פעילות גופנית

פעילות גופנית היא פעילות פיזית שמבצע אדם במסגרות שונות, כמו ספורט או כפעילות שגרתית כמו עלייה במדרגות, הרמת משאות, הליכה ורכיבה על אופניים. פעילות גופנית יכולה גם להיעשות למטרות שונות, כגון: משחק, פנאי, הישרדות, שיפור הכושר הגופני, היכולות האתלטיות ועוד.
הפעילות הגופנית מעלה את קצב חילוף החומרים וייצור החום הנפלט מהגוף לסביבה. הפעילות הגופנית נמדדת על פי כמה מאפיינים: רמת האינטנסיביות, קבוצות השרירים הפועלות, משך הפעילות ומטרתה. בעת ביצוע פעילות זו, מתחוללים שינויים פיזיולוגיים כמעט בכל מערכות הגוף ומרבית האיברים מתגייסים לביצועה.

סוגי פעילות גופנית

ישנם שני סוגים עיקריים של פעילות גופנית, הנבדלים זה מזה לפי אופן הפקת האנרגיה: פעילות אירובית ופעילות אנאירובית.

פעילות אירובית

פעילות אירובית כוללת טווח פעולה ארוך, אשר מצריך מהגוף – בעיקר מהשרירים – לייצר אנרגיה באמצעות תגובת החמצון-חיזור, כלומר: הפקת אנרגיה באמצעות נשימה אווירנית הדורשת חמצן. 

מרכיב חיוני לשם ביצוע הפעילות, המתפתח בעקבותיה, הוא סיבולת לב-ריאה, אחד ממאפייני הכושר הגופני. סיבולת לב-ריאה אינה נובעת כמעט מגידול במסת השריר, אלא בעיקר מגידול בכמות כלי הדם באזור.]

פעילות אנאירובית

פעילות אנאירובית, לעומתה, כוללת טווח פעולה קצר ביותר הדורש אנרגיה מרובה. פעילות זו דורשת מהשרירים הפקת אנרגיה בדרכים חלופיות, עקב מחסור בכמות החמצן הדרושה ואיטיותו של תהליך הנשימה האווירנית. זאת הם עושים בתהליך הקרוי תסיסה לקטית, שתפוקת האנרגיה שלו ליחידת זמן מסוימת היא גבוהה משל הנשימה האווירנית, אך גם בזבזנית - מכל מולקולת גלוקוז הנצרכת בתהליך, מופקות רק שתי מולקולות ATP, לעומת 30 מולקולות בנשימה האווירנית.
בנוסף, לפעילות זו יש תופעות לוואי, עקב תהליך התסיסה להפקת האנרגיה הדרושה במהירות הנחוצה. תופעות אלו נגרמות מההשפעה של החומצה הלקטית (חומצת חלב, בשמה העממי) שנוצרת בסיומו של תהליך התסיסה הלקטית, כתוצר לוואי, ברקמות השרירים. החומצה שנוצרת מעלה את החומציות בסביבת תאי השריר וכתוצאה מכך השרירים מאבדים את כושרם להתכווץ ומופיעים כאבים ברקמות השריר.
פעילות אנאירובית אינטנסיבית גורמת מיקרוטראומה לשריר ויוצרת מיני-קרעים רבים לאורכו. לאחר הפעילות, השריר בונה את עצמו חזרה, תוך שהוא מגדיל את מסתו ובכך מגדיל את יכולתו להבא.
דוגמאות לפעילות זו הן: ספרינט (בשחייה או בריצה), הרמת משקולות ותרגילים שונים לפיתוח מסת שריר כגון שכיבות סמיכה, כפיפות בטן, מתח ועוד.

תהליכים פיזיולוגיים

פעילות גופנית גורמת להתרחשות של תהליכים פיזיולוגיים שונים. בעת מאמץ פיזי, מופרשים לדם ההורמונים אדרנלין, גלוקגון והורמונים נוספים ופעילותה של מערכת העצבים הסימפתטית גוברת. כל אלה דורכים את הגוף ומייעלים את פעילותו על ידי השפעות שונות על התהליכים הפיזיולוגיים המתחוללים בו:
מעלים את קצב פעימות הלב (דופק), את נפח הפעימה ואת לחץ הדם - בכך מייעלים את זרימת הדם במחזור הדם כולו.
גורמים להרחבת כלי הדם לשרירים הפעילים, ובכך את כמות הדם המגיעה אליהם, ומקטינים את אספקת הדם לאיברים פנימיים שפעילותם לא נמצאת בראש סדר העדיפויות.
מגדילים את כמות האנרגיה הזמינה בגוף, כולל עליית רמת הסוכר בדם - השפעתו של ההורמון גלוקגון, הוא נקלט בתאי הכבד וגורם להם לפרק גליקוגן לגלוקוז ולהפרישו לזרם הדם.
במהלך פעילות גופנית מאומצת, מופרשים על ידי השרירים, בתהליך הנשימה התאית, רעלים רבים למחזור הדם. תפקידן של מערכות הגוף השונות הוא לפנות רעלים אלו מהדם, בנוסף לאספקת האנרגיה לשרירים. מערכת הדם, הכליות, הריאות ועוד, אחראיות על הוצאת הרעלים, פחמן דו-חמצני, שתנן, וחומצה לקטית, מרקמות השרירים לזרם הדם ומחוץ לגוף. יכולת זו של מערכות הגוף לתמוך בפעילות גופנית מאומצת נקראת סיבולת לב-ריאה. השינויים האלו מתרחשים בעת פעילות גופנית כמו: שחייה, ריצה, הרמת משקולות ועוד.
לאנשים בעלי כושר גופני ירוד מומלץ להתחיל בפעילות גופנית באופן הדרגתי, כך שדרגת המאמץ תלך ותגבר עם עליית הכושר.

עלייה בפרפוזיה לשריר

כלי הדם האחראים על וויסות זרימת הדם (פרפוזיה) הם העורקים הקטנים מאד והעורקיקים, הנקראים ביחד "צינורות ההתנגדות". התכווצות מרבית של השרירים סביב צינור ההתנגדות יכולה לחסום לחלוטין את זרימת הדם דרכו, ואילו הרפיה מוחלטת מובילה להתרחבות מרבית של הצינור ולהגברת הזרימה דרכו. בכל רגע נתון סגורים חלק מצינורות ההתנגדות עקב התכווצות חלקית של השרירים סביבם. סגירה של צינורות אחדים והתרחבותם של אחרים, מווסתת את זרימת הדם בגוף לאיברים השונים.
ניתן לחלק את הבקרה על הוויסות לגורמים עצמוניים ולגורמים חיצוניים. היחסים בין שני סוגי הבקרה חשובים לאיזון ולוויסות.
בשריר שלד נח הבקרה החיצונית העצבית היא השלטת. דחפים עצביים מהאזורים מצרי כלי הדם  במוח המוארך, קובעים את הטונוס של השרירים סביב צינורות ההתנגדות המובילים לשרירי השלד. עלייה בדחפים מצרה את צינורות ההתנגדות, ועיכוב האזורים המכווצים מובילים להתרחבות כלי הדם. בכלי הדם המובילים לשריר הנח קיים איזשהו טונוס בסיסי, שנקבע על ידי אותה פעילות עצבית.
כאשר מתחילים בביצוע הפעילות הגופנית, גוברת זרימת הדם אל שרירי השלד. מעט לאחר תחילת הפעילות, המנגנונים העצמוניים המווסתים את הזרימה משתלטים על בקרת הזרימה לשרירים הפעילים. אם מקודם הבקרה החיצונית קבעה את מידת ההתכווצות של השרירים סביב כלי הדם, עכשיו גורמים פנימיים ברקמת השריר קובעים את הזרימה. הקצב המטבולי המוגבר של הרקמה מוביל לשחרור מטבוליטים מרחיבי כלי דם מתוך הרקמה. המטבוליטים (חנקן חמצני למשל) גורמים להרחבת צינורות ההתנגדות (על ידי הרפיית השרירים סביבם), וגוברים על ההשפעה של הבקרה העצבית, שמאותתת דווקא להצרה של כלי הדם.
כלי הדם המובילים לשרירי השלד מתרחבים, ויותר דם מופנה לשרירי השלד. זאת על חשבון זרימת דם לאיברים אחרים.
אפשרית גם השפעה הורמונלית בזמן פעילות (אפינפרין), שעוזרת גם היא בהרחבת צינורות ההתנגדות המובילים לשרירי השלד, והצרה של צינורות ההתנגדות המובילים לאיברים אחרים, מה שמאפשר הפניית דם נוסף לרקמה הפעילה. 
בפעילות נמרצת קיימת גם עלייה בתפוקת לב. קצב הלב ונפח הפעימה גדלים בעת פעילות, ואיתם עולה גם תפוקת הלב. העלייה בתפוקת הלב תגביר בין היתר, את זרימת הדם לשרירים הפעילים, וגם תשפיע על זרימת הדם לריאות.
כאשר יותר דם מופנה לרקמה, גדלה כמות החמצן המועברת לרקמה הפעילה. החמצן עובר בדיפוזיה מהדם העורקי העשיר בחמצן לרקמה הפעילה הענייה בחמצן. תחלופת הדם המהירה מגבירה את יעילות הדיפוזיה, מכיוון שהיא שומרת על הפרש לחצי חמצן גבוה בין הרקמה לעורק המוביל אליה.

עלייה בקצב פריקת החמצן ברקמת השריר

עקב התגברות פעילות מטבולית ברקמה, לחץ החמצן ברקמה יורד. הירידה בלחץ החמצן היא אמנם ירידה קלה יחסית, אך מכיוון שבתחום לחצי החמצן הפיזיולוגיים עקום שיווי המשקל של ההמוגלובין והחמצן תלול מאד, הירידה הקלה בלחץ תגרום לפריקה רבה של חמצן מההמוגלובין בדם לרקמה.
כלומר, לחץ חמצן נמוך יותר ברקמה גורם לפריקה גדולה יחסית של חמצן מהדם לרקמה.
מדדים אחרים שיתרמו לעליית בפריקת החמצן, הם העלייה בטמפרטורה, העלייה בחומציות והעלייה בריכוז הפחמן הדו-חמצני ברקמה הפעילה מטבולית. עלייה בכל אחד מהמדדים הללו מסיטה את עקום שיווי משקל המוגלובין-חמצן ימינה. יכולת ההמוגלובין לקשור חמצן קטנה. כתוצאה מכך, ההמוגלובין משחרר חמצן כבר בריכוזי חמצן יותר גבוהים ברקמה, וכן משחרר יותר חמצן לרקמה בריכוז חמצן נתון. 
כלומר, העלייה בטמפרטורה, בחומציות ובריכוז ה-CO2 מובילים כולם לפירוק גובר של החמצן מהדם לרקמה הפעילה מטבולית. גם זרימת הדם המהירה השומרת על הפרש לחצי חמצן גבוה בין הרקמה לעורק, נחוצה לפירוק המהיר.

עלייה באוורור ובפרפוזיה הריאתית

כדי לספק את הדרישות העולות של הגוף לחמצן בזמן הפעילות הנמרצת, מתרחשים מספר תהליכים פיזיולוגיים המאפשרים לריאות להמשיך ולספק חמצן בכמות המתאימה, וכן למלא את תפקידן בפינוי ה-CO2 ובמאזן חומצה-בסיס.
עלייה בפרפוזיה הריאתית – בזמן מנוחה הדם שוהה בריאות זמן ארוך פי שלושה מהנחוץ להרוותו בחמצן. בזמן הפעילות הגופנית, עולה תפוקת הלב, וקטן זמן השהות של הדם בריאות. חשש אפשרי הוא שזמן השהות הקצר יותר של החמצן בריאות, בעת הפעילות, לא יספיק להרוותו בחמצן, למרות מקדם הביטחון הגבוה.
כדי למנוע מצב זה, בעת הפעילות הנמרצת מתרחבים כלי הדם בריאות וכן נפתחים נימים נוספים בריאות, כדי לספק שטח דיפוזיה גדול יותר להחלפת חמצן בין נאדיות הריאה לדם העורקי. בזכות מנגנונים אלו, בשילוב עם מקדם הביטחון הגבוה, הדם היוצא מהריאות רווי בחמצן גם בעת פעילות גופנית נמרצת.
עלייה באוורור – בתחילת פעילות מטבולית אלו הפרופריוצפטורים שבשרירים שמפעילים את האוורור המוגבר.
בהמשך הפעילות, אם היא נמרצת דיה, עולה ריכוז הפחמן הדו-חמצני בדם העורקי. הוא משרה עלייה באוורור במנגנון בקרה הקרוי "הדגם המטבולי". הכימורצפטורים המרכזיים במוח המוארך, ובמידה פחותה גם הכימורצפטורים ההיקפיים בגופיפים הקרוטיים ובגופיפי קשת אבי העורקים, חשים בעלייה בריכוז ה-CO2 בדם העורקי. הם שולחים דחפים עצביים אל אזור הנשימה במוח המוארך. 
אזור הנשימה פועל להגברת הנשימה באמצעות שליחה של דחפים עצביים לשרירי הנשימה (ובהם הסרעפת). השרירים מתכווצים בכוח רב יותר ובתדירות רבה יותר. האוורור אז עולה, ונגרמת ירידה בריכוז הפחמן הדו-חמצני בדם העורקי, לצד ירידה בחומציות ועלייה בלחץ החלקי של החמצן. 
כך העלייה באוורור, מחזירה את הגוף למצב של הומאוסטזה בתהליך של משוב שלילי.
לסיכום, העלייה באוורור ובפרפוזיה בעת הפעילות הגופנית הנמרצת שומרת על דם עורקי מחומצן גם בעת הפעילות ובכך מאפשרת העברה יעילה של חמצן מהריאות לשרירים הפעילים.

השפעות בריאותיות

פעילות גופנית יכולה לתרום לשמירה על משקל גוף בריא, צפיפות עצם גבוהה, כוח שריר, גמישות, הפחתת סיכוני ניתוח, חיזוק המערכת החיסונית, הפחתת דיכאון ועוד. שרירים מתכווצים משחררים מספר חומרים המכונים מיוקינים התורמים להיווצרות רקמה חדשה, תיקון רקמה ולמספר פעולות אנטידלקתיות. 
כמו כן, פעילות גופנית מפחיתה את רמת הקורטיזול ולכך יש השפעות גופניות ונפשיות חיוביות.
יחד עם זאת קיימת שונות גדולה בין אנשים במדדים מסוימים בתגובה לאימון אירובי. אצל רוב האנשים הסיבולת לב-ריאה עולה באופן בינוני, חלק יכפילו את צריכת החמצן ואצל חלק הסיבולת לא תשתנה. שונות גנטית זו בשיפור כתגובה לאימון מבדילה בדרך כלל בין ספורטאים ברמה הגבוהה ביותר לאוכלוסייה הכללית.

השפעת שימוש בסמים

בין נזקי העישון השונים קיימים כמה הפוגעים ביכולת לעסוק בפעילות גופנית. אותו דבר נכון גם לגבי שימוש בסוגי סמים מסוימים. אחד מנזקי העישון הוא סתימת נאדיות הריאה. עקב כך נפגע אוורור הגזים בריאה, פחות חמצן מוזרם לדם ולכן, המאמץ הפיזי יהיה קשה יותר עבור אנשים מעשנים. סם מוכר בו משתמשים חלק מהעוסקים בפעילות גופנית במסגרת תחרותית ו/או מסגרת מקצועית על אף האיסור החמור מצד ארגוני הספורט הוא סטרואידים אנדרוגניים אנאבוליים. סטרואידים אנאבוליים מאיצים סינתזת חלבונים בגוף, מעלים את מסת השריר, הכוח הפיזי והתיאבון. תופעות לוואי שליליות הנוגעות לפעילות גופנית הן עלייה ברמת הכולסטרול ה"רע" LDL וירידה ברמת הכולסטרול ה"טוב" HDL, עלייה בלחץ הדם, נזק רעלתי לכבד, ושינויים במבנה החדר השמאלי בלב. כל אחת מהתופעות המצוינות תפגע ביכולתו של המשתמש לעסוק בפעילות גופנית.

חוסר בפעילות גופנית

שרירים שאינם מופעלים קטנים בממדיהם. התהליך מתרחש גם באדם מאומן שמפסיק להתאמן. ככל שהאדם מבוגר יותר כך החזרה לפעילות ומסת השרירים כפי שהייתה, קשה יותר. 
בחוסר פעילות מוחלט השרירים מתנוונים ובשלב מסוים הם אינם מסוגלים לשקם את עצמם.
פעילות גופנית משפרת, באופן ישיר או עקיף, את כל ביצועיו הפיזיולוגיים של האורגניזם, ובנוסף עם החזרה לפעילות גופנית גדלה מסת השרירים.