CARDIOVASCULAR RESPONSES to EXERCISE

Aminuddin, S.Or.M.Kes
(Praktisi sekaligus Akademisi bidang Ilmu Kesehatan & Olahraga)

            PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

  Manusia diciptakan dengan segala kesempurnaannya, sistem manusia begitu kompleks dan menarik untuk dipelajari, sejak ratusan tahun lalu manusia berusaha menemukan jawaban dengan mempelajari  bagaimana tubuh bekerja sebagai suatu sistem yang terintegrasi. Salah satu sistem tubuh yang banyak dipelajari oleh para ahli adalah sistem jantung-paru atau disebut dengan cardiovascular system. Secara umum cardiovascular  system terdiri atas 4 komponen : jantung, paru, pembuluh darah dan darah (Pate, 1984), sitem kerja cardiovascular memainkan peranan penting dalam tubuh untuk memberikan respon terhadap latihan atau olah raga.  Latihan  adalah  aktivitas sistematik dari fungsi fisiologi dan psikologi masusia dalam waktu yang panjang, adanya peningkatan individual untuk mencapai target tertentu (Bompa,1990).

Beberapa perubahan cardiovascular terjadi selama latihan bertujuan untuk meningkatkan performa latihan dan bahkan dapat memberikan pengaruh pada cardiovascular system dalam masa akut maupun kronis. Sistem cardiovascular yang terjadi secara khusus pada :

1. Heart Rate (HR) / Denyut Nadi

2. Stroke Volume (SV) / Isi Sekuncup

3. Cardiac Output (Q) / Curah Jantung

4. Blood Pressure & Flow / Tekanan dan Aliran Darah

5. Blood / Darah

(Wilmore, Costili, Kenney, 2008)

B. Rumusan masalah

Adapun rumusan masalahnya adalah bagaimana Cardiovascular Response to Exercise

C. Tujuan

Adapun tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk mengetahui Cardiovascular Response to Exercise.

A.    Manfaat

Adapun manfaat dari pembuatan makalah ini adalah sebagai berikut :

1.      Untuk mengetahui,memahami dan menjelaskan bagaimana Cardivasicular Response to Ecercise.

PEMBAHASAN

Proses mekanisme siklus jantung ( Cardiac Cycle )

Proses –proses mekanisme pada jantung-kontraksi, relaksasi, dan perubahan aliran darah melalui jantung yang ditimbulkannya disebabkan oleh perbahan ritmik aktivitas listrik jantung.

a.       Jantung Secara bergantian berkontraksi untuk pengosongan dan melemas utuk pengisian dirinya.

Siklus jantung terdiri dari sistol (kontraksi dan pengosongan) dan diastol ( Relaksasi dan Pengisian ) yang bergantian.Kontraksi terjadi karena penyebaran ekistasi ke seluruh jantung, sementara relaksasi mengikuti repolarisasi otot jantung, Atrium dan pentrikel melakukan siklus sistol dan diastol secara terpisah. Kecuali jika disebutkan kata sistol dan diastol merujuk kepada yang terjadi di ventrikel.

Siklus jantung terdiri atas satu periode relaksasi yang disebut Diastole, yaitu periode pengisian jantung dengan darah, yang diikuti oleh satu periode kontraksi yang disebut sistole.

Selama sebagaian besar diastol ventrikel atrium juga masih berada dalam diastol. Tahap ini berkorespondensi dengan interval Tp pada EKG –interval setelah repolarisasi ventrikel dan sebelum depolarisasi atrium berikutnya. Karena darah dari sistem vena terus mengalir kedalam atrium maka tekanan atrium sedikit melebihi tekanan ventrikel meskipun kedua rongga ini berada dalam keadaan relaksasi . Karena perbedaan tekanan maka katup Av terbuka dan darah langsung mengalir keatrium kedalam ventrikel pada sepanjang diastol ventrikel. 

2.    Menjelang akhir diastol ventrikel

Menjelang akhir diatol ventrikel, Nodus SA mencapai batas ambang dan melepaskan muatan. Impuls menyebar keseluruh Atrium yang tampak di EKG sebagai gelombang P. Depolarisasi atrium menyebabkan kontrksi atrium dan meningkatkan kurva tekanan atrium dan memeras lebih banyak darah kedalam ventrikeln yang terjadi secara bersamaan dengan peningkatan tekanan atrium yang disebabkan oleh tambahan volume darah yang dimasukkan ke ventrikel oleh kontraksi atrium.

3.    Akhir diastol ventrikel

Diastol vetnrikel berakhir pada awitan kontraksi ventrikel. Pada saat ini kontraksi atrium dan pengisian ventrikel telah tuntas. Volume darah pada akhir diastol disebut volume diastol akhir ( VDA ). Rata-rata sekitar 135ml.

4.    Kontraksi ventrikel isovolumetrik

Setelah tekanan ventrikel melebihi tekanan atrium dan katup AV tertutup, maka untuk membuka aorta maka tekanan ventrikel harus meningkat samapai melebihi tekanan aorta. Oleh karena itu setelah katup AV tertutup dan sebelum katup aorta terbuka maka terdapat periode singkat karena ventrikel menjadi ruang tertutup. Karena semua ruang tertutup maka tidak ada darah yang masuk ataupun keluar dari ventrikel selama waktu itu. Periode ini dianamakan sebagai Kontraksi ventrikal isovolumetrik .

5.    Ejeksi Ventrikel

Ketika tekanan vetrikel melebihi aorta maka katup aorta terbuka dan dimulailah ejeksi atau penyemprotan darah. Jumlah darah. Jumlah darah yang dipompa keluar dari masing –masing ventrikel pada setiap kontraksi disebut Isi Sekuncup (IS).Kurva Tekanan aorta meningkat sewaktu darah dipaksa masuk kedalam aorta dari ventrikel lebih cepat daripada daarah yang mengalir kedalam pembuluh-pembuluh yang disebut hilir.

6.    Akhitr sistol vetrikal

Ventrikal tidsk mengosngkan isinya secara sempurna selama masa injeksi. Dalam keadaan normal hanya separuh dari darah didalam ventrikel pada akhir diastol yang dipompa keluar selama sistol berikutnya.

b.      Kedua bunyi Jantung berkaitan dengan penutupan katup.

Selama Siklus Jantung secara normal dapat didengar dua bunyi jantung utama dalam stateskop. Bunyi janutng utama bernada rendah, lembut dan relatif lama sering disebut bunyi “ lub” Bunyi jantung kedua memiliki nada lebih tinggi serta lebih singkat dan tajam seperti dikatakan sering berbunyi “Dup”. Bunyi disebabkan getaran yang terbentuk dalam dinding vetrikel dan arteri besar swaktu katyup menutup dan bukan oleh aktup itu sendiri.  

(Sherwood, 2009)

Respon akut yang terjadi pada cardiovascular :

 1. Peningkatan HR/ denyut nadi; peningkatan denyut nadi pada saat setelah latihan diakibatkan kebutuhan penyediaan darah yang lebih banyak pada saat latihan.

2. Peningkatan Stroke Volume; SV adalah jumlah darah yang dipompa oleh jantung dalam 1 kali denyutan. SV dipengaruhi oleh jumlah darah yang kembali ke jantung, kekuatan kontraksi otot jantung dan stimulasi dari saraf simpatik. Pada waktu latihan ketiganya mengalami perubahan sehingga terjadilah peningkatan stroke volume.

3. Peningkatan Cadiac output; terjadi karena ada peningkatan stroke volume dan denyut nadi.

4. Peningkatan VO2 max. Ketika beban kerja meningkat konsumsi oksigen / O₂ juga akan meningkat pada saat tersebut ambilan oksigen akan mencapai nilai maksimal.

Respon kronis yang terjadi pada cardiovascular :

Pada latihan jangka waktu panjang sumber energi yang dipakai adalah mengunakan oksigen dikenal dengan nama aerobic system. Pada latihan ini denyut nadi, frekwensi pernapasan, cardiac output dan kebutuhan oksigen meningkat. Peningkatan frekwensi pernapasan akan miningkatkan jumlah oksigen pada paru-paru yang akan meningkatkan proses difusi pada pembuluh darah. Peningkatan cardiac output akan meningkatkan jumlah darah yang ada pada pembuluh darah, akibatnya akan meningkatkan jumlah oksigen dalam otot. Pada bagian penting peningkatan cardiac output dapat diperoleh dari peningkatan denyut nadi dan stroke volume. Perubahan stroke volume terjadi selama latihan relative lebih kecil, salah satu keuntungan dari latihan adalah peningkatan stroke volume.  Latihan fisik keras  memiliki keterbatasan yaitu kemampuan jantung sebagai pompa yang mampu mengirimkan darah dalam memenuhi kebutuhan oksigen ketika terjadi kontraksi otot. Pada kerja yang sangat berat peningkatan denyut nadi akan akan melewati batas kemampuan akhir dari aktivitas. Ketika aktivitas kerja berat dihentikan maka denyut nadi akan turun dengan cepat dalam 2-3 menit.

Setelah latihan teratur 1-3 minggu maka akan terjadi perubahan sebagai berikut :

1. Peningkatan VO₂max

2. Penururunan target zone maksimal dan submaksimal

3. Penurunan asam laktat

Dampak respon kronis pada waktu latihan:

1. Peningkatan ukuran jantung, terutama pada ventrikel kiri

2. Penurunan denyut nadi istirahat

(http://fisioterapior.worldpress.com)

  
Heart Rate (HR) / Denyut Nadi

HR merupakan salah satu parameter sederhana yang paling informative,  pengukuran HR  pada subjek biasanya dilakukan pada radial atau carotid artery. HR merupakan indikator dari intensitas latihan.

Menurut T. Howley (1997) “Intensitas latihan adalah besarnya energy yang dibutuhkan untuk beraktivitas dihubungkan dengan HR atau VO₂”_.

 Resting Heart Rate (RHR) / Denyut Nadi Istirahat

Pada kebanyakan orang rata-rata RHR 60-80 denyut/menit, Pada atlete yang sudah terlatih RHR bisa lebih rendah dari orang normal sekitar 28-48 denyut/menit.

Sesaat sebelum memulai latihan denyut nadi sebelum latihan biasanya meningkat dari kondisi normal, kondisi ini disebut dengan Anticipatory response, Anticipatory response terjadi karena ada pelepasan norepinephrine sebagai neurotransmitter yang berasal dari system saraf simpatik dan juga melepaskan  epinephrine hormone dari adrenal modulla.

Heart Rate During Exercise

Ketika kita memulai latihan denyut nadi akan meningkat seiring dengan peningkatan intensitas, saat intensitas latihan berada pada puncak maksimal maka denyut nadi juga berada pada titik puncak disebut Maximum Heart Rate HR_Max

Stroke Volume (SV)

SV  juga meningkat selama latihan, hal ini terjadi karena tubuh berusaha menyesuaikan terhadap perubahan yang terjadi, SV ditentukan oleh empat faktor :

1.      Volume darah venous yang kembaali ke jantung

2.      Ventricular distensibility (Kemampuan Ventricle membesar untuk isi maksimal)

3.      Ventricular contractility (kemampuan kontraksi ventricle)

4.      Aortic or pulmonary artery pressure (tekanan untuk membuat ventrivle kontaksi)

Mekanisme SV dapat di jelaskan dalam mekanisme Frank Starling, saat darah masuk dan mengisi ventricle dalam jumlah besar selama diastole dinding ventricle meregang, untuk merespons dan mengeluarkan jumlah darah yang besar ventricle akan berkontraksi dengan kuat. 

Keterbatasan darah yang kembali dari vena (venous return) dikarenakan saat latihan denyut nadi meningkat, waktu pengisian ventrikel semakin sedikit sehingga voleme akhir dapat mencapai titik jenuh (plateau) atau bahkan menurun. Faktor yang dapat meningkatkan adalah dikarenakan saat berlatih tahanan perifer menurun karena ada vasodilatisi daerah otot yang aktif.

Cardiac output (Q)

Cardiac Output adalah  Stoke Volume x Heart Rate (Q = SV x HR). Fungsi Q adalah untuk menyediakan oksigen pada otot yang aktif, sehingga hubungan antara  Q dan intensitas latihan adalah linier, demikian juga dengan hubungan antara intensitas latihan dan denyut nadi. Pada intensitas latihan 40%-60% HRmax  maka SV tidak akan meningkat (plateau) atau meingkat sedikit sehingga kenaikan cardiac output lebih disebabkan karena peningkatan denyut nadi. Pada sesorang yang sangat terlatih, cardiac output masih bisa meningkat lagi pada intensitas latihan yang lebih tinggi, sehingga menyebabkan peningkatan cardiac output.

Pada kondisi normal besar cardiac output sesorang adalah 5 L/min, hal itu juga dipengaruhi oleh ukuran tubuh seseorang, Maksimal cardiac output pada orang terlatih sekitar 20 L/min – 40 L/min (elite endurance athlete). (Wilmore, dkk, 2008)

Blood Pressure

Saat melakukan latihan dinamis, tekanan  darah meningkat seiring dengan intensitas latihan. Tekanan sistolik dari 120 mmHg dapat meningkat hingga 240-250 mmHg pada seseorang yang terlatih. Peningkatan tekan darah adalah akibat dari meningkatnya cardiac output atau curah jantung.

Tekanan sistolik mencapai kesetabilan pada saat intensitas stabil atau saat intensitas latihan mulai menurun. Hal ini wajar karena meningkatnya vasodilatasi arteriole pada otot yang aktif, yang menurunkan tahanan total tahanan perifer (Total Peripheral Resistance/TPR). Blood Pressure = Cardiac Output x Total Peripheral Resistance. Saat latihan dengan intensitas yang sama, ekstrimitas tubuh atas menghasilkan tekanan diastolik yang lebih besar dibandingkan dengan ekstrimitas bawah, hal ini dikrenakan ekstremitas bagian atas lebih kecil sehingga intensitasnya lebih berat.

Pada latihan anerobik (angkat beban) tekanan darah bisa mencapai 480/350 mmHg terutama saat melakukan valsalva maneuver. Valsalva Maneuver terjadi bila seseorang mencoba hembus nafas saat mulut, hidung dan glottis tertutup sehingga mengakibatkan tekanan dalam torak meningkat (intrathoracic pressure). Tekanan intrathoracic meningkat mengakibatkan tahanan perifer meningkat tinggi, sehingga tekanan tubuh berusaha mempertahankan keseimbangan dengan meningkatkan tekanan sistolik.

Blood Flow

Saat istirahat, otot hanya mendapat 15%-20% suplai darah, sebaliknya saat latihan dengan intensitas tinggi otot mendapat suplai 80%-85% dari cardiac output, perubahan aliran darah ini dicapai dengan mengurangi aliran darah ke ginjal, hati, lambung dan usus halus.

Begitu latihan dimulai maka otot aktif akan memberi sinyal untuk lebih banyak oksigen, ini direspon dengan meningkatkan rangsang simpatik yang bersifar vasokonstriksi, sehingga suhu otot, CO2 meningkat, dan  pH darah menurun. Pada kulit terjadi perubahan dari vasokonstriksi di awal latihan menjadi vasodilatasi lokal, diikuti dengan melepaskan suhu tubuh yang meningkat.

Blood

Darah merupakan salah satu komponen cardiovascular yang membawa bahan-bahan  yang diperlukan oleh jaringan dan membawa sampah metabolic dari jaringan. Dengan meningkatnya metabolisme maka darah memiliki peranan penting dalam menunjang kerja optimal.

Oxygen Content

Saat istirahat, oksigen darah sekitar 20 mlO₂/100ml darah arterial dan 14 mlO₂ di daerah vena yang kembali ke atrium/serambi kanan. Perbedaan ini , 20 mlO₂ - 14 mlO₂ = 6 mlO₂ disebut arterial mixed venous oxygen difference atau (a-v)O₂ difference. Seiring meningkatnya intensitas latihan maka (a-v)O₂ difference juga meningkat secara progresiv sampai 3x lipat dari saat istirahat, meningkatnya perbedaan tersebut membuat penurunan kadar O₂ di vena, karena O₂ lebih banyak diekstrasi dari darah untuk keperluan pembakaran bahan makanan. Darah vena jarang kurang dari 4 ml karena darah yangkembali dari jaringan aktif bercampur dengan darah dari jaringan tidak aktif, oksigen yang digunakan jaringan tidak aktif lebih sedikit.

Plasma Volume

Pergerakan cairan keluar masuk kapiler ke jaringan interstitial adalah karena adanya tekanan hydrostatic dan osmotic. Karena tekana darah meningkat saat latihan maka tekana tekanan hidrostatik juga akan naik, hal ini menyebabkan darah keluar dari kapiler, sehingga produk sampah metabolic di jaringan otot juga akan bertambah sehingga mengakibatkan intramuscular osmotic pressure bertambah, menyebabkan plasma tertarik dari kapiler menuju otot. Pada latihan daya tahan yang melelahkan, volume plasma berkurang 15-20% dalam 1 menit. Untuk aktivitas jangka pendek dalam beberapa menit maka volume plasma tidak banyak berpengaruh.

Central Regulation of the Cardiorespiratory System During dynamic Exercise

Penyesuaian cardiocascular dan respiratory pada saat latihan berlangsung dengan cepat. Dalam 1 detik kontraksi otot denyut nadi akan meningkat. Peningkatan cardiac output dan tekanan darah akan meningkatkan aliran darah pada jaringan otot yang aktif untuk memenuhi kebutuhan metabolik. Apa yang menyebabkan perubahan cardiovascular system?

Penjelasan dari pertanyaan di atas dapat diperoleh melalui Central Command Theory yang melibatkan aktivasi parallel antara motor dan cardiovascular system di otak.  Aktivasi yang cepat pada central command menyebabkan peningkatan denyut nadi dan tekanan darah. Berikutnya respon cardiovascular pada latihan dimodivikasi oleh mechanoreceptors, chemoreceptors dan baroreceptors. Baroreceptors adalah receptor-reseptor yang sensitive untuk meregang dan mengirim kembali informasi tekana darah ke pusat kontrol. Signal dari perifer dikirim kembali ke pusat control cardiovascular melalui stimulasi mechanoreceptors yang sensitive meregangkan otot rangka, dan melalui chemoreceptors yang sensitive meningkatkan metabolisme di dalam otot. Feedback tekanan darah dan lingkungan otot lokal membantu untuk cardiovascular respons.

to Acute Exercise

Yang mengatur ventilasi paru adalah pusat pernafasan di otak dan input dari reseptor di otot aktif. Peningkatan CO₂ dan H⁺ di deteksi oleh chemoreseptor di otak, carotid bodies dan paru yang kemudian merangsang pusat inspirasi untuk meningkatkan kecepatan dan kedalaman inspirasi. Receptor di ventricle juga akan member informasi ke pusat inspirasi sehingga peningkatan cardiac output diikuti peningkatan pernapasan. Proses ini adalah untuk menyeimbangkan suplai O₂ dengan kenaikan aliran darah atau cardiac output.

Pulmonary ventilation meningkat saat latihan seiring langsung dengan meningkatnya kebutuhan metabolik pada otot yang dilatih. Pada latihan intensitas rendah respon ini mengakibatkan peningkatan tidal volume (jumlah udara yang keluar masuk paru saat bernafas), Pada latihan intensitas tinggi respirasi juga meningkat, jumlah maksimum pulmonary ventilation tergantung dari ukuran tubuh. Max Ventilation Rate sekitar 100 ml/min pada individu yang lebih kecil, sedangkan pada invidu yang lebih besar sekitar 200 ml/min.

Breathing Irregularities During Exercise

Dyspnea

Dyspnea adalah keadaan dimana nafas pendek-penek saat olahraga, sering terjadi pada seseorang dengan kondisi fisik kurang baik, mencoba berolahraga pada intensitas yang mingkatkan CO₂, Walaupun pusat informasi sudah memberi signal, tetapi otot pernafasan sudah lelah dan tidak mampu mempertahannkan homeostasis.

Hyperventilation

Hyperventilation dapat menurunkan pCO₂ dari normal 40 mmHg menjadi 15 mmHg. hal ini menandakan sensitivitas karbondioksida dan pH, terjadi saat seseorang sudah melewati ambang anaerobic atau ambang ventilasi (ventilatory threshold), fenomena ini adalah normal.

Valsalva Maneuver

Adalah prosedur nafas yang berbahaya biasa di lakukan olah olah olahraga latihan beban, bisa terjadi bila:

1.      Seseorang menutup glottis (pembukaan diantara pita suara) saat angkat beban.

2.      Memaksa diaphragm dan otot perut berkontraksi, sehingga menyebabkan tekanan intraabominal meningkat.

3.      Memakasa otot pernafasan untuk kontraksi, sehingga menyebabkan intrathorax meningkat dan meningkatkan tekana darah.

Ventilation and Energy Metabolism

Saat aktivitas yang lama dan kondisi siaga ventilasi akan memenuhi kecepatan metabolism energy.

Ventilatory Equivalent for Oxigen

Adalah perbandingan volume udara yang dikeluarkan / Voleme Expiration (VE) dengan oksigen yang dikonsumsi tubuh (VO₂), jadi VE/VO₂. Saat istirahat perbandingannya sekitar 23-28 L udara/1L O₂, Saat intensitas mendekati maksimal pebandingan ini lebih besar dari 30 L  udara/1L. umumnya perbandingan ini dalah konstan, berarti ventilasi paru masih dapat menyediakan O₂ yang diperlukan.

Ventilatory Threshold

Meningkatnya intensitas latihan akan mengakibatkan meningkatnya ventilasi yang tidak seimbang dengan konsumsi oksigen. Titik tersebut dinamakan ambang ventilasi atau ventilatory threshold. Ventilatory threshold ini disebabkan oleh meningkatnya produksi asam laktat dan bereaksi dengan sodium bicarbonate membentuk sodium laktat, air dan karbondioksida. Meingkatnya CO₂ akan meningkatkan respirasi. Jadi Ventilatory Threshold adalah gambaran renpon respirasi terhadap meningkanya kadar CO₂.

Respiratory Limitations to Performance

Otot respirasi didisain untuk dapat melakukan kontraksi respirasi yang lebih lama daripada kontraksi otot rangka. Diafragma mempunyai kapasitas oksidatif maupun kepadatan kapiler 2-3x lebih besar dari otot rangka.Pada atlet terlatih saat melakukan usaha maksimal akan mengakibatkan penurunan pO₂, dikenal dengan istilah exercise induced arterial hypoxemia. Tidak ada waktu untuk alveoli mengikat oksigen secara maksimal. Pada individu yang rentan latihan dapat menyebabkan asthma atau exercise induced asthma.

Respiratory Regulation of Acid-Base Balance

Sistem respirasi berperan penting dalam penyesuaian keadaaan asam basa saat latihan. Untuk meminimalkan H⁺, darah dan otot mengandung larutan basa lemah untuk menetralisir. Saat istirahat cairan tubuh bersifat basa oleh senyawa bikarbonat, fosfat dan protein, sehingga pH darah bersifat basa sekitar 7,4 dan 7,1 di otot. Batas toleransi pH di darah adalah 6,9-7,5. pH normal otot adalah 7,1. Bila pH > 7 disebut alkalosis dan bila pH < 7 disebut acidosis.

Tiga penyangga tubuh adalah bikarbonat (HCO₃), fosfat organic dan protein, ditambah hemoglobin.  Ketika asam lakta menurun pH dari 7,4 menjadi 7, maka 60% bikarbonat dalam arah telah digunakan. Fungsi senyawa bikarbonat adalah membawa ian H⁺ ke paru dan ginjal, H⁺ terutama disangga asam fosfat dan sodium fosfat, di intrasel kurang terdapat bikarbonat. Banyaknya H⁺ bebas merangsang pusat respirasi untuk meningkatkan ventilasi.

dkk, 2008)

PENUTUP

A.  Kesimpulan

 Adapun kesimpulannya adalah :

            1. Efek jangka pendek.

Seiring dengan naiknya intensitas latihan maka denyut nadi juga akan meningkat sesuai dengan peningkatan intensitas ( HR max ). Stroke Volume (SV)  juga akan meningkat 40%-60% dari VO2 max pada soerang yang belum terlatih dan akan terus meningkat pada seorang yang sudah terlatih. Peningkatan HR dan SV merupakan kombinasi dalam peningkatan cardiac output (Q). Sehingga sirkulasi darah lebih cepat terpompa ke otot aktif dengan membawa cukup O2 yang dibutuhkan dan membersihkan atau menghilangkan produk sisa metabolism.

2. Efek jangka panjang

Denyut jantung istirahat lebih rendah pada orang yang terlatih, stroke volume lebih besar, VO2 max meningkat,  jumlah O2 dalam tubuh lebih banyak dan waktu pulih asal atau recovery lebih cepat.

B.  Saran

 Dalam penulisan makalah ini kami menyadari bahwa masih terdapat banyak kekurangan baik dalam tata cara penulisan maupun tata bahasa serta pendalaman materi. Untuk itu saran dan kritik membangun sangat kami harapkan demi kesempurnaan makalah ini.

DAFTAR REFERENSI

Bompa, Tudor O. 1990. Theory and Methodology of Training (2^nd ed.). Ontario Canada. Kendall/Hunt Publishing Company.

Comprehensivephysiology.com. Cardiorespiratory Control During Exercise, diakses 27 Oktober 2012.

http://fisioterapior.worldpress.com. Respon Kardiovasculer pada Latihan, diakses 23 oktober 2012.

Kusnanik, Nining W, dkk.  2011. Dasar-dasar Fisiologi Olahraga. Surabaya: Unesa University Press.

Pate, Rotella, McClenaghan.1984. Scientific Foundations of Coaching. New York: Saunders College Publishing. 

Wilmore, JH, Costill,Kenney. 2008. Physiology of Sport and Exercise (4^th ed.). United State. Human Kinetics.

Howley, Edward T. Franks, B.Don. 1997. Health Fitness and Instructor’s Handbook (3^rd ed.). United State. Human Kinetics.

Sherwood, L. 2009 . Fisiologi manusia : Dari sel ke system ( 6^th . ed.). Singapore : cengage Learning Asia Pte.ltd .

cardiovascularsystem.wordpress.com . Cardio Conduction System diakses 27 oktober 2012

http://untukhidupsehat.blogspot.com/2011Cara Kerja otot jantung. diakses 27 oktober 2012

Sumber Energi Makanan

Karbohidrat,lemak, protein, vitamin , mineral dan air merupakan hal yang sangat penting dalam diet. Karbohidrat, lemak, dan protein, disebut sebagai nutrisi energi karena mereka digunakan sebagai bahan bakar makanan selama proses metabolisme.

Karbohidrat yang sederhana ( Monosakarida ) dan yang Komplex ( polisakarida ) adalah gula. mereka disimpan didalam otot dan hati sebagai glikogen dan yang ditemukan didarah adalah glukosa darah. Glikogen dan glukosa darah adalah merupakan dua bentuk bahan bakar makanan karbohidrat.

Lemak ditemukan dalam tubuh sebagai trigelisirida, pospolipid, dan kolesterol. Trigelisirida disimpan di dalam otot rangka dan dalam sel-sel lemak dan terdiri dari gliserol dan asam lemak ( FA ) .Asam Lemak (FA ) adalah bentuk bahan bakar makanan. ketika atom karbon dari asam lemak (FA) secara kimiawi  jenuh dengan atom hidrogen maka mereka disebut sebagai asam lemak jenuh; tapi ketika mereka tidak jenuh, maka mereka disebut sebagai asam lemak tak jenuh. konsumsi sejumlah besar lemak jenuh tidak dianjurkan.

protein memainkan peran yang lebih terbatas sebagai bahan bakar makanan. mereka terdiri dari agregat dari asam amino dan blok pembentukan jaringan. Terdapat dua puluh dua asam amino yang berbeda dalam tubuh, sembilan yang disebut sebagai asam amino esensial.  Asam amino esensial tidak dapat disintesis oleh tubuh; sebagai akibatnya satu-satunya sumber adalah melalui diet. Bertentangan dengan kepercayaan populer, kebutuhan protein selama latihan yang berat dan latihan hanya cukup meningkat pada orang dewasa dan biasanya dapat dipenuhi oleh diet rata-rata.

vitamin merupakan bagian terpenting dari enzim dan koenzim yang penting untuk metabolisme lemak dan karbohidrat. Namun demikian, sekali lagi bertentangan dengan kepercayaan popular, suplemen vitamin di atas kebutuhan minimum tidak meningkatkan kinerja dalam olahraga.

Kekurangan mineral jarang terjadi saat ini. Mineral-satunya yang mungkin perlu suplemen selama latihan kronis dan training adalah zat besi dan kalsium dalam beberapa atlet perempuan saat ini.

Perbedaan terbesar dalam kebutuhan makanan untuk atlet dibandingkan nonatlet adalah dalam jumlah kalori yang dikonsumsi, Seorang atlet akan membutuhkan lebih banyak jumlah kalori. makanan sebaiknya dipilih setiap hari dari dari kelompok makanan berikut : (1). Susu, (2). Daging, (3). Sereal, dan (4). Sayuran dan buah-buahan. atlet yang membutuhkan suatu asupan kalori harian yang besar mungkin perlu untuk makan lima atau enam kali per hari.

karbohidrat seharusnya menjadi unsur utama makanan pra pertandingan dan harus dikonsumsi selambat-lambatnya 2 1/2 jam sebelum kompetisi berlangsung. buah-buahan, sayuran yang dimasak, makanan penutup gelatin, dan ikan juga mungkin disertakan dalam makanan pra pertandingan.

Sejumlah besar gula dalam bentuk cair dan pil harus dihindari 30 sampai 45 menit sebelum latihan dimulai. jumlah besar tersebut benar-benar menyebabkan glukosa lebih sedikit akan tersedia dan menyebabkan deplesi lebih cepat dari tempat penyimpanan glikogen otot. Dan hasilnya adalah kelelahan dini.  

selama latihan ketahanan yang berkepanjangan (beberapa jam atau lebih), beberapa glukosa cair sebaiknya menyerap konsentrasi glukosa, Namun demikian, tidak boleh lebih dari 10 gram per 100 ml cairan karena penyerapan yang berasal dari perut akan dihalangi oleh konsentrasi yang lebih tinggi dari glukosa. konsumsi konsentrasi yang seperti glukosa cair mencegah kadar gula darah yang rendah (hipoglikemia) dehidrasi, dan penundaan kelelahan.

Asupan air selama latihan ketahanan sangat dianjurkan, tetapi tidak boleh melebihi 800 ml per jam karena ini adalah tingkat maksimum yang dapat mengosongkan perut selama latihan.

penyimpanan glikogen otot bisa sangat meningkat dengan diet atau latihan dengan beberapa prosedur. Penyimpanan glikogen paling besar dapat diperoleh pertama oleh menipisnya  glikogen otot mereka melalui latihan, kemudian mengkonsumsi makanan rendah-karbohidrat (yaitu, tinggi lemak dengan protein) selama beberapa hari. Ini kemudian diikuti dengan konsumsi makanan tinggi karbohidrat untuk 2 atau 3 hari tambahan. prosedur yang lebih pendek dari 3 hari latihan pada diet campuran diikuti oleh 3 hari pembebanan karbohidrat sama-sama efektif dan sekarang banyak disukai oleh atlet yang punya ketahanan. Namun demikian, kelebihan beban otot dengan glikogen dapat mengakibatkan perasaan berat serta kekakuan pada otot. akibatnya, praktek semacam ini tidak dianjurkan bagi serang pelari atau mereka yang atlet yang berpartisipasi dalam acara yang berdurasi singkat (30 menit atau kurang). Efek samping lain yang mungkin termasuk myoglobinuria (mioglobin dalam urin), nyeri dada, dan perubahan elektrokardiografi.

diet tinggi lemak dan makanan lemak mungkin memiliki beberapa manfaat potensial untuk kinerja ketahanan, tetapi ini sebanding dengan masalah kesehatan dan keselamatan. oleh karena itu, praktek-praktek saat ini tidak dianjurkan.

 ( The late. Edward Fox )

BIOENERGETICS

1.    Sumber Energi

Secara umum energi diproses melalui tiga sistem: 1)  Sistem ATP-PC atau sistem phosphagen, sistem ini energi untuk mensintesis ATP hanya bersumber dari satu senyawa yaitu phosphocreatine (PC); 2) Glikolisis anaerobik (Lactic acid system); 3) Sistem oksigen, pada sistem ini terbagi atas dua bagian; bagian pertama dari oksidasi karbohidrat dan bagian kedua melalui oksidasi asam lemak dan asam amino.

            Produksi ATP melibatkan kedua metabolisme aerobik dan anaerobik. Ada dua sistem anaerobik: (1) Sistem phosphagen atau sistem ATP-PC, dan (2) Glikolisis anaerobik atau sistem asam laktat. Banyaknya energi ATP yang disediakan melalui sistem phosphagen dapat dilihat pada tabel berikut:

Estimation of the energy avalaible in the body through the phosphagen (ATP-PC) system
	ATP	PC	Total Phosphagen (ATP – PC)
1.      Muscular Contraction a.       mmol/kg muscle b.      mmol total muscle mass 2.      Useful energy a.       kcal/kg muscle b.      kcal total muscle mass	4 - 6 120 - 180 0.04 – 0.06 1.2 – 1.8	15 - 17 450 - 510 0.15 – 0.17 4.5 – 5.1	16 - 23 570 - 690 0.19 – 0.23 5.7  – 6.9

·  Berdasarkan data dari Hultman¹⁰ dan Karlsson¹³

            Berdasarkan tabel di atas bahwa penyimpanan phosphagen  di dalam otot melebihi dari ATP; ini wajar karena fungsi dari PC adalah untuk menyediakan energi untuk pembentukan  ATP. Phosphagen disimpan dalam mekanisme kontraksi otot dan menyediakan energi dengan lebih cepat untuk digunakan oleh otot. Sistem energi ini adalah salah satu produksi ATP utama yang digunakan selama intensitas tinggi, latihan yang berdurasi pendek, seperti lari 100 meter. Glikolisis anaerobik mengeluarkan energi untuk sintesis ATP melalui pemecahan bagian dari karbohidrat (Glikogen dan Glukosa) ke asam laktat. Asam laktat menyebabkan kelelahan ketika ia berkumpul di dalam darah dan otot. Glikolisis anaerobik juga sumber utama ATP selama intensitas tinggi, aktivitas durasi pendek, seperti lari 400 dan 800 meter. Aktivitas itu sangat bergantung kepada sistem phosphagen dan glikolisis anaerobik yang disebut aktivitas anaerobik.

Aerobik atau (oksigen), sistem pelepasan energi untuk produksi ATP terutama  dari pemecahan karbohidrat dan lemak, dan kadang-kadang dari protein, untuk karbon dioksida dan water. Meskipun sistem oksigen menghasilkan energi sejauh ini, ia tetap membutuhkan beberapa reaksi kimia yang kompleks. Dengan karbohidrat, rangkaian reaksi pertama disebut glikolisis aerobik, glikogen dipecah menjadi asam piruvat; kemudian dalam krebs cycle karbon dioksida dan elektron-elektron diproduksi, dalam bentuk atom hidrogen dihapus. Rangkaian terakhir dari reaksi atom hidrogen ditransport ke oksigen yang kita hirup; air dibentuk dan ATP disintesis. Dengan lemak sebagai bahan bakar, proses reaksinya sama kecuali dari rangkaian reaksi pertama, yang mana disebut beta oksidasi dan mempersiapkan 2-grup karbon acyl untuk masuk dalam Kreb Cycle. Sistem oksigen digunakan selama istirahat dan terutama selama intensitas rendah, latihan durasi panjang seperti lari maraton. Aktivitas seperti ini disebut latihan aerobik.

Banyak latihan yang membutuhkan kedua metabolisme aerobik dan aerobik. Sebagai contoh lari 1500 meter, sistem anaerobik menyediakan ATP dalam jumlah besar selama perlombaan lari sprint khususnya pada saat start dan finish, sistem oksigen terutama digunakan selama periode lari jarak menengah.

2.    Pemulihan dari Latihan

Recovery adalah jumlah oksigen yang dikonsumsi selama pemulihan yang mana melebihi dari jumlah yang dikonsumsi biasanya pada saat istirahat dalam waktu yang sama. Untuk mengukur pemulihan oksigen terlebih dahulu harus diketahui oksigen yang dikonsumsi sebelum latihan dan total waktu pada saat pemulihan.

Recovery O2 = (Total VO_{2 rec}) – (T) (VO_{2 rest})

Keteragan:

Total VO2 rec = jumlah pemakaian oksigen selama pemulihan dalam liter (L)

T                      = waktu, dalam menit yang dibutuhkan untuk konsumsi oksigen

                              (untuk  mengembalikan ke level pre exercise)       .

VO2 rest          = ukuran pemakaian oksigen preexercise resting dalam liter per menit (L/min).

Proses pemulihan dari latihan melibatkan pemulihan otot dan istirahat tubuh dari latihan sebelum kondisi latihan.

Selama pemulihan dari latihan, konsumsi oksigen tetap meningkat diatas level istirahat dalam waktu yang bermacam-macam. Tambahan oksigen yang dikomsumsi di atas waktu istirahat disebut pemulihan oksigen. Selama 2 atau 3 menit pertama dari pemulihan, ada sebuah laju yang tinggi dari konsumsi oksigen diikuti oleh penurunan bertahap ke level istirahat. 2 sampai 4 menit pertama disebut komponen cepat, sedangkan fase yang lebih lambat disebut komponen lambat dari pemulihan.

Sebagian besar ATP-PC yang tersimpan di dalam otot dihabiskan selama latihan dan dengan cepat diisi kembali pada 3 sampai 5 menit pertama dari periode pemulihan. Energi ATP dibutuhkan pada proses ini disediakan terutama oleh sistem aerobik melalui oksigen yang dikonsumsi selama pemulihan komponen cepat. Pengurangan dari komponen cepat itu diselesaikan hanya dala beberapa menit. Ukuran maksimum dari komponen cepat itu berkisar antara 2 sampai 3 liter oksigen. Walaupun banyak nilai yang lebih tinggi telah dicatat dalam pelatihan atlet.

Asam laktat sebagai produk metabolic dari glikolisis selama latihan, mempunyai sebuah prinsip, oksidasi CO2 dan H2O. Tingkat konsentrasi dari asam laktat ditemukan dalam darah pada suatu waktu selama istirahat atau beraktivitas.

Pemulihan glikogen otot dan liver yang dihabiskan selama latihan bergantung pada performa latihan dan mungkin membutuhkan beberapa hari untuk pulih secara sempurna. Di mana jumlah karbohidrat diperlukan untuk dikonsumsi secara terus menerus, latihan yang melelahkan, glikogen otot di simpan kembali 60% dalam 10 jam dari pemulihan dan butuh 46 jam untuk benar-benar pulih.

Proses pemulihan dari latihan melibatkan pemulihan dari otot  dan mengembalikan kondisi badan seperti semula sebelum latihan.

Selama pemulihan dari latihan, konsumsi oksigen tetap meningkat secara bervariasi dari waktu istirahat. Tambahan oksigen yang dikonsumsi di atas waktu istirahat disebut pemulihan oksigen. Selama 2 atau 3 menit pertama dari pemulihan, ada sebuah konsumsi oksigen yang cepat yang diikuti oleh penurunan secara bertahap menuju ke level istirahat. 2 atau 4 menit pertama disebut fast component, sedangkan fase lambat dari pemulihan disebut slower component. Dalam literatur terkini, istilah dari pemulihan adalah sebuah tahap perubahan, akibatnya beberapa sumber masih terus menggunakan ekspresi utang oksigen untuk pemulihan oksigen.

 

_{Pemulihan oksigen tediri dari Fast component dan slow component  (Berdasarkan data dari Fox dkk.28).}

Sebagian besar ATP-PC yang tersimpan di otot yang dihabiskan selama latihan dengan cepat diganti kembali dalam waktu 3 atau 4 menit pada masa pemulihan. Energi ATP dibutuhkan untuk proses ini yang sebagian besar disediakan oleh sistem aerobik melalui konsumsi oksigen selama pemulihan fast component. Pengurangan dari fast component diselesaikan hanya dalam beberapa menit. Ukuran maksimum dari fast component  berjarak antara 2 dan 3 liter oksigen., walaupun beberapa angka tertinggi yang telah dicatat pada atlet yang dilatih.

Asam laktat sebagai sebuah produk metabolik dari glikolisis selama latihan, oksidasi CO₂ dan HO₂. Konsentrasi dari asam laktat ditemukan di dalam darah pada suatu waktu selama istirahat atau aktivitas yang merupakan fungsi dari angka produksi dan pemindahan dari metabolik yang penting ini.

Simpanan glikogen pada otot dan hati dihabiskan selama latihan tergantung jenis latihan yang dilakukan dan mungkin membutuhkan beberapa hari untuk penyelesaian. Jumlah karbohidrat yang dikonsumsi sangat diperlukan untuk lowing continous dan latihan yang melelahkan, pemulihan glikogen otot 60% diselesaikan dalam waktu 10 jam dari pemulihan dan butuh waktu 46 jam untuk benar-benar pulih. Untuk following intermittent, latihan melelahkan pemulihan glikogen otot 53% diselesaikan dalam waktu 5 jam dan butuh waktu 24 jam untuk benar-benar pulih. Hanya sedikit jumlah glikogen otot dan hati disimpan dengan segera dalam waktu 1 sampai 2 jam selama masa pemulihan mengikuti jenis latihan maksimal yang lain. Simpanan energi ATP untuk glikogen otot dan hati bersumber dari sistem aerobik. Tetapi tidak melibatkan sebagian besar oksigen yang dikonsumsi selama slow component dari pemulihan.

Asam laktat berkumpul dalam darah dan otot selama latihan dihentikan pada saat pemulihan. Kecepatan asam laktat berpindah tergantung apakah seseorang berada pada tahap pemulihan atau melakukan olahraga ringan (30 sampai 60% VO₂ max) selama pemulihan. Asam laktat akan dipindahkan lebih cepat selama latihan-pemulihan. Bagian asam laktat dibuang dengan cara: merubah ke glukosa atau glikogen; merubah ke protein; oksidasi ke CO₂ dan H₂O oleh sistem aerobik. Bagian yang utama adalah oksidasi yang mana terjadi sebagian besar berada dalam otot skelet, tetapi juga terjadi di dalam hati, ginjal, hati, dan jaringan otak. Walaupun sedikitnya bagian dari oksigen dan energi ATP dibutuhkan untuk pemindahan asama laktatyang bersumber dari pemulihan slow component, tidak ada hubungan secara kuantitatif antara dua yang telah ditentukan. Ukuran maksimal dari slow component biasanya antara 5 dan 10 liter oksigen.

Oksigen disimpan didalam otot skelet dalam kombinasi bahan kimia dengan mioglobin. Walaupun simpanan oksigen itu kecil, ia sangat penting selama latihan intermittent karena digunakan selama masa latihan dan disimpan pada periode istirahat. Pengembalian O₂-mioglobin disimpan dengan cepat selama pemulihan, dibutuhkan hanya beberapa detik. Oksigen adalah bagian dari pemulihan fast component.

Beberapa petunjuk praktis mengenai wakyu yang dibutuhkan dalam pemulihan dari latihan yang melelahkan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada tabel berikut:

	Suggested  recovery times
Recovery Process	Minimum	Maximum
Restoration of muscle phosphagen stores (ATP + PC) Disappearance of the fast componen of recovery O2 Muscle glycogen replenisment Liver glycogen replenisment Reduction of lactic acid blood and muscle Reduction of the slow component of the recovery O2 Restoration of O2 stores	2 minutes 3 minutes 10 hours (after continous exercise) 5 hours (after intermittent exercise) Unknown 30 minutes (with exercise recovery) 1 hour (with rest exercise) 30 minutes 10 – 15 seconds	5 minutes 6 minutes 46 hours 24 hours 12 – 24 hours 1 hours 2 hours 1 hours 1 minutes

3.    Pengukuran Energi, Kinerja dan Power

Energi, kerja, dan kekuatan secara fungsional memiliki hubungan. Energi didefinisikan sebagai kemampuan melakukan kerja, sedangkan kerja adalah penggunaan kekuatan yang diukur dengan jarak (W = F x d). Kekuatan adalah tingkat kecepatan dalam melakukan kerja dalam satuan waktu

(P = ) à P = .

Perhitungan energi secara langsung pada manusia melibatkan pengukuran produksi panas, sedangkan metode tidak langsung melibatkan pengukuran berdasarkan konsumsi oksigen. Energi yang diproduksi melalui melalui metabolisme bahan makanan adalah sama terhadap panas yang dihasilkan oleh tubuh.

Oksigen yang dikonsumsi dapat diekspresikan dalam unit energi –kilokalori (kcal)-dengan mengetahui rasio perubahan respirator. R adalah rasio dari jumlah karbon dioksida yang dihasilkan per menit (VCO₂) atas oksigen dikonsumsi per menit (VO₂), R = VCO2 /VO2, hal ini mengindikasikan mengenai bahan makanan yang sedang diolah. Jika karbohidrat yang sedang metabolisme, maka R = 1 dan1 liter oksigen yang dikonsumsi sama dengan 5.05 kcal dari panas yang dihasilkan. Jika R = 0.71, maka lemak yang sedang dimetabolisme dan 1 liter oksigen yang dikonsumsi sama dengan 4.68 kcal dari panas yang dihasilkan. Faktor lain yang mempengaruhi R disamping jenis bahan makanan yang dimetabolis adalah: 1) Hiperventilasi (overventilation of the lungs), yang menyebabkan hilangnya karbon dioksida secara berlebihan; 2) penyangga dari asam laktat selama latihan yang melelahkan, yang juga menyebabkan pelepasan CO2 dalam jumlah besar; 3) penyimpanan CO2 yang terjadi selama pemulihan dari latihan.

Penentuan energy (oxygen) cost dari latihan aerobik melibatkan pengukuran dari oksigen yang dikonsumsi selama istirahat, latihan, dan pemulihan. Jumlah oksigen yang dikonsumsi selama latihan dan pemulihan dikurangi konsumsi oksigen istirahat disebut net oxygen cost of exercise. Selama latihan aerobik dan latihan yang terus menerus mengkonsumsi oksigen yang perlu diukur. Kasus ini, net oxygen cost sama dengan oksigen yang dikonsumsi selama latihan dikurangi konsumsi oksigen istirahat. Satuan unit yang digunakan untuk mengekspresikan energi atau net oxygen cost of exercise disebut MET. Satu MET didefinisikan sejumlah oksigen yang diperlukan per menit dalam kondisi istirahat (tenang) sama dengan 3.5 ml atau oksigen yang dikonsumsi per kilogram berat badan per menit (ml/kg min^-1).

Percent efficiency didefinisikan sebagai sebagai rasio dari pengeluaran energi. Efisiensi dari aktifitas otot besar, seperti berjalan, lari dan bersepeda biasanya 20 sampai 25%. Karena sifat tahan air, berenang mempunyai efisiensi yang rendah antara 2 dan 10%. Efisiensi paling mudah diukur baik pada sepeda ergometer atau pada treadmill.

Metode yang dimodifikasi mencerminkan energy cost termasuk mengukur hanya pemulihan oksigen dan perkiraan oksigen yang dikonsumsi dari pemgukuran heart rate. Dengan metode yang terakhir, oksigen yang dikonsumsi dapat diperkirakan selama performa atau aktivitas yang sesungguhnya. Karena heart rate dapat diukur melalui transmisi gelombang radio (telemetry).

Pengeluaran energi dari latihan menahan beban seperti berjalan atau lari dapat diekspresikan relatif terhadap ukuran tubuh (berat badan), sedangkan dalam studi keseimbangan panas, pengeluaran energi harus diekspresikan dalam kalori per menit dari luas permukaan tubuh. ( FOX )