Energy System: ระบบเผาผลาญพลังงาน

Tay117 บันทึก "
ผมพูดถึง ATP ในบทความ "แหล่งพลังงาน" ว่าเป็นโมเลกุลที่เก็บพลังงานไว้ให้เซลใช้งาน บทความนี้จะขยายความถึงการทำงานของ ATP และระบบที่ร่างกายใช้เผาผลาญแหล่งพลังงานเพื่อสร้าง ATP

ATP เป็นโมเลกุลที่เก็บรักษาพลังงานไว้ให้เซลเรียกใช้งาน เซลจะไม่นำพลังงานจาก คาร์โบไฮเดรต, ไขมัน, หรือ โปรตีน มาใช้โดยตรง แต่จะนำพลังงานที่ได้จากการสลายแหล่งพลังงานเหล่านั้นมาสร้าง ATP เก็บไว้ในเซลพร้อมที่จะใช้งาน ATP มีจำนวนจำกัดในร่างกาย และไม่มีทางที่จะเพิ่มจำนวนได้ไม่ว่าโดยทางอาหารเสริม หรือการออกกำลัง ดังนั้น ATP จะถูกใช้งานและสังเคราะห์ขึ้นใหม่ตลอดเวลา เมื่อ ATP ถูกสังเคราะห์เก็บไว้ในเซลจนเต็มที่แล้ว พลังงานจากอาหารที่เหลือก็จะถูกเก็บไว้ในรูป ไกลโคเจน (glycogen), หรือ เซลไขมัน (adipose cell - ตามผิวหนัง หรืออวัยวะในร่างกาย) ส่วนโปรตีน ที่เหลือใช้จะถูกขับออกจากร่างกาย (รายละเอียดอ่านได้จาก "แหล่งพลังงาน") ในทางกลับกัน เมื่อ ATP แตกสลายให้พลังงานออกมา เซลก็จะเริ่มผลาญแหล่งพลังงานต่าง ๆ เพื่อนำพลังงานมาสังเคราะห์ ATP ระบบเผาผลาญพลังงานนี้มี ๓ ระบบหลักด้วยกัน ดังต่อไปนี้



ATP-Pcr system (Alactic system)

ภายในเซลจะมีโมเลกุลพลังงานสูงอีกรูปแบบเก็บไว้นอกจาก ATP เรียกว่า Pcr หรือ creatine phosphate (ครีเอทีน ฟอสเฟต) เมื่อระดับการใช้ ATP เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว (เช่นจากนั่งเฉย ๆ มาวิ่งอย่างทันทีทันใด) เซลจะดึงพลังงานจาก Pcr มาใช้สังเคราะห์ ATP ระบบนี้มีความรวดเร็วมาก Pcr จะถูกใช้งานจนหมดไปจากเซลในช่วงเวลา 3-15 วินาทีแรกของการออกกำลังกายสุดแรง 100% เช่น วิ่งแข่งร้อยเมตร ระบบนี้ไม่มีความจำเป็นต้องใช้ออกซิเจน จึงถูกเหมารวมว่าเป็นระบบประเภท anaerobic

ประเภทของอาหารที่เสริมสร้างและเพิ่มระดับครีเอทีน ผมจำได้ว่ามีบทความแล้วในหมวด nutrition อาหารเสริมประเภทครีเอทีนมีผลเพิ่มระดับ Pcr ในเซลและช่วยให้ระบบนี้จ่ายพลังงานได้นานขึ้นมากกว่า 15 วินาที เป็นผลทำให้ออกกำลังได้นานขึ้น เพราะว่าไม่ต้องเสียแหล่งพลังงานอื่น (โดยเฉพาะการเล่นกล้าม แต่ไม่ค่อยส่งผลกระทบต่อกีฬาที่ใช้เวลานานอย่างเช่น วิ่งมาราธอน)

Glycolytic system

การทำงานของระบบนี้ซับซ้อนกว่าระบบ Pcr มาก โดยรวมแล้วแบ่งได้สองระดับ ระดับแรกคือการสลาย ไกลโคเจน ในเซล หรือ กลูโคส ในกระแสเลือดให้กลายเป็น pyruvic acid ระดับการทำงานนี้ไม่จำเป็นต้องใช้ออกซิเจน ดังนั้นบางครั้งจึงเรียกว่า anaerobic glycolytic กรดไพรูวิค (pyruvic acid) จะถูกสลายต่อไปได้สองทางเลือก ๑. ในกรณีที่มีออกซิเจนเพียงพอต่ออัตราการใช้พลังงาน กรดไพรูวิคจะถูกสลายให้พลังงานในอีกระบบที่ใช้ออกซิเจน ๒. ในกรณีที่ออกซิเจนไม่เพียงพอกรดไพรูวิคจะถูกเปลี่ยนเป็น กรดแลคติค (lactic acid) กรดแลคติคถ้าถูกสร้างขึ้นมากในกล้ามเนื้อจะส่งผลให้เซลหยุดการทำงานของระบบ glycolytic เพื่อรักษาเซล และโปรตีนในกล้ามเนื้อไม่ให้โดนกรดทำลาย

ระบบนี้โดยมากทำงานควบคู่ไปกับระบบ Pcr ในกรณีของการออกกำลังสุดแรง ระบบนี้ช่วยรักษาระดับ ATP ได้นานประมาณ 1-2 นาที ก่อนที่ร่างกายจะหยุดระบบเพราะกรดแลคติค การเล่นกล้ามในตอนพักถ้าหายใจเข้าออกลึก ๆ จะช่วยให้ร่างกายขับกรดแลคติคออกจากกระแสเลือดได้เร็วขึ้นเล็กน้อย และส่งผลให้ออกกำลังได้นานขึ้นในระดับหนึ่ง

Oxidative system (aerobic system)

ระบบนี้นอกจากเผาผลาญกรดไพรูวิคแล้ว เป็นระบบที่เผาผลาญไขมันอีกด้วย แต่เนื่องจากระบบนี้มีความจำเป็นต้องใช้ออกซิเจน ดังนั้นระบบนี้จะจ่ายพลังงานให้กับการออกกำลังที่ความเข้มข้น (intensity) อยู่ที่ระดับ ประมาณ 50 - 75% เท่านั้น ถ้าแหล่งพลังงานของระบบ Pcr และ glycolytic ถูกใช้จนหมด การออกกำลังจะทำได้เพียงที่ระดับประมาณวิ่งจ๊อกกิ้งช้า ๆ เท่านั้น ระบบนี้ไม่สามารถสนับสนุนการออกกำลังที่เข้มข้นกว่านี้ได้

สรุป

เมื่อนั่งพักเฉย ๆ หรือเดินช้า ๆ ร่างกายจะใช้ระบบ oxidative เผาผลาญไขมันเป็นส่วนมาก เมื่อเริ่มออกกำลัง ร่างกายจะใช้ anaerobic system ก่อน ถึงแม้ว่าระดับ intensity จะต่ำ เพราะว่าอัตราการใช้ ATP เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจากการนั่งเฉย ๆ และร่างกายต้องเสียเวลาสลายไขมันนำมาใช้ในระบบ oxidative เมื่อระดับ ATP คงที่แล้วร่างกายจึงหันกลับไปใช้ oxidative system มากขึ้น หมายความว่าการออกกำลังระยะเวลาสั้น ๆ จะไม่เผาผลาญไขมันมาก ดังนั้นการเล่นกล้าม หรือยกเวท จะใช้ไขมันน้อย หรือน้อยมาก เมื่อเทียบกับการวิ่ง หรือว่ายน้ำ ขอเพิ่มเติมว่า ถ้าจะลดไขมันหน้าท้องโดยการซิทอัพ สู้ไปเดินหรือวิ่งดีกว่า เพราะว่ากล้ามเนื้อหน้าท้องเล็กกว่ากล้ามเนื้อขามาก ถึงจะเผาผลาญไขมันเหมือนกัน แต่กล้ามเนื้อที่ใหญ่กว่าย่อมใช้พลังงานมากกว่า ดังนั้นเดินจึงเผาผลาญไขมันมากกว่าการซิทอัพ และสุดท้าย การเผาผลาญไขมันไม่เหมือนกับ ไกลโคเจน กล้ามเนื้อที่ถูกใช้งานถ้าใช้พลังงานจากไกลโคเจนจะใช้ไกลโคเจนในกล้ามเนื้อนั้น ๆ หมายความว่า เล่น Dumbell curl แล้วไปเล่น leg extension ต่อได้ เล่นแขนแล้วขาไม่ล้า เพราะที่ขายังมีไกลโคเจนเพียงพอ แต่ไขมันจะกระจายไปตามร่างกาย ถึงแม้ว่าจะใช้กล้ามท้องซิทอัพ ไม่ได้หมายความว่าร่างกายจะใช้ไขมันจากหน้าท้อง ร่างกายอาจจะดึงไขมันจากขามาใช้ก็ได้ ซิทอัพมาก ๆ ท้องแข็ง แต่ขาเพรียวก็ไม่แปลก อย่าไปตกใจ

แปล ดัดแปลง และเพิ่มเติม จาก
Wilmore, J.H., & Costill, D.L. (2004). Physiology of sport and exercise, Human Kinetics."