Egzersiz Sırasında ve Sonrasında Metabolik Yakıt Homeostazisi
Anaerobik egzersiz sırasındaki metabolik düzenlenme:
Egzersiz beyinde başlamaktadır. Yapılması istenen harekete göre, somatik sinir sistemi aktive olur elektriksel uyarılar kaslara gelir.
Başlangıçta ATP harcanması fosfokreatin ile tamponlanır, fakat fosfokreatinin miktarı çok azdır. Bu nedenle fosfagen deposu (fosfokreatin + ATP) yenilenmelidir, bu da başlangıçta glikojen yıkılımı ve glikoliz ile olur. Sarkoplazmik kalsiyum konsantrasyonu glikojen fosforilazı aktive eder ancak glikojen fosforilaz, ko-substratı olan inorganik fosfat (Pi) konsantrasyonu artana kadar aktive olmaz. Bu da kas kontraksiyonu sırasında ATP den sağlanır. Ağır egzersiz sırasında e-nerji anaerobik glikoliz yolu ile sağlanır. Anaerobik glikolizde diğer substratların ve oksijenin plazmada artması gerekmez. Anaerobik glikoliz sonucu laktik asidoz oluşur daha sonra laktat ve hidrojen iyonları ayrılır. Yorgunluğun nedenlerinden biri kasta lokal H+ iyonu artışıdır. Lokal olarak düşen pH nedeniyle güç ve kas kasılması azalır. pH'daki düşme, miyozin ve akün ilişkisini, kalsiyumun troponine bağlanması ve fosfofruktokinaz enzim aktivitesini bozar.
Aerobik egzersiz sırasındaki metabolik düzenleme
Aerobik egzersizin özelliği uzun süre yapılabilmesidir, bu da kaslarda depolanan lokal yakıtların dışında diğer yakıtların kullanılması ve tamamen oksidize olmaları ve laktik asit oluşturmamaları anlamına gelmektedir. Bu şekilde sağlanan enerji (1 molekül glukozdan 38 molekül ATP oluşması) anaerobik şartlarda sağlanan enerjiye göre (1 molekül glukozdan 3 ATP oluşması) çok daha fazladır. Bu sırada ortaya çıkan CCb dolaşım sistemde ortaya çıkan adaptasyonlar ile uzaklaştırılır.
Egzersiz sırasında kardiyovasküler, hormonal ve nöral yanıtlar ortaya çıkmaktadır. Bunlar arasında oksijen sağlanması ve metabolik a-tık ürünlerin uzaklaştırılmasında kardiyopulmoner yanıt, nöral ve endokrin sistemlerle insülin ve karşıt düzenleyici hormonların düzenlenmesi ve karaciğer kas ve yağ dokusunun metabolizmasının düzenlenmesi yer alır. Metabolik yakıtlar; glikojen ve trigliserid depolarının yıkımını da içine alan, karmaşık bir sistemle kullanılabilir hale getirilmektedir. Kasların asıl metabolik yakıtı glukoz ve yağ asitleridir. Bunlar karaciğer ve yağ dokusundan dolaşıma verilmektedir.
Egzersiz sırasında artan metabolik gereksinimin ancak 100 kcal'i-si, dolaşımdaki hazır kaynaklardan elde edilir. Bu enerji kişinin 1 saat süre ile oturmasını veya 15 dakika tenis oynamasını sağlar. Egzersiz sırasındaki metabolik homeostazisin devamı için dokulardaki e-nerji kaynaklarının mobilizasyonu şarttır. Karaciğer ve kaslarda sırayla 350 ve 1500 kcal ve yağ dokusunda daha fazla miktarlarda rezerv vardır.
Dinlenme sırasında iskelet kasında meydana gelen enerjinin %10'u glukoz oksidasyonundan, %85-90 yağ asitlerinin oksidasyo-nundan, %1-2'si ise aminoasitlerden sağlanmaktadır. Egzersiz sırasında glukoz alımındaki artış hepatik glukoz üretimi ile sıkı sıkıya ilişkilidir. Bu şekilde kan şekeri düzeyi sabit tutulmaya çalışılır. Normal kişilerde yemek sonrasında hepatik glukoz üretimi asıl olarak glikoje-nolizden sağlanır sadece %25'i glukoneogenezden kaynaklanmaktadır. Diyabette glukoneogenez daha yüksek orandadır (hepatik glukoz üretiminin %40'ını teşkil eder)
Egzersizin başlaması ile yağ dokusunda lipolizin aktivasyonu ve dolaşıma yağ asidi ve gliserol salınımı olmaktadır. Serbest yağ asitlerinin (FFA), plazmadaki konsantrasyonlarına paralel olarak kaslar tarafından alınıp kullanılması da artar. Laktat, piruvat, alanin ve diğer glukoneogenik aminoasitler egzersiz yapan veya yapmayan kaslardan salınırken, gliserol yağ dokusundan salınır. Bunlar karaciğer tarafından ayrıştırılır ve glukoneogenezde kullanılır.
Alfa adrenerjik uyarımın artışı sonucu insülin salgısı da baskılanır (5, 6). İnsülinin azalması yağ dokusunda lipolizin artışına ve hepatik glukoz yapımının artışına neden olur. Egzersiz, düşük insülin konsantrasyonlarında glukoz uptake'ini uyarır. Egzersiz sırasında insülin karşıtı düzenleyici hormonların düzeyi de artar ve glukoz homeostazisin devamında önemli rol oynar. Bunlar arasında GH, glukagon, kortizol, norepinefrin ve epinefrin vardır. Norepinefrin sempatik sinir sistemi aktivasyonunu yansıtır. Bu aktivasyon sonucu hem karaciğer hem de kaslarda glukojenoliz uyarılır ve yağ dokusunda lipoliz aktive edilir. Epinefrin de norepinefrin gibi lipolizin güçlü uyarıcısı-dır. Glukogon; hepatik glukoz yapımında, hem glikoneogenezi hem de glukojenolizisi artırarak etkili olmaktadır. GH ve kortizol kısa süreli egzersize yanıtta daha az önemlidir fakat lipolizi artırır ve perife-ral dokularda insülin ile uyarılmış glukoz uptake'ini azaltır ve uzamış periodda hepatik glukoneogenezi artırırlar.
İnsülinin primer rolü kasların glukoz uptake' ini sağlamaktır. Kasların glukoz uptake' i için çok düşük düzeylerde insülinin gerekliliği bilinmektedir (7). Egzersiz sırasında glukoz uptake'i için istirahatte-kinden daha az insülin ihtiyacı olmaktadır. Bu yüzden devamlı egzersiz yapanlarda günlük insülin ihtiyacı da azalmaktadır. Egzersiz ayrıca kas hücrelerinde insüline duyarlılığı da artırmaktadır. Diğer bir rolü de karaciğerdeki glukoz üretiminin düzenlenmesidir. Egzersiz sırasında glukoz uptake artışının kesin mekanizması tam bilinmemektedir. Egzersiz yapan kasa gelen kan akımındaki artış, kasdaki enerji durumundaki değişiklikler, insülin bağlanmasındaki artış ve/veya stoplazmik kalsiyum konsantrasyonundaki değişiklikler olası faktörlerdir. Son yapılan çalışmalarda, iskelet kasının plasma membranın-daki glukoz taşıyıcı proteinlerin intrensek aktivitesinde ve sayısında artış olduğu gözlenmiştir (8). Glukoz taşıyıcılarını uyaran hücresel sinyal mekanizmalar tam olarak bilinmemektedir.
Egzersiz süresi ve yoğunluğu, kondüsyon düzeyi, önceki diyet tedavisi ve egzersiz sırasında ve öncesinde alınan yiyecekler, egzersiz sırasında glukoz ve FFA kullanımını etkileyen faktörlerdir.
Egzersiz tipi ve yoğunluğu: Egzersiz yoğunluğu arttıkça enerji yapımında glukozun önemi de gittikçe artar. Orta derecedeki (VO2 max %50) egzersizde enerjinin %50'si glukoz oksidasyonundan sağlanır. VO2 max %70-75 olduğunda glukoz asıl metabolik yakıt durumuna gelir. V02 max %100 olduğunda ise enerjinin tamamı glukozdan sağlanmaktadır. Yüksek dereceli egzersiz sırasında glukoz oksidasyonu hızla artarken kas glikojen depolan da hızla tükenmektedir. Dolaşımdan glukoz alımı da artmaktadır. Eğer hepatik glikojen depoları yeterli ise he-patik glukoz yapımı ile periferik kullanım arasında denge kurulur ve kan şekeri normal sınırlarda tutulmaya çalışılır. Değişik şiddetteki egzersizlerde yakıtların kullanılma dereceleri de farklıdır (9).
Egzersizin enerji harcanmasına olan etkisi, egzersizin süresine, sıklığına ve şiddetine bağlıdır. Sadece egzersiz ile anlamlı kilo kaybı sağlanabilen obez hastalar vardır. Bir çalışmada, 45 gün süreyle günde 10 saat süre ile egzersiz programı uygulandığında günde ortalama 275 gr vererek ortalama 95.1 kg'dan 82.7 kg inmişlerdir (10). Diğer bir çalışmada treadmül ile günde 90 dakika yürütülen genç erkeklerde günde 51 gr ve 16 haftanın sonunda toplam 5.7 kg kayıp sağlanmıştır (11). Bu iki çalışmada da yiyecek alımı kontrol edilmiştir ve benzerdir. Ancak diğer çalışmalarda egzersizin kilo kaybına yol açmadığı gösterilmiştir (12,13). Egzersiz ile kilo kaybının olup olmamasının adiposit sayısı ile ilgili olduğu öne sürülmüş ve < 6.5 x 10'" yağ hücresi olanların egzersizden yararlanabildiği daha fazla yağ hücresi olanların ise egzersize dirençli oldukları öne sürülmüştür (13). Belki bu grup hastalar koordinasyon güçlüğü ve hareketlerde esneklik olmadığı için yeterli egzersiz yapamıyor olabilirler. Egzersiz ile yiyeceklerin termik etkisi arasında da ilişki olduğu düşünülmektedir, ancak bunun miktarını ve tedavideki önemini değerlendirmek güçtür. Fizik aktivitenin yiyecek alımına olan etkisini de değerlendirmek oldukça güçtür. Egzersizin yiyecek alımını artırdığını (11) bildiren çalışmalar olduğu gibi, azalttığını (11) veya değişmediğini (14) bildiren yayınlar da vardır.
Egzersiz, sempatik aktiviteyi artırmakta bu da trigliserid mobilizasyonunu artırmakta, depolanmasını ise baskılamaktadır. Egzersizin istenen etkilerinden birisi de vücut kompozisyonundaki değişikliklerdir. Zayıflama sırasında yağ dokusunun kaybı lean doku kaybı ile birlikte olmaktadır (yaklaşık %75 e %25 oranında) ve bu azalan lean doku nedeniyle istirahat enerji harcanması azalmaktadır. Egzersiz lean doku kaybını azaltmaktadır (15) %6 ile %15 kilo kaybı ile yağ dokusunda %5-%24 azalma olmaktadır (10, 11)
Obezitenin homojen bir hastalık olmamasından dolayı, obe-zitenin derecesi ve tipine göre egzersizin yararlarının da değiştiğini hatırlamak gerekir. Kişilerin kilo verip veremeyeceği konusunun aydınlatılmasında, yağ dağılımının değerlendirilmesinin bir ipucu olabileceği belirtilmiştir (16). Benzer şekilde egzersize alınan yanıtta cinsiyetin de rol oynadığı öne sürülmüştür. 20 haftalık egzersiz programından sonra erkeklerde belirgin kilo kaybı, yağ oranı ve yağ kitlesi azalırken kadınlarda değişiklik olmamıştır (17). Fizik egzersiz sırasında yağ dokusundaki azalma, depolanmış trigliseridlerin regulasyonundaki adaptasyondan kaynaklanmaktadır (tablo 1) (18). Invitro sonuçlara göre egzersiz yağ hücrelerinin yetersiz yapımı nedeniyle daha küçük yağ hücrelerinin oluşmasına, trigliserid yıkılmının artışına neden olmaktadır
Egzersizin uzun dönemde yiyecek alımına olan etkisi sadece deney hayvanlarında değerlendirilebilmiştir. Ratlarda egzersizin yiyecek alımını artırdığını (19), azalttığını (20), değiştirmediğini (21) gösteren çalışmalar vardır. Termogenez istirahatte, noradrenalin infüz-yonundan sonra, yiyecek alımı sonrasında ve egzersiz sırasında değerlendirilmiştir. Antremanlı kişilerde basal metabolik hız düşük bulunmuştur. Katekolamin sekresyonunda azalma veya plazma T3 konsantrasyonunda düşme bu düşüklüğün nedeni olabilir. Glukozun yağ dokusunda yağa dönüşümü yerine, boşalan glikojen depolarının yeniden doldurulması için kaslara yönelmesi söz konusudur. Bununla birlikte atletlerde istirahatteki enerji harcamasının daha yüksek olduğunu gösteren çalışmalar da vardır (18). Egzersiz, yiyeceklere bağlı termogenezi obez olmayan kadınlarda 2.5 kat arttırmakta, obezlerde ise değişiklik sağlamamaktadır (22). Eğer böyle ise obezlerin egzersizi yemekten sonra değil, insülin düzeylerinin düşük olduğu açlıkta yapmaları gerekir.
Egzersiz fizik performansı da artırmaktadır. Egzersizin süresi, sıklığı, tipi ve şiddetine bağlı olmak üzere fizik performans %5-30 arasında artabilmektedir.
Egzersizin kilo verdirmek yanında obezitenin komplikasyonları ü-zerine de olumlu etkileri vardır
Kan basıncında düşme: Düzenli egzersiz ile kilo kaybından bağımsız olarak kan basıncında düşme olmaktadır (23) istirahatte sisto-lik kan basıncında 5-15 mmHg ve diastolik kan basıncında 5-10 mmllg düşme olduğu gösterilmiştir (13, 24). Tansiyondaki bu düşmenin nedeni tam açıklanamamaktadır. Ancak periferik vasküler dirençte azalma, yeni kapiller oluşumu ve otonom sinir sistemindeki a-daptasyon ile açıklanmaya çalışılmaktadır. Bir diğer mekanizma da insülin düzeyindeki değişikliklerdir. Egzersiz yapan obezlerde plazma insülin düzeyi ile tansiyon arasında anlamlı ilişki bulunmuştur (13).
Kan glukoz düzeyinde düzelme: Fizik egzersiz hem tip 1 hem de tip 2 DM de glukoz intoleransında düzelme sağlamaktadır. Bazal ve glukoz ile uyarılmış plazma insülin konsantrasyonlarında^ düşme ilk kez Björntrop ve ark tarafından gösterilmiştir (25). Egzersize bağlı insülin sekresyonundaki azalmaya, karaciğerde insülin uptake'inde artışa, periferal dokularda insülin degredasyonunda artışa bağlıdır (26).
Tip 2 Diabetes Mellitus: Tip 2 diyabetik olgularda egzersiz sırasında kan glukoz regulasyonu diyabeti olmayanlardan farklıdır. Tipik o-larak, bu hastalarda egzersiz sırasında kan glukoz düzeyleri orta derecede düşer, çünkü glukozun periferal kullanımı artarken, insülin salgısı baskılanmamıştır (27). Bu baskılanmanın olmamasının primer beta hücre fonksiyon anormalisine mi yoksa hiperglisemi nedeniyle ad-renerjik yanıtın engellenmesi nedeni ile mi olduğu bilinmemektedir. Sadece diyet tedavisi altındaki olgularda glukoz konsantrasyonunda-ki düşüşe rağmen hipoglisemi genellikle ortaya çıkmaz. Bununla birlikte sulfonilüre veya insülin ile tedavi edilenlerde insüline bağlı he-patik glukoz yapımındaki azalmaya bağlı olarak egzersiz sırasında hipoglisemi riski vardır.
Diyabeti olmayanlarda olduğu gibi, Tip 2 diyabetiklilerde de egzersiz sırasında periferal glukoz uptake' i artar. Aşırı glikojen, tüketici egzersizler hem periferik insülin duyarlılığını hem de glukoz kullanımını artırır ve diyabetik olmayanlardaki gibi bu etki 12 saat veya daha fazla süre devam eder.
Egzersiz, bozulmuş glukoz toleransı (BGT) olan hastalarda Tip 2 DM ortaya çıkışını engelleyici rol oynamaktadır. 577 BGT olan hasta tek başına diyet, tek başına egzersiz ve diyet+egzersiz önerilerek 6 yıl boyunca izlenmiş ve sonuçta tek başına diyet verilen grupta Tip 2 DM gelişimi %31, tek başına egzersiz verilen grupta %46, diyet ve egzersiz grubunda %42 azalma sağlanmıştır.
Tip 1 Diabetes Mellitus: Tip 1 diyabetli hastalarda egzersize kan glukoz yanıtı birçok faktör tarafından etkilenir Bunlar arasında meta-bolik kontrol durumu, insülin enjeksiyon zamanı, ve egzersizin tip ve yoğunluğu sayılabilir. Tip 2 diyabetli hastalarda olduğu gibi iyi meta-bolik kontrollü Tip 1 diyabetlilerde egzersiz kan şekerini düşürür. Periferal glukoz uptake'inde artış, dolaşan insülin konsantrasyonun a-zalmaması nedeniyle hepatik glukoz yapımının eşzamanlı artışı ile birlikte değildir. Ek olarak , ekzojen kökenli insülin egzersiz bölgesinden dolaşıma girmeye devam eder ve bazı olgularda insülinin emilim hızını artırır. Bu artış, injeksiyon yerindeki mekanik uyarıya veya bu sırada oluşan hiperemiye bağlı olabilir. Egzersiz sırasında insülin emiliminin artışı hipogliseminin potansiyel nedenidir, ayrıca diyabeti olmayan kişilerde olduğu gibi 12 saat veya daha uzun süre insülin duyarlılığı ve glukoz uptake'i devam etmektedir (28). Bu yüzden ek kalori sağlanmadığında veya insülin dozu düşürülmediğinde, çok kısa süreli olsa da (1 saatten daha kısa) egzersizin bitirilmesinden çok sonra hipoglisemi gelişebilir.
Zayıf diyabetik kontrol ve ciddi insülin eksikliğinde, egzersize farklı metabolik yanıtlar oluşabilir. Hiperglisemi ve ketozisin olduğu durumlarda periferal glukoz kullanımı artmaz. Egzersizin glukoz kullanımını artıramaması, serbest yağ asitlerinin ve ketonların oksidas-yonu ve mobilizasyonundaki artışının bir sonucu olabilir. Net sonuç hipergliseminin kötüleşmesi, ketozisin artışı ve asidozdur. Bu nedenle zayıf kontrollü ketotik hastaların egzersiz yapması tehlikeli olabilir.
Egzersiz programına başlamadan önce tüm hastalar ön değerlendirmeye alınmalıdır. Her yaştaki hasta için bu gereklidir. Stres testi sessiz kardiovasküler hastalıklar açısından önem taşır. Otuz yaştan daha ileri olanlara, 20 yıldan daha fazla diyabeti olanlara ve kardiyovasküler semptomu olan tüm hastalara egzersiz stres testinin yapılması önerilmektedir. Hastalarda komplikasyonlar açısından araştırılmalı retinopatinin egzersize engelinin olup olmadığı belirlenmelidir, çünkü retinal damarlardaki basınç artışı retinal hemorajiye yol açabilmektedir. Otonom nöropatinin araştırılması strese kardiyovasküler yanıt açısından önemlidir. Ayakların muayenesi ve yumuşak doku yaralanmaları yönünden de dikkatli bir muayene şarttır.
Egzersiz programına karar verildikten sonra, bunun devam etmesi için motivasyon da gerekir. Bu programın hazırlanıp yazılı olarak hastanın eline verilmesi uyumu kolaylaştırır. Aile veya arkadaşların bundan haberi olmalıdır. Hastanın izlendiğinin farkında olması motivasyonu sağlar. Ayrıca hastanın sevdiği aktiviteleri yapması da egzersiz programının devamında önemli rol oynar. Alternatif aktiviteler belirlenmelidir, böylece havanın uygun olmaması ve alet bozulması gibi durumlarda egzersizin atlanması engellenir. Bir arkadaşla egzersize başlamak ve devam ettirmek motivasyonu kolaylaştırır.
American Collage of Sports Medicine'a göre haftada 3 gün egzersiz programı uygulanmalı ve her program yaklaşık 20-30 dakika ve %50-55 maksimal aerobik kapasitede veya yaklaşık %70 maksimal kalp hızında (max kalp hızı = 220-hasta yaşı) olmalıdır- Her egzersiz 5-10 dakikalık ısınma ve soğuma bölümlerini içermeli, büyük adale grupları çalıştırılmalıdır (aerobik dans, yüzme, koşma, hızlı yürüyüş, bisiklet sürme, kürek çekme gibi) (29). Uygun egzersiz programının seçiminde diyabetin komplikasyonlan ve birlikte bulunan diğer hastalıklarda göz önüne alınmalıdır.
Egzersiz programına başlandıktan sonra bunun süresini ve yoğunluğunu yavaş yavaş artırmak gerekir. Uzun süreli hareketsiz kalan hastalarda yavaş yavaş artırılan egzersiz kardiyovasküler sistemin a-daptasyonunu kolaylaştırır, esneklik ve kas direncinde artış sağlar. Haftada 3 kez yapılan egzersiz yaklaşık haftada 600-900 kcal bir tüketim sağlar. 30-60 dakikalık maksimum kalb hızı %70-80 olacak şekildeki egzersizde ise haftada 1000-3000 kcal tüketim sağlanır.
Aterojenik lipid profilinde değişiklik: Egzersizin total kolesterol üzerine etkisi azdır. Bu olasılıkla LDL'nin HDL'ye dönüşümüne bağlıdır. HDL düzeyi maraton koşucularında ve tenis oyuncularında % 60 daha yüksektir. HDL'deki yükselme egzersize başladıktan kısa süre sonra ortaya çıkar (30). Egzersizin trigliserid üzerindeki etkisi daha belirgindir. Bu düşüş %60 kadar olabilir.
Trigliseridlerdeki düşme; karaciğerden trigliserid sekresyonundaki azalmaya ve dolaşımdaki klirensinin artışına bağlıdır.
Egzersiz tek başına sınırlı ve yavaş, ancak diyet ve far-mokoterapi ile birlikte daha fazla kilo kaybı sağlamaktadır (31). Kilo kaybına olan etkisinin yanında diğer yararları (kardiyovasküler, psikolojik vb..) nedeni ile obezite tedavisinde seçilmesi gereken bir tedavi yöntemidir.
