ملخصات دراسات حول تأثير التدريب على بيوت الطاقة (المايتوكوندريا)

آثار تدريب التحمل على نشاط إنزيم (ATP-ase) بالألياف العضلية، والإمداد الشعري ومحتوى الميتوكوندريا في الإنسان

F. Ingjer – The Journal of Physiology, 1979 – Wiley Online Library
http://physoc.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1113/jphysiol.1979.sp012938

نبذة مختصرة
خضعت سبع فتيات لتدريبات التحمل لمدة 24 أسبوعاً. تم فحص التغيرات التكيفية في نشاط إنزيم مركب الطاقة الرئيسي ثلاثي فوسفات الأدينوسين ATP-ase العضلي الليفي، وإمداد الشعيرات الدموية ومحتوى الميتوكوندريا باستخدام الفحص المجهري الضوئي والإلكتروني في خزعات الإبرة من عضلة الفخذ الرباعية. وكانت النتائج كما يلي:

زاد متوسط قيمة أقصى امتصاص للأكسجين (الحد الأقصى لإستخدام الأوكسجين) من 45.7 إلى 57.2 (مل. كجم. 1 دقيقة‐1) (25.2٪، P أقل من 0.005).
زاد متوسط عدد الشعيرات الدموية في الألياف العضلية من 1.39 إلى 1.79 (28.8٪ ، P أقل من 0.005). نظرًا لعدم وجود تغيير كبير في مساحة الألياف، فإن هذا يشير إلى أن عددًا كبيرًا من الشعيرات الدموية الجديدة قد تشكلت خلال فترة التدريب.
تم العثور على إمداد شعري متزايد لجميع أنواع الألياف، وهو أكبر بالنسبة للنوع الأول وأصغر للنوع IIB. أي أكثر بالألياف العضلية بطيئة الإنتفاض, واقل بالألياف السريعة الكلايكولية.
كانت الكمية النسبية للألياف من النوع الأول أي البطيئة قبل فترة التدريب وبعدها 57.9٪ و 56.5٪ على التوالي، للألياف من النوع IIA 26.4 و 31.5٪ (P أقل من 0.005)، للألياف من النوع IIB 9.2 و 3.4٪ (P أقل من 0.005) وللألياف من النوع IIC 0.4 و 2.2٪ (P أقل من 0.005). وهكذا ، في المجموعة من النوع الثاني، تحدث تغييرات كبيرة في الأنواع الفرعية أثناء تدريب التحمل. تشير البيانات إلى أن النوع IIAB قد يمثل حالة انتقالية بين النوع IIA و IIB.
الارتباط بين الإمداد الشعري ونشاط الإنزيم ATP-ase العضلي الليفي ومحتوى الميتوكوندريا (يتم تحديده بشكل شبه كمي لمؤشرات ألياف العضلات الفردية التي تشير إلى أن الإمداد الشعري لألياف معينة يرتبط ارتباطًا وثيقًا بمحتواها من الميتوكوندريا أكثر من نوع الألياف كما هو محدد على أساس نشاط myofibrillar ATP- ase.

حافظ على لياقتك وشبابك: الميتوكوندريا في الحركة ودور التمرين في نموذج الميتوكوندريا الجديد

Jesus R. Huertas ,1 Rafael A. Casuso ,1 Pablo Hernansanz Agustín,2 and Sara Cogliati. Jun. 2019.
www.hindawi.com/journals/omcl/2019/7058350/

نبذة مختصرة

تتطلب العضلات الهيكلية الإنتاج المناسب وتوزيع الطاقة للحفاظ على عملها. لضمان تلبية هذا المطلب، تشكل الميتوكوندريا شبكات كبيرة داخل خلايا العضلات الهيكلية، وأثناء التمرين يمكنها تعزيز وظائفها. وفي المراجعة الحالية نناقش النتائج الأخيرة حول التكيفات الميتوكوندريا التي يسببها التمرين. نؤكد على أهمية التكوين الحيوي للميتوكوندريا ، والتغيرات المورفولوجية ، والزيادات في تكوين معقد الجهاز التنفسي الفائق كآليات يتم تشغيلها عن طريق التمرينات التي قد تزيد من وظيفة العضلات الهيكلية. أخيرًا نسلط الضوء على الآثار المحتملة للمركبات الغذائية على أداء الميتوكوندريا أثناء التمرين ونلخص استخدام التمرين كأداة علاجية في الوقاية من الأمراض غير السارية. تُظهر الصورة الناتجة أن تعديل نشاط الميتوكوندريا عن طريق التمرين ليس فقط أساسيًا للأداء البدني ولكن أيضًا نقطة رئيسية لرفاهية الكائن الحي بأكمله وصحته العامة.

التكيفات الميتوكوندريا للتدريبات الهوائية

www.issaonline.com/blog/index.cfm/2018/mitochondrial-adaptations-to-aerobic-training . 2018

يمكن لأفضل المدربين تثقيف رياضييهم وكذلك مساعدتهم على تحقيق أهدافهم.
عندما لا يرغب الرياضيين الذين يحبون تدريب القوة بالأثقال والقيام بتمارين HIIT السريعة في الركض, اي التدريب الفتري المرتفع الشدة, أو قضاء 30 دقيقة على جهاز التسلق، كيف تشرح أسبابك؟
التدريبات الهوائية مهمة للياقة البدنية بشكل عام، حتى للرياضيين الذين لا يمارسون الرياضة. إنها تحسن لياقة القلب والأوعية الدموية، وتزيد من وقت تأخير التعب، وتحرق الدهون كثيراً، وتعزز الانتعاش والنشاط في الأنسجة العضلية.
ساعد هؤلاء الرياضيين الذين يفضلون تدريبات المقاومة على فهم هذه الفوائد على مستوى أعمق حتى يكون لديهم دافع أكبر لملاءمة التدريبات الهوائية الأساسية.
ماذا تفعل الميتوكوندريا بالجسم في الواقع؟

يتذكر معظم الناس على الأقل من مادة الأحياء الدراسية أن الميتوكوندريا هي “مراكز القوة في الخلية”. بمعنى آخر، تنتج الطاقة، ويتم تحميل خلايا الأنسجة العضلية بها. وتساعد التمارين الهوائية الميتوكوندريا على جعل الطاقة أكثر كفاءة. من خلال سلسلة من عمليات التكييف تعمل التمارين على تحسين سرعة وكفاءة هذه العمليات وكما يلي:

تحلل كلايكولي: أثناء عملية تحلل الكلوكوز في الميتوكوندريا، تحطم إنزيمات الكلوكوز جزيئات الكلوكوز وتغييرها إلى مركبات تسمى البيروفات. رد الفعل هذا لا يتطلب الأكسجين وينتج جزيئين من ATP ثلاثي فوسفات الأدينوسين كعملة طاقة الجسم.
دورة كريبس: ثم تنتقل البيروفات إلى دورة كريبس، وهي سلسلة من التفاعلات التي تحفزها الإنزيمات مرة أخرى, وينتج عن نهاية الدورة جزيئين آخرين من مركب الطاقة ATP.
سلسلة نقل الإلكترون: تنتقل الجزيئات الأخرى المنتجة في دورة كريبس إلى سلسلة نقل الإلكترون، وهي سلسلة أخرى من التفاعلات الكيميائية تؤدي إلى إنتاج 28 جزيءًا ضخمًا من ATP.

تنتج الميتوكوندريا معًا 32 جزيء ثلاثي فوسفات الأدسنوسين ATP للطاقة بدورة واحدة فقط من التفاعلات. في حين أن الخطوة الأولى هي اللاهوائية، فإن معظم العملية تتطلب الأوكسجين بالتفاعلات.
لذلك، كلما زاد الأوكسجين الذي يصل إلى الخلايا العضلية، وكلما حدث ذلك بشكل أسرع، زادت سرعة إنتاج الميتوكوندريا للطاقة وزيادة فعاليتها.

التكيفات الهوائية للميتوكوندريا
يبدو أن هناك طرقًا متعددة تتكيف بها الميتوكوندريا استجابةً للتمارين الهوائية، وكلها تؤدي في النهاية إلى زيادة اللياقة البدنية:

تستخدم التمارين الهوائية الأوكسجين، والذي يرتبط ارتباطًا مباشرًا بكيفية عمل الميتوكوندريا. كلما زاد الأوكسجين الذي تضخه إلى خلايا العضلات والميتوكوندريا الخاصة بها من خلال التدريبات الهوائية، زادت سرعة عملها بشكل أفضل لإنتاج الطاقة.
هناك أيضًا زيادة في إنزيمات الميتوكوندريا. يبدو أن هذه البروتينات الضرورية للتفاعلات الأيضية في الميتوكوندريا تزداد عندما يخضع الجسم للتمارين الهوائية.
تزداد الكثافة الكلية للميتوكوندريا في الأنسجة العضلية استجابةً للتدريبات الهوائية. المزيد من الميتوكوندريا يعني زيادة استخدام الأوكسجين لإنتاج المزيد من مركب الطاقة ATP والطاقة.
تؤدي التمارين الهوائية أيضًا إلى زيادة الميوكلوبين في الأنسجة العضلية. هذا بروتين يخزن الأوكسجين وينقله إلى الخلايا بحيث يمكن للميتوكوندريا استخدامه لصنع المزيد من جزيئات ATP.
لقد ثبت أن التمارين الهوائية تؤدي إلى تولد الأوعية الدموية الشعيرية، أي نمو أوعية دموية جديدة. تنقل الأوعية الدموية الدم والأوكسجين إلى العضلات، ومع المزيد منها يمكن للميتوكوندريا الحصول على الأوكسجين واستخدامه بشكل أسرع وأكثر كفاءة.

التمرين هو دواء الميتوكوندريا للعضلات

Ashley N.OliveiraDavid A.Hood
Sports Medicine and Health Science
Volume 1, Issue 1, December 2019, Pages 11-18

نبذة مختصرة

الميتوكوندريا هي عضيات حيوية توفر الطاقة لوظائف العضلات. عندما تصبح هذه العضيات معطلة، فإنها تنتج طاقة أقل بالإضافة إلى مستويات مفرطة من أنواع الأوكسجين التفاعلية التي يمكن أن تؤدي إلى ضمور العضلات وضعف وفقدان القدرة على التحمل. في هذه المراجعة، تم تقديم دليل جزيئي لإثبات أن التمرين يعمل كإجراء علاجي مضاد ومفيد للتغلب على الخلل الوظيفي في الميتوكوندريا، حتى في حالة غياب المنظمين الرئيسيين لتكوين العضيات. توضح هذه النتائج التعقيد والطبيعة التعويضية للإشارات الجزيئية التي يسببها التمرين إلى النسخ، بالإضافة إلى الأحداث اللاحقة للنسخ داخل مسارات تخليق الميتوكوندريا وتدهورها (أي الدوران). بدءًا من النوبة الأولى من النشاط الانقباضي، تمارس التمارين تأثيرًا طبيًا لتحسين صحة الميتوكوندريا ووظيفة العضلات بالكامل.
الميتوكوندريا هي عضيات فريدة توفر الطاقة (ATP) لبقاء الخلية. تتكون من حوالي 1200 بروتين داخل المصفوفة والأغشية الداخلية والخارجية ومقصورات الفضاء بين الغشاء. يتم نسخ معظم هذه البروتينات من الجينوم النووي، وترجمتها في العصارة الخلوية، واستيرادها إلى الميتوكوندريا الموجودة. يتم تصنيع عدد صغير من بروتينات الميتوكوندريا (13) داخل العضية نفسها، ويتم نسخها من DNA صغير ومضغوط دائري للميتوكوندريا (mtDNA). هذه البروتينات ضرورية لبنية ووظيفة سلسلة نقل الإلكترون (ETC)، وهي سلسلة من التفاعلات المسؤولة عن أكسدة الإنزيمات المساعدة المختزلة (NADH2 FADH2) والتي هي نتاج هدم الجلوكوز والأحماض الدهنية. تؤدي أكسدة هذه الركائز إلى تكوين تدرج كهروكيميائي عبر الغشاء الداخلي، والذي يستخدم لتشغيل تخليق مركب الطاقة ثلاثي فوسفات الأدينوسين ATP.

الآثار المفيدة لتدريب التحمل على استقلاب طاقة عضلات القلب والهيكل العظمي في قصور القلب

Renée Ventura-Clapier, Bertrand Mettauer, Xavier Bigard
Cardiovascular Research, Volume 73, Issue 1, January 2007, Pages 10–18
academic.oup.com/cardiovascres/article/73/1/10/31469

نبذة مختصرة

نظرًا لأن تدريب التحمل يحسن الأعراض ونوعية الحياة ويقلل من معدل الوفيات والاستشفاء، فقد أصبح معروفًا بشكل متزايد كممارسة مفيدة لمرضى قصور القلب (HF) ومع ذلك، فإن الآليات التي تنطوي عليها الآثار المفيدة للتدريب على التمرينات بعيدة عن الفهم وتحتاج إلى مزيد من التقييم. بصرف النظر عن تأثيرات ديناميكا الدم، فإن التدريب على التمرين يساهم في إعادة تشكيل الأنسجة. بينما يؤدي قصور القلب إلى اعتلال عضلي استقلابي عام، فإن التكيف مع تدريب التحمل يحسن بشكل أساسي الجوانب النشطة لوظيفة العضلات. في هذا الاستعراض، بعد تقديم الخصائص الرئيسية لاستقلاب طاقة عضلات القلب والهيكل العظمي وتأثيرات التدريب على التمارين الرياضية، سنناقش الدليل على الآثار المفيدة لتدريب التحمل على التمثيل الغذائي التأكسدي للعضلات القلبية والهيكلية ونقل الطاقة داخل الخلايا لمرضى HF.
هذه الآثار المفيدة للتدريبات الرياضية التي تظهر في مرضى قصور القلب مرتبطة أيضًا بأمراض مزمنة أخرى (مرض الانسداد الرئوي المزمن، والسكري، والسمنة) وحتى للأفراد الذين لا يتمتعون بمستوى عالٍ من الحركة أو كبار السن [Booth FW، Chakravathy MV، Spangenburg EE Exercise and gene expression: التنظيم الفسيولوجي للجينوم البشري من خلال النشاط البدني. J فيزيول (لوند) 2002؛ 543: 399-411] [1]. وبالتالي فإن إعادة التأهيل الجسدي هي قضية صحية رئيسية للسكان في البلدان الصناعية.
تعتمد الألياف العضلية الهيكلية السريعة الإنتفاض بشكل أساسي على مصادر الطاقة سريعة الحركة لتطوير تقلصات قوية وسريعة ولكن هذا ممكن فقط لفترات قصيرة من الوقت بسبب احتياطيات الأيض الخلوي المحدودة (الفوسفوكرياتين بشكل رئيسي (PCr) والجليكوجين). تتعب هذه العضلات بسرعة وتتأخر في استعادة احتياطياتها من الطاقة من خلال التحلل اللاهوائي وأكسدة الميتوكوندريا بشكل أقل أهمية. العضلات البطيئة، على العكس من ذلك، تطور قوة العضلة أقل ولكنها قادرة على الحفاظ على النشاط التفقلصي الطويل المدى لأنها تعتمد على الفسفرة المؤكسدة ولكن على نظام التحلل الكلايكولي الهوائي.

ترجمة واعداد: أ.د. اثير محمد صبري الجميلي