Egzersiz Fizyolojisi

Egzersiz fizyolojisinin amacı vücut fonksiyonlarında egzersizle meydana gelen değişiklikleri ortaya koymaktır.
İmmobilizasyona bağlı sorunların en iyi çözümü erken mobilizasyon ve egzersizdir.
Hastalıklara bağlı immobilizasyon ve günümüzün sedanter yaşamı egzersizin önemini ortaya koymaktadır.İskelet Kası
İskelet kasının fonksiyonları hareket, koruma, ısı üretme ve mekanik iştir
Bir ekleme belirli bir hareketi yaptıran kaslara sinerjik kaslar, zıt hareketi yaptıran kaslara antagonist kaslar denir
Sinerjik kasların kasılması esnasında antagonist kaslarda gevşeme olur
İskelet Kasının Anatomisi
İskelet kası hücresine kas lifi denir
Kaslar kas hücrelerinin yanısıra bağ doku da içerirler
Kasın tümünü bir kılıf gibi saran bağ dokuya epimisyum, kas kitlesini demetlere ayıran ve bu demetleri çevreleyen bağ dokuya perimisyum denir
Kas liflerini çevreleyen ve elektrik izolasyonunu sağlayan bağ dokuya ise endomisyum denir
Bağ dokusu elemanları kasın iki ucunda biraraya gelerek tendonları oluştururlar
Tendonlar kasılmaya katkıda bulunmayıp kasın oluşturduğu gerimi iskelete aktarırlar
İskelet Kasının Yapısı
İskelet kası kas liflerinden oluşur
Her kas lifi bir hücredir
Kas lifi birbirine paralel dizilmiş myofibrillerden oluşur
Myofibriller myoflamanlardan, myoflamanlar ise kontraktil proteinlerden oluşur
Bir motor nöron ve innerve ettiği kas lifleri bir motor üniteyi (motor birim) meydana getirir

İskelet kası hücre zarına sarkolemma, ER’ na sarkoplazmik retikulum, sitoplazmasına sarkoplazma adı verilir
Sarkolemmanın iç ve dış yüzeyleri arasında bir elektriksel potansiyel farkı vardır
Kas hücresi alfa motor nöron tarafından uyarıldığında dinlenme zar potansiyeli yerini aksiyon potansiyeline bırakır
Zarın iç yüzü dışına göre -90 mV değerdedir

Sarkolemmanın dış yüzünde T tubulleri bulunur
T tubullerinin görevi AP’ ni hücrenin derinliklerine iletmektir
SR’nin uç kısmında terminal sisternalar bulunur
Orta kesimde yer alan tubulleri çevreleyen zar çok sayıda Ca-ATP’ az pompası içerir
Bu pompa Ca’ yı sarkoplazmadan SR’ na taşır
Ca iyonları kalsekestrin denilen özel bir proteine bağlanarak terminal sisternalarda depolanırlar
Her bir T tubulunun iki yanında iki adet terminal sisterna vardır.Bu yapıya triad denir
T tubulleri ile triad bölgesine ulaşan AP, SR’ da Ca salınımına neden olur
Salınan Ca kas kasılmasını başlatıır

Kas Lifi Tipleri
Kas lifleri izoenzim içeriklerine ve metabolik özelliklerine göre 3 grupta incelenir:
1)Hızlı glikolitik lifler( Tip 2B lifleri)
2)Yavaş oksidatif lifler(Tip I lifler)
3)Hızlı oksidatif lifler(Tip 2A lifler)
1) Hızlı Glikolitik Lifler:
Büyük hücrelerdir
Çok sayıda myoflaman ve çapraz köprü barındırdıklarından kuvvetli kasılmalar oluştururlar
Büyük oranlarda SR içerirler
Hızlı ATP sentezleyen liflerdir
Kasılmaya çabuk başlar,hızlı kasılırlar fakat kasılma süreleri kısadır
Anaerobik metabolik yolu kullandıklarından glikojen depoları ve glikolitik enzim içerikleri yüksektir
Çok az sayıda kapiller ile çevrelenmişlerdir
Myoglobin vemitokondri içerikleri düşüktür
Hızlı yorulduklarından kısa süren ve kuvvet gerektiren hareketlerde kullannılmaya uygundurlar
2) Yavaş oksidatif lifler
Hızlı glikolitik liflere kıyasla daha az myoflaman içerirler, kasıldıklarında onlardan daha düşük kuvvet oluştururlar
Çok sayıda mitokondri içerirler, aerobik yolla ATP sentezlerler
Enerji üretmek için yağ asitlerini kullandıklarından glikojen depoları zayıftır
ATP az izoenzimleri yavaş çalıştığından düşük bir hızla kasılırlar
Yorgunluğa dirençli olup dayanıklılık gerektiren hareket ve egzersizlerde kullanılırlar
3) Hızlı oksidatif lifler
İçerdikleri ATP az izoenzimi hızlı çalıştığı halde aerobik yolla ATP sentezlerler
Mitokondri ve myoglobin içerikleri yüksek olup çok sayıda kapiller ile çevrilidirler
Hızlı kasılır, yavaş oksidatif liflerden önce, hızlı glikolitik liflerden sonra yorulurlar
Myoglobin içerikleri yüksek olduğundan kırmızı görülürler ve kırmızı lifler de denir

Kas lifinin tipini tayin eden motor ünitedir
Bir motor ünitedeki kas lifleri hep aynı tiptir
Kas lifinin tipine göre motor üniteler yavaş ve hızlı üniteler olarak ikiye ayrılır
Genelde yavaş üniteleri yavaş ileten küçük motor nöronlar, hızlı üniteleri hızlı ileten büyük motor nöronlar innerve eder.Buna büyüklük prensibi denir
Kas Proteinleri
Sarkoplazmada iki tür myoflaman vardır:
İnce ve kalın
Kalın flaman myozin proteininden meydana gelir
İnce flaman ise üç tip protein içerir:
Troponin, tropomyozin ve aktin
Myozin ve aktin kasılmayı sağlayan ana proteinlerdir

Myozin başının ATP’az özelliği vardır
Bir molekül troponin bir molekül tropomyozinle bağlanır
Troponin T diğer troponin kısımlarını tropomyozine bağlar
Troponin I myozin-aktin etkileşmesini inhibe eder
Troponin C ise kasılmayı başlatacak Ca iyonunun bağlanma bölgesidir

Organizasyon
İskelet kasında çizgilenme gösteren kısımlar harfle ifade edilir
I bandı aydınlık, A bandı karanlık görülür
A bandında kalın ve ince flamanlar, I bandında ise sadece ince flamanlar bulunur
I bandı Z çizgisiyle ikiye ayrılmıştır
Z çizgisi ince flamanları birbirine bağlar
A bandının merkezinde H bandı, H bandının ortasında M çizgisi bulunur
İki komşu Z çizgisi arasındaki bölgeye sarkomer denir




Kasılmanın Moleküler Temeli
Kasılma ince flamanların kalın flamanlar üzerinde kayması ile meydana gelir(flaman kayma teorisi)
İnce flamanların kalın flamanlar üzerinde kayması için aktin ve myozin çapraz köprülerinin kurulup çözülmesi gerekir
Kasılma başlamadan önce troponin-tropomyozin bileşiğinin inhibitör etkisi Ca aracılığı ile ortadan kaldırılır
Ca troponinle bağlanınca tropomyozinin pozisyonu değişir ve myozin başları aktinle ilişki kurar
Tersine Ca troponinden ayrılınca troponin bloke edici pozisyona döner
Hangi sayıda çapraz köprünün ince flamanla ilişki kuracağını tayin eden hücre içi Ca düzeyidir




Kasılma Tipleri
Bir kas lifine tek bir uyaran verilirse tek kasılma meydana gelir.Kas önce kasılır, sonra gevşer.
Tek kasılmalar 4’ e ayrılır:
1)İzometrik kasılma
2)Konsantrik kasılma
3)Ekzantrik kasılma
4)İzokinetik kasılma
1)İzometrik kasılma
Kasın uzunluğu sabit kalır, tonusu artar
Dış iş yapılmaz, ancak enerji harcanır
Ayakta durma örnek verilebilir
Bütün doğal kasılmaların başlangıcını izometrik kasılma oluşturur

2)Konsantrik kasılma
İzotonik kasılma da denir
Dinamik bir kasılma şeklidir
Yeterli gerginliğe ulaştığında kasın boyu kısalır ve eklemde hareket meydana gelir
Eklem hareketleri sırasında kas tonusu da değiştiği için vücutta meydana gelen kasılmalar izotonik değildir



İzometrik ve konsantrik kasılmanın birarada olmasına yani kasılma sırasında kasın hem boyunun hemde tonusunun değişmesine oksotonik kasılma denir
Kas aktiviteleri genelde izometrik ve konsantrik kasılmanın ard arda ve beraberce yapılması ile oluşur
3)Ekzantrik kasılma
Uzayarak kasılma şeklidir
Kas yeterli gerginliğe ulaşıp dış yükü yenemezse kasın boyu uzar
Örn. Merdiven inme, yokuş aşağı inme
Ekzantrik kasılmayı takiben yapılan konsantrik kasılma daha kuvvetli olur
4)İzokinetik kasılma
Hareket hızının sabit tutulduğu dinamik bir kasılma şeklidir
Örn. Sebest stil kulaçlama
İzokinetik kasılma ile konsantrik kasılma arasındaki fark, izokinetik kasılma sırasında hareket süresince maksimal tonusun devam ettirilmesidir
İzokinetik antrenmanlar kas kuvvetini ve dayanıklılığını geliştiren en iyi yöntemdir
Tetanik kasılma
Tek kasılmalara göre göre daha kuvvetli, daha uzun süreli ve daha ekonomik kasılma şeklidir
İstemli kasılmalar daha çok tetanik kasılmalar şeklindedir
Kas yorgunluğu

Yorulan kasın latent dönemi ve kasılma süresi uzar, kasılma amplitüdü azalır
Yorgunluk aşırı olursa gevşeme tam olmaz
Yorgunluk kasın zarar görmesine karşı bir savunma mekanizmasıdır
Yorgunluk geriye dönen fizyolojik bir olaydır
Tip 2 lifleri daha çabuk yorulur
Çabuk yorulan kas lifleri çabuk, yavaş yorulan kas lifleri ise geç dinlenir
Yorulan kas kısa süre dinlendirilirse eski kasılma kuvvetini kazanır
Dinlenme süresi önceki aktivitenin yoğunluğuna, süresine ve lif tipine bağlıdır

Egzersiz ve enerji sistemleri
Fizyolojik şartlarda 1 mol ATP 12 kcal enerji verir
Kaslar enerji verici madde olarak ATP, kreatin fosfat, glikojen, glikoz ve yağ asitlerini kullanırlar
Egzersizin hemen başında kullanılan maddeler yüksek enerji fosfatlarıdır
İlk 3-5 dk da tüketilen başlıca yakıt ise kas glikojenidir
Hafif ve orta egzersizde enerjinin çoğu yağ asitlerinden karşılanır
Egzersizin şiddeti arttıkça glikojenden gelen enerji önem kazanır
Kasın egzersiz sonu toparlanma döneminde ve istirahatte kullandığı başlıca madde yağ asitleridir
Yüksek enerji fosfatları
ATP ve kreatin fosfat kasın acil enerji deposudur
İskelet kasında depolanmış glikojen KC glikojeninden farklı olarak glikoza dönüştürülüp kana verilemez
Kasta glikoz aerobik veya anaerobik metabolizma ile kullanılabilir
İstirahatte ve hafif egzersizde enerji metabolizması aerobik iken egzersiz şiddeti arttıkça anaerobik metabolizma devreye girer
ATP oluşumuna anaerobik metabolizmanın önemli katkı sağladığı noktaya anaerobik eşik denir
Anaerobik eşiğin altındaki egzersizler uzun süre devam ettirilebilir
Anaerobik metabolizma iki yolla meydana gelir:
1)Anaerobik alaktasit yol:
Kasta depolanmış olan ATP ve kreatin fosfat kullanılır
Enerji oluşumuna katkısı azdır ancak çok hızlı devreye girer
Zorlu bir egzersizin ilk 5 dk sında baskın ılan yoldur



2)Anaerobik laktasit yol:
Glikojen ve glikoz anaerobik yolla metabolize edilirken laktik asit oluşur
Egzersizle birlikte O2 kullanımı artar ve ilk 2-3 dk da O2 açığı meydana gelir
Egzersiz bittikten sonra istirahat durumundan fazla alınan O2 ye O2 borcu denir
Egzersiz ne kadar ağırsa anaerobik yoldan enerji oluşumu ve laktik asit üretimi o kadar fazladır
Egzersiz ve dolaşım sistemi
Egzersiz sırasındaki dolaşım değişiklikleri üst beyin merkezleri tarafından başlatılır
S aktivite artar, PS aktivite azalır
Splanknik alana ve deriye kan akımı azalır
Başlangıçtaki kan akımı artışı S vazodilatör liflerdeki aktivite artışına bağlıdır
Kan akımının lokal kontrolü egzersiz yapan kasa kan akımı sağlanmasında daha önemlidir
Deri kan akımı orta derecede egzersizde artar iken ağır egzersizde azalır
MSS giden kan akımında değişiklik olmaz
Koroner kan akımı artar


Kişinin egzersiz sırasında kullanabileceği en yüksek O2 miktarı maksimal O2 kullanımı (VO2 max) olarak ifade edilir ve maksimal anaerobik gücün en iyi göstergesidir
VO2 max’ ı belirleyen en önemli faktör dolaşım sisteminin kapasitesidir
Atım volümü
Kalp atım volümünün artışı venöz dönüşün artışı ile olur
Venöz dönüşü artıran faktörler:
1)İskelet kası pompasının etkinliğinin artması
2)İnspirasyonun derinlik vew frekansının artmasına bağlı olarak göğüs içi basıncının azalması
3)Karln kaslarının kasılmasına bağlı olarak iç organlardan daha fazla kan dönmesi
4)S sistemin etkisiyle oluşan vazokonstrüksiyon
5)Dilate iskelet kası arteriolleri aracılığıyla arterlerden venlere kan akımının kolaylaşması

Egzersizle artmaya başlayan atım volümü maksimal aerobik güce yaklaşılırken sabit kalır
Kalp dakika volümünde daha sonra meydana gelen artişlar ise kalp hızının artmasıyla gerçekleştirilir
Kalp hızı
Egzersiz başlayınca kalp hızı artar
Kişinin maksimal bir egzersiz sonunda ulaşabileceği kalp hızı maksimal kalp hızı olarak adlandırılır
Maksimal kalp hızı 220-(yaş) formülünden hesaplanabilir
Yüksek ısıda yapılan egzersiz oda ısısında yapılan egzersize göre kalp hızının daha fazla yükselmesine neden olur
Emosyonel faktörler kalp hızını etkileyebilir
Maksimal kalp hızı şartlar ne olursa olsun değişmez
Kan basıncı
Diastolik kan basıncı egzersizin şiddeti arttıkça sabit kalır hatta hafifçe düşebilir
Izotonik egzersizlerde aktif kas grubu ne kadar büyükse kan basıncı o derece düşüktür
İzometrik egzersizlerde sistolik basınç, diastolik basınç ve kalp hızı belirgin olarak artar



EGZERSİZ VE SOLUNUM SİSTEMİ1)Solunum dakika volümü:
İstirahatte yaklaşık 6 lt olan solunum dk volümü egzersizde 200 lt ye kadar çıkar
Statik egzersizlerde ventilasyon dinamik egzersizlere göre daha fazladır
Düşük yoğunluktaki egzersizlerde solunum dk volümü artışı daha çok TV artışına bağlıdır
Solunum frekansı da artar
Kişi solunum frekansı ve derinliğini spontan olarak dengeleyerek ventilasyonun optimal etkinlikte olmasını sağlar
2)Solunum işi
İstirahatte solunum kasları 1 lt solunum için 0,5-1,0 ml O2 kullanırlar
Ağır egzersizde O2 kullanımı toplam O2 kullanımının %3 üne kadar çıkabilir
3)Ventilasyon perfüzyon oranı
Hafif egzersizlerde V-P oranı daha uniform hale gelir
AC üst zonlarda kan akımı artışı daha belirgindir


4)Arteriyel O2 basıncı ve O2 saturasyonu
Çok ağır egzersizlerde arteriel kan O2 saturasyonu PO2 de değişme olmaksızın %95 in altına düşebilir
Arteiyel PCO2 ve pH önemli ölçüde sabit kalır
Egzersiz sırasında O2 ve CO2 difüzyon kapasiteleri 3 katına çıkar
Yükseltide egzersiz
Deniz seviyesinden yükseğe çıkıldığında max O2 kullanım değeri azalır
Yükseltinin etkisi total barometrik basıncın değil PO2 azalmasına bağlıdır
Organizmanın yükseltiye kısa süreli uyumuna aklimatizasyon, uzun süreli uyumuna adaptasyon denir

Yükseltiye kısa süreli uyumlar
Yükseğe çıkıldığında fizlojik cevap olarak hiperventilasyon ve kan akımı artışı meydana gelir
Yükseğe uyum bozukluğuna bağlı olarak oluşan, baş ağrısı, bulantı, kusma, bulanık görme ve uykusuzlukla seyreden tabloya dağ hastalığı denir
Yükseltiye uzun süreli uyumlar
1)Hiperventilasyonla değişen asit-baz dengesinin düzeltilmesi:
Hioerventilasyon alveollerdan CO2 yi uzaklaştırara arteriyel PCO2 nin düşmesine yol açar
Meydana gelen respiratuar alkaloz HCO3 atılımı ile düzeltilir

2)Hematolojik değişiklikler:
Yükseltiye en önemli adaptasyon kanın O2 taşıma kapasitesinin artmasıdır
Plazma volümü azalır, hematokrit artar
Azalan arteriyel PCO2 böbreklerden eritropoietin salınımını artırarak eritrosit yapımını uyarır

3)Hücresel değişiklikler:
Kapiller ve mitokondri sayısı artar
Aerobik enerji oluşumunda rol alan enzimler artar
Oksihemoglobin disosiasyon eğrisi sağa kayar
Sıcakta egzersiz
Soğukta egzersize göre daha ciddi problemdir
Terin buharlaşma hızı azaldığı için ısı düzenlenmesi problemlidir



Soğukta egzersiz
Isı kaybına bağlı metabolik hız artar
Soğukta solunum yoluyla sıvı kaybı dehidratasyona yol açabilir
Su içinde yapılan egzersizlerde soğuğun etkisi daha belirgindir

Düzenli egzersizin fizyolojik etkileri
Vücudu optimal fonksşyonu için düzenli egzersiz gereklidir
Antrenmanın başlıca amacı performansı artıracak fizyolojik adaptasyonlara yol açmaktır
Dolaşım sistemine
En önemli fizyolojik değişiklik aerobik gücün (VO2max) artmasıdır
VO2max artışına maksimal kalp dk volümü artışı da eşlik eder
Antrenmanla istirahatteki kalp hızı azalır, atım volümü artar
Maksimal kalp ızı ise genellikle sabit kalır veya yaklaşık 5-7 vuru/dk azalır
Kan basıncı ya sabit kalır yada hafif azalır
Düzenli egzersiz koroner kalp hastalıklarına karşı koruyucu rol oynar
Solunum sistemine
Solunum volümü değişmez, max egzersizde yükselir
Solunum frekansı max egzersizde yükselir
Solunum eşdeğeri solunum verimini en iyi gösteren parametredir
Kullanılan 1 lt O2 için gerekli solunum volümüdür
Kişi yaptığı egzersizi ne kadar iyi biliyorsa solıunum eşdeğeri o kadar yüksektir
Max egzersizde difüzyon kapasitesi artar

İskelet kasının adaptif cevabı
Kapiller dansite, mitokondri ve enzim miktarları artar
Kas süksinat deidrogenaz aktivitesi VO2max ile yakından ilişkilidir
Max egzersizde glikojen depolama potansiyeli artar
Antrenmanla laktat daha yüksek iş düzeylerinde birikir yani anaerobik eşik artar

Kas kitlesi ve kas kuvveti
Max kuvvete yakın çalışan kasların kuvveti artar
Kuvvet antrenmanları iskelet kas kitlesini artırırlar
Kas kitlesinin artışı kas lifi sayısının değil kas lifi çapının artışına bağlıdır
Kuvvet antrenmanları ile tip 2 liflerinde artış meydana gelir
İyi bir kuvvet antrenmanı programı için antrenmanın %15’i eksantrik, %10’u izometrik ve %75’i komsantrik olmalıdır
Lokomotor oırganlara
Antrenmanla ligamanlar kalınlaşır, kuvvetlenir ve daha esnek hale gelir
Hyalen kıkırdak kalınlaşır ve basıya daha dirençli hale gelir
Kemikte mineral artar ve kemik hipertrofisi sağlayarak osteoporozu geciktirir
Bazı sporlar kemik yapısında lokal değişikliklere yol açar.Örn. tenis

Kan kompozisyonuna
Dayanıklılık antrenmanlarından sonra kan volümü artar
Hb konsantrasyonu değişmez
Kan volümü arttığı için toplam Hb miktarında artma görülür
Plazma TG ve LDL düşer,HDL artar
Plazma lipoprotein (a) azalabilir
Gonadıtropin düzeyleri artabilir
Beta endorfin düzeyleri artar
Glikoz toleransı ve insülin duyarlılığı artar
Plazma PGI2 artar, TXA2 azalır
Metabolizmaya
Antrenman programının başlangıcında vücut ağırlığında önemli bir azalma olmaz
Egzersiz prpgramı 3 ayı geçince vücut ağırlığı azalır

Bağışıklık sistemine
Düzenli egzersizin bağışıklık sistemine etkileri egzersizin yoğunluğuna bağlıdır
Orta yoğunluktaki egzersizler bağışıklık sistemine zarar verebilir
Antrenmanlar ağır olursa NK hücrelerinin sayısı azalabilir
Orta yoğunluktaki antrenmanlar serum Ig lerinde yaklaşık %20 artış yapar

Yaşlılıkta egzersiz
Günümüz toplumunda yaşlıların sayısı arttığından egzersizin önemi artmaktadır
Aerobik güç yaşlanmayla azalır
Düzenli egzersizler ileri yaşlarda başlansa bile morbidite ve mortaliteyi azaltmaktadır
Yaşlılarda egzersiz programı kişiden kişiye göre değişir
Yapılacak egzersiz düzenli, dinamik, ilginç,eğlendirici, kolay kabul edilebilir ve yan etkileri olmayan tipte olmalıdır
Hızlı ve düzenli yürüme çoğu kişide ve yaşlılarda uygun bir aktivitedir
Kuvvet antrenmanları yaşlılarda anksiyeteyi azaltır

Egzersiz Reçetesi
Egzersiz önerisinde bulunmadan önce kişinin ihtiyaçları ve sağlık durumu öğrenilmelidir
Egzersiz reçetesi düzenlenirken kişiye uygun yaklaşım benimsenmelidir
Antrenmanlar başlangıçta düşük ve orta yoğunlukta olmalı, şiddeti orta hızda artırılmalıdır
Egzersiz programı çok yönlü olmalı, aerobik antrenmanları içermelidir
Egzersize yeni başlayanlarda düşük ve orta şiddette uzun süreli egzersizler uygundur
Egzersiz sırasında kalp hızının max kalp hızının %70-90’ı olması egzersiz şiddetinin yeterli olduğunu gösrerir
Yeterli şiddet ve sürede olduğu takdirde her aktiviteyle antrenman etkisi oluşur