有氧运动与心肌能量代谢PPT课件
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有氧运动与心肌能量代谢
山东中医药大学第二附属医院 王营
.1
内容
心肌能量代谢 运动与心肌能量代谢 有氧运动改善心肌能量代谢 有氧运动处方的制定
.2
心脏是一个需要通过代谢获得能量的器官
® 心脏是一个高耗能器官：心脏耗能位居所有器官之首， 心脏需要从食物中获取能量，食物转换成能量的过程我 们 称 之 为 能 量 代 谢 ， 能 量 在 体 内 以 AT P 形 式 储 存 。
. 16
运动时心肌组织能量代谢的变化
Gertz 利用同位素标记法首次揭示了中等强度运动(40% Vo2max) 中心肌对外源性葡萄糖和乳酸的吸收利用增加。 运动中 ,心肌对葡萄糖的吸收率并未增加 ,主要是由于心脏血流加 快 ,心肌对血糖的吸收量明显增加。 安静时 ,心肌吸收的葡萄糖仅有 26.0%±8.5%被立即氧化 ,而在运 动中则上升至 52.6%±7.3% ,葡萄糖氧化成乳酸的速度由安静时的 3.4± 0.8μmol/分上升至 30min运动时的6.7± 1.3μmol/分。 在运动状态下 ,动脉血乳酸明显增加 ,使心肌摄取增加 ,外源性乳酸 在心肌氧化中所占比例明显提高。 在 40% VO2 max 运动中 ,外源性乳酸氧化在供能中所占比例由安 静时的 8.6%± 3.3%上升至 15min运动时的 27.6%± 6.1% ,运动 中心肌对乳酸的净吸收增加 1～3倍 ,但释放的速率不变 ,多吸收的 乳酸全部被氧化。
.7
正常心肌的能量代谢-底物的利用
ATP H2O
.8
形式储存
60%使肌细胞收缩 20%肌电活动：跨膜电子转运 20%细胞膜更新
. 10
缺血缺氧状态下代谢途径的变化
正常情况
低氧状况
代谢途径
葡萄糖有氧氧化 游离脂肪酸氧化 无氧糖酵解
正常情况 20-50% 50-75% 5-10%
. 15
运动时心肌组织能量代谢的变化
Grubbstrom 等对中等海拨高度心肌血流状况进行研究发现： 在安静时 ,血氧饱和度的降低由心肌从冠脉中更多地摄取氧来补充。 即使动脉—— 冠状窦血液中氧分压差加大 ,在大强度运动时 ,缺氧 由冠脉血流的增加补充。 在中等强度运动时这两种机制同时存在。 因此 ,心脏存在着“冠脉血流储备”,使得心脏无论在安静状况下 , 还是在大强度运动中 ,以至在极量运动中 ,心肌仍能够得到充足的 氧 ,但当血氧饱和度下降到一定程度 ,同时运动强度和心脏功能超 过一定范围时 ,冠脉血流的代偿能力不能满足心脏需氧量 ,心肌摄 氧量下降 ,产生心肌缺血缺氧。
. 17
长期运动训练对心肌组织能量代谢的影响
长期运动训练可引起心肌细胞中已糖激酶、丙酮酸激酶和乳酸脱 氢酶活性提高 ,这表明心肌组织糖酵解代射能力提高 ,加之 ,心肌中 琥珀酸脱氢酶活性的提高 , NAD+ 含量增加 ,说明心肌中糖的有氧 化谢能力也是增加的。 动物研究发现 ,训练后大鼠心肌的线粒体积和密度均未出现明显增 加 ,但线粒体中线粒体蛋白含量 ,泛醌和 cytc的含量增高了 ,表明心 肌氧化磷酸化能力提高。 大多数实验研究表明心肌线粒体中大多数氧化酶的活性是增加的 , 也就表明心肌组织的有氧代谢能力经训练后是有所提高的。 对大鼠心肌的研究还发现 ,训练大鼠心肌原纤维中 ATPase活性提 高 ,其变化程度与训练强度、持续时间及运动方式密切相关 ,耐力 训练的作用相对较为明显 ,与跑台训练相比 ,游泳运动能产生更大 幅度的心肌肥大和心肌肌原纤维 ATPase活性的增加。
心肌能量代谢过程（线粒体内）
底物利用：食物中的游离脂肪酸（FFA）和 葡萄糖转化为乙酰辅酶A并进入三羧酸循环 代谢掉
NADHH和FADH2在线粒体的呼吸链中进行 氧化磷酸化产生ATP
ATP的转运和利用
.6
正常心肌的能量代谢-底物的利用
心脏ATP来源
60％－70％
：
30％－40％
心脏是“杂食者”，可以利用许多不同的能量底物，包 括脂肪酸、葡萄糖、乳酸、丙酮酸、酮体以及氨基酸
® 心脏能量的储备极少：不足1分钟，人体 预存的ATP能量只能维持15秒。
.3
心脏是如何进行能量代谢将 食物中脂肪酸和葡萄糖转化 为能量的？Krebs博士发现 三羧酸循环是关键环节。
.4
三羧酸循环（KREBS CYCLE）
是食物中三大营养素（糖、脂肪、蛋白质） 代谢的共同通路,它们结构不同但首先都能转 化为乙酰CoA，然后进入三羧酸循环。
第一步由乙酰CoA与草酰乙酸缩合，经一系 列循环反应，再降解成草酰乙酸
乙酰CoA被代谢成为NADH+H+和FADH2， 并产生CO2和小部分ATP,循环的功能是代谢 而不是产能。
随后NADHH和FADH2在呼吸链中被氧化磷 酸化产生大量的ATP和H2O
Krebs 1953年获得诺贝尔医学奖
.5
. 14
运动时心肌组织能量代谢的变化
心肌在运动时的摄氧量高于安静时。 在运动中 ,心肌耗氧量增加 ,机体主要通过舒张冠状动 脉 ,增加冠脉血流量的途径来满足心肌对氧的需求。 引 起冠脉舒张的因素并不是冠脉本身 ,而是心肌代谢的某 些产物 ,如 ATP、 ADP、 AM P、腺苷、二氧化碳等 , 尤其是腺苷 ,是公认的舒张冠脉的物质。 运动中心率加快 ,可使冠脉血流增加 2～3倍 ,同时 ,动 脉—— 冠状窦氧分压差升高 21%。
. 12
内容
心肌能量代谢 运动与心肌能量代谢 有氧运动改善心肌能量代谢 有氧运动处方的制定
. 13
安静状态下心肌组织的供氧和供能特点
在安静状态下 ,人的心肌耗氧量为74ml/kg心肌 /min , 是同等骨骼肌的10～15倍 ,冠脉血流量为600～ 800ml/kg心肌/min,全部冠脉血流约占心输出同量的 4%～5%,而心脏重量却不到体重的 1%。因此 ,心肌是 机体内耗氧最高的组织之一。 这一特点是由心肌组织的超微结构所决定的: 心肌细胞 周围的毛细血管丰富 ,血液循环旺盛;心肌细胞的肌红蛋 白含量甚高 ,有利于氧弥散入细胞内;再者,心肌细胞内线 粒体含量特别丰富 ,氧化酶活性高。这些结构特点保证 了心肌组织的氧的供应和利用。 安静状态下 ,心肌细胞以有氧代谢供能为主。
低氧状况 2-5%
80-90% 5-10%
在产生同等量ATP的条件下FFA 耗氧多于葡萄糖
糖酵解与葡萄糖有氧氧化失耦联
酸中毒，Ca 2+ ，Na+过载 心肌耗能增加，心肌损伤
心肌收缩 . 11
可能促进能量代谢的药物
极化液、1-6二磷酸果糖 左卡尼丁 辅酶Q10、细胞色素C、硫辛酸 磷酸肌酸 曲美他嗪（万爽力）、雷诺嗪
山东中医药大学第二附属医院 王营
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内容
心肌能量代谢 运动与心肌能量代谢 有氧运动改善心肌能量代谢 有氧运动处方的制定
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心脏是一个需要通过代谢获得能量的器官
® 心脏是一个高耗能器官：心脏耗能位居所有器官之首， 心脏需要从食物中获取能量，食物转换成能量的过程我 们 称 之 为 能 量 代 谢 ， 能 量 在 体 内 以 AT P 形 式 储 存 。
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运动时心肌组织能量代谢的变化
Gertz 利用同位素标记法首次揭示了中等强度运动(40% Vo2max) 中心肌对外源性葡萄糖和乳酸的吸收利用增加。 运动中 ,心肌对葡萄糖的吸收率并未增加 ,主要是由于心脏血流加 快 ,心肌对血糖的吸收量明显增加。 安静时 ,心肌吸收的葡萄糖仅有 26.0%±8.5%被立即氧化 ,而在运 动中则上升至 52.6%±7.3% ,葡萄糖氧化成乳酸的速度由安静时的 3.4± 0.8μmol/分上升至 30min运动时的6.7± 1.3μmol/分。 在运动状态下 ,动脉血乳酸明显增加 ,使心肌摄取增加 ,外源性乳酸 在心肌氧化中所占比例明显提高。 在 40% VO2 max 运动中 ,外源性乳酸氧化在供能中所占比例由安 静时的 8.6%± 3.3%上升至 15min运动时的 27.6%± 6.1% ,运动 中心肌对乳酸的净吸收增加 1～3倍 ,但释放的速率不变 ,多吸收的 乳酸全部被氧化。
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正常心肌的能量代谢-底物的利用
ATP H2O
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形式储存
60%使肌细胞收缩 20%肌电活动：跨膜电子转运 20%细胞膜更新
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缺血缺氧状态下代谢途径的变化
正常情况
低氧状况
代谢途径
葡萄糖有氧氧化 游离脂肪酸氧化 无氧糖酵解
正常情况 20-50% 50-75% 5-10%
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运动时心肌组织能量代谢的变化
Grubbstrom 等对中等海拨高度心肌血流状况进行研究发现： 在安静时 ,血氧饱和度的降低由心肌从冠脉中更多地摄取氧来补充。 即使动脉—— 冠状窦血液中氧分压差加大 ,在大强度运动时 ,缺氧 由冠脉血流的增加补充。 在中等强度运动时这两种机制同时存在。 因此 ,心脏存在着“冠脉血流储备”,使得心脏无论在安静状况下 , 还是在大强度运动中 ,以至在极量运动中 ,心肌仍能够得到充足的 氧 ,但当血氧饱和度下降到一定程度 ,同时运动强度和心脏功能超 过一定范围时 ,冠脉血流的代偿能力不能满足心脏需氧量 ,心肌摄 氧量下降 ,产生心肌缺血缺氧。
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长期运动训练对心肌组织能量代谢的影响
长期运动训练可引起心肌细胞中已糖激酶、丙酮酸激酶和乳酸脱 氢酶活性提高 ,这表明心肌组织糖酵解代射能力提高 ,加之 ,心肌中 琥珀酸脱氢酶活性的提高 , NAD+ 含量增加 ,说明心肌中糖的有氧 化谢能力也是增加的。 动物研究发现 ,训练后大鼠心肌的线粒体积和密度均未出现明显增 加 ,但线粒体中线粒体蛋白含量 ,泛醌和 cytc的含量增高了 ,表明心 肌氧化磷酸化能力提高。 大多数实验研究表明心肌线粒体中大多数氧化酶的活性是增加的 , 也就表明心肌组织的有氧代谢能力经训练后是有所提高的。 对大鼠心肌的研究还发现 ,训练大鼠心肌原纤维中 ATPase活性提 高 ,其变化程度与训练强度、持续时间及运动方式密切相关 ,耐力 训练的作用相对较为明显 ,与跑台训练相比 ,游泳运动能产生更大 幅度的心肌肥大和心肌肌原纤维 ATPase活性的增加。
心肌能量代谢过程（线粒体内）
底物利用：食物中的游离脂肪酸（FFA）和 葡萄糖转化为乙酰辅酶A并进入三羧酸循环 代谢掉
NADHH和FADH2在线粒体的呼吸链中进行 氧化磷酸化产生ATP
ATP的转运和利用
.6
正常心肌的能量代谢-底物的利用
心脏ATP来源
60％－70％
：
30％－40％
心脏是“杂食者”，可以利用许多不同的能量底物，包 括脂肪酸、葡萄糖、乳酸、丙酮酸、酮体以及氨基酸
® 心脏能量的储备极少：不足1分钟，人体 预存的ATP能量只能维持15秒。
.3
心脏是如何进行能量代谢将 食物中脂肪酸和葡萄糖转化 为能量的？Krebs博士发现 三羧酸循环是关键环节。
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三羧酸循环（KREBS CYCLE）
是食物中三大营养素（糖、脂肪、蛋白质） 代谢的共同通路,它们结构不同但首先都能转 化为乙酰CoA，然后进入三羧酸循环。
第一步由乙酰CoA与草酰乙酸缩合，经一系 列循环反应，再降解成草酰乙酸
乙酰CoA被代谢成为NADH+H+和FADH2， 并产生CO2和小部分ATP,循环的功能是代谢 而不是产能。
随后NADHH和FADH2在呼吸链中被氧化磷 酸化产生大量的ATP和H2O
Krebs 1953年获得诺贝尔医学奖
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运动时心肌组织能量代谢的变化
心肌在运动时的摄氧量高于安静时。 在运动中 ,心肌耗氧量增加 ,机体主要通过舒张冠状动 脉 ,增加冠脉血流量的途径来满足心肌对氧的需求。 引 起冠脉舒张的因素并不是冠脉本身 ,而是心肌代谢的某 些产物 ,如 ATP、 ADP、 AM P、腺苷、二氧化碳等 , 尤其是腺苷 ,是公认的舒张冠脉的物质。 运动中心率加快 ,可使冠脉血流增加 2～3倍 ,同时 ,动 脉—— 冠状窦氧分压差升高 21%。
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内容
心肌能量代谢 运动与心肌能量代谢 有氧运动改善心肌能量代谢 有氧运动处方的制定
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安静状态下心肌组织的供氧和供能特点
在安静状态下 ,人的心肌耗氧量为74ml/kg心肌 /min , 是同等骨骼肌的10～15倍 ,冠脉血流量为600～ 800ml/kg心肌/min,全部冠脉血流约占心输出同量的 4%～5%,而心脏重量却不到体重的 1%。因此 ,心肌是 机体内耗氧最高的组织之一。 这一特点是由心肌组织的超微结构所决定的: 心肌细胞 周围的毛细血管丰富 ,血液循环旺盛;心肌细胞的肌红蛋 白含量甚高 ,有利于氧弥散入细胞内;再者,心肌细胞内线 粒体含量特别丰富 ,氧化酶活性高。这些结构特点保证 了心肌组织的氧的供应和利用。 安静状态下 ,心肌细胞以有氧代谢供能为主。
低氧状况 2-5%
80-90% 5-10%
在产生同等量ATP的条件下FFA 耗氧多于葡萄糖
糖酵解与葡萄糖有氧氧化失耦联
酸中毒，Ca 2+ ，Na+过载 心肌耗能增加，心肌损伤
心肌收缩 . 11
可能促进能量代谢的药物
极化液、1-6二磷酸果糖 左卡尼丁 辅酶Q10、细胞色素C、硫辛酸 磷酸肌酸 曲美他嗪（万爽力）、雷诺嗪