3.4. Реакції дихальної системи на фізичні навантаження Артеріовенозна різниця за киснем

У стані спокою вміст кисню в артеріальній крові становить 20мл/100 мл крові. Різниця у вмісті кисню в артеріальній та венозній крові нази­вається артеріовенозною різницею за киснем (АВР-0₂). Вона відобра­жає споживання тканинами 4-5 мл кисню/100 мл крові. Кількість спо­живаного кисню прямо пропорційна кількості, що використовується для утворення енергії шляхом окиснення. Отже, зі збільшенням ви­користання кисню АВР-0₂ також зростає. Артеріовенозна різниця за киснем збільшується з 4-5 мл/100 мл крові в стані спокою до 15-16 мл/100 мл крові при інтенсивному фізичному навантаженні. Це збільшення відображає підвищене вилучення кисню з артеріальної крові м'язами, що веде до зниження вмісту кисню у венозній крові.

Інтенсивність доставки і використання кисню залежить від трьох перемінних: 1) вмісту кисню у крові; 2) величини кровотоку; 3) локальних зусиль.

Оскільки більша кількість крові транспортує кисень через м'язи, з кожних 100 мл крові утилізується менша кількість кисню (за умови, що пот­реба не змінилася). Отже, посилений кровоток підвищує ефективність достав­ки споживання кисню.

Багато локальних змін у м'язі при виконанні фізичного навантаження впливають на доставку та споживання кисню. Наприклад, м'язова активність підвищує його кислотність внаслідок утворення лактату. Окрім того, у резуль­таті підсиленого метаболізму підвищуються температура м'яза та концентра­ція діоксиду вуглецю. Ці зміни збіль­шують «відвантаження» кисню з мо­лекули гемоглобіну, сприяючи його доставці та споживанню м'язами.

При максимальному фізичному навантаженні, коли організм працює «на межі» своїх можливос­тей, зміна будь-якої з цих перемін­них може порушити транспорт кис­ню та здатність організму задоволь­няти потреби окислення.

Легенева вентиляція при фізичному навантаженні

Початок м'язової діяльності супроводжується посиленням легеневої вентиляції у два рази. Суттєве збільшення відбувається майже негайно, потім слідує триваюче поступове збільшення глибини та частоти дихання. Подібне двофазне збільшення свідчить про те, що по­чаткове посилення вентиляції зумовлене механікою рухів тіла. З початком вправи, перш ніж відбувається будь-яке хімічне стимулювання, активнішою стає рухова ділянка кори головного мозку, котра надсилає стимулюючі ім­пульси до центру вдиху; він реагує на них посиленням дихання. Окрім цього, механізм пропріоцептивного зворотного зв'язку активних скелетних м'язів та суглобів забезпечує додаткову імпульсацію, на котру також реагує дихаль­ний центр.

При фізичному навантаженні легенева вентиляція збільшується, дося­гаючи майже максимальної інтенсивності прямо пропорційно метабо­лічним потребам організму. При нижчій інтенсивності навантаження це здійснюється за рахунок збільшення дихального об'єму (ДО) — об'єму повіт­ря, що вдихається при нормальному диханні. При збільшенні інтенсив­ності навантаження частота дихання також підвищується. Максимальна величина легеневої вентиляції залежить від розмірів тіла, У людей з ве­ликими розмірами тіла максимальна вентиляція перевищує 200 л/хв, тоді як у людей з невеликими розмірами тіла вона становить близько 100 л/хв.

Друга фаза збільшення дихання зумовлена зміною температури та хіміч­ного складу артеріальної крові. Під час виконання фізичного навантаження внаслідок посилення метаболізму у м'язах утворюється більше тепла, діоксиду вуглецю та Н⁺ Усе це сприяє «розвантаженню» м'язів та підви­щує АВР-0₂. Окрім того, у кров по­падає більше діоксиду вуглецю, у результаті чого збільшується вмісту в ній не тільки діоксиду вуглецю, але й Н⁺. Це відчувають хеморецептори, котрі, у свою чергу, стимулюють ди­хальний центр, підвищуючи частоту й глибину дихання.

При припиненні фізичного навантаження потреби м'язів в енергії майже миттєво знижуються до рівнів, характерних для стану спокою. Водночас леге­нева вентиляція повертається до звичайного рівня відносно повільніше.

Якщо частота дихання максимально відповідає метаболічним потребам тканин, то вона знизиться до вихідного рівня протягом кількох секунд після завершення фізичного навантаження. Однак для відновлення дихання буде потрібно кіль­ка хвилин. Це свідчить про те, що процес дихання після (фізичного наванта­ження регулюють головним чином кислотно-основна рівновага, Рсо₂ та температу­ра крові.