Fizjologia człowieka

Akademia Wychowania Fizycznego i Sportu w Gdańsku Katedra: Promocji Zdrowia Zakład: Biomedycznych Podstaw Zdrowia Fizjologia człowieka Osoby prowadzące przedmiot: Prof. nadzw. dr hab. Zbigniew Jastrzębski zb.jastrzebski@op.pl

Temat wykładu 7 Pobór tlenu w spoczynku i w warunkach wysiłku fizycznego; Rola układu oddechowego i krąŝenia w tym procesie.

Układ oddechowy Układ oddechowy jest pierwszym elementem kaskady tlenowej obejmującej transport tlenu do mitochondriów. K. Birch [2008] Adaptacja układu oddechowego do wysiłku fizycznego [W;] K. Birch, D. MacLaren, K. George. Fizjologia sportu. Krótkie wykłady. PWN,str. 63

Kontrola oddychania Tempo i głęg łębokość oddechów w podlegają przede wszystkim kontroli nerwowej. Tylko do pewnego stopnia moŝliwa jest dowolna kontrola oddychania, a nadrzędnym dnym mechanizmem kontroli działania ania układu jest kontrola odruchowa przez ośrodki o oddechowe zlokalizowane w mózgu. m K. Birch [2008] Adaptacja układu oddechowego do wysiłku fizycznego [W;] K. Birch, D. MacLaren, K. George. Fizjologia sportu. Krótkie wykłady. PWN,str. 69

Objęto tość płuc Ryc. 1. Objętości płuc K. Birch [2008] Adaptacja układu oddechowego do wysiłku fizycznego [W;] K. Birch, D. MacLaren, K. George. Fizjologia sportu. Krótkie wykłady. PWN,str. 67

Oddychanie zewnętrzne - Doprowadzenie powietrza do płucp - Odprowadzenie powietrza z płucp - Dostosowanie wentylacji do perfuzji - Transport gazów w oddechowych przez krew K. Birch [2008] Adaptacja układu oddechowego do wysiłku fizycznego [W;] K. Birch, D. MacLaren, K. George. Fizjologia sportu. Krótkie wykłady. PWN,str. 69

Dyfuzja Proces w którym gazy oddechowe podlegają wymianie między pęcherzykami p płucnymi p a krwią przepływaj ywającą przez naczynia włosowate pęcherzykowe. p Proces dyfuzji przebiega bardzo szybko dzięki istnieniu minimalnych barier strukturalnych i gradientów w ciśnie nień parcjalnych. K. Birch [2008] Adaptacja układu oddechowego do wysiłku fizycznego [W;] K. Birch, D. MacLaren, K. George. Fizjologia sportu. Krótkie wykłady. PWN,str. 70

Transport gazów w oddechowych Gazy oddechowe transportowane sąs przez krew w róŝnej formie. Głównym G mechanizmem transportu tlenu jest związanie zanie go z hemoglobiną znajdującą się w krwinkach czerwonych. Na wiązanie tlenu przez hemoglobinę w płucach p i jego uwalnianie z hemoglobiny w tkankach wpływa wiele czynników. Dwutlenek węgla w jest transportowany głównie g w postaci jonów w dwuwęglanowych. K. Birch [2008] Adaptacja układu oddechowego do wysiłku fizycznego [W;] K. Birch, D. MacLaren, K. George. Fizjologia sportu. Krótkie wykłady. PWN,str. 69

Ciśnienie powietrza i ciśnienie parcjalne gazów Gazy wchodzące ce w skład wdychanego powietrza wywierają ciśnienie zaleŝne od udziału procentowego gazu i całkowitego ciśnienia powietrza. To ciśnienie parcjalne stanowi siłę napędow dową procesu dyfuzji gazów w między pęcherzykami p a krwią przepływaj ywającą przez naczynia włosowate w pęcherzykowe. K. Birch [2008] Adaptacja układu oddechowego do wysiłku fizycznego [W;] K. Birch, D. MacLaren, K. George. Fizjologia sportu. Krótkie wykłady. PWN,str.69

Wymiana gazowa 1) W spoczynku ciśnienie parcjalne tlenu (PAO2) w pęcherzykach płucnych wynosi około 100 mm Hg, a pręŝność tlenu we krwi dopływającej do płuc 40-45 mm Hg, róŝnica wynosi więc 55 65 mm Hg. Na kaŝdy mm Hg róŝnicy ciśnień transportowane jest z pęcherzyków do krwi około 20 ml O2 w ciągu minuty (pojemność dyfuzyjna płuc dla tlenu). 2) W czasie wysiłku mięśniowego pojemność dyfuzyjna płuc dla tlenu wzrastać moŝe do 30-40 ml/min/mm Hg, poniewaŝ zwiększa się przepływ krwi przez szczytowe fragmenty płuc, które w spoczynku, w pozycji siedzącej lub stojącej, są słabo ukrwione. K. Nazar [2008] Czynności układu oddechowego podczas wysiłku [W;] J. Górski. Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego. PZWL,str.261-262

Wentylacja płuc p (V E ) JuŜ pierwszy wdech lub wydech po rozpoczęciu wysiłku jest głębszy i szybszy. Tak więc zwiększenie VE następuje praktycznie w tym samym momencie, w którym mięśnie zaczynają się kurczyć. Ryc.2. Fazy wzrostu wentylacji płuc w czasie wysiłku. Ryc.3. ZaleŜność zmian wentylacji płuc od obciąŝenia podczas wysiłków na cykloergometrze trwających 8 min. K. Nazar [2008] Czynności układu oddechowego podczas wysiłku [W;] J. Górski. Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego. PZWL,str.262

Wentylacja płuc p (V E ) Ryc.4. Zmiany wentylacji płuc podczas wysiłków o wzrastającej intensywności u osoby o niskiej (1), średniej (2) i wysokiej (3) wydolności. Ryc.5. Zmiany (VE), (VE/VO2), (VCO2) i (RQ) podczas wysiłku na cykloergometrze o obciąŝeniu wzrastającym co 3 min o 50 W. K. Nazar [2008] Czynności układu oddechowego podczas wysiłku [W;] J. Górski. Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego. PZWL,str.263-264

Odczucie duszności Często występuje podczas cięŝkich wysiłków, nie jest przejawem niedostatecznego pobierania tlenu, ale ma związek z wielkością V E. Odczucie to pojawia się zwykle wtedy, kiedy V E osiąga 50% maksymalnej dowolnej wentylacji, i jest ono tym silniejsze, im mniejsza jest tzw. rezerwa oddechowa, czyli róŝnica między aktualną a maksymalną dowolną V. K. Nazar [2008] Czynności układu oddechowego podczas wysiłku [W;] J. Górski. Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego. PZWL,str.265

Wentylacja pęcherzykowa p (V A ) Stanowi róŝnicę między VE, czyli całkowitą wentylacją płuc, a wentylacją przestrzeni martwej (VD). W czasie wysiłku wielkość przestrzeni martwej nie zmienia się istotnie. Stosunek VA i VD do całkowitej wentylacji płuc zaleŝy jednak od częstości oddechów. Im większa częstość oddechów, tym większy jest udział VD. Maksymalna wentylacja pęcherzykowa w czasie wysiłków osiąga 85-120 l/min K. Nazar [2008] Czynności układu oddechowego podczas wysiłku [W;] J. Górski. Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego. PZWL,str.266

Obwodowy przepływ krwi W czasie wysiłku fizycznego obwodowy przepływ krwi zmienia się, zwiększając ilość tlenu dostarczanego do mięśni szkieletowych. K. Birch [2008] Adaptacja układu sercowo- naczyniowego do wysiłku fizycznego [W;] K. Birch, D. MacLaren, K. George. Fizjologia sportu. Krótkie wykłady. PWN,str. 78

Manewr Valsalvy W czasie wysiłków, takich jak np. podnoszenie cięŝarów, sportowcy wykonują często nasilony wydech z udziałem mięśni brzucha przy zamkniętej głośni, czyli tzw. manewr Valsalvy. Powoduje to ucisk na naczynia Ŝylne doprowadzające krew do serca i w efekcie gwałtowne zmniejszenie objętości wyrzutowej serca, co z kolei na drodze odruchowej wywołuje przyspieszenie częstości skurczów serca i wzrost ciśnienia tętniczego krwi. K. Nazar [2008] Czynności układu oddechowego podczas wysiłku [W;] J. Górski. Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego. PZWL,str.266

Mechanizmy reakcji układu oddechowego na wysiłek Początkowy wzrost VE spowodowany jest głównie przez mechanizm ośrodkowy polegający na bezpośredniej aktywacji ośrodków oddechowych w mózgu przez impulsy pochodzące z ośrodków ruchowych kory. Do szybkiego przyspieszenia i pogłębienia oddechów przyczyniają się takŝe odruchy z mechanoreceptorów mięśni i ścięgien. W późniejszej wolniejszej fazie wzrostu oddychania bierze udział kilka mechanizmów. Zalicza się do nich odruchy z receptorów metabolicznych mięśni wraŝliwych na lokalne zmiany chemiczne spowodowane przez produkty metabolizmu mięśniowego. K. Nazar [2008] Czynności układu oddechowego podczas wysiłku [W;] J. Górski. Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego. PZWL,str.266-267

Mechanizmy reakcji układu oddechowego na wysiłek - W czasie wysiłków statycznych draŝnienie receptorów metabolicznych spowodowane zahamowaniem odpływu Ŝylnego z mięśni powoduje jednak często reakcję nadmierną w stosunku do zapotrzebowania. - Przy duŝych obciąŝeniach dołącza się oddziaływanie zwiększonego stęŝenia jonów wodorowych we krwi tętniczej na chemoreceptory kłębków szyjnych i strefy chemowraŝliwe mózgu. - Przy maksymalnych obciąŝeniach u sportowców wysokiej klasy lub w warunkach wysokogórskich do stymulacji chemoreceptorów przyczyniać moŝe się obniŝenie pręŝności tlenu we krwi tętniczej. K. Nazar [2008] Czynności układu oddechowego podczas wysiłku [W;] J. Górski. Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego. PZWL,str.266-267

Wpływ treningu na układ oddechowy Trening wytrzymałościowy prowadzi do: - zwiększenie pojemności dyfuzyjnej płuc w wyniku poprawy stosunku wentylacji do przepływu krwi, - zwiększenia przepływu przez szczytowe części płuc, - zwiększenia pojemności Ŝyciowej płuc, - maksymalnej dowolnej wentylacji płuc, - nasilonej objętości wydechowej w następstwie zwiększenia siły mięśni oddechowych i ruchomości klatki piersiowej. K. Nazar [2008] Czynności układu oddechowego podczas wysiłku [W;] J. Górski. Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego. PZWL,str.267

Bibliografia 1) J. Górski [2008] Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego, PZWL. 2) K. Birch, D. MacLaren, K. George [2008] Fizjologia sportu. Krótkie wykłady, PWN.