Liikunnan vaikutukset elinjärjestelmittäin
Tuki- ja liikuntaelimistö
Tuki- ja liikuntaelimistö koostuu luista, nivelistä, nivelsiteistä, jänteistä ja lihaksista. Tuki- ja liikuntaelimistön tehtävänä on suojata ja tukea muita elimiä ja mahdollistaa pystyasennossa liikkuminen.
Luukudos
Luusto määrittää ihmiskehon rakenteen ja muodon. Luusto mahdollistaa pystyasennossa seisomisen ja liikkumisen, luisten vipuvarsien ja nivelten välityksellä lihasten tuottama voima muuttuu liikkeeksi. Luusto myös suojaa elimiä, kuten sydäntä, aivoja ja keuhkoja.
Luusto tarvitsee kehittyäkseen ja kasvaakseen kuormittumista. Kasvuiän monipuolinen liikunta lujittaa luita ja jänteitä sekä edesauttaa motoriikan kehittymistä. Erityisesti ennen murrosikää ja sen aikana luusto vastaa herkästi liikkumisen aiheuttamaan kuormitukseen. Kasvuiässä hankittu suuri luumassa antaa myös suuremman varan sen pienenemiselle iän mukana. Liikunnan vaikutukset häviävät kuitenkin vähitellen luustosta mikäli liikunnan määrä pienenee. Tämän vuoksi liikunnan olisi hyvä olla säännöllistä läpi elämän.
Luustoon kannalta vaikuttavimpia ovat liikuntamuodot, joissa tehdään työtä painovoimaa vastaan ja kannatellaan omaa kehonpainoa. Monipuolista toimintaa, nopeita ja voimakkaita iskuja, tärähdyksiä, vääntöä ja kiertoa sisältävä liikunta vahvistaa myös luustoa tehokkaasti. Liikuntalajeja, jotka sisältävät tällaista toimintaa ovat esimerkiksi pallopelit, juoksu- ja hyppylajit, jumppa, aerobic, lihaskuntoharjoittelu ja tanssi. Liikunta vaikuttaa positiivisesti vain niihin luihin ja luun osiin, jotka liikunnassa kuormittuvat. Tämän vuoksi mahdollisimman monipuolisesti kehon luustoa kuormittava liikunta onkin tärkeää.
Lihaskudos
Lihaskudokselle on ominaista ennen kaikkea supistumiskyky. Keskus- ja ääreishermosto ohjaavat lihaksen toimintaa tahdonalaisesti tai refleksien kautta. Lihakset, jänteet ja hermosto muodostavat yhdessä hermo-lihas-järjestelmän.
Lihaksiston avulla ihminen liikkuu ja pystyy hallitsemaan kehon eri osien liikkeitä. Lihakset myös vastaavat elimistön lämmöntuotosta ja osittain energian varastoinnista. Verenkierron säätelyssä ja ruuansulatuskanavan toiminnassakin lihaksilla on merkittävä osuus.
Lihasten tehtävä on terveyden näkökulmasta kuitenkin vieläkin merkittävämpi. Eri mekanismien avulla lihastyö ylläpitää puolustusjärjestelmiä kroonisia rappeutumissairauksia (esimerkiksi sydän- ja verisuonitaudit) vastaan.
Perusominaisuuksiltaan ihmiset voidaan jakaa nopeisiin ja kestäviin sekä näiden välimuotoon. Lihaksissa onkin erityyppisiä lihassoluja, jotka määrittävät näitä ominaisuuksia. Lihassoluja on kahta päälajia, hitaita ja nopeita, joita on yleensä sekaisin lihaksessa. Perimä määrittää lihassolujen jakauman. Harjoittelulla voidaan kehittää solun aineenvaihdunnan ominaisuuksia, mutta sillä ei voida vaikuttaa solun tyyppiin.
Hidas lihassolu on supistumisominaisuuksiltaan nimensä mukaisesti hidas. Se kykenee parhaiten kestävyyttä edellyttävään työhön. Nopeille lihassoluille on puolestaan ominaista nopea supistuminen. Ne pystyvät nopeasti tuottamaan suuren voiman, mutta myös väsyvät suhteellisen nopeasti. Hidas lihassolutyyppi näyttäisi olevan terveyden kannalta edullisempi kuin nopea. Lihasrakenteeltaan hitaat ja kestävät ihmiset ovat paremmin suojattuja rasva- ja sokeriaineenvaihdunnan häiriöiltä, kuten diabetekselta ja valtimonkovettumataudilta.
Liikunta vaikuttaa lihaksen toimintaan usealla eri tavalla. Liikunta lisää lihaksen kestävyyttä, tehoa ja voimaa. Se vaikuttaa myös lihaksen rakenteeseen. Liikunnan vaikutukset riippuvat lihastyön laadusta ja kestosta. Erityyppiset liikunnan muodot vaikuttavat eri tavoin lihaksen rakenteeseen ja aineenvaihduntaan.
Voimaharjoittelu on nykykäsityksen mukaan oleellinen osa monipuolista terveysliikuntaa. Sillä voidaan vaikuttaa lihasvoimaan ja myös lihasten massaan. Lihassolujen määrä ei voimaharjoittelun vaikutuksesta lisäänny vaan solujen koko kasvaa. Suurinta lihaskasvu on nopeissa lihassoluissa, mutta hitaatkin lihassolut kasvavat jonkin verran. Lihaksen voima lisääntyy ensin hermostollisista syistä ja vasta myöhemmin lihaksen kasvun vaikutuksesta. Lihaksen kestävyys voi puolestaan jopa heikentyä pelkän voimaharjoittelun vaikutuksesta. Vaikkakin voimaharjoittelu voi heikentää lihaksen kestävyysominaisuuksia, se kuitenkin tehostaa lihaksen muuta energiantuottoa.
Nopeusharjoittelu ei juuri kasvata lihassolujen kokoa. Nopeusharjoittelu kuitenkin parantaa hapenottokykyä. Nopeusharjoittelu vaikuttaa anaerobisen eli ilman happea tapahtuvan aineenvaihdunnan tehokkuuteen.
Kestävyysharjoittelu parantaa lihaksen kestävyysominaisuuksia Se vaikuttaa erityisesti hitaisiin lihassoluihin ja jonkin verran myös nopeisiin. Pitkään jatkunut kestävyysharjoittelu muuttaa nopeiden solujen aineenvaihduntaa hitaiden solujen suuntaan. Kestävyysharjoittelun vaikutuksesta lihaksessa tapahtuu muutoksia, jotka parantavat lihaksen hapenottokykyä.
Keskeisimmät muutokset, joita kestävyysharjoittelulla lihaksen rakenteeseen voidaan tuottaa, ovat solujen ympärillä olevien hiusverisuonten tiheyden kasvu, rasituksessa avautuvien hiussuonten määrän kasvu, verenvirtauksen kokonaismäärän kasvu, lihaksen ravinnon saannin paraneminen ja hiussuonten seinämien kaasujen läpäisemiskyvyn ja solujen hapensaannin tehostuminen.
Lihaksen sidekudos
Luurankolihas on erityyppisten sidekudoskerrosten ympäröimä ja peittävä. Nuo sidekudokset yhdistyvät jänteiksi, jotka puolestaan kiinnittyvät luihin. Tällä tavalla muodostuu moniulotteinen lihasten, jänteiden ja luiden muodostama vipujärjestelmä, joka kykenee muuttamaan kemiallisen energiantuoton liikkeeksi.
Kollageeniproteiini on luustolihaksen tärkein rakennusaines. Kollageeni antaa lihakselle ja jänteelle rungon, joka venyy, joustaa, tukee ja taipuu. Kollageenityyppejä on useita erilaisia ja niillä jokaisella on tietyt ominaispiirteet, esimerkiksi yhden tyypin ominaisuus on hyvä vetolujuus, kun taas toisen joustavuus.
Liikunnan vaikutukset sidekudoksen rakenteeseen ja aineenvaihduntaan ovat tällä hetkellä vilkkaan tutkimuksen kohteena. On kuitenkin todennäköistä, että liikunnan myönteiset vaikutukset terveyteen sekä toimintakykyyn välittyvät luustolihaksen sidekudoksen vasteiden kautta. Liikunta vaikuttaa myös sidekudokseen sen aineenvaihduntaa kiihdyttävästi.
Rasvakudos
Rasvakudos on tärkeä elimistön energiavarasto. Rasvakudokseen on varastoituneena lipidejä (rasva-aineita), joita liikunnan aikana vapautetaan energiantuottoon.
Ihmisen ollessa passiivinen, eli kun istuu tai makaa, energiaa siirtyy käyttöön melko tasaisesti veren rasvahapoista ja veren glukoosista. Kevyessä liikunnassa rasvahappojen käyttö energianlähteenä korostuu. Kohtuullisen kuormittavassa liikunnassa rasvojen osuus energianlähteenä on edelleen suuri, hieman pienempi kuitenkin kuin kevyessä liikunnassa. Kuitenkin lihasten sisäisten rasvavarastojen käyttö suurenee selvästi kevyeen liikuntaan verrattuna. Raskaan liikunnan aikana rasvojen osuus energianlähteenä puolestaan pienenee selvästi, etenkin pitkäkestoisessa liikunnassa.
Edellisen kappaleen pohjalta voisi päätellä, että kevyt tai kohtuullisen kuormittava liikunta ovat parhainta mahdollista liikuntaa rasvavarastojen pienentämisen kannalta. Näin ei tutkimusten mukaan välttämättä kuitenkaan ole, koska liikunnanaikainen energialähteiden käyttö ei juuri vaikuta koko vuorokauden energialähteiden käyttöön ja kokonaisenergiankulutukseen. Raskas liikunta pienentää tai jopa tyhjentää lihasten hiilihydraattivarastot, mikä puolestaan lisää rasvojen käyttöä energiaksi liikunnan jälkeen. Päinvastoin ajateltuna kevyt liikunta taas säästää hiilihydraattivarastoja ja liikunnan jälkeen hiilihydraatteja käytetään enemmän energian lähteenä.
Hermosto
Liikunnan on osoitettu lisäävän aivoverenkiertoa paikallisesti, mutta ilmiön merkitys on toistaiseksi epävarma. Liikunta mahdollisesti myös lisää tiettyjä veressä kiertäviä hormoneja, endorfiineja. Muutoksen suuruus riippuu sekä liikunnan tehosta että sen kestosta. Muutosten merkityksestä ei ole tällä hetkellä vielä tarkkaa tietoa, mutta ne liittyvät muun muassa pienentyneeseen kipuherkkyyteen ja kasvaneeseen kipukynnykseen. Liikunnalla voi olla edistäviä vaikutuksia myös havaintomotorisiin vasteisiin. Osassa tutkimuksista aktiivisesti liikkuvat henkilöt ovat saaneet passiivisia henkilöitä parempia tuloksia myös erityyppisissä psykomotorisissa ja kognitiivisissa testeissä. Liikunnan vaikutuksesta kognitiivisiin toimintoihin tiedetään toistaiseksi kuitenkin vielä vain vähän.
Sydän- ja verenkiertoelimistö
Liikuntaharjoittelu vaikuttaa sydämen ominaisuuksiin ja rakenteisiin. Liikuntaharjoittelu mataloittaa sydämen leposykettä ja laskee verenpainetta sekä kasvattaa sydänlihaksen kokoa. Liikuntaharjoittelu myös parantaa elimistön, erityisesti lihaksiston verenkiertoa ja tehostaa hapen käyttöä. Myös sydämen iskutilavuus (se määrä verta, jonka sydän pystyy kerralla pumppaamaan ulos vasemmasta kammiostaan), kasvaa ja tämän johdosta rasituksen aikana sydän pystyy toimittamaan verta kudoksiin paremmin. Verisuonistossa tapahtuu harjoittelun vaikutuksesta myös muutoksia. Harjoittelun vaikutuksesta verenkierron ääreisvastus laskee ja elimistöä ravitsevien hiussuonten tiheys kasvaa ja niiden toiminta paranee.
Kestävyysharjoittelu suurentaa sydämen kammioiden tilavuutta, jonka johdosta sydämen valmius ylläpitää riittävää verenkiertoa kovan rasituksen aikana paranee. Kestävyysharjoittelu myös lisää sydämen kokoa ja voimaa sekä veren plasmatilavuutta.
Sydämen parantunut toimintakyky ilmenee leposykkeen hidastumisena. Sydänsairaudet voivat myös hidastaa sydämen leposykettä, mutta tällöin fyysinen suorituskyky ja rasituksen sietokyky ovat heikot. Sydämen täyttymisaika pitenee sydämessä, jonka toimintaa kestävyysharjoittelu on vahvistanut. Näin sydämellä on enemmän aikaa huolehtia omasta huollostaan, joka tapahtuu sepelvaltimoiden ja laskimoiden kautta. Leposykkeen mataloitumiseen vaikuttavat myös kestävyysharjoittelun tuottamat vaikutukset autonomiseen hermostoon. Sydän, jonka koko on suurentunut ja leposyke laskenut liikuntaharjoittelun vaikutuksesta, on terveen mukautumisprosessin tulos.
Lihasvoimaharjoittelulla pystytään pääsääntöisesti vaikuttamaan sydämen kammioiden seinämäpaksuuksiin, mutta ei sydämen kammioiden tilavuuteen. Varsinkin maksimivoimaharjoittelussa sydän joutuu tekemään painetyötä. Nostettavan taakan ollessa yli 80 % ihmisen maksimivoimasta, joutuu ihminen pidättämään hengitystään ja tämä voi nostaa verenpaineen hyvinkin korkeaksi. Tähän perustuen säännöllinen maksimivoimaharjoittelu johtaa sydämen kammioiden seinämien paksuuntumiseen.
Kestävyys- ja lihasvoimaharjoittelun vaikutukset aineenvaihduntaan ovat myös erilaiset. Kestävyysharjoittelulla saadaan aikaiseksi suuri energiankulutus ja rasvaa sekä glukoosia käytetään tehokkaasti energianlähteenä. Voimaharjoittelun vaikutus energiankulutukseen puolestaan on suhteellisen pieni ja lyhyt, mutta hermosto ja verenpaineen säätely sen sijaan joutuvat suuremmalle rasitukselle.
Kuntopiiriharjoittelu voi olla parhaimmillaan kestävyysharjoittelun ja lihasvoimaharjoittelun välimuoto. Tällainen harjoittelu tulisi silloin toteuttaa runsailla toistoilla ja lyhyillä palautuksilla, mutta silti kohtuullisesti kuormittavana.
Valtimon endoteelin toiminta
Verenkiertoelimistön terveyteen ja liikuntaan liittyvä tutkimustieto on viime vuosina lisääntynyt selvästi. Tämä koskee varsinkin liikuntaharjoittelun vaikutusta valtimoiden endoteelin (valtimon sisäseinämän sisimmäinen solukerros) toimintaan. Nykyään endoteelin tiedetään olevan keskeinen verenkierron homeostaasia (tasapainoa) säätelevä kudos. Säännöllisen kohtuullisesti kuormittavan liikunnan sepelvaltimotaudilta suojaavat vaikutukset selittyvät todennäköisesti paljolti sen aiheuttamalla tulehdusta ehkäisevällä ja lieventävällä vaikutuksella endoteelin toimintaan.
Hengityselimistö
Sydämen ja keuhkojen toimintakykyä ja kuntoa voidaan mitata määrittämällä ihmisen maksimaalinen hapenottokyky. Hyvä hapenottokyky edellyttää suurta keuhkojen toiminnallista tilavuutta eli vitaalikapasiteettia (ilmamäärä, jonka henkilö kykenee hengittämään ulos yhdellä kertaa). Liikunnalla on yleensä suhteellisen vähän vaikutuksia keuhkojen tilavuuteen ja toimintaan, koska vitaalikapasiteetin kohottaminen aikuisella vaatii todella tehokasta harjoittelua. Kasvuiässä tapahtuvalla fyysisellä aktiivisuudella on puolestaan selkeä merkitys vitaalikapasiteetin muovautumiselle. Tämän vuoksi lapsena ja nuorena tapahtuva liikuntaharjoittelu on erittäin tärkeää. Hyvän hapenottokyvyn ja fyysisen kunnon edellytyksenä on myös sydän- ja verenkiertoelimistön hyvä toiminta.
Uintia säännöllisesti harrastavilla keuhkojen toimintakyky voi kuitenkin parantua aikuisiälläkin, sillä uinnissa käytetään erikoista hengitystekniikkaa ja uitaessa hengityslihakset saavat automaattisesti harjoitusta.
Veren rasva-arvot ja rasva-aineenvaihdunta
Veren rasva-arvot ja rasva-aineenvaihdunta
Kestävyysliikuntaharjoittelun vaikutuksesta veren HDL-kolesterolin (hyvä kolesteroli) pitoisuus voi suurentua ja samalla LDL-kolesterolin (paha kolesteroli) pitoisuus sekä triglyseridin pitoisuus voivat pienentyä.
HDL-kolesterolin edullisen muutoksen aikaansaamiseksi liikunnan tulisi olla kohtalaisen kuormittavaa ja sitä pitää jatkaa säännöllisesti useiden kuukausien ajan. Käytännössä tämä tarkoittaa 30–60 minuuttia kestävää, päivittäin toistuvaa ripeää kävelyä tai muuta vastaavaa liikuntaa. Liikunnan LDL-kolesterolipitoisuutta pienentävä vaikutus korostuu, mikäli samalla pienennetään tyydyttyneiden rasvojen käyttöä ravinnossa.
Liikunnan vaikutus veren rasva-arvoihin johtuu myös lihasten kohonneesta energian tarpeesta aikana sekä osittain lepoaineenvaihdunnan tason kohoamisesta. Liikunta vaikuttaa lisäksi haiman ja maksan energia-aineenvaihdunnan säätelymekanismeihin.
Sokeriaineenvaihdunta
Säännöllinen liikunta parantaa kehon insuliiniherkkyyttä (elimistö pystyy tehokkaammin käyttämään insuliinia hyväkseen) lihas- ja rasvakudoksessa sekä myös maksassa. Liikunnan akuutit vaikutukset sokeriaineenvaihduntaan puolestaan riippuvat suuresti liikunnan kestosta ja rasitustasosta. Levossa energianlähteenä ovat pääasiassa rasvahapot kun taas liikunnassa glukoosin käyttö energianlähteenä lisääntyy. Maksa myös tuottaa liikunnan aikana glukoosia sen verran, että veren glukoositasapaino pysyy suhteellisen tasaisena.
Terveellä ihmisellä liikunnan keston myötä insuliinieritys vähenee ja sen seurauksena maksan glukoosituotanto kiihtyy. Pienentynyt insuliinipitoisuus mahdollistaa rasvojen vapauttamisen rasvakudoksesta ja rasvojen hyväksikäytön energianlähteenä. Liikunnan jälkeenkin li-sääntynyt rasvahappojen käyttö voi jatkua jonkin aikaa.
Lihaksisto vaikuttaa huomattavasti insuliiniherkkyyteen. Insuliinin vaikutuksesta lihassoluissa käynnistyvät eräänlaiset glukoosinkuljetusproteiinit, joiden toiminta mahdollistaa sen, että glukoosi pääsee siirtymään verenkierrosta lihaskudokseen. Liikunnalla oma itsenäinen vaikutuksena näiden kuljetusproteiinien toimintaan, joten liikunta itsessään lisää lihaskudoksen kykyä käyttää glukoosia.
Kumpikin, insuliini ja liikunta, siis lisäävät kuljetusproteiinien määrää, mutta proteiinit ovat peräisin eri solunsisäisistä varastoista. 30-60 minuuttia kestävä liikunta pystyy normalisoimaan insuliiniherkkyyttä, mutta kyseessä on kuitenkin lyhytkestoinen vaikutus, joka perustuu kuljetusproteiinien lisääntyneeseen aktiivisuuteen. Säännöllinen liikunta onkin tärkeää, jotta insuliiniherkkyyteen saataisiin pidempiaikaisia vaikutuksia.
LÄHTEET:
Osteoporoosiliitto, Liikuntaa luustolle.
http://www.osteoporoosiliitto.fi/rollingbones/luustonhuolto/liikunta.htm (Luettu 2.8.2011)
Käypä hoito –suositus, Dyslipidemiat
www.terveyskirjasto.fi/xmedia/extra/hoi/hoi50025.pdf (Luettu 2.8.2011)
Vuori. I, Taimela. S, Kujala. U, toim. 2005, Liikuntalääketiede, Helsinki Kustannus Oy Duodecim.
Bouchard. C, Blair. S, Haskell. W. 2007. Physical Activity and Health. Human Kinetics.
McArdle WD, Katch FI, Katch VL. Exercise physiology. Nutrition, energy, and human perfor-mance. 7., uudist.painos. Lippincott Williams & Wilkins, 2010.
