ترتبط أنظمة القلب والأوعية الدموية والجهاز التنفسي بطريقة لا يمكن لأحد أن يعمل دون الآخر. يعمل هذان النظامان معًا للسماح بحدوث الأيض في جميع الأنظمة في جميع أنحاء الجسم عن طريق توفير الأكسجين وإزالة النفايات.
استهلاك الأوكسجين
استهلاك الأكسجين ، مختصر VO2 ، هو مقياس لحجم الأكسجين المستخدم من قبل الجسم. يعتمد VO2 ، كما وصفه الدكتور بنيامين ليفين ، على معادلة فيك ، التي تقول إن استهلاك الأكسجين يعتمد على ناتج توصيل واستخراج الأكسجين. يأخذ استخراج الأكسجين في الاعتبار مقدار الأكسجين الموجود في الدم الشرياني الذي يتم إرساله إلى الأنسجة النشطة في الأيض ، وكمية الأكسجين الموجودة في الدم الوريدي التي يتم إرجاعها إلى القلب. الفرق في محتوى الأكسجين الشرياني ومحتوى الأكسجين الوريدي يحدد مقدار الأكسجين الذي تم استخدامه بواسطة الأنسجة. تسليم الأكسجين ، من ناحية أخرى ، هو مقياس لوظيفة القلب ، وتحديداً ناتج القلب. يحدد ناتج القلب كمية الدم التي يتم ضخها من القلب كل نبضة. الناتج القلبي هو نتاج معدل ضربات القلب وحجم السكتة الدماغية ، أو كمية الدم التي يتم ضخها لكل نبضة.
وفقا ليفين ، يقتصر استهلاك الأكسجين إلى حد كبير عن طريق تسليم الأوكسجين بدلا من استخراج الأوكسجين. هذا يركز بشكل كبير على التفاعل بين VO2 ومعدل ضربات القلب ويؤكد على أهمية التفاعل بين الجهاز القلبي الوعائي والجهاز التنفسي.
زيادة الاستهلاك
يقول "فسيولوجيا الرياضة والتمرين" أن كل شخص لديه نفس استهلاك الأكسجين في بقية الجسم لكل وزن معين. ومع ذلك ، عندما ينتقل الفرد من حالة الراحة إلى حالة التمرين ، يطلب الجسم المزيد من الأكسجين لعمليات الأيض لمواكبة متطلبات الطاقة. بطبيعة الحال ، مع انتقال الجسم من الراحة إلى ممارسة الرياضة ، يبدأ معدل ضربات القلب في الزيادة المطردة. تسمح استجابة القلب والأوعية الدموية بتسليم الأكسجين بشكل أسرع إلى نسيج العمل ، مثل العضلات الهيكلية ، والتي تسمح بزيادة استهلاك الأكسجين.
انخفاض استهلاك الأوكسجين
تميل أمراض القلب والأوعية الدموية إلى انخفاض استهلاك الأكسجين مما يحد من قدرة الفرد على ممارسة النشاط البدني. طبيعة قصور القلب ، على سبيل المثال ، تمنع القلب من زيادة معدل ضربات القلب بشكل كاف. بدون زيادة معدل ضربات القلب ، يكون وصول الأكسجين ، وبالتالي استهلاك الأكسجين ، محدودًا. أثبت المنشئ لنظام تصنيف فشل القلب ويبر ، الدكتور كارل ويبر ، أنه في حالة قصور القلب الحاد ، يتم تعزيز استخراج الأكسجين لتعويض النقص في تسليم الأكسجين. يؤكد هذا البحث على العلاقة المهمة بين استهلاك الأكسجين وعوامل توصيل الأكسجين.
نخبة الرياضيين
على الرغم من أن التمرينات تزيد بشكل عام من وصول الأكسجين ، إلا أنه من الممكن لنظام القلب والأوعية الدموية أن يفوق أداء الجهاز التنفسي. بحث نشره الدكتور سكوت باورز في "الطب الرياضي" يفحص آثار زيادة معدل ضربات القلب أكثر من اللازم. عندما ينتقل الدم عبر الرئتين بوتيرة سريعة جدًا ، لا يوجد وقت كافٍ لترك الأكسجين للرئة والدخول في الدم. وهذا يعني أن الدم يحمل كمية أقل من الأكسجين عن المعتاد ، وهي حالة تسمى نقص الأكسجة ، وبالتالي توفر كمية أقل من الأكسجين مما يتطلبه الجسم. تؤدي حالات نقص الأوكسجين بشكل عام إلى الإغماء بسبب نقص الأكسجين في المخ والأعضاء الحيوية الأخرى. يوضح هذا التوازن الدقيق الذي يجب الحفاظ عليه بين أجهزة القلب والأوعية الدموية والجهاز التنفسي من أجل تعظيم استهلاك الأكسجين.
متغيرات أخرى
بينما يلعب معدل ضربات القلب دورًا أساسيًا في استهلاك الأكسجين ، فقد ثبت أن حجم السكتة الدماغية ، وهو العامل الثاني في توصيل الأكسجين ، له تأثير أكبر بكثير على VO2. يمكن لعدة متغيرات تعزيز كمية الدم التي يضخها الفرد لكل نبضة ، في حين أن التغييرات في ممارسة معدل ضربات القلب تكون ضئيلة. تجعل قابلية التكيف لحجم السكتة الدماغية متغيرًا أكثر بروزًا في تحديد الحد الأقصى لاستهلاك الأكسجين. لتحديد حدود استهلاك الأكسجين ، كلا المتغيرات من تسليم الأوكسجين مهمة.
