физиология. Учебник // Под ред. Зайко Н.Н., Быця Ю.В. ‒ 3- изд. ‒ М.:МЕДпресс-информ, 2002. ‒ С. 436 ‒ 452.

3. Патофизиология // Под ред.Новицкого В.В., Гольдберга Е.Д. ‒ Томск: Изд-во Том.ун-та, 2006. ‒ С.452-465.

4. Патофизиология углеводного обмена. Сахарный диабет. Методическая разработка для самостоятельной работы студентов лечебного и педиатрического факультетов // Под ред. Порядина Г.В., Салмаси. Ж.М. Москва. ‒ 2013. ‒ 39 с.

6. Экспериментальные модели в патологии: учебник / Черешнев В.А., Шилов Ю.И., Черешнева М.В., Самоделкин Е.И., Гаврилова Т.В., Гусев Е.Ю., Гуляева И.Л. ‒ Пермь: Перм. гос. ун-т., 2011. ‒ 267 с.

Болезни обмена традиционно занимают лидирующие позиции у человека. Довольно часто нарушение происходит в обмене углеводов, которые осуществляют 60% суммарного энергообмена и используются организмом либо как прямой источник тепла, либо как энергетический резерв. Большинство субстрата окисляется, 1/4 трансформируется в жир, а из 2-5% образуется гликоген в печени и мышцах. При снижении поступления углеводов с пищей или истощении запасов гликогена организм переключается на жировой и белковый обмен. Незначительная гипогликемия сопровождается общей слабостью и быстрой утомляемостью, более выраженная приводит к появлению судорог, бреда, сопровождается вегетативными реакциями. Крайним проявлением является - гипогликемическая кома с развитием отека головного мозга и неврологическими нарушениями. При гипергликемических состояниях так же может возникнуть прекоматозное состояние или кома [1].

Утилизация углеводов при легкой или умеренной работе выполняемой длительно происходит в несколько этапов. Вначале одним из источников энергии для сокращения является гликоген, содержание его в мышцах составляет 1 - 2% от общей массы ткани. В первые 5–10 мин работы интенсивность гликогенолиза максимальна. Усиление кровотока в течение 10– 40 мин сопровождается повышением утилизации глюкозы в 7–40 раз пропорционально интенсивности выполняемой работы. Поглощение глюкозы достигает максимума на 90–180-й минуте, а затем снижается. Захват глюкозы разными органами из притекающей крови неодинаков: мозг задерживает 12% глюкозы, кишечник - 9%, мышцы - 7%, почки - 5%. Таким образом, при мышечной работе происходит повышение распада гликогена при одновременном увеличении потребления мышцами глюкозы.

При истощении запасов гликогена энергообеспечение тканей переключается на жировой и белковый обмены. Окисление жира требует много кислорода, его дефицит приводит к интоксикации за счет накопления кетоновх тел. Образование же энергии за счет белков ведет к потере пластического материала. Американские ученые П. Хочачка и Дж. Сомеро полагают, что при дефиците глюкозы в первую очередь в организме расходуются именно белки скелетных мышц [5].

Изменение концентрации глюкозы в крови во время работы тоже характеризуется фазностью. В начале обычно уровень глюкозы в крови возрастает. Но это, как правило, незначительная гипергликемия. При дальнейшей физической нагрузке - более 1,5 часа - часто наблюдается снижение концентрации глюкозы в крови, что обусловлено истощением запасов гликогена и в печени, и в мышцах. Длительная работа - более 2 часов без отдыха - приводит к выраженной гипогликемии и метаболическим сдвигам. Гипогликемия нарушает работу головного мозга, сердца и других органов и может повлечь за собой резкие нарушения деятельности всего организма [3].

Максимально полезна двигательная активность с повторяющимися ритмичными движениями, когда мышцы рук, ног, получают идентичные нагрузки (ходьба, бег, фитнес, танцы). Высокую степень важности приобретает систематичность проведения подобных занятий. Перерыв всего на несколько дней, способен в значительной степени сократить положительное влияние физических упражнений на организм. Кроме того, что оптимизируется метаболизм глюкозы, организм способен стать более восприимчив к инсулину [6]. Полезны разные тренировки, но физические нагрузки в форме танцев повышают эмоциональную и стрессовую устойчивость.

Цель работы - оценить уровень гликемии у девушек во время занятий танцами.

1. Изучить литературу по углеводному обмену при физической нагрузке.

2. Провести анкетирование и оценить уровень гликемии до и после танцевальной нагрузки.

Материалы и методы

В исследовании участвовали 24 девушки в возрасте от 17 до 19 лет. В группе проведено анкетирование, где учитывались следующие данные: длительность, регулярность, интенсивность занятий танцами, особенности питания (режим и рацион), образ жизни. Анализировались антропометрические данные, семейный анамнез, заболевания и наследственность, уровень АД. Перед исследованием все участницы подписали согласие на медицинское вмешательство и обработку персональных данных. В качестве физической нагрузки выбраны занятия танцами. Предусмотрено сочетание нагрузок разной силы и формы. Танцы имитирует движения обыденной жизни, превосходя их по интенсивности. Также танцы относится к виду спорта, который чаще предпочитают девушки (сочетание динамичных упражнений на выносливость и растяжку).

Измерение уровня глюкозы проводили с помощью глюкометра AccuCheck Performa Nano. Гликемию оценивали за 15-20 мин до занятия танцами. Длительность тренировки составляла два часа. После этого вновь измерили уровень глюкозы в крови. Все данные были занесены в таблицу.

Результаты исследования и их обсуждение

Все девушки занимаются танцами регулярно, нагрузки осуществляются 3 раза в неделю через день в вечернее время. Большая часть испытуемых тренируются длительно - более 2 лет танцами занимаются 85%. 16 девушек употребляли пищу более чем за 2 часа перед тренировкой, 8 человек - менее чем за 2 часа перед тренировкой. Большая часть испытуемых (67%) хорошо переносит тренировки. Остальные 33% часто ощущают слабость, головокружение, некоторые отмечают тремор. Предрасположенность к сахарному диабету имеют 2 человека.

После двух часовой физической нагрузки ожидаемое понижение уровня глюкозы наблюдалось у 16 человек (66,6%). Кроме того, уровень глюкозы не изменился у 3 девочек (12,5%) и повысился у 5 человек (20,8%). Уровень глюкозы снизился более чем на 2,0 ммоль/л у 1 человека, на 1,0-2,0 ммоль/л у 2 девушек, на 0,5-1,0 ммоль/л у 7 и менее 0,5 ммоль/л у 6 человек соответственно. Уровень глюкозы повысился более чем на 1,0 ммоль/л у 2 испытуемых, на 0,5-1 ммоль/л у 1 человека, менее, чем на 0,5 ммоль/л у 1 участника исследования. У 5 человек (24%) наблюдается повышение уровня глюкозы после тренировки, хотя отсутствует корреляция с последним приемом пищи и переносимостью физической нагрузки. У данных испытуемых необходимо продолжать исследование динамики уровня глюкозы в крови в течение некоторого времени в зависимости от разных факторов. Также мы рекомендовали этим испытуемым пройти ОГТГ, особенно лицам, входящим в группу риска по наследственным факторам.

Большинство результатов подтвердило целесообразность использования умеренных дозированных физических нагрузок вместе с традиционной терапией у лиц с преддиабетом для достижения оптимальной гликемии. Однако, принимая во внимание 5 случаев с гипергликемией после тренировок, необходимо заметить, что физическая нагрузка не является абсолютным фактором снижения уровня глюкозы в крови.

Физическая нагрузка может стать причиной понижения уровня глюкозы в крови, но перед тем, как рекомендовать пациентам с нарушением углеводного обмена любого типа физическую нагрузку, мы предлагаем проводить индивидуальный тест на реакцию на физическую нагрузку под контролем врача. Таким образом, мы рекомендуем умеренную регулярную физическую нагрузку в качестве мероприятий профилактики сахарного диабета, назначаемую только после проведения двойной пробы. Первая проба заключается в мониторинге уровня глюкозы к крови до и после физической нагрузки при условии голодания за 2-3 часа до тренировок, вторая проба проводится также, но с условием, что пациент поел за 30 мин до физической нагрузки. В качестве физической нагрузки могут использоваться танцевальные тренировки.

Важность углеводов для пластических процессов, строения мышц, была продемонстрирована учеными еще 50 лет назад. Christtensen, Hansen (1939), Krogh, Lindhard (1920) убедительно доказали, что для демонстрации высоких показателей выносливости необходимо придерживаться высокоуглеводной диеты, принимать углеводы в ходе длительных физических нагрузок. В дальнейшем стали проводиться исследования со взятием проб мышечной ткани (биопсией). Bergstrom, Hultman (1967), Hermansen et al. (1967) продемонстрировали роль запасов гликогена в мышечной ткани на работоспособность спортсменов.

Углеводороды содержат углерод, водород и кислород, в такой пропорции, что на один атом углерода приходится одна молекула воды (С–Н₂О). Поэтому структурная формула глюкозы (моносахорозы) имеет вид С₆Н₁₂О₆. Углеводороды делят на простые и сложные. Гликоген — сложный полисахарид, главный источник для образования глюкозы в организме человека. Гликоген содержится в печени, мышцах и других тканях. Если человек имеет массу 70 кг, то в его печени (1,8 кг) может содержаться а в мышцах (32 кг) гликогена.

Гликоген печени необходим для образования глюкозы как источника энергии для ЦНС (мозга), клеток крови, почек. Гликоген мышц может превращаться в глюкозу, но она не может прямо выходить в кровь и использоваться для работы других тканей. Однако, при выполнении упражнений с мощностью около АнП, образуется лактат, он может выходить в кровь, а затем превращаться в тканях в пируват и использоваться митохондриями как источник энергии.

Механизм использования углеводов при выполнении физических упражнений

Мышечный гликоген превращается сначала в глюкозо-1-фосфат под действием фосфорилазы, которая затем превращается в глюкозо-6-фосфат. Это вещество является общей точкой для начала гликолиза (Embden-Meyerhof пути метаболизма). Глюкозо-6-фосфат образуется или из гликогена мышцы, или из глюкозы крови. Гликолиз заканчивается образованием пирувата, который может попасть в митохондрию и в цикле Кребса (цикл лимонной кислоты) подвергнуться окислительному фосфорилированию. В том случае, когда митохондрий в мышечном волокне недостаточно, то избыточный пируват может превращаться в лактат.
5,05 Ккал энергии (21,1 КДж) при окислении углеводов.

При выполнении упражнений с максимальной или околомаксимальной интенсивностью , например, спринтерский бег, велоезда, многократный спринт, игра в футбол, хоккей, баскетбол, происходит разрушение фосфогенов (АТФ, КрФ) и использование их энергии для движения. В период восстановления ресинтез идет за счет гликолиза, поэтому в ГМВ идет накопление лактата и ионов Н. Накопление ионов водорода приводит к возникновению чувства утомления. Запасы углеводов — гликогена, при однократном повторении упражнения не могут вызвать утомления, но при многократных ускорениях, как это бывает в спортивных играх, может наступить утомление из-за нехватки гликогена в МВ. Предполагается, что при выполнении статических упражнений с усилием мышц от максимальной произвольной силы наблюдается окклюзия сосудов. Через мышцу кровь перестает проходить, поэтому должен развернуться анаэробный гликолиз с тратой запасов гликогена мышц. По мере увеличения объема выполненных упражнений могут возникнуть проблемы с исчерпанием запасов энергии — гликогена. При выполнении циклических упражнений с интенсивностью МПК (уровень АнП) наблюдается наибольший расход гликогена из промежуточных мышечных волокон, а ММВ (окислительные МВ) получают энергию в виде лактата, образующегося в активных гликолитических мышечных волокнах. Мышечный гликоген у велосипедистов преимущественно исчерпывается из четырехглавой мышцы бедра, у бегунов из икроножной и камбаловидной.

Важную регуляторную роль в транспорте глюкозы через мембрану мышечного волокна играют, саркоплазматический кальций, инсулин крови, концентрация глюкозы в крови и в клетке [Холоши, 1986]. При снижении концентрации глюкозы в крови начинает образовываться и выходить в кровь глюкоза образующаяся в ходе гликогенолиза.

Диета, включающая большое количество углеводов, повышает дыхательный коэффициент при выполнении упражнений с мощностью ниже уровня АнП. Увеличивается также продолжительность выполнения упражнения с заданной мощностью, по сравнению со случаем применения диеты с высокой концентрацией жира.

В горнолыжном спорте, при использовании в качестве тренировочных средств силовых и скоростно-силовых упражнений, а также собственно горнолыжные тренировки, главным источником энергообеспечения являются углеводы. Поэтому до тренировки (за 30 мин.), по ходу тренировки, каждые 20 мин., после тренировки необходимо потреблять легкоусваиваемые углеводы. За каждый прием В этом случае запасы гликогена мышц и печени не исчерпываются, тренировки могут выполняться ежедневно и по несколько раз в день.

Во время отдыха (в отсутствие физической нагрузки), ваше тело использует порядка 40% углеводов для текущих энергозатрат, но как только вы начинаете делать любые упражнения, использование углеводов возрастает. Расход зависит от интенсивности: так, интенсивные нагрузки всегда будут требовать большего количества глюкозы и гликогена, чем умеренные, однако даже самые легкие упражнения в любом случае будут использовать некоторое их количество. Сокращения мышц стимулируют распад гликогена, повышая уровень глюкозы крови.

Усталость, которая ощущается как невозможность продолжать упражнение с той же интенсивностью, часто обусловлена опустошением гликогеновых депо в используемых мышцах. С этой проблемой спортсмены-диабетики чаще всего сталкиваются при продолжительных (более 90 минут) тренировках. Однако усталость может наступить и раньше, если занятия были высокоинтенсивными (показатель ЧСС близок к максимальному 85%-90%).

Ваши мышцы используют глюкозу вместе с гликогеном одновременно, в различных соотношениях, что зависит от количества инсулина в крови. Вместе с тем, организм начнет использовать только глюкозу, как только гликогеновые депо начнут истощаться - в этот момент нужно быть особенно внимательным, чтобы предупредить снижение уровня глюкозы. Вы можете истратить мышечный гликоген и запасы гликогена в печени особенно быстро, если продолжительное время (до занятия) ничего не ели. Тогда это действительно может стать проблемой.

Употребляя углеводы в течение занятий, вы сможете поддерживать уровень глюкозы крови на приемлемом уровне более долгое время и снизить мышечную усталость. Тренировка будет более эффективной, когда вы полны сил и энергии - вы сможете заниматься интенсивнее и результативнее. Углеводы усваиваются гораздо быстрее белка или жиров, они попадают в кровь уже через несколько минут после употребления. Количество углеводов, которое может понадобиться, зависит от вида и продолжительности нагрузки, времени дня, и количества активного инсулина в крови.

Вам понадобится чаще контролировать уровень глюкозы крови для того, чтобы выяснить подходящее количество углеводов для каждого вида физической активности. В таблице представлены несколько рекомендаций общего характера для восполнения углеводов (в граммах) во время аэробной нагрузки в зависимости от исходного сахара, степени нагрузки и длительности занятия.

Самый простой способ подсчитать ЧССmax = 220 - ваш возраст в годах.

пульс менее 50% от ЧССmax

пульс от 50% до 70% от ЧССmax

пульс от 75% до 85% от ЧССmax.

Внимание! В некоторых случаях нагрузка такой интенсивности может вызвать подъем уровня глюкозы за счет выброса контринсулярных гормонов в ответ на нагрузку.

* - при таком высоком уровне глюкозы, или при наличии кетонов, потребуется дополнительная доза короткого инсулина для снижения уровня глюкемии, и рекомендованное количество углеводов может оказаться выше, чем фактически требуется (инсулин, как мы помним, во время нагрузки тоже действует более интенсивно).

Примеры нагрузки:

Гликоген мышц и глюкоза крови являются важным субстратом для образования АТФ в сокращающихся мышцах при продолжительных физических нагрузках субмаксимальной и большой мощности, например при беге на 400, 800, 1000 и 10 000 м. Длительность работы зависит от запасов гликогена в скелетных мышцах (рис. 1, а).

При физических нагрузках усиливается распад гликогена (мобилизация) и окисление глюкозы (гликогенолиз) в мышечных волокнах. Скорость распада его зависит от интенсивности физических нагрузок (рис. 1, б). При неинтенсивной велоэргометрической нагрузке (30 % МПК) запасы гликогена в широкой мышце голени снижаются только на 20—30 % в течение двух часов работы, тогда как при интенсивной работе (60 % МПК) — на 80 %.

Гликоген в мышцах наиболее быстро распадается в первые минуты мышечной работы. При длительной работе скорость распада гликогена в мышцах снижается из-за уменьшения его запасов.

Скорость распада гликогена или мобилизации глюкозы по-разному изменяется в быстросокращающихся (БС) и медленносокращающихся (МС) типах мышечных волокон под воздействием физических нагрузок различной мощности (рис. 1, в). Так, при средней мощности работы (в пределах 60—75 % МПК) усиление распада гликогена происходит в медленно-сокращающихся мышечных волокнах, а с увеличением мощности физических нагрузок — в быстросокращающихся, у которых активность ферментов гликогенолиза выше, чем у медленносокращающихся.

Усиление мобилизации углеводов обусловлено повышением активности ферментов, катализирующих реакции распада и синтеза гликогена. При отдельных видах мышечной работы активность гликогенфосфорилазы в мышцах нижних конечностей увеличивается в 2,4 раза, а гликогенсинтетазы — почти в 2 раза. Степень изменения активности ферментов зависит от длительности, интенсивности и типа нагрузки. Регулируется ..активность этих ферментов многими механизмами, в том числе гормонами (адреналин), циклическим АМФ, ионами Са 2+ , обмен которых изменяется при мышечной деятельности. Систематическая мышечная деятельность приводит к увеличению концентрации гликогена и активности ферментов его обмена в мышцах, что улучшает их энергетический обмен при физических нагрузках.

Для процессов энергообразования мышцы используют также глюкозу крови. В состоянии покоя они поглощают около 20 % общего количества глюкозы, поступившей в кровь, а при нагрузке мощностью 60 % МПК — более 80 % глюкозы крови. Связано это с усилением ее доставки кровотоком, повышением скорости транспорта через мембраны мышц и утилизации мышцами.

На степень потребления мышцами глюкозы крови влияет вид выполняемой нагрузки, уровень тренированности, питание, половые особенности, метаболическое состояние организма. Высокий уровень гликогена в мышцах, что характерно для высокотренированных спортсменов на выносливость, а также повышенное содержание свободных жирных кислот в крови снижают потребление мышцами глюкозы крови. Гипоксия стимулирует поступление глюкозы в скелетные мышцы. У женщин распад гликогена и окисление глюкозы при мышечной работе менее выражены, чем у мужчин.

При мышечной деятельности возрастает мобилизация глюкозы из печени, где она депонируется в виде гликогена. Гликоген распадается до глюкозы, которая выходит в кровь, что препятствует развитию гипогликемии. Выход глюкозы из печени в кровь усиливается в 2—3 раза при мышечной деятельности умеренной интенсивности и в 7—10 раз — при напряженной работе. Высокий уровень глюкозы в крови благодаря гомеостатической функции печени при мышечной деятельности поддерживается до тех пор, пока в печени не исчерпается запас гликогена. За счет запасов гликогена печени мышцы могут выполнять работу большой мощности в течение 20—40 мин.

При напряженной мышечной работе запас гликогена в печени существенно уменьшается уже через 1—2 ч, что приводит к снижению уровня глюкозы в крови. С увеличением продолжительности работы определенный вклад в поддержание глюкозы крови вносит процесс глюконеогенеза.

В процессе глюконеогенеза, который активен в печени и почках, глюкоза синтезируется из аминокислот, глицерина, молочной и пировиноградной кислот, что предупреждает исчерпание гликогена в тканях. При этом вклад глюконеогенеза в поддержание глюкозы крови при кратковременной работе незначительный (10—20 %), а при продолжительной работе (в течение нескольких часов) возрастает до 50 % по отношению к общей глюкозе, образующейся в печени.

Статистика неутешительна: каждый 4 житель России имеет то или иное нарушение углеводного обмена. Например, сахарный диабет представляет собой настоящую эпидемию XXI века и занимает седьмое место среди основных причин смертности.
Лабораторные анализы — это то, без чего невозможно диагностировать нарушения углеводного обмена и, в конечном итоге, назначить правильное лечение.

Что такое углеводный обмен?

Углеводный обмен — цепочка процессов превращения моно- и полисахаридов в организме. Именно благодаря углеводному обмену клетки обеспечиваются энергией, происходит синтез и распад гликогена, формируются структуры, выполняющие защитные и другие специфические функции.

Начинается углеводный обмен с расщепления в желудочно-кишечном тракте поступающих с пищей сложных сахаридов до простейших углеводных соединений, а заканчивается — глюконеогенезом, приводящим к образованию глюкозы из неуглеводных продуктов. Глюконеогенез наряду с некоторыми другими процессами углеводного обмена поддерживает в крови уровень глюкозы, необходимый для нормального функционирования многих клеток, тканей и органов.

Сбой метаболизма углеводов отрицательно влияет на весь организм и может приводить к серьезным эндокринным заболеваниям, патологиям печени и почек, нарушению работы нервной, иммунной, сердечно-сосудистой системы.

Как проводится диагностика нарушений углеводного обмена?

Первостепенная роль в диагностике нарушений углеводного обмена принадлежит лабораторным методам исследования, которые способны выявить:

гипергликемию — повышенную концентрацию глюкозы в крови. Причинами гипергликемии могут быть сахарный диабет 1 и 2 типа, нарушение толерантности к глюкозе (НТГ), гестационный сахарный диабет, усиленная выработка контринсулярных гормонов;
гипогликемию — низкую концентрацию глюкозы в крови. Провоцирующими факторами являются патологии печени и почек, избыточная выработка инсулина поджелудочной железой, длительное углеводное голодание, гликогенозы — наследственные патологии, при которых происходит избыточное отложение гликогена в клетках организма;
глюкозурию — наличие глюкозы в моче. Глюкоза в урине может появляться при сахарном диабете, остром панкреатите, органических поражениях почек, менингитах, энцефалитах.

Существует 4 основных лабораторных теста, которые применяются для диагностики нарушений углеводного обмена. Рассмотрим подробно особенности каждого из них.

1. Анализ крови на глюкозу

Показаниями для проведения исследования являются:

наличие симптомов диабета 1 типа — частое мочеиспускание, резкое снижение веса, повышенный аппетит, запах ацетона изо рта;
факторы риска развития сахарного диабета 2 типа — наследственная предрасположенность, возраст более 45 лет, ожирение, гипертония, нарушение липидного обмена;
обнаружение глюкозы в анализе мочи;
беременность. Исследование в обязательном порядке проходят все беременные после 20 недели гестации, когда повышена вероятность развития гестационного диабета;
нарушение толерантности к глюкозе;
сахарный диабет 1 и 2 типа. Исследование используется для оценки компенсации углеводного обмена у диабетиков;
патологии гипофиза, щитовидной железы, печени.

Также тест на определение глюкозы в крови может быть частью профилактических обследований.

Подготовка к анализу заключается в следующем:

Забор биоматериала может осуществляться из пальца или вены. Исследование венозной крови является более информативным.

В результате исследования могут быть диагностированы нарушение толерантности к глюкозе, сахарный диабет. Нормы анализа, а также показатели при НТГ и сахарном диабете представлены в таблице.

Читайте также: