Motor jako základ (2)

    Zatímco v první části jsme s jistou dávkou fantazie vytvořili model ponorky, ve druhé části tento model použijeme jako vzorec, na který napasujeme chování lidského metabolismu. Prohlédněte si druhý obrázek a sledujte, jak se změnil. Počítač nám navíc dává možnost podle potřeby přeskakovat z jedné části článku do druhé a osvětlit si tak případné nejasnosti.

    Jak vidíte, schéma není umístěno do žádné konkrétní části těla nebo orgánu. Je to proto, že děj, tak jak ho budeme popisovat, probíhá v těle jako celku, na různých místech zároveň. Člověka zjednodušíme na jednoduchou nádobu bez vnitřních omezení, pouze se vstupem kyslíku a výstupem základních zplodin. Výsledkem celého procesu bude jízda na kole, nebudeme se ale zabývat tím, jak pohyb mechanicky vzniká.

    Tak jako v naší ponorce bylo základem pohonu dvouspřeží spalovacích motorů, v těle je na začátku spalování dvou energeticky bohatých látek – sacharidů a tuků. Termín spalování mohu použít bez uvozovek, protože pokud bychom tento proces zapsali chemickým vzorcem, nepoznáte ho od zápisu spálení housky se sádlem na ohníčku. Na jedné straně rovnice by byl nějaký uhlovodík (C_xH_x+y pro ty, kdo si přejí více odbornosti, sloučenina mnoha uhlíků a ještě více vodíků pro toho, kdo od základní školy nechce o chemii už nic vědět) a kyslík, na druhé kysličník uhličitý a voda. Rozdíl je, že houska se sádlem upadlá do ohníčku chytne jak fakule a vy z toho máte jen oči pro pláč a slinu v puse, zatímco tělo dokáže spálení provést kousíček po kousíčku, v drobných krůčcích. A z každého toho krůčku dokáže nabít jednu molekulu ATP nebo CP.
    Co je ATP a CP? (pro ty, kdo tvrdí, že CP je zkratka za „celá pr…“ podle vzorce LPP+PPP=CP říkám rovnou NE! ☺) ATP je celým slovem adenosintrifosfát a CP znamená kreatinfosfát. Pro naše potřeby úplně stačí vědět, že je to univerzální energetické platidlo ve všech buňkách živých organizmů a odpovídá elektřině v naší ponorce.
Dieselovu motoru ponorky odpovídá metabolismus tuků, přesněji mastných kyselin. Stejně tak, jako naše ponorka, máme i my zásoby tuku obrovské – a to i ten nejhubenější cyklista. A stejně jako diesel v našem modelu umí metabolismus mastných kyselin pracovat jen pokud má dostatek kyslíku. Co je to tuk a mastná kyselina povím o pár řádek dále.
Obdobou benzínového motoru je metabolismus sacharidů, tedy glukózy. I v těle je jeho výkon obvykle vyšší než výkon metabolismu tuku, i když na tento poměr má velký vliv trénovanost. Cílem vytrvalostního tréninku je totiž maximalizovat výkon právě metabolismu tuků. To ale hodně předbíhám... První krůčky štěpení glukózy mohou běžet i bez přítomnosti kyslíku. Glukóza je v těle uložena ve formě glykogenu a tak jako v našem příkladu jsou i v těle zásoby glykogenu omezené.

    Tady musíme naše původní schéma trochu zkomplikovat, abychom měli v dalších článcích na co navázat. „Motor“ spalující glukózu vznikl totiž historicky spojením dvou poměrně nezávislých podjednotek. Starší a primitivnější, kterou disponují všichni živočichové, dokáže přeměnit glukózu na pyruvát a dále laktát za vzniku 2 ATP. „Modernější“, který do své výbavy přijali, pokud mě paměť neklame, teprve plazi, dokáže spálit pyruvát dále až na úroveň vody a kysličníku uhličitého a vyrobit dalších 36 ATP. Ve druhém ročníku na medicíně byla oblíbenou ranou z milosti na chemii otázka, zda je rychlejší delfín nebo žralok. Správná odpověď zní – žralok je lepší sprinter, protože i když nemá aerobní, má větší kapacitu anaerobního metabolismu. Na dlouhou trať je lepší delfín, protože díky aerobnímu metabolismu dokáže plavat v rychlém tempu dlouhé hodiny, zatím co žralok se po pár rychlých tempech beznadějně zakyselí. Pro nás je důležité vědět, že jde o dvě zvláštní jednotky a proto se také dají zvlášť trénovat (opět předbíhám).
    Stejně jako v ponorce jsou i v organismu tukový a sacharidový metabolismus, tedy „diesel“ a „zážehový“ motor, propojené. Na první krůček pálení tuků (viz dále) je totiž nutné získat energii spálením určitého množství glukózy. To je také jeden z důvodů, proč se organismus pálení tuků obvykle brání. Náš „metabolický diesel“ se proto významněji podílí na získávání energie teprve po 30 minutách! Tady si neodpustím jedovatou odbočku – určitě jste si všimli, že horlivé návštěvnice aerobiků všeho druhu (bohužel do toho patří i spinning) rozhodně nehubnou, většinou spíš naopak. Typická jednotka totiž trvá 40 až 50 minut a tak kýžené hubnutí může trvat maximálně 15 až 20 minut. K tomuto faktu se ještě vrátím v článcích o laktátové křivce a principech tréninku.
    Štěpení tuků a mastných kyselin za vzniku ATP a CP probíhá přímo v místě spotřeby – ve svalové buňce. Oním elektromotorem je potom v našem případě svalový protein zvaný myofibrila a akumulátorem vlastně celý obsah buňky. Jen pro zajímavost – vlastní zkrácení myofibrily vytvářející svalový stah žádnou energii nepotřebuje. ATP se spotřebovává na její opětovné prodloužení. Představte si to třeba jako natažení kohoutku pistole, po zmáčknutí kohoutku se energie už jen uvolní. Proto je také posledním naším sportovním výkonem na tomto světě… mrtvolná ztuhlost ☺.

    O palivech v lidském těle se zmíníme jen krátce, protože o nich nás čeká celá další kapitola. Zaměřím se hlavně na terminologické zmatky, na které můžete narazit v mnoha populárních časopisech o zdraví a pohybu
    Tuky („nafta“ z našeho modelu) můžete znát také pod pojmem triglyceridy. Skládají se ze tří dlouhých řetízků uhlíků s vodíky, na jednom konci propojené glycerolem jako sponou. Řetízky se správně jmenují mastné kyseliny. Aby je bylo možné spálit, tato spona se musí oddělit a zpracovat stejným mechanizmem jako glukóza. Proto musí, alespoň na volnoběh, běžet i sacharidový motor. Potom pěkně článek po článku shoří za vydatné spotřeby kyslíku. Protože hoří každý uhlík zvlášť, je to palivo pěkně výhřevné, jeden gram vydá skoro za čtyři gramy cukrů! A protože cyklista 70 kg těžký, mající 5% tuku má tedy 3,5 kg sádla, má paliva doalelujá.
    Sacharidy, tedy „benzín“ naší ponorky, mají přezdívek daleko více. Běžně se setkáte s názvy cukry, sacharidy, uhlovodany, glycidy, karbohydráty, uhlohydráty a další. Jak to tedy je? Je to totéž. Základním sacharidem v těle je glukóza, mnoho glukóz spojených dohromady tvoří glykogen. Ten je zásobní formou glukózy, je tedy uložen v našich „nádržích“. Glykogenu má dobře trénovaný borec (schopnost „nasyslit“ si glykogen je totiž také možno trénovat) asi 700 – 900 gramů – asi na 2 hodiny jízdy maximální dlouhodobou intenzitou.
    Určitě jste si všimli, že v obrázku přibylo něco červeně. Je to vlastnost, kterou zatím nemá žádný člověkem vynalezený stroj. Živý organismus dokáže jako palivo spotřebovávat i bílkoviny, stavební kameny jeho „motorů“. Přemění je prostě na cukry a spálí. Je to vlastnost původně zamýšlená jako nouzová, pro cyklistu ale v dlouhém závodě dost důležitá. Podrobněji se o tom zmíním v dalších článcích.
    Mezi paliva patří ještě jedna látka, ta kvůli které jsem vymýšlel složitou konstrukci hypotetických „sazí“. Je to laktát (nebo také ne zcela přesně kyselina mléčná). Oblíbený klacek, kterým se dnes ohání kde kdo, každý, kdo přejede na kole dvakrát železniční přejezd, má udělanou laktátovou křivku. Je to správně, ale jen tehdy, když ví, jak s ní má pracovat. V dobách mého mládí byl laktát démonem, noční můrou všech závodníků vytrvalostních sportů, působitelem bolesti svalů a namožení, příčinou přetrénování. Snad jen za světovou válku nemohl. Všechno je omyl. Laktát je látka veskrze užitečná. Příčinou bolesti svalů je zakyselení. Kyselina mléčná zakyselení nezvětšuje, ale na první pohled paradoxně zmenšuje! (to bohužel musím použít jako dogma. Toho, kdo o něm pochybuje, musím odkázat na kapitolu o pufrech v učebnici chemie, protože vysvětlení by mi zabralo jeden takový článek, a ještě nevím, jestli bych to dokázal vysvětlit dobře☺). Navíc, svaly méně zatížené mají kyslíku dost a tak laktát lačně spolykají jako palivo. Další obhajobu laktátu najdete v článku o laktátové křivce.

    A zase startujeme. První zvyšuje tempo metabolismus glukózy. Důvodů je víc, hlavní je rychlá dostupnost glukózy přímo v buňce a krevním oběhu, mastné kyseliny se ze zásob musí nejprve uvolnit a odjistit odstraněním spony. Teprve po 20 až 30 minutách, zřejmě když tělo uvěří, že to myslíme vážně ☺, se rozbíhá spalování tuků a metabolismus cukrů klesá na volnoběh – pracujeme v zóně „základní vytrvalosti“.
    Dosáhneme-li plného využití výkonu tukového motoru a chceme-li dále zrychlovat, přidáváme plyn na dosud volnoběžně pracujícím motoru sacharidovém – překročili jsme tedy aerobní práh a nacházíme se v zóně „intenzivní vytrvalosti“. Začali jsme teď navíc k tuku spalovat naše drahocenné palivo – cukry.
    Když jsme přecházeli ze „základní vytrvalosti“ do „intenzivní“, museli jsme překročit aerobní práh – tedy překročit možnosti samostatně pracujícího tukového metabolismu. Při dalším zrychlování narážíme na druhou hranici – práh anaerobní. Omezení tady přichází z jiné strany. Sacharidový motor má ještě rezervy, ale srdce a plíce, naše turbodmychadlo, už nedokáže dodávat více kyslíku. Začínáme pracovat na dluh (také se o kyslíkovém dluhu mluví) a produkovat laktát. Dostali jsme se do zóny anaerobního prahu.
    Prahová zóna je velmi úzká, ale o to důležitější. V zatížených svalech totiž pracují oba systémy současně a využívají většinu své kapacity. Navíc už vydatně pracuje i anaerobní část sacharidového motoru a produkuje laktát. Ten se ale ve svalech méně zatížených a tudíž majících kyslíku dostatek, zase spaluje (další zapojený systém). Jeho hladina tak příliš nestoupá. Prahová zóna je klíčovou oblastí tréninku vytrvalce. Podrobně v kapitolách o laktátové křivce a tréninku.
    Překročili jsme anaerobní práh. Tukový motor se zalknul, pracuje jen sacharidový, využívá anaerobní i aerobní způsob práce. Laktát se více či méně hromadí. Jsme v oblasti „maximální intenzity“. Tady se láme chleba v závodě. Kdo udrží nižší laktát nebo snese vyšší, jede v časovce rychleji, vydrží v úniku (už vás to začalo zajímat? ☺).
    Došlo na spurt. Zatímco až do teď jsme spotřebovali, stejně jako elektromotor v ponorce, tolik ATP, kolik se ho vyrobilo, teď hrábneme do rezerv. Na osm až devět vteřin dokážou svaly vydat výkon, kterému žádný zmíněný metabolický motor nestačí. Teď už zbývá jen pustit řidítka a zdvihnout ruce! (poznámka na okraj: všechny ostatní rezervy trénovat můžeme, tato roste jen tolik, o kolik vyroste naše síla. Atleti sprinteři při stovce zrychlují jen prvních 7-8 vteřin. Zbytek času v podstatě padají do pásky. Jde tedy hlavně o to, jak dosáhnou za 7 vteřin maximální rychlost, jiná cesta není. To je také důvod, proč se světový rekord na stovku už moc nehýbe).
    Režim zcela bez kyslíku se cyklistiky příliš netýká. Jen velmi stručně: Protože se nemůžeme nadechnout a získat kyslík, dochází v těle ke stejným změnám, jako v maximálním režimu na kole, ale bez odbourání laktátu v méně zatížených svalech. Protože ale nemůžeme ani vydechovat, v těle se zároveň hromadí i kysličník uhličitý. Ten je pro tělo jedovatý a tak máme speciální čidla, která nám hlásí překročení jeho hladiny jako pocit dušení. Doba setrvání pod hladinou je potom závislá na naší schopnosti pocit dušení ignorovat. Běžně je to oněch 45 vteřin. Lovci perel a rekordmani v potápění „na hubu“ soustavným tréninkem a určitými fintami tento v podstatě ochranný mechanizmus zlomili a vydrží se zadrženým dechem až 5 minut.

    Kdo dočetl až sem a má pocit, že si něco, popřípadě vůbec nic, nezapamatoval, ať nezoufá. Čeká ho ještě

Shrnutí

    Dozvěděli jsme se, že v našem těle existují 3 energetické systémy – metabolismus tuku, metabolismus cukrů a na ně navazující systém ATP/CP. Zjistili jsme, že metabolismus cukrů má dvě součásti, anaerobní (nepotřebuje kyslík) a aerobní (ta kyslík vyžaduje). Víme, že metabolismus tuků potřebuje kyslík vždycky. Poprvé jsme se dotkli faktu, že tuku máme všichni na rozdávání, zatím co cukry si musíme šetřit. A teď to nejdůležitější. Zjistili jsme, že organizmus nepracuje od “ležím” po “běžím” stejně, jen pomaleji nebo rychleji, ale že existují nějaké zóny – základní vytrvalost, intenzivní vytrvalost, prahová zóna a maximální výkon a jakési prahy - aerobní a anaerobní. A že pro každou zónu je typický určitý stupeň zapojení jednotlivých metabolických strojů. Ti pozorní pak vytušili, že známe-li svojí laktátovou křivku, můžeme jednotlivé “motory” cíleně trénovat a tedy vylepšovat.

    Kdo dočetl až sem a má pocit, že něčemu nerozumí, má dvě možnosti, jak si moje povídání utřídit. Nejprve se může klepnutím na jednotlivé termíny ve shrnutí vrátit zpět k jejich výkladu. A pokud to nestačí, pořád ještě není nic ztracené. Ke všemu se budeme v následujících článcích opakovaně a z různých úhlů vracet.

    A to je pro dnešek všechno. Příště nás čeká rozvedení toho, co jsme dnes nakousli – charakteristiky paliv pro naše motory.

    Na shledanou se těší a za rozvláčnost se omlouvá

    Ondra Vojtěchovský
    vojtechovsky@kpo.cz