ODDYCHANIE

- wymiana gazów oddechowych (O₂, CO₂ ), między organizmem i otaczającym środowiskiem

Etapy:

1. oddychanie zewnętrzne płucne

- wymiana gazów między powietrzem w pęcherzykach płucnych, a krwią

a)między powietrzem atmosferycznym, a pęcherzykiem płucnym

b)między pęcherzykiem płucnym, a osoczem krwi

c)między osoczem, a krwinką czerwoną

2. transport gazów przez krew

- O_{2 -} prawie w całości transportowany w połączeniu z hemoglobiną

100 ml krwi - 20 ml tlenu - z tego 0,3 ml - tlen rozpuszczony w osoczu

CO₂ - Ok. 70% transportuje osocze w postaci dwuwęglanów,

Ok. 25% transport z hemoglobiną w postaci wiązań karb-aminowych,

Ok. 5% rozpuszcza się fizycznie w osoczu w postaci kw. Węglowego

3. oddychanie wewnętrzne, tkankowe

-wymiana gazów między krwią, a tkankami

Pęcherzyki płucne - rozdęcia końcowych dróg oddechowych zbudowane z bardzo cienkiego jednowarstwowego nabłonka oddechowego, otoczone gęstą siecią naczyń włosowatych i elastycznych włókienek tkanki łącznej

m. wdechowe - m. międzyżebrowe zew., przepona, zębaty przedni, najszerszy grzbietu, piersiowy większy, mostk-obojcz-sutkowy, pochyłe szyi

m. wydechowe - tłocznia brzuszna, czworoboczny lędźwi, międzyżebrowe wew.

Mechanizm wymiany gazów oddechowych:

Gazy oddechowe przenikają przez błony półprzepuszczalne zgodnie z prawem dyfuzji (ze środowiska o większym ciśnieniu parcjalnym gazu do mniejszego)

Ciśnienie parcjalne gazu - prężność gazu - ciśnienie każdego ze składników mieszaniny gazów

powietrze 100% - 760mmHg

O₂ 21% - x

Odruch Heringa-Breuera - teoria samosterownictwa oddychania

- krążący we krwi CO₂ pobudza o. wdechowy wówczas płyną impulsy do m. wdechowych powodujące ich skurcz, dochodzi do wdechu, gdzie zwiększa się objętość pęcherzyków płucnych, na szczycie wdechu pobudzone mechanoreceptory, wówczas za pośrednictwem włókienek n. błędnego zostają wysłane impulsy hamujące wdechową cz. Ośrodka oddechowego prowadzi to do biernego wydechu. W czasie nasilonej wentylacji płuc impulsy z mechanoreceptorów nie tylko nie hamują cz. Wdechowej, ale również pobudzają cz. wydechową.

Całkowita pojemność płuc (TLC) - objętość płuc jaka znajduje się w płucach po wykonaniu maksymalnego wdechu (ok. 5,6,7l)

Składowe:

Objętość oddechowa (TV) - objętość powietrza jaką wciągamy do płuc podczas spokojnego wdechu (ok. 0,5l)

Objętość zapasowa wdechowa (IRV) - objętość jaką można wciągnąć do płuc po wykonaniu spokojnego wdechu (ok. 2l)

Objętość jaką można wytchnąć z płuc po wykonaniu maksymalnego wdechu (ERV) (ok..1,5l)

Objętość zalegająca (RV) - objętość jaka pozostaje w płucach po wykonaniu maksymalnego wydechu (ok.1,2)

Pojemność życiowa płuc (VC) - objętość powietrza jaką można usunąć z płuc od maksymalnego wdechu do maksymalnego wydechu

Pojemność - muszą być co najmniej dwie objętości

IRV

TV VC

TLC

ERV

RV

Wentylacja minutowa płuc (Ve) - objętość powietrza jaką wciągamy do płuc w czasie 1 min.

Ve= TV x f = ok. 8l/min. (w spoczynku) 120-200 l/min. (max)

Maksymalna wentylacja dowolna (MVV) - maksymalna wentylacja płuc przy świadomie zwiększonej do maksymalnej częstości i głębokości oddychania MVV > Ve max

TV-objętość oddechowa, f -częstość oddechu

Regulacja oddychania ośrodek oddechowy w rdzeniu przedłużonym (cz. Wdechowa (przeważa), cz. Wydechowa)

WZÓR WESTA

VCnal = 25 x wys. Ciała (cm) - dla mężczyzn

VCnal = 23 x wys. Ciała (cm) - dla kobiet

WZÓR COURNANDA

VCnal = [27,63 - (0,112 x wiek w latach) x wys. Ciała (cm)]

VCnal = [21,73 - (0,101 x wiek w latach) x wys. Ciała (cm)]

hipo - czegoś za mało

hiper - za dużo

-oksja - O₂

-kapnia - CO2

rodzaje hipoksji:

- atoksyczna (hipoksyczna, hipobaryczna) - niedotlenienie spowodowane zbyt małą prężnością O₂ w powietrzu atmosferycznym po długim przebywaniu w takich warunkach dochodzi do nasilenia erytropoezy (produkcji krwinek czerwonych przez szpik kostny), zwiększa się pojemność tlenowa krwi

- histotoksyczna - niedotlenienie spowodowane toksycznym wpływem różnic związków na nośniki tlenu np. CO

- zastoinowa - niedotlenienie spowodowane nagromadzeniem krwi w jednych częściach ciała kosztem innych

- anemiczna - niedotlenienie spowodowane anemią, zmniejszoną zawartością krwinek czerwonych i hemoglobiny

może być spowodowana nadmierną wentylacją płuc, prowadzi do nieprzytomności

WYDOLNOŚĆ FIZYCZNA i wytrzymałość wysiłkowa.

wydolność fizyczna - zdolność organizmu do wykonywania pracy fizycznej o możliwie największej mocy ( intensywności ) w zależności od czasu trwania wysiłku

wydolność aerobowa (tlenowa)

- zdolność organizmu do wykonywania długotrwałej pracy fizycznej o submaksymalnej (umiarkowanej) intensywności ( wysiłki typu wytrzymałościowego)

V O₂max - maksymalny minutowy pobór O₂

wydolność anaerobowa (beztlenowa)

- zdolność organizmu do wykonywania wysiłków fizycznych o maksymalnej i supramaksymalnej intensywności (wysiłki typu szybkościowego)

MAP - maksymalna moc anaerobowa

wytrzymałość wysiłkowa

- zdolność organizmu do możliwie długiego wykonywania pracy fizycznej w określonym zakresie mocy (intensywności)

Wpływ regularnego uprawiania treningu na układ mięśniowy:

-hipertofia - przerost mięśni (powiększenie przekroju poprzecznego miozyn), zwiększenie masy mięśniowej

-zwiększenie ukrwienia mięśni - zwiększa się przepływ krwi

-zwiększenie zawartości związków energetycznych (ATP, PCr0 i mioglobiny(magazynowanie O₂ )

-zmiana właściwości funkcjonalnych komórek mięśniowych (włókna wolno i szybkokurczliwe)

-zwiększenie wytrzymałości

-zwiększenie szybkości skracania

-zwiększenie siły mięśniowej (anatomiczne-hipertofia i funkcjonalne-rekrutacja większej ilości jednostek motorycznych, aktywacja mięśni synergistycznych, hamowanie antagonistów)

WPŁYW TRENINGU NA SKŁAD KRWI:

- zmiany objętości osocza (spadek w czasie wysiłku, powiększenie w fazie restytucji)

- obniżenie poziomu żelaza (zmniejszenie wchłaniania, utrata z moczem, potem)

- powysiłkowa hemoliza (nasilony rozpad erytrocytów, w skutek kwasicy metabolicznej, hipoglikemii, hipertemii, wzrostu stężenia katecholamin)

- wzrost liczby erytrocytów podczas treningu w warunkach hipoksji (w górach)

- zwiększenie zawartości hemoglobiny (u osób trenujących)

WPŁYW TRENINGU NA UKŁ. KRĄŻENIA:

- zwiększenie efektywności pracy serca (wzrost objętości wyrzutowej)

- hipertofia m. sercowego

- bradykardia (zmniejszenie częstości skurczów serca)

- serce sportowca

- zwiększenie ukrwienia serca

- zwiększenie skurczowego i rozkurczowego ciśnienia krwi w spoczynku

WPŁYW TRENINGU NA UKŁ. ODDECHOWY

- zwiększenie pojemności życiowej płuc

- zwiększenie maksymalnej wentylacji płuc i maksymalnej wentylacji dowolnej (w wyniku wzrostu siły m. oddechowych i ruchomości klatki piersiowej)

- zwiększenie pojemności dyfuzyjnej płuc (w wyniku poprawy stosunku wentylacji płuc do przepływu krwi)

- zmniejszenie częstotliwości oddechów z jednoczesnym ich pogłębieniem

- zwiększenie maksymalnego poboru tlenu (jako efekt usprawnienia wszystkich mechanizmów zaopatrzenia tlenowego)

Próba duszności:

bada pojemność odruchową płuc

-maksymalna ilość powietrza, którą możemy wciągnąć lub wydalić z płuc, w warunkach skrajnej duszności lub podczas maksymalnego wysiłku

(u przeciętnych osób VC około 50%, wytrenowane 70-80%)

-bada się za pomocą spirometru wodnego Krogha

- przerwanie próby spowodowane nagromadzeniem co2 a nie brakiem o2

Funkcje układu oddechowego:

- utrzymanie stałości środowiska wewnętrznego poprzez dostarczenie tlenu i usunięcie co2

- nawilża, ogrzewa i oczyszcza powietrze wprowadzane do pęcherzyków płucnych

- uczestniczy w utrzymaniu równowagi kwasowo-zasadowej

- uczestniczy w reakcjach obronnych organizmu ze względu na obecność komórek fagocytujących w obrębie pęcherzyków płucnych

Objętość badanych gazów zmienia się w zależności od ciśnienia atmosferycznego, temperatury i ciśnienia pary wodnej. Aby wyniki pomiarów objętości gazów uzyskanych w różnych warunkach były porównywalne wprowadzono trzy pojęcia:

ATPS- aktualna temperatura pomieszczenia, ciśnienie powietrza, nasycenie gazu parą wodną, warunki panujące na zewnątrz organizmu

BTPS- temperatura ciała. Ciśnienie gazu w układzie oddechowym. Nasycenie gazu parą wodną. Warunki panujące wewnątrz organizmu.

STPD- standardowa temperatura (273 K lub 0^oC),

ciśnienie atmosferyczne 760 mm Hg

ciśnienie pary wodnej 0 (warunki STPD odnoszą się do gazu suchego, tj. bez pary wodnej)

Ve z ATPS BTPS

Vo2,Vco2 z ATPS STPD

iloraz oddechowy RQ

- współczynnik oddechowy, stosunek objętości co2 wydychanego w procesie oddychania do objętości wdychanego tlenu. Wskaźnik rodzaju substratu oddechowego wykorzystywany w procesach oddychania komórkowego (przy wykorzystywaniu węglowodanów wynosi 1,0, dla białek ~0,8, a dla tłuszczy~0,7)

RQ = Vco2/Vo2

RQspocz - 0,81-0,85

współczynnik tlenowo wentylacyjny - Vo2[ml] / Ve[l]

- informuje ile ml o2 organizm pobiera z 1l wentylowanego powietrza, osoby wytrenowane~40, nietrenujące~25

tętno tlenowe (tlenowo - pulsowe) - Vo2[ml] / HR[sk x min^-1]

- informuje ile ml o2 przypada na jeden rzut skurczowy serca, osoby wytrenowane~25, nietrenujące~11-18

czynniki wpływające na oddychanie podczas wysiłku:

zmiana pH - 22,5%

zmiana temp. - 14,35

bodźce z mięśni pracujących - 51%

nieznane - 12,2%

Stan „steady state” - ustabilizowanie (około 3,4 min po rozpoczęciu wysiłku) podstawowych parametrów fizjologicznych na stałym poziomie

deficyt tlenowy - różnica pomiędzy spodziewanym poborem o2, szacowanym na podstawie równowagi funkcjonalnej (steady state), a wielkością Vo2max w pierwszych minutach wysiłku, niedobór o2, określamy tylko w wysiłkach podprogowych

dług tlenowy - nadwyżka w poborze o2, ponad wartość spoczynkową, , jaka występuje po zakończeniu wysiłku, spłacana w fazie wypoczynku, określamy w wysiłkach podprogowych i ponadprogowych.

wyróżniamy 3 fazy:

1. faza szybka (kilka minut)

2. faza wolna (kilkadziesiąt minut)

3. faza ultrawolna (do kilku godz.)

koszt energetyczny wysiłku:

kalorymetria bezpośrednia - ile ciepła bezpośrednio wyprodukował organizm

kalorymetria pośrednia - pomiar tzw. „kosztu tlenowego”, polega na wyliczeniu globalnej ilości o2 podczas pracy i po jej zakończeniu do momentu całkowitej spłaty długu tlenowego

równoważnik kaloryczny

1l pobranego tlenu = ok. 5kcal

klasyfikacja wysiłków w zależności od kosztów:

wielkość pracy wydatek energetyczny pobór tlenu (l min^-1)

lekka powyżej 2,5 powyżej 0,5

umiarkowana powyżej 5 powyżej 1

ciężka powyżej 7,5 powyżej 1,5

bardzo ciężka powyżej 10 powyżej 2

skrajnie ciężka powyżej 12,5 powyżej 2,5

Zmiany parametrów układu oddechowego i krążenia podczas wysiłku o stopniowo wzrastającej intensywności.

czynniki warunkujące Vo2max:

związane z ukł. oddechowym;

-stosunek wentylacji pęcherzykowej do perfuzji, sprawność dyfuzji gazu

- max wentylacja minutowa płuc

związane z ukł. krążenia:

- poziom hemoglobiny we krwi, ilość erytrocytów - pojemność tlenowa krwi

- powinowactwo hemoglobiny do tlenu

- ciśnienie tętnicze krwi

związane z przepływem mięśni:

- przepływ krwi przez mięśnie

- gęstość kapilar w mięśniach

- sprawność dyfuzji tlenu do komórek (mitochondrium)

związane z metabolizmem mięśniowym:

- ilość mitochondrium w komórce mięśniowej

- masa m. i typ włókien

- aktywność enzymów oksydacyjnych we krwi

- dostarczanie substratów energetycznych do komórek

Vo2max nie trenujący trenujący

kobiety (l/min) 2-2,5 5-6

(ml/kg/min) 38-40 70-80

mężczyźni (l/min) 3,5 7-8

(ml/kg/min) 40-45 80-90

Warunki które musi spełniać próba wysiłkowa w celu wyznaczenia maks. poboru o2:

- wysiłek o stopniowo wzrastającej intensywności kontynuowany „do odmowy”(skrajnego wyczerpania)

- przyrosty obciążeń muszą być tak dobrane, aby nie doprowadzały do przerwania wysiłku z innego powodu niż całkowite zmęczenie (np. lokalny ból mięśniowy, ograniczenie zdolności szybkościowych itp.)

- wysiłek musi być znany badanemu (nie może sprawiać trudności technicznych)

- wysiłek powinien obejmować możliwie duże grupy mięśniowe

- musi trwać minimum 3-5 min (najczęściej około kilkunastu min)

podczas takiej próby analizie podlega powietrze wydechowe

badanie można wykonać 2 rodzajami metod

- bezpośrednie, bazują na pomiarze poboru tlenu podczas wysiłku i stopniowo wzrastającej intensywności (do odmowy)

- pośrednie, bazują na pomiarze częstości skurczów serca podczas wysiłków o stałej umiarkowanej intensywności (np. test Margarit, Astranda).

---