Сердечно-сосудистая и дыхательная системы связаны таким образом, что один не может функционировать без другого. Эти две системы работают вместе, чтобы позволить метаболизму происходить во всех системах организма, доставляя кислород и удаляя отходы.
Потребление кислорода
Потребление кислорода, сокращенно VO2, является мерой объема кислорода, используемого организмом. VO2, как описано доктором Бенджамином Левином, основан на уравнении Фика, согласно которому потребление кислорода зависит от продукта доставки и извлечения кислорода. Кислородная экстракция учитывает количество кислорода в артериальной крови, которое отправляется в метаболически активную ткань, и количество кислорода в венозной крови, возвращаемого в сердце. Разница в содержании кислорода в артериальной крови и в кислороде в венозной крови определяет количество кислорода, используемого тканью. Доставка кислорода, с другой стороны, является мерой сердечной функции, в частности сердечного выброса. Сердечный выброс определяет количество крови, выкачиваемой из сердца при каждом ударе. Сердечный выброс - это произведение частоты сердечных сокращений и ударного объема или количества крови, перекачиваемого за удар.
По словам Левина, потребление кислорода в большей степени ограничено доставкой кислорода, а не извлечением кислорода. Это придает большое значение взаимодействию между VO2 и частотой сердечных сокращений и подчеркивает важность взаимодействия между сердечно-сосудистой и дыхательной системами.
Увеличение потребления
«Физиология спорта и физических упражнений» говорит, что каждый человек имеет одинаковое потребление кислорода в состоянии покоя на одну массу тела. Однако, когда человек переходит из состояния покоя в одно из упражнений, организму требуется больше кислорода для метаболических процессов, чтобы удовлетворить потребности в энергии. Естественно, что когда тело переходит от отдыха к упражнениям, частота сердечных сокращений начинает постепенно увеличиваться. Этот сердечно-сосудистый ответ обеспечивает более быструю доставку кислорода к рабочей ткани, такой как скелетные мышцы, что позволяет увеличить потребление кислорода.
Уменьшение потребления кислорода
Заболевания сердечно-сосудистой системы, как правило, вызывают снижение потребления кислорода, что ограничивает способность человека заниматься физической активностью. Например, природа сердечной недостаточности препятствует адекватному увеличению частоты сердечных сокращений. Без увеличения частоты сердечных сокращений доставка кислорода и, следовательно, потребление кислорода ограничены. Создатель системы классификации сердечной недостаточности Вебера, доктор Карл Вебер, продемонстрировал, что при тяжелой сердечной недостаточности экстракция кислорода усиливается, чтобы компенсировать уменьшение доставки кислорода. Это исследование подчеркивает важную взаимосвязь между потреблением кислорода и факторами доставки кислорода.
Элитные спортсмены
Хотя физические упражнения обычно увеличивают доставку кислорода, сердечно-сосудистая система может превзойти дыхательную систему. Исследование, опубликованное доктором Скоттом Пауэрсом в «Спортивной медицине», слишком сильно изучает эффекты увеличения частоты сердечных сокращений. Когда кровь проходит через легкие очень быстрыми темпами, у кислорода мало времени, чтобы покинуть легкие и попасть в кровь. Это означает, что кровь несет меньше кислорода, чем обычно, состояние, называемое гипоксемией, и, следовательно, доставляет меньше кислорода, чем требует организм. Гипоксические состояния обычно приводят к обмороку из-за недостатка кислорода в мозге и других жизненно важных органах. Это иллюстрирует тонкий баланс, который необходимо поддерживать между сердечно-сосудистой и дыхательной системами, чтобы потребление кислорода было максимальным.
Другие переменные
В то время как сердечный ритм играет важную роль в потреблении кислорода, было показано, что ударный объем, второй фактор доставки кислорода, оказывает гораздо большее влияние на VO2. Несколько переменных могут увеличивать количество крови, которое человек качает за удар, тогда как изменения в частоте сердечных сокращений минимальны. Адаптивность ударного объема делает его более заметной переменной при определении максимального потребления кислорода. Чтобы определить пределы потребления кислорода, важны обе переменные доставки кислорода.
