Tổng quan về vận động thể chất, khỏe đẹp và sức khỏe

Chuyên mục này đánh giá sự liên quan giữa việc tập luyện thể dục với sự tiêu hao năng lượng liên quan đến vận động, những ảnh hưởng đến sức khỏe và nguy cơ mắc bệnh. Tuy nhiên, mức tiêu hao năng lượng trong vận động có thể chưa đủ cao để có những hiệu quả của việc tập luyện, bởi vì giữa cường độ tập luyện và sự tiêu hao năng lượng liên quan đến vận động có liên quan với nhau, việc phân chia các ảnh hưởng của chúng lên sự duy trì sức khỏe và nguy cơ mắc bệnh là rất khó. Thứ nhất, khỏe về tim phổi và khỏe về sức mạnh đều có những sự cơ bản chung về nguồn gốc và thật khó mà phân chia những nguồn gốc khỏe mạnh từ việc tập luyện. Thứ hai, rất khó đo lường được sự tiêu hao năng lượng liên quan đến vận động thường xuyên, hầu hết các kỹ thuật đo sự tiêu hao năng lượng liên quan đến vận động đều không chính xác, hạn chế hoạt động sống, hoặc tốn chi phí cao khi thực hiện. Thứ ba, thành phần cơ thể, cũng như sự phân bố chất béo trong cơ thể cũng ảnh hưởng đến nguy cớ mắc bệnh và cũng bị ảnh hưởng từ việc tập luyện thể dục và sự tiêu hao năng lượng liên quan đến vận động. Trước khi bàn luận đến những ảnh hưởng liên quan đến việc tập luyện thể dục và hoạt động thể chất, chúng ta hãy đánh giá một số phát hiện ban đầu đã đặt nền móng cho sự hiểu biết của chúng ta về những tác động sinh lý của việc tập luyện thể dục và sự tiêu hao năng lượng liên quan đến vận động.

Năm 1813, một người Anh tên William Prout đã cho thấy sự tạo ra CO2 đạt đến ngưỡng cân bằng trong suốt quá trình tập thể dục ở mức cường độ trung bình. Kết quả này đã đưa ra khái niệm trạng thái tập thể dục ổn định, nghĩa là trạng thái khi đó nhịp tim và sự tiếp nhận oxy tăng lên và sau đó được duy trì ở những mức độ nhất định. Trong những năm của thế kỷ 19, Edward Smith, một bác sĩ người Anh, nghiên cứu liên quan của sự tạo CO2 trong lao động nặng và đã thấy rằng CO2 tạo ra trong cơ thể tăng 66% trong 7,5 giờ lao động. Ông cũng thấy rằng sự tạo urê không phải là nguyên nhân khiến cho sự tạo ra CO2 tăng lên đáng kể, đây là phát hiện cho thấy chuyển hóa chất đạm hầu như không liên quan đến sự tiêu hao năng lượng liên quan đến vận động. Hai người Đức, Adolf Eugen Fick và Johannes Wislicenus đã xác định rằng sự sản xuất urê trong quá trình leo núi cũng tương tự sự sản xuất urê trong lúc nghỉ và kết luận rằng chuyển hóa chất đạm không thể là nguyên liệu chính trong quá trình hoạt động. Rose và Himwich lần đầu tiên chứng minh tầm quan trọng của chất béo như là nguồn nhiên liệu trong năm 1927 cùng với những mô tả của họ về các thương số hô hấp.

Những phát hiện của A.V. Hill về sự sinh nhiệt cơ thể đã mở đường cho những hiểu biết toàn diện hơn về năng lượng học trong quá trình tập thể dục. Trong những năm 1923 và 1924, W.O Fenn chứng minh rằng nhiệt tạo ra nhiều hơn trong quá trình cơ co ngắn, hơn là trong quá trình cơ đã co ngắn ở trạng thái tĩnh. Trong năm 1925, Meyerhof cho thấy mối liên hệ việc sản xuất lactate với sự co cơ. Phát hiện này cùng với việc phát hiện ra adenosine triphosphate (ATP) được sử dụng để vận cơ trong những điều kiện bình thường đã tăng cường sự hiểu biết của chúng ta hơn nữa về năng lượng học trong quá trình co cơ. Cuối cùng, sự phát triển kỹ thuật phân tích bằng dụng cụ đo vi lượng của Scholander trong năm 1947 đã cho phép đo được sự liên quan giữa hàm lượng rất nhỏ giữa khí CO2 và O2 trong khí thở ra, đã cung cấp một công cụ đo năng lượng tiêu hao trong quá trình tập thể dục.

Vấn đề là sự đo chính xác sự tiêu hao năng lượng sống tự do. Phòng nhiệt lượng có khả năng đo sự tiêu hao năng lượng và tốc độ oxy hóa một cách chính xác nhưng cũng hạn chế sự đánh giá đúng trong những điều kiện sống tự do. Tiêu hao năng lượng sống tự do có thể được đo lường tương đối chính xác bằng cách quan sát sự biến mất khác nhau của hai đồng vị ổn định (khí hydro 2H và oxy 18O) trong dịch cơ thể. Kỹ thuật này đã được sử dụng lần đầu tiên để ước tính sự tiêu hao năng lượng ở chuột trong năm 1955. Trong năm 1982, Shoeller và Van Santen thông qua kỹ thuật này ở người.

Sự hiểu biết về chức năng và cấu trúc cơ đã nhiều hơn kể từ thế kỷ 19. Ranvier đã phân biệt những sợi cơ trắng và đỏ trong năm 1873, và Knoll đã báo cáo về những thay đổi kích thước sợi cơ trong năm 1891. Sự sử dụng các kỹ thuật sinh lý học và hóa học mô tả đã cho phép xác định và mô tả các loại sợi cơ khác nhau trong nửa đầu thế kỷ 20. Trong năm 1854, lý thuyết sợi trượt của sự co cơ đã được đề xuất độc lập bởi A.F. Huxley và Niedergerke và bởi H.E. Huxley và Hanson. Sự phát triển của những phương pháp phân tích bằng kính hiển vi trong năm 1936 bởi Hevesy và Lei và sự tạo ra kim sinh thiết đặc biệt bởi Bergstrom trong năm 1962 đã tạo điều kiện cho sự nghiên cứu về cơ xương của con người. Các thế hệ quang phổ cộng hưởng từ đồng vị phospho-31 trong năm 1980 của Chance et al đã cho phép nghiên cứu sự trao đổi chất trong tập luyện thể thao ở người trong phòng thí nghiệm.