استهلاك الأكسجين والقدرة الهوائية

استهلاك الأكسجين (VO2) هو المعدل الذي يمتص به الجسم الأكسجين ويستخدمه، ويرتفع أثناء التمرين بما يتناسب مع متطلبات الطاقة للعضلات العاملة. أعلى معدل يمكن للشخص أن يصل إليه، وهو أقصى امتصاص للأكسجين (VO2max)، هو مقياس رئيسي للقدرة الهوائية ويعكس الوظيفة المتكاملة للرئتين والقلب والدم والعضلات.

Definition

استهلاك الأكسجين هو معدل امتصاص الأكسجين لكامل الجسم، والقدرة الهوائية (أقصى امتصاص للأكسجين، VO2max) هي أعلى معدل لامتصاص الأكسجين يمكن تحقيقه أثناء التمرين، وتحدده القدرة المتكاملة على توصيل الأكسجين إلى العضلات العاملة واستخلاصه داخلها.

Scope

يغطي هذا الموضوع استهلاك الأكسجين كمؤشر لدوران الطاقة الهوائية، ومحددات أقصى امتصاص للأكسجين، وسلسلة نقل واستخدام الأكسجين المعبر عنها بمبدأ فيك، واستخدام تبادل الغازات لتوصيف القدرة الهوائية. إنه معالجة مرجعية ولا يقدم اختبارات لياقة بدنية فردية أو وصفات تدريبية.

Core questions

• لماذا يرتفع استهلاك الأكسجين مع شدة التمرين؟
• ما الذي يحدد أقصى امتصاص للأكسجين، وهل هو محدود بشكل رئيسي بالتوصيل أم بالاستخلاص؟
• كيف يتم تلخيص سلسلة نقل الأكسجين بمبدأ فيك؟

Key concepts

• استهلاك الأكسجين (VO2)
• أقصى امتصاص للأكسجين (VO2max)
• مبدأ فيك (الناتج القلبي × الفرق الشرياني الوريدي للأكسجين)
• توصيل الأكسجين المركزي مقابل الاستخلاص المحيطي
• الناتج القلبي وقدرة حمل الأكسجين
• قياس تبادل الغازات للقدرة الهوائية

Mechanisms

يرتفع استهلاك الأكسجين مع التمرين لأن الفسفرة التأكسدية في الميتوكوندريا العضلية، وهي المصدر الرئيسي لـ ATP للعمل المستمر، تستهلك الأكسجين بما يتناسب مع متطلبات الطاقة. يمكن التعبير عن معدل امتصاص الأكسجين بمبدأ فيك كناتج للناتج القلبي والفرق الشرياني الوريدي للأكسجين، مما يربط توصيل الأكسجين بالاستخلاص. يمثل أقصى امتصاص للأكسجين سقف هذا النظام؛ ويشير وزن الأدلة إلى أنه محدود بشكل رئيسي بتوصيل الأكسجين، وهو ناتج أقصى ناتج قلبي ومحتوى الأكسجين الشرياني، بدلاً من قدرة العضلات على استخلاص الأكسجين (Bassett, 2000). نظرًا لأن أكسدة الكربوهيدرات والدهون تستهلك الأكسجين، فإن امتصاص الأكسجين يدمج استخدام الوقود الموصوف في المواضيع ذات الصلة (Romijn, 1993). تقيس قياسات تبادل الغازات أثناء التمرين المتزايد امتصاص الأكسجين وتحدد العتبات في الاستجابة (Beaver, 1986; McArdle, 2015).

Clinical relevance

يعد امتصاص الأكسجين وأقصى حد له مقاييس أساسية في اختبارات الجهد القلبي الرئوي وفي وصف القدرة الهوائية في الصحة والمرض. يشرح هذا المدخل الفسيولوجيا الأساسية كخلفية مرجعية وليس أساسًا للتشخيص الفردي أو وصف اللياقة البدنية أو قرارات العلاج.

Evidence & guidelines

تستند الأوصاف إلى المراجعات الفسيولوجية لمحددات أقصى امتصاص للأكسجين ومنهجية تبادل الغازات الأولية بدلاً من الإرشادات السريرية؛ وتستمد أساليب القياس من الاختبارات المعملية الخاضعة للرقابة (Bassett, 2000; Beaver, 1986).

History

يعود مفهوم أقصى امتصاص للأكسجين إلى أعمال أوائل القرن العشرين التي قام بها أ. ف. هيل وزملاؤه؛ وقد صقلت العقود اللاحقة قياسه والنقاش الطويل حول ما إذا كان توصيل الأكسجين المركزي أو الاستخلاص المحيطي يحدد سقفه، مع ظهور التوصيل كعامل محدد رئيسي في معظم الظروف (Bassett, 2000; McArdle, 2015).

Debates

هل VO2max محدود بتوصيل الأكسجين أم باستخلاص العضلات؟

لقد نوقش لعقود ما إذا كان أقصى امتصاص للأكسجين يتحدد بشكل رئيسي بتوصيل الأكسجين المركزي (أقصى ناتج قلبي وقدرة حمل الأكسجين) أو بقدرة العضلات العاملة على استخلاص الأكسجين، مع ترجيح الأدلة لتوصيل الأكسجين في معظم الظروف.

Key figures

• David R. Bassett
• Edward T. Howley
• Karlman Wasserman
• A. V. Hill

Seminal works

• bassett-2000
• beaver-1986

Frequently asked questions

ما هو VO2max؟

إنه أقصى معدل يمكن للجسم أن يمتص ويستخدم به الأكسجين أثناء التمرين، وهو مقياس رئيسي للقدرة الهوائية يعكس الوظيفة المشتركة للرئتين والقلب والدم والعضلات.

ما الذي يحد بشكل رئيسي من أقصى امتصاص للأكسجين؟

يشير وزن الأدلة إلى أنه محدود بشكل رئيسي بتوصيل الأكسجين إلى العضلات، وهو ناتج أقصى ناتج قلبي ومحتوى الأكسجين في الدم الشرياني، بدلاً من قدرة العضلات على استخلاص الأكسجين.