Adaptacja układu

krążenia

do wysiłków

fizycznych

Stanisław Kowalewski, Liana
Puchalska

Fizjologiczna klasyfikacja wysiłków

fizycznych

Kryterium: rodzaj skurczów

- wysiłki dynamiczne – przeważają skurcze izotoniczne

- wysiłki statyczne – przeważają skurcze izometryczne

Kryterium: wielkość grup mięśniowych zaangażowanych w wysiłek

- lokalne – mniej niż 30% całej masy mięśniowej

- ogólne – więcej niż 30% całej masy mięśniowej

Kryterium: czas wykonywania pracy

- krótkotrwałe – kilkanaście minut

- o średniej długości – do 60 minut

- długotrwałe – powyżej 60 minut

Fizjologiczna klasyfikacja wysiłków

fizycznych

Kryterium: intensywność wysiłku

Obciążenie bezwzględne

– ilość energii wydatkowanej przez organizm w jednostce

czasu. Może być wyrażone w jednostkach objętości tlenu pochłanianego przez
organizm w ciągu minuty lub w jednostkach pracy zewnętrznej wykonanej w
określonym czasie.

Podział ten nie uwzględnia wydolności fizycznej człowieka wykonującego pracę.
Wysiłek tzw. średniociężki wg powyższej tabeli może być wysiłkiem lekkim dla osoby o
dużej wydolności fizycznej, a wysiłkiem ciężkim dla osoby o małej wydolności
fizycznej.

Obciążenie organizmu

Obciążenie organizmu

Pobieranie tlenu

Pobieranie tlenu

(l/min)

(l/min)

Bardzo małe

Bardzo małe

0,5

0,5

Małe

Małe

0,5 - 1,0

0,5 - 1,0

Średnie

Średnie

1,0 – 1,5

1,0 – 1,5

Duże

Duże

1,5 – 2,0

1,5 – 2,0

Bardzo duże

Bardzo duże

2,0 – 2,5

2,0 – 2,5

Krańcowo duże

Krańcowo duże

> 2,5

> 2,5

Fizjologiczna klasyfikacja wysiłków

fizycznych

Obciążenie względne

– odsetek , jaki stanowi pobieranie tlenu przez

organizm podczas wysiłku w stosunku do indywidualnego maksymalnego
pochłaniania tlenu.

Wysiłki maksymalne to takie, podczas których zapotrzebowanie na tlen jast
równe indywidualnej wartości VO

2

max.

Wysiłki supramaksymalne – zapotrzebowanie na tlen przekracza
indywidualną wartość VO

2

max.

Wysiłki submaksymalne – zapotrzebowanie na tlen jest mniejsze od
VO

2

max.

Praca

Praca

% VO

% VO

2

2

max

max

Lekka

Lekka

< 10 %

< 10 %

Średnio ciężka

Średnio ciężka

10-30 %

10-30 %

Ciężka

Ciężka

30-50%

30-50%

Bardzo ciężka

Bardzo ciężka

> 50%

> 50%

Fizjologiczna klasyfikacja wysiłków

fizycznych

W klasyfikacji wysiłków statycznych

można posłużyć się:

- kryterium bezwględnym – wielkością siły potrzebną do pokonania oporu
zewnętrznego

- kryterium względnym – wielkością siły zaangażowanej w czasie
pokonywania oporu, wyrażoną w procentach siły uzyskiwanej podczas
maksymalnego skurczu dowolnego (MVC) danej grupy mięśni.

< 15% MVC – lekkie

15-30% MVC – średnio ciężkie

30-50% MVC – ciężkie

> 50% – bardzo ciężkie

Rola układu krążenia podczas wysiłku

Układ krążenia podczas wysiłków fizycznych odpowiada

za transport:

1. tlenu

z płuc do tkanek obwodowych (głównie mięśni) a

CO

2

w

kierunku odwrotnym

2. ciepła

z narządów o dużej przemianie materii do skóry

3. substratów energetycznych

z ich źródeł pozamięśniowych do

mięśni i mózgu

4. metabolitów

z mięśni do narządów, w których ulegają one

dalszej przemianie lub usuwaniu

5. hormonów

i innych substancji biologicznie czynnych między

tkankami

Rola układu krążenia podczas wysiłku

Układ krążenia decyduje w dużym stopniu o intensywności wysiłku,
jaką człowiek może osiągnąć, i o czasie, przez jaki może go
wykonywać.

Zmiany w czynności układu krążenia podczas wysiłku fizycznego

polegają na:

1. Zmianie czynności serca

2. Zmianie obwodowego przepływu krwi

• Objętość całkowita krwi (Q) przepływającej przez układ

krążenia w ciągu minuty jest równa pojemności minutowej
serca (CO). Pojemność minutowa jest to ilość krwi tłoczonej
przez jedną z komór serca w czasie jednej minuty

• Objętość całkowita krwi (Q) przepływającej przez układ

krążenia w ciągu minuty jest równa pojemności minutowej
serca (CO). Pojemność minutowa jest to ilość krwi tłoczonej
przez jedną z komór serca w czasie jednej minuty

CO (L/min) = SV • HR

CO (L/min) = SV • HR

• Objętość wyrzutowa (SV; ml) jest to ilość krwi wtłaczanej

przez

każdą

komorę

w

ciągu

jednego

cyklu

hemodynamicznego serca do odpowiedniego zbiornika
tętniczego

• Częstość skurczów serca (HR; sk/min) jest to liczba cykli

hemodynamicznych serca w ciągu jednej minuty

• Objętość wyrzutowa (SV; ml) jest to ilość krwi wtłaczanej

przez

każdą

komorę

w

ciągu

jednego

cyklu

hemodynamicznego serca do odpowiedniego zbiornika
tętniczego

• Częstość skurczów serca (HR; sk/min) jest to liczba cykli

hemodynamicznych serca w ciągu jednej minuty

Podstawowe pojęcia hemodynamiczne

• Podstawowe prawo hemodynamiki jest analogiczne do prawa

Ohma

• Podstawowe prawo hemodynamiki jest analogiczne do prawa

Ohma

MAP - M

Atr

P = Q • R

MAP - M

Atr

P = Q • R

•

MAP – średnie ciśnienie tętnicze w aorcie, M

Atr

P – średnie ciśnienie w prawym przedsionku, Q = CO –

pojemność minutowa, R = TPR – całkowity opór obwodowy

MAP – średnie ciśnienie tętnicze w aorcie, M

Atr

P – średnie ciśnienie w prawym przedsionku, Q = CO –

pojemność minutowa, R = TPR – całkowity opór obwodowy

• Ciśnienie średnie mierzone na tętnicy ramiennej jest ok. 5

mmHg mniejsze niż w aorcie. Ciśnienie w prawym
przedsionku jest równe ok. 5 mmHg. Biorąc poprawkę na te
wartości:

• Ciśnienie średnie mierzone na tętnicy ramiennej jest ok. 5

mmHg mniejsze niż w aorcie. Ciśnienie w prawym
przedsionku jest równe ok. 5 mmHg. Biorąc poprawkę na te
wartości:

MAP = CO • TPR

lub

TPR =

MAP = CO • TPR

lub

TPR =

MAP

CO

Podstawowe pojęcia hemodynamiczne

• Bezpośrednią przyczyną ciśnienia tętniczego krwi są siły

sprężyste biernego napięcia sprężystego ścian tętnic
rozciąganych objętością krwi wyrzucanej przez komorę serca

• Zależność pomiędzy napięciem rozciąganej ściany naczynia

a wywołanym przez nie ciśnieniem wewnątrz naczynia
określa prawo Laplace’a. W oparciu o prawo Laplace’a Frank
(1920) w celu określenia napięcia wprowadził poprawkę,
uwzględniającą grubość ściany naczynia

• Bezpośrednią przyczyną ciśnienia tętniczego krwi są siły

sprężyste biernego napięcia sprężystego ścian tętnic
rozciąganych objętością krwi wyrzucanej przez komorę serca

• Zależność pomiędzy napięciem rozciąganej ściany naczynia

a wywołanym przez nie ciśnieniem wewnątrz naczynia
określa prawo Laplace’a. W oparciu o prawo Laplace’a Frank
(1920) w celu określenia napięcia wprowadził poprawkę,
uwzględniającą grubość ściany naczynia

T = P

t

• r

T = P

t

• r

T = P

t

•

T = P

t

•

r

r

h

h

T- napięcie sprężyste ściany, P

t

– ciśnienie transmuralne (różnica ciśnień wewnątrz naczynia a

ciśnieniem otaczającym, r – promień naczynia, h – grubość ściany naczynia

T- napięcie sprężyste ściany, P

t

– ciśnienie transmuralne (różnica ciśnień wewnątrz naczynia a

ciśnieniem otaczającym, r – promień naczynia, h – grubość ściany naczynia

Podstawowe pojęcia hemodynamiczne

Rola układu krążenia podczas wysiłku

Objętość tlenu przenoszonego z płuc do tkanek przez układ krążenia zależy
od:

- pojemności minutowej serca

- zawartości tlenu we krwi

Miarą tkankowego zużycia tlenu jest tętniczo-żylna różnica zawartości
tlenu we krwi –

AVd.

Wykorzystanie tlenu przez kurczący się mięsień zależy od:

- rozmieszczenia wewnątrzmięśniowego przepływi krwi

- właściwości miocytów (np. liczby i cech mitochondriów, zawartości

odpowiednich enzymów)

Niedostateczne pochłanianie tlenu przez organizm może być wynikiem:

-nieodpowiedniego zaopatrzenia mięśni w tlen

-nieodpowiedniego wykorzystania przez mięśnie tlenu, który do nich jest

dostarczany

Reguła Ficka

V

O

2

= HR x SV x AVd

Podczas wysiłków fizycznych związanych z pracą mięśniową zwiększenie
zapotrzebowania organizmu na tlen jest wprost proporcjonalne do
intensywności tej pracy.

Ilość pracy, jaką człowiek może wykonać w ciągu minuty przy określonej
częstości skurczów serca zależy od pojemności minutowej serca i AVd,
osiąganych przy tej zamierzonej częstości skurczów serca.

Pogorszenie jednego z elementów tego równania (HR, SV lub AVd) może być
wyrównane przez silniejszą aktywację innego elementu.

Z punktu widzenia

wielkości obciążenia układu krążenia podczas pracy nie jest jednak obojętne,
czy zwiększenie CO jest osiągane na drodze zwiększenia w odpoweidniej
proporcji

HR i SV, czy głównie na drodze zwiększenia HR.

Przebieg zmian wskaźników czynności układu
krążenia podczas wysiłków fizycznych zależy od:

- pozycji ciała
- intensywności wysiłku
- czasu trwania wysiłku
- indywidualnych cech badanego człowieka
(wiek, płeć, stopień wytrenowania, sposób
odżywiania)

Pojemność minutowa serca

Zależy od HR i SV. W spoczynku wynosi ok. 4-5 L/min. W celu operowania
wielkością niezależną od cech somatycznych badanego, wyraża się ją często
w przeliczeniu na 1m2 powierzchni ciała jako wskaźnik sercowy

CI

(3-

3,5L/min/m2).

Podczas wysiłku:

- początkowa, szybka faza wzrostu CO
- wolniejsza faza wzrostu CO
- osiągnięcie poziomu odpowiadającego intensywności wysiłku

CO osiąga wartość odpowiadającą intensywności wysiłku po 3-6 min dla
wysiłków lekkich i umiarkowanych, a po 8 min. dla wysiłków ciężkich.

Opóźnienie przystosowania CO do zwiększonego zapotrzebowania
organizmu na tlen z chwilą rozpoczęcia wysiłku jest przede
wszystkim odpowiedzialne za powstawanie

deficytu tlenowego

i za

udział beztlenowego komponentu metabolicznego w pokrywaniu kosztu
energetycznego początkowego okresu pracy.

CO

CO

HR

HR

SV

SV

Ciśnienie tętnicze krwi

Ciśnienie tętnicze krwi

Wzrost aktywności

układu

przywspółczulnego

Wzrost aktywności

układu

przywspółczulnego

-

+

Wzrost aktywności

układu współczulnego

Wzrost aktywności

układu współczulnego

+

+

-

wpływ chronotropowy ujemny

wpływ chronotropowy ujemny

wpływ chronotropowy dodatni

wpływ chronotropowy dodatni

wpływ inotropowy dodatni

wpływ inotropowy dodatni

obciążenie następcze

obciążenie następcze

obciążenie wstępne

obciążenie wstępne

Ciśnienie w części

centralnej zbiornika żylnego

Ciśnienie w części

centralnej zbiornika żylnego

Pojemność minutowa serca

Pojemność minutowa serca

C

O

(

m

l/

m

in

/k

g

)

V

O

2

(ml/kg/min)

Gdy pochałanianie O2 przekroczy 80-85% VO2 max. krzywa ulega spłaszczeniu i
dalszy wzrost pochłaniania O2 przez organizm uzyskiwany jest głównie w wyniku
zwiększenia AVd.

A zatem CO max. osiągane jest przy obciążeniach nieco mniejszych

od VO2 max.

Pojemność minutowa serca

Na liniowy przebieg zależności CO od VO2 nie wpływa ani wiek, ani masa
ciała, ani poziom wydolności fizycznej.

Wykrycie w teście wysiłkowym istotnego odchylenia od tej zależności może
wskazywać na ważne klinicznie upośledzenie zdolności adaptacyjnej układu
krążenia do wysiłku fizycznego.

Zarówno w pozycji leżącej, jak i siedzącej lub stojącej CO zwiększa się
proporcjonalnie do obciążenia wysiłkowego.

Przejście z pozycji stojącej do leżącej powoduje wzrost CO o ok. 2L/min. Tym
różnicom w wielkości CO zależnym od pozycji ciała nie towarzyszą różnice w
pobieraniu O2 przez organizm (wyrównywanie przez zmianę AVd).

Dzięki temu

tętno tlenowe

(objętość tlenu pobieranego przez organizm

przypadająca na jeden skurcz serca) nie zmienia się w zależności od pozycji
ciała.

Pojemność minutowa serca

CO max. nie zależy istotnie od pozycji ciała.
Zależy natomiast od:

- stopnia wytrenowania

- wieku

- płci

Częstość skurczów serca

Podczas wysiłku:
- początkowa, szybka faza wzrostu HR
- wolniejsza faza wzrostu HR
- osiągnięcie poziomu odpowiadającego intensywności wysiłku

Podczas stopniowanych wysiłków fizycznych HR wzrasta proporcjonalnie do
zwiększonego zapotrzebowania na tlen (zależność prostoliniowa). Zależność
ta utrzymuje się przy zmianach pozycji ciała.

MAKSYMALNA WARTOŚĆ HR ZALEŻY WYŁĄCZNIE OD WIEKU!!!

HR max = 220 – wiek

Częstość skurczów serca

140

120

100

25 50 75 100 (%VO2
max.)

HR

ludzie młodzi

ludzie starsi

Wysiłek, przy którym osiągana jest ta sama częstość skurczów serca oznacza
co innego dla młodego, a co innego dla starszego człowieka.

Objętość wyrzutowa serca

Objętość wyrzutowa serca zależy od:

- Obciążenia wstępnego (preload)

- Obciążenia następczego (afterload)

- Stanu kurczliwości mięśnia sercowego

SV w spoczynku wynosi ok. 70 ml. Zależy od wielu czynników, m.in. stopnia
wytrenowania, rozmiarów ciała itp.

Obciążenie wstępne

Zależy od objętości krwi wypełniającej komory w końcowym okresie
rozkurczu i od sprawności rozkurczowej komory.

Wykładnikami obciążenia wstępnego są: objętość i ciśnienie
końcoworozkurczowe (ciśnienie wypełnienia komory).

W zdrowym sercu wzrost ciśnienia wypełnienia komory pociąga za
sobą zwiększenie SV (prawo Franka-Starlinga) –

heterometryczna

regulacja objętości wyrzutowej serca.

PRAWO FRANKA-STARLINGA: Objętość wyrzutowa serca

wzrasta w miarę wzrostu stopnia wypełnienia komór

Wzrost obciążenia wstępnego prowadzi do zwiększenia

objętości poźnorozkurczowej serca, a zatem do wzrostu
spoczynkowej długości włókien mięśniowych

1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6

1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6

100%

100%

40%

40%

0%

0%

długość sarkomeru (μm)

długość sarkomeru (μm)

80%

80%

20%

20%

60%

60%

N

a

p

ię

c

ie

i

zo

m

e

tr

y

c

zn

e

(%

m

a

k

s

im

u

m

)

N

a

p

ię

c

ie

i

zo

m

e

tr

y

c

zn

e

(%

m

a

k

s

im

u

m

)

Z

a

k

re

s

m

a

k

s

y

m

a

ln

e

g

o

n

a

p

ię

c

ia

Z

a

k

re

s

m

a

k

s

y

m

a

ln

e

g

o

n

a

p

ię

c

ia

1.65

1.65

1.90

1.90

2.05

2.05

2.20

2.20

3.65

3.65

Mięsień

szkieletowy

Mięsień

szkieletowy

Mięsień

sercowy

Mięsień

sercowy

Obciążenie wstępne

• Wzrost obciążenia wstępnego nie prowadzi do zmiany

objętości późnoskurczowej mięśnia sercowego. W wyniku
regulacji heterometrycznej objętość wyrzutowa wzrasta o
taką samą wartość jak objętość późnorozkurczowa bez
jakichkolwiek zmian frakcji wyrzutowej

• Wzrost obciążenia wstępnego nie prowadzi do zmiany

objętości późnoskurczowej mięśnia sercowego. W wyniku
regulacji heterometrycznej objętość wyrzutowa wzrasta o
taką samą wartość jak objętość późnorozkurczowa

bez

jakichkolwiek zmian frakcji wyrzutowej

5

5

2

2

długość mięśnia

długość mięśnia

4

4

1

1

3

3

N

a

p

ię

c

ie

m

ię

śn

io

w

e

(

g

)

N

a

p

ię

c

ie

m

ię

śn

io

w

e

(

g

)

napięcie bierne

napięcie bierne

maksymalne napięcie
izometryczne

maksymalne napięcie
izometryczne

80

80

objętość lewej komory

(ml)

objętość lewej komory

(ml)

60

60

120

120

C

iś

n

ie

n

ie

w

l

e

w

e

j

k

o

m

o

rz

e

(m

m

H

g

)

C

iś

n

ie

n

ie

w

l

e

w

e

j

k

o

m

o

rz

e

(m

m

H

g

)

120

120

wzrost objętości

wyrzutowej

wzrost objętości

wyrzutowej

Wzrost siły
skurczu mięśnia

Wzrost siły
skurczu mięśnia

wzrost obciążenia
wstępnego

wzrost obciążenia
wstępnego

40

40

Obciążenie wstępne

Objętość wyrzutowa serca

Obraz zmian SV podczas wysiłków zależy od pozycji ciała. Objętości
wyrzutowe w pozycji leżącej są znacznie większe niż w pozycji wyprostnej.

SV

120

100

80

60

500 1000 1500 2000
VO2

w pozycji stojącej

w pozycji leżącej

Objętość wyrzutowa serca

U ludzi z chorobą niedokrwienną serca, zarówno z dławicą, jak i bez dławicy,
SV często zmniejsza się podczas cięższych wysiłków fizycznych. Jest to
wynikiem zmniejszania kurczliwości mięśnia sercowego na skutek jego
przewlekłego niedokrwienia lub zmian po przebytym zawale. Zmniejszanie
się SV podczas ciężkich wysiłków fizycznych może zwiastować zagrażającą
niewydolność lewej komory serca.

Z naczyń
włosowatych

P

pv

=

7

mmHg

P

pv

=

7

mmHg

Klatka piersiowa

Klatka piersiowa

P

kl



0

mmHg

P

kl



0

mmHg

według: D.E. Mohrman, L.J. Heller. Cardiovascular Physiology. McGraw-Hill,
1997)

według: D.E. Mohrman, L.J. Heller. Cardiovascular Physiology. McGraw-Hill,
1997)

Powrót żylny

P

cv

P

cv

Czynnościowa część
obwodowa zbiornika
żylnego

Czynnościowa część
obwodowa zbiornika
żylnego

Czynnościowa

część

centralna zbiornika żylnego
(składa

się

z

prawego

przedsionka i żył głównych
górnej i dolnej)

Czynnościowa

część

centralna zbiornika żylnego
(składa

się

z

prawego

przedsionka i żył głównych
górnej i dolnej)

Wielkość

przepływu

pomiędzy

zbior-nikiem żylnym obwodowym
a częścią centralną zbiornika
żylnego

określa

podstawowe

prawo hemodynamiki:

Wielkość

przepływu

pomiędzy

zbior-nikiem żylnym obwodowym
a częścią centralną zbiornika
żylnego

określa

podstawowe

prawo hemodynamiki:

Q =

Q =

ΔP

R

ΔP – różnica ciśnień pomiędzy
częścią

obwodową

zbiornika

żylne-go a jego częścią centralną
R – opór żył obwodowych

ΔP – różnica ciśnień pomiędzy
częścią

obwodową

zbiornika

żylne-go a jego częścią centralną
R – opór żył obwodowych

Objętość wyrzutowa serca. Powrót żylny

P

o

w

ró

t

ży

ln

y

(L

/m

in

)

P

o

w

ró

t

ży

ln

y

(L

/m

in

)

Ciśnienie centralnej części zbiornika żylnego

(mmHg)

Ciśnienie centralnej części zbiornika żylnego

(mmHg)

0 2 4 6 8
10

0 2 4 6 8
10

10

10

8

8

6

6

4

4

2

2

K

rz

yw

a k

on

tro

ln

a p

ow

ro

tu

ży

ln

eg

o

K

rz

yw

a k

on

tro

ln

a p

ow

ro

tu

ży

ln

eg

o

W

zr

os

t

ob

ję

to

śc

i

kr

w

i

lu

b

na

pię

cia

ży

ł

ob

w

od

ow

yc

h

W

zr

os

t

ob

ję

to

śc

i

kr

w

i

lu

b

na

pię

cia

ży

ł

ob

w

od

ow

yc

h

Sp

ad

ek

ob

ję

to

śc

i

kr

w

i

lu

b

na

pię

cia

ży

ł

ob

w

od

ow

yc

h

Sp

ad

ek

ob

ję

to

śc

i

kr

w

i

lu

b

na

pię

cia

ży

ł

ob

w

od

ow

yc

h

• Krzywa

powrotu

żylnego

demonstruje jaki wpływ wywiera
ciśnienie

centralnej

części

zbiornika żylnego na wielkość
powrotu żylnego pod warunkiem,
że pozostałe czynniki pozostaną
bez zmian

• Wzrost lub spadek ciśnienia w

obwodowym

zbiorniku

żylnym

również powoduje zmiany wielkości
powrotu żylnego

Wzrost ciśnienia w obwodowym
zbiorniku żylnym następuje, gdy:
- wzrasta objętość krwi w zbiorniku
żylnym
-

wzrasta

napięcie

ścian

żył

(niebieska krzywa)

Spadek ciśnienia w obwodowym
zbiorniku żylnym następuje, gdy:
- maleje objętość krwi w zbiorniku
żylnym
- maleje napięcie ścian żył (zielona
krzywa)

• Krzywa

powrotu

żylnego

demonstruje jaki wpływ wywiera
ciśnienie

centralnej

części

zbiornika żylnego na wielkość
powrotu żylnego pod warunkiem,
że pozostałe czynniki pozostaną
bez zmian

• Wzrost lub spadek ciśnienia w

obwodowym

zbiorniku

żylnym

również powoduje zmiany wielkości
powrotu żylnego

Wzrost ciśnienia w obwodowym
zbiorniku żylnym następuje, gdy:
- wzrasta objętość krwi w zbiorniku
żylnym
-

wzrasta

napięcie

ścian

żył

(niebieska krzywa)

Spadek ciśnienia w obwodowym
zbiorniku żylnym następuje, gdy:
- maleje objętość krwi w zbiorniku
żylnym
- maleje napięcie ścian żył (zielona
krzywa)

Objętość wyrzutowa serca. Powrót żylny

Objętość wyrzutowa serca

W pozycji leżącej

, z chwilą rozpoczęcia wysiłku SV zwiększa się o ok. 10% u

ludzi młodych i o ok. 15% u ludzi starszych i dalej już się nie zmienia.

W pozycji stojącej

, z chwilą rozpoczęcia wysiłku SV zwiększa się znacznie

bardziej niż w pozycji leżącej – o ok. 50% u ludzi młodych i o ok. 30% u ludzi
starszych. Wzrost trwa do momentu osiągnięcia 40-50% VO2 max.

Przebieg powysiłkowych zmian SV może być różny w zależności od pozycji
ciała oraz od aktywności badanego.

W stanie bezczynnym – gwałtowny spadek HR, SV i CO. Zatrzymanie znacznej
objętości krwi w naczyniach pojemnościowych kończyn dolnych może być
przyczyną hipotonii ortostatycznej i zapaści.

Jeżeli po zakończeniu wysiłku badany nadal porusza nogami na
cykloergometrze (bez oporu), to nie wpływa to istotnie na przebieg zmian HR.
Natomiast SV początkowo wzrasta, po czym po 45-60 s zaczyna maleć i po 3
min. osiąga poziom wyjściowy.

Obciążenie następcze

Zależy od oporu stawianego odpływowi krwi z serca, a
zatem od:

- ciśnienia rozkurczowego w aorcie,

- obwodowego oporu naczyniowego (TPR)

- lepkości krwi.

1
g

spoczynek skurcz izotoniczny mięśnia

wtórnie obciążonego

spoczynek skurcz izotoniczny mięśnia

wtórnie obciążonego

1
g

obciążeni

e wstępne

obciążeni

e wstępne

1
g

2
g

2
g

1
g

obciążeni

e

następcze

obciążeni

e

następcze

1

1

3

3

2

2

4

4

5

5

napięcie bierne

napięcie bierne

5

5

2

2

0

0

względna długość mięśnia

względna długość mięśnia

4

4

1

1

3

3

N

a

p

ię

c

ie

m

ię

ś

n

io

w

e

(

g

)

N

a

p

ię

c

ie

m

ię

ś

n

io

w

e

(

g

)

maksymalne

napięcie

izometryczne

maksymalne

napięcie

izometryczne

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

•

Tor

1,2,3

– skurcz izotoniczny w warunkach

obciążenia wstępnego, mniejszego niż potrzebne
do

wywołania

maksymalnego

napięcia

izometrycznego dla danej długości mięśnia

•

Tor

1,4,5

– na samym początku skurczu

izotonicznego mięsień został wtórnie obciążony.
Tor

1-4

– skurcz izometryczny, podczas którego

mięsień

rozwija

napięcie

niezbędne

do

zrównoważenia obciążenia następczego. Tor 4-5 –
skurcz izotoniczny, podczas którego mięsień się
skraca

•

Tor

1,2,3

– skurcz izotoniczny w warunkach

obciążenia wstępnego, mniejszego niż potrzebne
do

wywołania

maksymalnego

napięcia

izometrycznego dla danej długości mięśnia

•

Tor

1,4,5

– na samym początku skurczu

izotonicznego mięsień został wtórnie obciążony.
Tor

1-4

– skurcz izometryczny, podczas którego

mięsień

rozwija

napięcie

niezbędne

do

zrównoważenia obciążenia następczego. Tor 4-5 –
skurcz izotoniczny, podczas którego mięsień się
skraca

Obciążenie następcze

80

80

objętość lewej komory (ml)

objętość lewej komory (ml)

60

60

120

120

C

iś

n

ie

n

ie

w

l

e

w

e

j

k

o

m

o

rz

e

(m

m

H

g

)

C

iś

n

ie

n

ie

w

l

e

w

e

j

k

o

m

o

rz

e

(m

m

H

g

)

120

120

spadek objętości wyrzutowej

spadek objętości wyrzutowej

40

40

• Wzrost obciążenia następczego prowadzi do wydłużenia

czasu

trwania

skurczu

izowolumetrycznego

mięśnia

sercowego. Zmniejsza się czas trwania okresu wyrzutu.
Maleje objętość wyrzutowa, wzrasta natomiast objętość
późnoskurczowa

• Wzrost obciążenia następczego prowadzi do wydłużenia

czasu

trwania

skurczu

izowolumetrycznego

mięśnia

sercowego. Zmniejsza się czas trwania okresu wyrzutu.
Maleje objętość wyrzutowa, wzrasta natomiast objętość
późnoskurczowa

Obciążenie następcze

Kurczliwość mięśnia sercowego

Jest jego cechą wewnętrzną. Wzrost kurczliwości przy danej długości
włókien mięśnia sercowego prowadzi do wzrostu SV -
homeometryczna regulacja objętości wyrzutowej serca.

Kurczliwość zależy m.in. od:

- częstości skurczów serca,
- wpływu na serce układu współczulnego i amin katecholowych,
- ilości jonów Ca2+ uwalnianych w komórkach podczas ich
pobudzenia,

- ilości elementów kurczliwych oraz ich wrażliwości na jony Ca2+.

O zmianie kurczliwości świadczy zmiana siły i szybkości skurczów,
która nie jest związana ze zmianą wyjściowej długości
mięśnia.

Odzwierciedleniem stanu kurczliwości mięśnia sercowego jest

frakcja wyrzutowa.

Frakcja wyrzutowa serca

EF
=

LVEDV -
LVESV

LVED
V

=

LVED
V

SV

20 40 60 80 100
VO2max

90

80

70

60

FW (%)

Podczas stopniowego
wysiłku zmiany EF są
największe przy
początkowych
obciążeniach.

Odbieganie zmian EF od
tego obrazu może być
wynikiem zaburzeń w
wieńcowym przepływie
krwi.

• Najważniejszym fizjologicznym regulatorem kurczliwości

mięśnia

sercowego

jest

noradrenalina (NA)

uwalniana z zakończeń nerwowych włókien współczulnych

• Najważniejszym fizjologicznym regulatorem kurczliwości

mięśnia

sercowego

jest

noradrenalina (NA)

uwalniana z zakończeń nerwowych włókien współczulnych

5

5

2

2

0

0

długość mięśnia

długość mięśnia

4

4

1

1

3

3

N

a

p

ię

c

ie

m

ię

ś

n

io

w

e

(

g

)

N

a

p

ię

c

ie

m

ię

ś

n

io

w

e

(

g

)

napięcie bierne

napięcie bierne

maksymalne

napięcie

izometryczne

maksymalne

napięcie

izometryczne

6

6

Skurcz izometryczny

Skurcz izometryczny

z

NA

be

z

NA

be

z

NA

z NA

lub b

ez NA

z NA

lub b

ez NA

5

5

2

2

0

0

długość mięśnia

długość mięśnia

4

4

1

1

3

3

N

a

p

ię

c

ie

m

ię

ś

n

io

w

e

(

g

)

N

a

p

ię

c

ie

m

ię

ś

n

io

w

e

(

g

)

napięcie bierne

napięcie bierne

maksymalne

napięcie

izometryczne

maksymalne

napięcie

izometryczne

6

6

Skurcz mięśnia wtórnie obciążonego

Skurcz mięśnia wtórnie obciążonego

z

NA

z

NA

be

z

NA

be

z

NA

z NA

lub b

ez NA

z NA

lub b

ez NA

Kurczliwość mięśnia sercowego

5

5

2

2

0

0

długość mięśnia

długość mięśnia

4

4

1

1

3

3

N

a

p

ię

c

ie

m

ię

śn

io

w

e

(

g

)

N

a

p

ię

c

ie

m

ię

śn

io

w

e

(

g

)

napięcie bierne

napięcie bierne

maksymalne

napięcie

izometryczne

maksymalne

napięcie

izometryczne

6

6

z N

A

z N

A

be

z N

A

be

z N

A

z NA

lub b

ez NA

z NA

lub b

ez NA

80

80

objętość lewej komory

(ml)

objętość lewej komory

(ml)

60

60

120

120

C

iś

n

ie

n

ie

w

l

e

w

e

j

k

o

m

o

rz

e

(m

m

H

g

)

C

iś

n

ie

n

ie

w

l

e

w

e

j

k

o

m

o

rz

e

(m

m

H

g

)

120

120

wzrost objętości

wyrzutowej

wzrost objętości

wyrzutowej

40

40

wzrost siły skurczu

wzrost siły skurczu

• Określenie kurczliwości mięśnia sercowego w sposób bezpośredni nie jest możliwe.

Wskaźnikiem kurczliwości mięśnia sercowego jest maksymalna szybkość przyrostu
ciśnienia w lewej komorze podczas skurczu izowolumetrycznego dP/dt

max

mierzona po

umiejscowieniu cewnika w komorze. Metodą nieinwazyjną oceniającą między innymi
kurczliwość mięśnia sercowego jest USG serca

• Parametrem odzwierciedlającym kurczliwość mięśnia sercowego jest frakcja

wyrzutowa, której prawidłowa wartość w spoczynku wynosi średnio ok. 65%

• Określenie kurczliwości mięśnia sercowego w sposób bezpośredni nie jest możliwe.

Wskaźnikiem kurczliwości mięśnia sercowego jest maksymalna szybkość przyrostu
ciśnienia w lewej komorze podczas skurczu izowolumetrycznego dP/dt

max

mierzona po

umiejscowieniu cewnika w komorze. Metodą nieinwazyjną oceniającą między innymi
kurczliwość mięśnia sercowego jest USG serca

• Parametrem odzwierciedlającym kurczliwość mięśnia sercowego jest frakcja

wyrzutowa, której prawidłowa wartość w spoczynku wynosi średnio ok. 65%

Kurczliwość mięśnia sercowego

Frakcja skracania się mięśnia sercowego (VF)

– procentowe

zmniejszenie końcoworozkurczowej średnicy komory w czasie jej skurczu
(przy pomiarach ultrasonograficznych). W spoczynku wielkość ta wynosi 20-
40%.

Kurczliwośc mięśnia

zwiększa się w miarę zwiększania obciążenia

wysiłkowego. Przyczyną jest dodatni inotropowy wpływ unerwienia
współczulnego i amin katecholowych. Podczas długotrwałych wysiłków
ujawnia się także dodatnie inotropowe działanie glukagonu.

Blokada receptorów beta redukuje wysiłkowe zwiększenie kurczliwości. W
warunkach beta blokady wyraźniejszy jest wzrost ciśnienia
końcoworozkurczowego w komorach serca. W sytuacji, kiedy wysiłkowi nie
towarzyszy wzrost kurczliwości, zwiększony dopływ krwi żylnej do serca
odgrywa większą rolę w determinowaniu zwiększenia SV.

Siła skurczów m.sercowego wzrasta w miarę wzrostu HR – efekt Bowditcha.
Jego przyczyną jest prawdopodobnie wzrost stężenia jonów Ca2+ wewnątrz
sarkoplazmy.

Kurczliwość mięśnia sercowego

Czynność serca podczas wysiłku

Zwiększenie pojemności minutowej
jest wynikiem współdziałania:

- przyspieszenia HR
- zwiększenia kurczliwości m. sercowego
- efektu Franka - Starlinga

Przyspieszenie HR jest wynikiem:

- dodatniego chronotropowego wpływu
unerwienia współczulnego

- podobnego działania amin
katecholowych przenoszonych przez
krew z nadnerczy

- zmniejszenie ujemnego
chronotropowego wpływu układu
przywspółczulnego

Zastosowanie beta receptorów
zmniejsza przyspieszenie HR
podczas wysiłku, ale go nie znosi.

Transplantacja serca nie znosi
wysiłkowego przyspieszenia HR,
chociaż przebieg adaptacji jest
zwolniony. Podczas
maksymalnego wysiłku CO jest
mniejsza, przy czym większy jest
wzrost SV, a mniejsze
przyspieszenie HR. Brak
unerwienia adrenergicznego
kompensowany jest przez wpływ
amin katecholowych krążących
we krwi.

Czynność serca podczas wysiłku

H
R

VO2 max

atr

opi

na

pro

pra

nol

ol

Podczas stopniowego
zwiększania
obciążenia
przyspieszenie HR jest
początkowo wynikiem
uwalniania serca od
wpływu układu
przywspółczulnego, a
następnie w coraz
większym stopniu
zwiększania się
wpływu unerwienia
współczulnego

Atropina powoduje zwiększenie HR w spoczynku oraz podczas wysiłków
submaksymalnych. Serce podczas wysiłków maksymalnych i bliskich maksymalnym
jest całkowicue uwolnione spod hamującego wpływu unerwienia przywspółczulnego.
Wpływ beta blokady jest tym większy, im większa jest intensywność wysiłku.

Czynność serca podczas wysiłku

W adaptacji wysiłkowej serca dużą rolę odgrywa zwiększenie prędkości i
skrócenie czasu trwania skurczów serca.

Skrócenie czasu trwania skurczów serca ułatwia rozkurczowe wypełnianie się
komór krwią nawet przy bardzo dużej częstości ich skurczów.

Podczas wysiłku fizycznego serce podlega jednoczesnemu dodatniemu
wpływowi chrono- i inotropowemu nerwów współczulnych i krążących amin
katecholowych. Dodatni katecholaminergiczny wpływ inotropowy
współdziała z efektem Franka-Starlinga w zwiększaniu SV.

Czynność serca jako pompy

Obciążenie

wstępne

Kurczliwość

Obciążenie

następcze

SV

Skrócenie włókien

m. sercowego

Geometria

komory

HR

CO

TPR

BP

Ogólny czas reakcji elektromechanicznej (QS2) to czas upływający od początku zespołu
QRS w EKG do chwili zamknięcia się zastawek aorty (II ton serca)

Okres przedwyrzutowy (PEP) – rozpoczyna się z chwilą depolaryzacji komór i trwa do
początku fazy wyrzucania krwi to tętnic. Okres ten koreluje z czasem skurczu
izowolumetrycznego.

Czas wyrzucania krwi (LVET) – czas skurczu izotonicznego

Podokresy skurczu lewej komory

PEP

LVET

QS2

W miarę zmniejszania się
wydolności LV wydłuża się PEP, a
skraca LVET. QS2 pozostaje
niezmienione.

Wskaźnik PEP/LVET (Weisslera)
powinien wynosić 0,35. Wartość >
0,44 wskazuje na upośledzenie
czynności skurczowej LV.

objętość
późnorozkurczowa

objętość
późnorozkurczowa

skurcz
izowolumetryczny

skurcz
izowolumetryczny

otwarcie zastawki
aortalnej

otwarcie zastawki
aortalnej

80

80

Objętość lewej komory (ml)

Objętość lewej komory (ml)

60

60

120

120

C

iś

n

ie

n

ie

w

l

e

w

e

j

k

o

m

o

rz

e

(

m

m

H

g

)

C

iś

n

ie

n

ie

w

l

e

w

e

j

k

o

m

o

rz

e

(

m

m

H

g

)

120

120

CYKL LEWEJ KOMORY

CYKL LEWEJ KOMORY

objętość wyrzutowa (SV)

objętość wyrzutowa (SV)

wyrzut

wyrzut

objętość

późnoskurczowa

objętość

późnoskurczowa

rozkurcz

izowolumetryczny

rozkurcz

izowolumetryczny

otwarcie zastawki
dwudzielnej

otwarcie zastawki
dwudzielnej

Wypełnienie komory

Wypełnienie komory

• Ciśnienie późnorozkurczo-

we w komorze określa sto-
pień rozciągnięcia włókien
mięśniowych w spoczynku
podczas rozkurczu i jest
nazywane

obciążeniem
wstępnym

• Średnie ciśnienie tętnicze

(MAP)

warunkuje

napięcie,

które

musi

rozwinąć mięsień sercowy
podczas

skurczu,

by

wyrzucić pewną objętość
krwi

do

aorty

jest

nazywane

obciążeniem
następ-czym

• Ciśnienie późnorozkurczo-

we w komorze określa sto-
pień rozciągnięcia włókien
mięśniowych w spoczynku
podczas rozkurczu i jest
nazywane

obciążeniem
wstępnym

• Średnie ciśnienie tętnicze

(MAP)

warunkuje

napięcie,

które

musi

rozwinąć mięsień sercowy
podczas

skurczu,

by

wyrzucić pewną objętość
krwi

do

aorty

jest

nazywane

obciążeniem
następ-czym

Podokresy skurczu lewej komory

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

7

7

0

0

0.4

0.4

0.8

0.8

12

0

12

0

80

80

40

40

0

0

12

0

12

0

80

80

40

40

EKG

EKG

Tony
serc
a

Tony
serc
a

O

b

ję

to

ś

ć

le

w

e

j

k

o

m

o

ry

(m

l)

O

b

ję

to

ś

ć

le

w

e

j

k

o

m

o

ry

(m

l)

C

iś

n

ie

n

ie

(

m

m

H

g

)

C

iś

n

ie

n

ie

(

m

m

H

g

)

Czas (sek)

Czas (sek)

Objętość
późnoskurczowa

Objętość
późnoskurczowa

Objętość
późnorozkurczow
a

Objętość
późnorozkurczow
a

Ciśnienie w

aorcie

Ciśnienie w

aorcie

Ciśnienie

w

lewej komorze

Ciśnienie

w

lewej komorze

Ciśnienie w

lewym

przedsionku

Ciśnienie w

lewym

przedsionku

a

a

c

c

v

v

Faza

Faza

faza 1    skurcz przedsionków
faza 2    skurcz komór izowolumetryczny
faza 3    szybki wyrzut
faza 4    zredukowany wyrzut
faza 5    rozkurcz izowolumetryczny
faza 6    szybkie wypełnienie komór
faza 7    zredukowane wypełnianie komór

faza 1    skurcz przedsionków
faza 2    skurcz komór izowolumetryczny
faza 3    szybki wyrzut
faza 4    zredukowany wyrzut
faza 5    rozkurcz izowolumetryczny
faza 6    szybkie wypełnienie komór
faza 7    zredukowane wypełnianie komór

Podokresy skurczu lewej komory

W spoczynku AVd wynosi 5 ml/100 ml krwi. Podczas wysiłku maksymalnego
AVd może wynosić ponad 15 ml/100 ml krwi.

Różnica tętniczo-żylna

VO2
[L/min]

AVd

Na wielkość AVd wpływ mają:

- zawartość O2 we krwi tętniczej
- dystrybucja mięśniowego
przepływu krwi

- szybkość komórkowego zużycia
O2

- czynniki modyfikujące przebieg
dysocjacji oksyhemoglobiny

- pozycja ciała (AVd jest mniejsza
w pozycji leżącej niż wyprostnej)

Górna granica prawidłowego ciśnienia przy różnych obciążeniach:

SP (mmHg) = 147 + 0,334 x

W

+ 0,31 x

wiek

(lata)

Ciśnienie tętnicze

VO2

mmH
g

225

200

175

150

125

100

75

50

25

SP

DP

Jednakowe obciążenie
organizmu wysiłkiem powoduje
u ludzi starszych większy wzrost
SP niż u ludzi młodszych.

Podczas ciężkich wysiłków SP
może wzrosnąć do wartości 225-
250 mmHg. DP sięga czasem
100-110 mmHg.

Ryzyko rozwoju NT jest
zwiększone u osób o normalnym
ciśnieniu w spoczynku, lecz
zwiększonej reakcji presyjnej na
wysiłki

TPR zmniejsza się z chwilą rozpoczęcia wysiłku fizycznego i po kilku
minutach stabilizuje na poziomie odpowiadającym wielkości obciążenia.

W miarę wzrostu obciążenia wysiłkowego zwiększa się redukcja TPR.

Zmiany TPR są wynikiem zmian w przepływie krwi przez różne obszary
naczyniowe.

Przepływ przez narządy bezpośrednio nie związane z wysiłkiem jest
ograniczany na skutek zmiany częstotliwości wyładowań we włóknach
współczulnych docierających do naczyń.

Zmiana przepływu może wynikać także z działania czynników miejscowych i
ogólnych np. pCO2 czy temperatury.

Obwodowy opór naczyniowy

TĘTNICE

TĘTNICE

ŻYŁY

ŻYŁY

WPŁYW LOKALNY

WPŁYW LOKALNY

WPŁYW ODRUCHOWY

WPŁYW ODRUCHOWY

Napięcie okrężne
(składowa bierna)

Napięcie okrężne
(składowa bierna)

Napięcie
podstawo-we
miogenne (skła-
dowa czynna)

Napięcie
podstawo-we
miogenne (skła-
dowa czynna)

Rozkurczowe
dzia-łanie
metabolitów

na

mięśnie gładki

Rozkurczowe
dzia-łanie
metabolitów

na

mięśnie gładki

Napięcie okrężne
(składowa bierna)

Napięcie okrężne
(składowa bierna)

P

P

Ucisk zewnętrzny

Ucisk zewnętrzny

NA

→

α

1

NA

→

α

1

Włókna współczulne

Włókna współczulne

NA

→

α

1

NA

→

α

1

Włókna współczulne

Włókna współczulne

Obwodowy opór naczyniowy

Maksymalna

aktywność

współczulna

Maksymalna

aktywność

współczulna

Brak

aktywności

współczulnej

Brak

aktywności

współczulnej

Maksymalny

metabolizm

Maksymalny

metabolizm

Tętnice

mózgowe, wieńcowe i mięśni

szkieletowych

cechuje duże napięcie podsta-

wowe pochodzenia miogennego. Wielkość
przepły-wu krwi przez te narządy jest niewiele
większa

od

ich

zapotrzebowania

metabolicznego.

Wzrost

aktywności

współczulnej nie prowadzi do znacznego
zwężenia światła tętnic z powodu gromadzenia
znacznej ilości metabolitów, wywierających
przeciwstawny wpływ na mięśnie gładkie. Z
powodu dużego napięcia podstawowego w tych
tętnicach spadek aktywności współczulnej nie
prowadzi do znacznego wzrostu przepływu krwi

Tętnice

mózgowe, wieńcowe i mięśni

szkieletowych

cechuje duże napięcie podsta-

wowe pochodzenia miogennego. Wielkość
przepły-wu krwi przez te narządy jest niewiele
większa

od

ich

zapotrzebowania

metabolicznego.

Wzrost

aktywności

współczulnej nie prowadzi do znacznego
zwężenia światła tętnic z powodu gromadzenia
znacznej ilości metabolitów, wywierających
przeciwstawny wpływ na mięśnie gładkie. Z
powodu dużego napięcia podstawowego w tych
tętnicach spadek aktywności współczulnej nie
prowadzi do znacznego wzrostu przepływu krwi

Maksymalna

aktywność

współczulna

Maksymalna

aktywność

współczulna

P

rz

e

p

ły

w

k

rw

i

p

rz

e

z

n

a

rz

ą

d

P

rz

e

p

ły

w

k

rw

i

p

rz

e

z

n

a

rz

ą

d

Maksymalnie możliwy przepływ

Maksymalnie możliwy przepływ

Przepływ
spoczynkowy

Przepływ
spoczynkowy

P

rz

e

p

ły

w

k

rw

i

p

rz

e

z

n

a

rz

ą

d

P

rz

e

p

ły

w

k

rw

i

p

rz

e

z

n

a

rz

ą

d

Maksymalnie możliwy przepływ

Maksymalnie możliwy przepływ

Przepływ
spoczynkowy

Przepływ
spoczynkowy

Brak

aktywności

współczulnej

Brak

aktywności

współczulnej

Maksymalny

metabolizm

Maksymalny

metabolizm

Tętnice

skórne, nerkowe i narządów jamy

brzusznej

cechuje niewielkie napięcie podsta-

wowe, pochodzenia miogennego. Wielkość
przepły-wu krwi przez te narządy jest znacznie
większa,

niż

ich

zapotrzebowanie

metaboliczne. Wzrost aktyw-ności współczulnej
prowadzi do znacznego zwęże-nia światła
tętnic i zmniejszenia przepływu krwi przez
narząd. Mimo zmniejszenia przepływu jest on i
tak wystarczający, by pokryć zapotrzebowanie
metaboliczne

tych

narządów.

Wzrost

zapotrzebowania

metabolicznego

też

nie

prowadzi do znacznych zmian przepływu

Tętnice

skórne, nerkowe i narządów jamy

brzusznej

cechuje niewielkie napięcie podsta-

wowe, pochodzenia miogennego. Wielkość
przepły-wu krwi przez te narządy jest znacznie
większa,

niż

ich

zapotrzebowanie

metaboliczne. Wzrost aktyw-ności współczulnej
prowadzi do znacznego zwęże-nia światła
tętnic i zmniejszenia przepływu krwi przez
narząd. Mimo zmniejszenia przepływu jest on i
tak wystarczający, by pokryć zapotrzebowanie
metaboliczne

tych

narządów.

Wzrost

zapotrzebowania

metabolicznego

też

nie

prowadzi do znacznych zmian przepływu

według: D.E. Mohrman, L.J. Heller. Cardiovascular Physiology. McGraw-Hill, 1997)

według: D.E. Mohrman, L.J. Heller. Cardiovascular Physiology. McGraw-Hill, 1997)

Obwodowy opór naczyniowy

• Krew przepływająca przez narząd musi pokonać opór

stawiany przez szeregowo połączone ze sobą tętnice,
tętniczki, naczynia włosowate, żyłki i żyły
Całkowity opór układu krążenia danego narządu zgodnie z
prawem Kirchoffa jest równy:

• Krew przepływająca przez narząd musi pokonać opór

stawiany przez szeregowo połączone ze sobą tętnice,
tętniczki, naczynia włosowate, żyłki i żyły
Całkowity opór układu krążenia danego narządu zgodnie z
prawem Kirchoffa jest równy:

R

narządu

= R

tetnic

+ R

tętniczek

+ R

n.wł

+ R

żyłek

+ R

żył

R

narządu

= R

tetnic

+ R

tętniczek

+ R

n.wł

+ R

żyłek

+ R

żył

• Aorta

rozgałęzia

się

na

tętnice,

które

zaopatrują

poszczególne narządy i części organizmu. Poszczególne
obszary krążeniowe są połączone są ze sobą równolegle.
Wobec tego zgodnie z prawem Kirchoffa:

• Aorta

rozgałęzia

się

na

tętnice,

które

zaopatrują

poszczególne narządy i części organizmu. Poszczególne
obszary krążeniowe są połączone są ze sobą równolegle.
Wobec tego zgodnie z prawem Kirchoffa:

= + +
+ ...

= + +
+ ...

1

1

TPR

TPR

1

1

R

1

R

1

1

1

R

2

R

2

1

1

R

3

R

3

1

1

R

n

R

n

Obwodowy opór naczyniowy

Prawa

połowa serca

Prawa

połowa serca

Lewa połowa

serca

Lewa połowa

serca

Płuca

Płuca

Naczynia

wieńcowe

Naczynia

wieńcowe

Mózg

Mózg

Mięśnie

Mięśnie

Trzewia

Trzewia

Nerki

Nerki

Skóra, kości i

inne tkanki

Skóra, kości i

inne tkanki

100
%

100
%

100
%

100
%

5 %

5 %

15 %

15 %

15 %

15 %

35 %

35 %

20 %

20 %

10 %

10 %

• Opór naczyniowy prze-

pływu

krwi

jest

znacznie

większy

w

pojedynczym
narządzie,

niż

całkowity

opór

obwodowy (TPR).

• Przy

prawie

takim

samym ciśnieniu krwi
jak w aorcie, przepływ
krwi

przez

poszczególne obszary
krążeniowe

sta-nowi

tylko

mały

procent

pojemności minutowej
(CO)

• Opór naczyniowy prze-

pływu

krwi

jest

znacznie

większy

w

pojedynczym
narządzie,

niż

całkowity

opór

obwodowy (TPR).

• Przy

prawie

takim

samym ciśnieniu krwi
jak w aorcie, przepływ
krwi

przez

poszczególne obszary
krążeniowe

sta-nowi

tylko

mały

procent

pojemności minutowej
(CO)

Obwodowy opór naczyniowy

Przepływ narządowy

Narząd

Narząd

% CO w

% CO w

spoczynku

spoczynku

% CO podczas

% CO podczas

wysiłku max.

wysiłku max.

Trzewia

Trzewia

24

24

1

1

Nerki

Nerki

19

19

1

1

Mózg

Mózg

13

13

3

3

m. sercowy

m. sercowy

4

4

4

4

mm.

mm.

szkieletowe

szkieletowe

21

21

88

88

skóra

skóra

9

9

2,5

2,5

CO

CO

5,8 L

5,8 L

25 L

25 L

Wielkość

redukcji trzewnego przepływu krwi

podczas wysiłku zależy od

wydolności fizycznej badanej osoby. U ludzi z małą wydolnością stwierdza się
dużo większe zmniejszenie trzewnego przepływu krwi niż u ludzi zdrowych.

Zwiększenie

przepływu mięśniowego

podczas wysiłków fizycznych zależy

przede wszystkim od czynników miejscowych.

Przepływ narządowy

Podczas pracy mięśniowej zwiększa się przepływ krwi także przez inne tkanki,
takie jak

skóra

czy

tkanka tłuszczowa

, ale nie wiąże się to z istotnym

wzrostem ich zapotrzebowa- nia tlenowego.

Zwiększonemu przepływowi krwi przez skórę podczas wysiłków fizycznych
towarzyszy jedynie znikome zwiększenie zużycia przez nią tlenu w związku z
aktywacją gruczołów potowych.

W tkance tłuszcowej wysiłkowa aktywacja lipolizy nie jest związana ze
zwiększonym zużyciem tlenu, natomiast większy przepływ krwi ułatwia
wypłukiwanie z niej WKT.

Ciśnienie w aorcie

Ciśnienie w aorcie

Ciśnienie w lewej
komorze

Ciśnienie w lewej
komorze

Przepływ krwi w lewej
tętnice wieńcowej

Przepływ krwi w lewej
tętnice wieńcowej

Przepływ

krwi

w

prawej

tętnice

wieńcowej

Przepływ

krwi

w

prawej

tętnice

wieńcowej

• Podczas

skurczu

w

skutek

mocnego ucisku zewnętrznego na
naczynia

wieńcowe

gwałtownie

wzrasta w nich opór przepływu
krwi. Mimo wyższego ciśnienia
krwi w tętnicach wieńco-wych
przepływ przez naczynia wień-
cowe

jest

znacznie

mniejszy

podczas

skurczu

niż

podczas

rozkurczu

• Różnice przepływu krwi przez lewą

a prawą tętnicę wieńcową uwarun-
kowane różną grubością mięśnia
lewej i prawej komory, różnym
ciśnie-niem

generowanym

w

komorach ser-ca podczas skurczu
a za tym różnym stopniem ucisku
na naczynia wieńco-we

• Podczas

rozkurczu

wielkość

przepły-wu krwi przez naczynia
wieńcowe

wzrasta

ponad

zapotrzebowanie

me-taboliczne

(przekrwienie czynnoś-ciowe)

• Podczas

skurczu

w

skutek

mocnego ucisku zewnętrznego na
naczynia

wieńcowe

gwałtownie

wzrasta w nich opór przepływu
krwi. Mimo wyższego ciśnienia
krwi w tętnicach wieńco-wych
przepływ przez naczynia wień-
cowe

jest

znacznie

mniejszy

podczas

skurczu

niż

podczas

rozkurczu

• Różnice przepływu krwi przez lewą

a prawą tętnicę wieńcową uwarun-
kowane różną grubością mięśnia
lewej i prawej komory, różnym
ciśnie-niem

generowanym

w

komorach ser-ca podczas skurczu
a za tym różnym stopniem ucisku
na naczynia wieńco-we

• Podczas

rozkurczu

wielkość

przepły-wu krwi przez naczynia
wieńcowe

wzrasta

ponad

zapotrzebowanie

me-taboliczne

(przekrwienie czynnoś-ciowe)

Przepływ wieńcowy

Przepływ wieńcowy

Warstwa podwsierdziowa jest podczas wysiłków fizycznych bardziej narażona
na niedotlenienie niż pozostała część serca. W warstwie tej większy jest opór
pozanaczyniowy, utrudniający rozszerzanie naczyń wieńcowych. Większe jest
też zużycie tlenu w związku z większym napięciem w głębszych warstwach
mięśnia komory.

Podczas wysiłków fizycznych przepływ wieńcowy wzrasta proporcjonalnie do
wielkości obciążenia.

Z powodu dużej spoczynkowej
AVd w krążeniu wieńcowym
zapotrzebowanie m. sercowego
na tlen może być pokrywane
podczas wysiłku praktycznie
tylko przez odpowiednie
zwiększenie przepływu
wieńcowego.
Podczas wysiłków
submaksymalnych przepływ
wieńcowy u ludzi wytrenowanych
jest mniejszy niż u ludzi
niewytrenowanych, ponieważ
mniejsze jest u ludzi wytrenowanych
obciążenie serca – mniejsze HR i BP.

HR = 75

HR = 75

sk/min

sk/min

HR = 200

HR = 200

sk/min

sk/min

Czas trwania każdego cyklu

Czas trwania każdego cyklu

pracy serca

pracy serca

0.80

0.80

0.30

0.30

Czas trwania skurczu

Czas trwania skurczu

0.27

0.27

0.16

0.16

Czas trwania rozkurczu

Czas trwania rozkurczu

0.53

0.53

0.14

0.14

Czas trwania skurczu i rozkurczu mięśnia sercowego w zależności od
częstości skurczów serca (HR)

Czas trwania skurczu i rozkurczu mięśnia sercowego w zależności od
częstości skurczów serca (HR)

•Wzrost częstości skurczów serca powoduje skrócenie czasu trwania

cyklu pracy serca. Znacznie większemu skróceniu ulega czas
trwania rozkurczu. Skraca się okres wypełnienia komór krwią oraz
okres przepływu krwi przez naczynia wieńcowe

•Krótki czas wypełnienia komór skutkuje spadkiem objętości

wyrzutowej

•Wzrost częstości skurczów serca powoduje wzrost zapotrzebowania

mięśnia sercowego na tlen, które przy znacznym wzroście HR nie
może być pokryte

•Wzrost częstości skurczów serca powoduje skrócenie czasu trwania

cyklu pracy serca. Znacznie większemu skróceniu ulega czas
trwania rozkurczu. Skraca się okres wypełnienia komór krwią oraz
okres przepływu krwi przez naczynia wieńcowe

•Krótki czas wypełnienia komór skutkuje spadkiem objętości

wyrzutowej

•Wzrost częstości skurczów serca powoduje wzrost zapotrzebowania

mięśnia sercowego na tlen, które przy znacznym wzroście HR nie
może być pokryte

Przepływ wieńcowy

W utrzymaniu lub zwiększaniu wieńcowego przepływu krwi, kiedy zwiększa
się zapotrzebowanie serca na tlen i zmniejsza się opór w krążeniu
wieńcowym (adenozyna, K+, PaO2) główną rolę odgrywa wysokość ciśnienia
krwi w aorcie.

Dwa aspekty wpływu podwyższenia ciśnienia krwi w aorcie na czynność
serca:

- zwiększa zapotzebowania serca na O2
- jest niezbędny do zapewnienia zwiększonego przepływu wieńcowego

Przepływ wieńcowy

Naczynia krwionośne

Oporowe naczynia krwionośne w pracujących mięśniach rozszerzają się
przede wszystkim pod wpływem czynników miejscowych dominujących
nad naczynioskurczowym działaniem unerwienia współczulnego. Czynnikami
tymi są: H+, K+, obniżenie PaO

2

, wzrost PaCO

2

, wzrost temperatury.

Odpowiadają one za

czynnościową sympatolizę.

Ważną rolę odgrywają także czynniki śródbłonkowe – NO, PGI2.

Dzięki współdziałaniu wpływu unerwienia wsp. i działania czynników
wazodylatacyjnych utrzymuje się najbardziej ekonomiczny stosunek
przepływu przez pracujące mięśnie do zapotrzebowania na tlen.

Naruszenie tej równowagi może być pierwotną przyczyną złej adaptacji
ukłądu krążenia do wysiłków fizycznych – vasoregulatory asthenia.

W niepracujących mięśniach wazokonstrykcyjnemu wpływowi ukł. wsp. nie
przeciwstawiają sie czynniki wazodylatacyjne.

Wzrost napięcia błony mięśniowej naczyń pojemnościowych ułatwia powrót
krwi żylnej do serca.

Ośrodkowa i odruchowa kontrola

czynności układu krążenia

Zmiany czynności układu krążenia podczas wysiłku fizycznego są

wynikiem:

1. wpływu ośrodków korowych na podkorowe mechanizmy kontroli

czynności serca i naczyń krwionośnych

Prawdopodobnie kolaterale aksonów komórek piramidalnych kory

pobudzają neurony regulujące pracę serca i ośrodki naczynioruchowe.

2. odruchowego pobudzenia tych ośrodków z receptorów

metabolicznych mięśni

Są to nieswoiste bezmielinowe czuciowe zakończenia nerwowe

zlokalizowane w mm. szkieletowych w bezpośrednim sąsiedztwie naczyń.
Pobudzane są przez produkty przemiany materii powstające w pracujących
mięśniach.

Metabolizm mięśnia sercowego

Głównymi substratami energetycznymi m.sercowego są glukoza, mleczan i WKT.

Znaczenie ketokwasów jest dużo mniejsze.

Substrat

Substrat

energetyczn

energetyczn

y

y

Spoczyne

Spoczyne

k

k

Wysiłe

Wysiłe

k 200W

k 200W

Wysiłe

Wysiłe

k

k

300W

300W

WKT

WKT

49

49

30

30

20

20

Glukoza

Glukoza

26

26

24

24

16

16

Mleczan

Mleczan

17

17

42

42

62

62

Pirogronian

Pirogronian

1,8

1,8

0,8

0,8

-

-

Beta-

Beta-

hydroksymaśl

hydroksymaśl

an

an

5,6

5,6

3,2

3,2

1,3

1,3

Acetooctan

Acetooctan

0,4

0,4

0,2

0,2

-

-

• Przemiana metaboliczna mięśnia sercowego ma charakter głównie aerobowy

• Podstawowa przemiana materii mięśnia sercowego (bez uwzględnienia procesów

elektromechanicznych) stanowi ok. 25% zużycia tlenu w stanie spoczynku

• Około 75% wydatku energetycznego jest związane ze skurczem włókien

mięśniowych

• Podczas skurczu izowolumetrycznego mięsień sercowy zużywa ok. 50%

całego tlenu, nie wykonując przy tym pracy użytecznej

• Obciążenie następcze jest głównym czynnikiem warunkującym wzrost

zużycia tlenu przez mięsień sercowy

• Podczas skurczu izotonicznego mięsień sercowy wykonuje pracę zewnętrzną,

użyteczną, wymagającą zużycia tlenu. Wzrost kurczliwości mięśnia sercowego
prowadzi do wzrostu pracy zewnętrznej i wzrostu zużycia tlenu

• Ważnym czynnikiem minutowego zużycia tlenu przez mięsień sercowy jest

częstość skurczów serca

• Najskuteczniejszym ze względu na wydatek energetyczny sposobem

osiągnięcia określonej pojemności minutowej (CO) jest znaczny wzrost
objętości wyrzutowej (SV) przy niewielkim wzroście częstości skurczów
serca (HR)

• Przemiana metaboliczna mięśnia sercowego ma charakter głównie aerobowy

• Podstawowa przemiana materii mięśnia sercowego (bez uwzględnienia procesów

elektromechanicznych) stanowi ok. 25% zużycia tlenu w stanie spoczynku

• Około 75% wydatku energetycznego jest związane ze skurczem włókien

mięśniowych

• Podczas skurczu izowolumetrycznego mięsień sercowy zużywa ok. 50%

całego tlenu, nie wykonując przy tym pracy użytecznej

• Obciążenie następcze jest głównym czynnikiem warunkującym wzrost

zużycia tlenu przez mięsień sercowy

• Podczas skurczu izotonicznego mięsień sercowy wykonuje pracę zewnętrzną,

użyteczną, wymagającą zużycia tlenu. Wzrost kurczliwości mięśnia sercowego
prowadzi do wzrostu pracy zewnętrznej i wzrostu zużycia tlenu

• Ważnym czynnikiem minutowego zużycia tlenu przez mięsień sercowy jest

częstość skurczów serca

• Najskuteczniejszym ze względu na wydatek energetyczny sposobem

osiągnięcia określonej pojemności minutowej (CO) jest znaczny wzrost
objętości wyrzutowej (SV) przy niewielkim wzroście częstości skurczów
serca (HR)

Metabolizm mięśnia sercowego

W spoczynku: spalanie WKT pokrywa ok. 50% wydatku energetycznego
serca. Spalaniu WKT towarzyszy hamowanie wykorzystania przez miocyty
glukozy jako źrodła energii.

Krótkotrwały wysiłek fizyczny: zmniejsza się udział spalania glukozy w
ogólnym metabolizmie serca. Zmiejsza się także udział WKT (mimo że ich
stężenie we krwi wzrasta). Zwiększa się zużycie mleczanu.

Substratem energetycznym preferowanym przez m.sercowy podczas
wysiłków fizycznych jest mleczan.

Długotrwały wysiłek: w miarę kontynuowania wysiłku stężenie mleczanu
we krwi się zmniejsza i maleje jego udział w metabolizmie m.sercowego, a
stężenie WKT nadal wzrasta i ich udział się zwiększa.

Mięsień sercowy nie może pracować w warunkach deficytu
tlenowego – nie zaciąga długu tlenowego.

Metabolizm mięśnia sercowego

Pobieranie tlenu przez m. sercowy zależy glównie od:

- HR
- pracy wewnętrznej – naprężenia
- stanu kurczliwości

Im większe HR, tym większe pobieranie tlenu. Ponadto zwiększenie HR
zwiększa kurczliwość m.sercowego, co dodatkowo zwiększa zapotrzebowanie
na tlen.

Ok. 50% zapotrzebowania tlenowego zależy od naprężenia ściany komory,
które zgodnie z prawem Laplace’a jest wprost proporcjonalne do ciśnienia
wewnątrzkomorowego i promienia komory, a odwrotnie proporcjonalne do
grubości ściany komory.

Zewnętrzna (skurczowa) praca serca w znacznie mniejszym stopniu wpływa
na zapotrzebowanie tlenowe m.sercowego. Praca zewnętrzna serca w ciągu
minuty równa jest iloczynowi CO i MAP. Zapotrzebowanie tlenowe wzrasta
bardziej przy wzroście MAP niż przy wzroście CO.

Metabolizm mięśnia sercowego

Podczas wysiłków wykonywanych za pomocą rąk zmiany HR, BP, wentylacji
płuc i stężenia mleczanu we krwi są większe, a zwiększenie SV mniejsze
niż podczas jednakowych wysiłków wykonywanych za pomocą nóg (słabsze
działanie pompy mięśniowej).

Podczas wykonywania takiego samego wysiłku za pomocą rąk, jak za pomocą
nóg, pracuje mniejsza masa mięśni i na jednostkę masy pracujących mięśni
przypada większe obciążenie i większe pobieranie tlenu.

TPR jest większy podczas pracy małych niż dużych grup mięśniowych.

Na wielkość reakcji układu krążenia wpływ ma także pozycja kończyny górnej
podczas pracy – większe są te zmiany podczas wbijania gwoździ w sufit niż w
deskę położoną na stole.

Różnica reakcji organizmu na pracę wykonywaną za pomocą różnych grup
mięśniowych i w różnych pozycjach ciała są przypisywane odmiennemu
udziałowi wysiłków statycznych (skurczów izometrycznych ) w realizacji tej
pracy. Jest on większy, gdy praca o jednakowym wydatku energetycznym
wykonywana jest przy udziale mniejszych grup mięśniowych. Wysiłkom
statycznym towarzyszy silna reakcja adrenergiczna i presyjna
(nagromadzenie produktów przemiany materii w mięśniach).

Małe i duże grupy mięśniowe

Większe obciążenie układu krążenia występuje
wtedy, gdy tę samą pracę wykonuje człowiek przy
udziale mniejszej masy mięśniowej i wtedy, gdy
praca wykonywana jest w pozycji, której
utrzymanie związane jest z większym wysiłkiem
statycznym.

Małe i duże grupy mięśniowe

1. Mniejsze zwiększenie HR podczas wszystkich rodzajów wysiłków fizycznch.

Im większe obciążenie, tym większa różnica między HR w warunkach
kontrolnych i po beta blokadzie.

2. SV jest większa zarówno podczas wysiłków submaksymalnych, jak i

maksymalnych.

Różnica w porównaniu z warunkami kontrolnymi jest tym większa, im

większe jest obciążenie. Przyczyną wzrostu SV jest większa po beta
blokadzie objętość końcoworozkurczowa i wyższe ciśnienie wypełnienia
komory.

3. Max. CO jest mniejsza. Mimo że SV wzrasta, to jednak jej wysiłkowe

zwiększenie jest niewystarczające do pełnego skompensowania znacznie
zmniejszonego HR.

4. Kurczliwość m. sercowego jest mniejsza w porównaniu z warunkami

kontrolnymi.

Wysiłkowy wzrost kurczliwości pomimo beta blokady wynika z

przyspieszenia HR, bo dodatni efekt inotropowy amin katecholowych jest
wyłączony.

5. AVd jest większa – miocyty wychwytują więcej O2 z każdej porcji krwi,

która przez nie przepływa

6. SP jest mniejsze zarówno podczas submaksymalnych, jak i maksymalnych

wysiłków fizycznych

Beta blokada

Zużywanie tlenu przez m. sercowy podczas wysiłku jest mniejsze po
beta blokadzie, co wynika z mniejszego HR, SP i kurczliwości na
każdym poziomie obciążenia pracą mięśniową. Proporcjonalnie
mniejszy jest także wieńcowy przepływ krwi.

Beta blokada zmniejsza zapotrzebowanie m.sercowego na tlen, co
jest korzystne u pacjentów z ChNS. Zredukowane zostaje zagrożenie
ostrym niedokrwieniem m.sercowego podczas różnych czynności
życia codziennego.

Beta blokada, mimo że zwiększa tolerancję submaksymalnych
obciążeń wysiłkowych, zmniejsza jednocześnie wydolność fizyczną –
zmniejsza możliwą do wykonania pracę maksymalną. Czas
wykonywania wysiłku o dużej intensywności do zupełnego zmęczenia
ulega skróceniu o 30-40%.

Beta blokada

Wysiłki statyczne

Udział wysiłków statycznych w wykonywaniu czynności ruchowych
bardzo zwiększa uciążliwość pracy. Wynika to z:

- szybkiego rozwoju zmęczenia w pracujących mięśniach
- swoistej reakcji układu krążenia

Szybki rozwój zmęczenia mięśni wynika z utrudnionego przepływu
przez nie krwi z powodu

mechanicznego ucisku na naczynia

krwionośne

. Utrudnione staje się usuwanie ciepła i produktów

przemiany materii, upośledzeniu ulega funkcja aparatu kurczliwego
mięśni. Pobudzenie receptorów metabolicznych skutkuje odruchową
aktywacją układu współczulnego.

Przepływ krwi przez pracujące mięśnie zależy od siły skurczu mięśni i od
wielkości ciśnienia tętniczego. Mimo wzrostu BP odpowiedni przepływ może
być utrzymany tylko przy obciążeniach 10-15% MVC.

Wysiłki statyczne

Maksymalny czas wykonywania wysiłków statycznych

jest tym dłuższy,

im siła niezbędna do pokonania oporu zewnętrznego stanowi mniejszy
procent maksymalnej siły mięśni zaangażowanych w wysiłek.

Przy pokonywaniu takiego samego oporu zewnętrznego zmęczenie rozwija się
wolniej, jeśli wysiłek wykonywany jest przez silniejszą grupę mięśni,
ponieważ:

- siła skurczu uzyskiwana jest przy mniejszej częstotliwości pobudzeń
miocytów – nasilenie glikolizy i wytwarzanie mlecznu jest mniejsze

- nie wszystkie jednostki ruchowe angażowane są równocześnie, pewne
pozostają w rezerwie

- stosunek między rozwijanym napięciem a przekrojem poprzecznym mięśni i
ich łożyska naczyniowego jest mniejszy – możliwy jest większy przepływ krwi

- większa masa i objętość oznacza mniejsze stężenie mleczanu i mniejszy
wzrost temperatury

Wysiłki statyczne

15 25 50 75
100

% MVC

Min

8

6

4

2

0

Wysiłki statyczne

Pojemność minutowa

Zwiększa się przede wszystkim w wyniku zwiększenia HR.

SV przy obciążeniach do 20% MVC nie zmienia się lub nieco się zwiększa,
natomiast przy większych obciążeniach maleje o 10-20 ml.

Podczas wysiłków statycznych często występują warunki Valsalvy w związku
ze stabilizacją klp.

Warunki Valsalvy – wydech przy zamkniętej głośni. Gwałtownie wzrasta ciśnienie w
klp, zmniejsza się powrót żylny i zgodnie z prawem Franka-Starlinga spada SV. Obniża
się ciśnienie w aorcie i przepływ wieńcowy.

Układowe ciśnienie tętnicze

Bardzo charakterystyczną cechą

reakcji układu krążenia

na wysiłki

statyczne

jest duży wzrost BP. Wzrasta nie tylko SP, ale także DP i MAP.

Główną przyczyną wzrostu BP podczas wysiłków statycznych jest zwiększenie
CO przy braku zmian lub niewielkim wzroście TPR.

Wysiłki statyczne

Wzrost HR i BP niemal natychmiast po rozpoczęciu
wysiłku statycznego wskazuje na neurogenny charakter
tych reakcji.

Znaczny udział w pobudzeniu układu

współczulno-nadnerczowego ma także mechanizm
odruchowy związany z pobudzenim recptorów
metabolicznych.

Wzrost układowego ciśnienia tętniczego umożliwia
utrzymanie przepływu przez napięte izometrycznie
mięśnie. Z punktu widzenia potrzeb mięśni reacja ta jest
korzystna. Powoduje jednak znaczne obciążenie
ciśnieniowe serca.

Wysiłek długotrwały

Równowaga czynnościowa

– równowaga między pobieraniem tlenu

a zapotrzebowaniem organizmu na tlen.

Zapotrzebowanie mięśni na

tlen i pochłanianie O

2

przez organizm utrzymują się

na stałym

poziomie, jeżeli obciążenie wysiłkowe jest stałe.

W miarę trwania wysiłku jego koszt energetyczny stopniowo się
zwiększa. Wynika to m.in. z

- pogorszenia koordynacji ruchów na skutek narastającego
zmęczenia,

- zwiększenia udziału WKT w pokrywaniu zapotrzebowania
energetycznego,

- podwyższenia wewnętrznej temperatury ciała,
- działania hormonów kalorygennych,
- zwiększenia pracy mm. oddechowych
- zwiększenia HR

Wysiłek długotrwały

Im większa jest wydolność fizyczna człowieka (większe VO

2

max), tym

mniejsze jest

zwiększenie HR

podczas długotrwałej pracy mięśniowej.

SV

podczas długotrwałej pracy mięśniowej

zmniejsza się

tym bardziej, im

większe jest obciążenie względne organizmu. Po godzinie wysiłku SV
zmniejsza się o kilkanaście % w stosunku do wartości osiąganej w
początkowaych minutach wysiłku.

Mechanizm zmniejszenia SV nie jest do końca jasny. Pewną rolę może odgrywać gromadzenie się krwi w naczyniach
pojemnościowych dolnej połowy ciała oraz termoregulacyjne przemieszczanie się krwi do naczyń krwionośnych skóry

Pojemność minutowa serca

– nie zmienia się istotnie podczas

długotrwałych wysiłków fizycznych, jeśli nie prowadzą one do odwodnienia
organizmu.

AVd

wzrasta, co jest zrozumiałe w sytuacji, w której wzrostowi VO2 nie

towarzyszy zwiększenie CO.

Ciśnienie tętnicze

– im większe obciążenie, tym większe jest obniżanie się

BP w stosunku do wartości po 10 minutach wysiłku.

Prawdopodobnie w zmianach czynności układu krążenia zjawiskiem pierwotnym jest
zmniejszenie SV, co prowadzi do wzrostu HR, tak że CO pozostaje nie zmieniona.
Pokrycie zwiększonego zapotrzebowania organizmu na tlen może zachodzić tylko w
wyniku wzrostu AVd.

Zmiany hormonalne podczas wysiłków

fizycznych - katecholaminy

Podobnie jak w przypadku zmian stężenia mleczanu we krwi można
wyznaczyć wielkość obciążenia progowego, przy którym stężenie amin
katecholowych zaczyna szybko wzrastać. Próg katecholaminowy
występuje przy podobnym obciążeniu jak próg mleczanowy.

Trening fizyczny powoduje zmniejszenie wysiłkowego zwiększenia stężenia
NA we krwi.

Uchwytne zwiększenie stężenia adrenaliny pojawia się zwykle przy
obciążeniach większych od tych, które powoduje wzrost stężenia NA we
krwi.

obciążęnie

nmol/l

Zmiany hormonalne podczas wysiłków

fizycznych - katecholaminy

Istnieje możliwość wyczerpywania się zdolności wydzielniczej rdzenia
nadnerczy w czasie długotrwałego wysiłku. Długotrwały wysiłek może
doprowadzić do zmniejszenia się wzrostu stężenia A we krwi w odpowiedzi na
hipoglikemię.

Szczególnie duży wzrost stężenia amin katecholowych we krwi towarzyszy
wysiłkom statycznym.

Współczulny układ nerwowy odgrywa podczas wysiłku fundamentalną rolę w
kontroli funkcji układu sercowo-naczyniowego, a także w mobilizacji
substratów energetycznych ze źródeł pozamięśniowych. Ponadto aminy
katecholowe odgrywają bezpośredni wpływ na przemianę glikogenu i
triacylogliceroli w mięśniach.

1. Choroba niedokrwienna serca

2. Kardiomiopatia przerostowa, zapalenia, zmiany

zwyrodnieniowe

3. Peknięcie tętniaka serca lub aorty

4. Pęknięcie tęniaka tętnicy mózgowej

5. Wady rozwojowe serca i krążenia wieńcowego

Nagła śmierć a wysiłek fizyczny

Wpływ treningu fizycznego

Pod wpływem treningu fizycznego rozwijają się zmiany:

- nerwowej regulacji czynności układu krążenia
- morfologiczne w sercu i naczyniach krwionośnych modyfikujące
hemodynamikę

- „wewnętrznych” właściwości mięśnia sercowego oraz zmiany jego
metabolizmu

Zakres potreningowych zmian w układzie krążenia zależy od:

- intensywności i czasu trwania wysiłku
- częstości powtarzania treningu
- ogólnego czasu trwania treningu (miesiące, lata)

Znaczenie ma także „wyjściowy” stan układu krążenia oraz wiek
trenującego człowieka.

Wpływ treningu fizycznego

Spoczynek

Bradykardia – na ogół tym większa, im większa
wydolność fizyczna

SV – na ogół nieco mniejsza niż u osób
niewytrenowanych.

CO – jest nieco mniejsza niż u osób niewytrenowanych.
Odpowiednie pochłanianie tlenu przez organizm jest
zapewnione, ponieważ wzrasta AVd.

Wpływ treningu fizycznego

Wysiłki submaksymalne

Przyspieszenie HR podczas standardowych wysiłków
submaksymalnych jest mniejsze niż przed treningiem – najbardziej
charakterystyczna reakcja układu krążenia na trening fizyczny.

SV – podczas wysiłków submaksymalnych jest większa u osób
wytrenowanych nawet o 50-100%

CO – podczas wysiłków submaksymalnych jest zwykle taka sama jak
przed treningiem

AVd – wzrasta w wyniku treningu

Trening fizyczny redukuje aktywność układu współczulnego, dlatego u
osób z podwyższonymi wartościami BP trening może ułatwić
obniżenie BP w spoczynku oraz podczas wysiłków submaksymalnych.

Wpływ treningu fizycznego

Wysiłki maksymalne

Trening nie wpływa na maksymalną częstość skurczów serca.

SV

– osiąga większe wartości niż u osób niewytrenowanych, co jest

wynikiem większego niż przed treningiem wzrostu SV podczas
wysiłków submaksymalnych i utrzymywania się jej na tym poziomie
przy dalszym zwiększaniu intensywności wysiłku.

SV max. osiągana jest podczas wysiłków z obciążeniem równym 40% VO

2

max u osób

wytrenowanych i niewytrenowanych, ale u wytrenowanych to maksimum jest większe.

CO max.

u ludzi niewytrenowanych rzadko przekracza 23 l/min. U

ludzi wytrenowanych może przekraczać 40 L/min.

SP i MAP

podczas maksymalnych wysiłków są większe u osób

wytrenowanych, ponieważ u tych osób wysiłek maksymalny oznacza
wysiłek z większym obciążenieniem.

AVd

– może znacznie się zwiększać, z powodu zmian enzymatycznych

w mięśniach, umożliwiających większe wychwytywanie tlenu oraz
zwiększenie przepływu krwi przez mięśnie.

Wpływ treningu fizycznego

Osoby niewytrenowane

Spoczynek

Osoby wytrenowane

Spoczynek

HR SV CO AVd

HR

SV

CO

AVd

Wysiłek
submaksymalny

Wysiłek
submaksymalny

HR SV CO AVd

HR

SV

CO

AVd

Wysiłek maksymalny

HR SV CO AVd

HR

SV CO

AVd

Wysiłek maksymalny