نقل الأكسجين والفرق الشرياني الوريدي
يجب أن يُنقل الأكسجين الذي يُمتص في الرئة في الدم ويوصل إلى العضلات العاملة، حيث يُستخلص من الدم المار. يقيس الفرق الشرياني الوريدي للأكسجين كمية الأكسجين التي تزيلها الأنسجة من كل وحدة دم، ويحدد مع النتاج القلبي امتصاص الأكسجين في الجسم كله. يتتبع هذا الموضوع الأكسجين على طول مسار نقله ويوضح كيف يرتفع التوصيل والاستخلاص أثناء التمرين.
Definition
الفرق الشرياني الوريدي للأكسجين هو الفرق في محتوى الأكسجين بين الدم الشرياني والدم الوريدي المختلط؛ ووفقًا لمبدأ فيك، فإن امتصاص الأكسجين يساوي النتاج القلبي مضروبًا في هذا الفرق، وبالتالي يرتفع امتصاص الأكسجين أثناء التمرين من خلال الزيادات في كل من تدفق الدم واستخلاص الأكسجين.
Scope
يغطي هذا الموضوع سلسلة نقل الأكسجين من الرئتين إلى الميتوكوندريا، ومبدأ فيك الذي يربط امتصاص الأكسجين بالنتاج القلبي والفرق الشرياني الوريدي للأكسجين، واتساع هذا الفرق مع استخلاص العضلات المزيد من الأكسجين أثناء التمرين، ومحددات الحد الأقصى لامتصاص الأكسجين. إنه مرجع ومدخل تعليمي، وليس تقييمًا سريريًا أو تدريبيًا.
Core questions
- كيف يُنقل الأكسجين من الرئتين إلى العضلات العاملة؟
- كيف يحدد النتاج القلبي والفرق الشرياني الوريدي للأكسجين معًا امتصاص الأكسجين؟
- لماذا يتسع الفرق الشرياني الوريدي للأكسجين أثناء التمرين؟
- ما الذي يحدد الحد الأقصى لمعدل امتصاص الأكسجين؟
Key concepts
- مبدأ فيك
- سلسلة نقل الأكسجين
- الفرق الشرياني الوريدي للأكسجين
- توصيل الأكسجين (النتاج القلبي × محتوى الأكسجين الشرياني)
- استخلاص الأكسجين
- الحد الأقصى لامتصاص الأكسجين (VO2max)
- منحنى تفكك الأوكسي هيموغلوبين
Mechanisms
ينتقل الأكسجين على طول سلسلة من الضغوط الجزئية المتناقصة من الغاز السنخي إلى الدم الشعيري الرئوي، عبر الدورة الدموية الجهازية، وإلى العضلات وصولاً إلى الميتوكوندريا. يوصف امتصاص الأكسجين في الجسم كله بمبدأ فيك كناتج للنتاج القلبي والفرق الشرياني الوريدي للأكسجين (Stringer 1997). أثناء التمرين، يزداد كلا العاملين: يرتفع النتاج القلبي من خلال زيادة معدل ضربات القلب وحجم النبضة، بينما تستخلص العضلات العاملة المزيد من الأكسجين من كل وحدة دم، مما يقلل من محتوى الأكسجين الوريدي ويوسع الفرق الشرياني الوريدي. يساعد على الاستخلاص تحول منحنى تفكك الأوكسي هيموغلوبين إلى اليمين في بيئة العضلات النشطة الدافئة والحمضية وعالية ثاني أكسيد الكربون، مما يطلق الأكسجين بسهولة أكبر. يعكس الحد الأقصى لامتصاص الأكسجين الذي يتم الوصول إليه عند الإرهاق القدرة المتكاملة لمسار النقل هذا، حيث يساهم كل من النتاج القلبي وانتشار الأكسجين واستخدامه في العضلات في سقفه (Wagner 1996)، وتعكس السرعة التي يرتفع بها امتصاص الأكسجين عند بدء العمل ديناميكيات هذا النظام (Whipp 1972).
Clinical relevance
يُعد امتصاص الأكسجين والنتاج القلبي والفرق الشرياني الوريدي للأكسجين متغيرات مركزية في اختبارات الجهد القلبي الرئوي وفي فهم سبب تقليل حالات القلب والرئة والدم للقدرة على ممارسة الرياضة. يقدم هذا المدخل الفسيولوجيا الطبيعية كمرجع وليس أساسًا للتشخيص أو العلاج الفردي.
Evidence & guidelines
يعتمد الشرح على دراسات بشرية تقيس امتصاص الأكسجين والنتاج القلبي ومحتوى الأكسجين في الدم أثناء التمرين وعلى تحليلات تكاملية لمحددات الحد الأقصى لنقل الأكسجين، والتي تم تجميعها في مراجعات وكتب فسيولوجيا (Wagner 1996; Stringer 1997; West textbook). الأدلة ميكانيكية وملاحظية.
History
يعود إطار نقل الأكسجين إلى مبدأ أدولف فيك في القرن التاسع عشر الذي يربط امتصاص الأكسجين بتدفق الدم والفرق الشرياني الوريدي للأكسجين. قامت فسيولوجيا التمارين في القرن العشرين بقياس هذه المتغيرات عبر معدلات العمل وطورت نماذج تكاملية لحدود الحد الأقصى لامتصاص الأكسجين (Wagner 1996; Stringer 1997).
Debates
- ما الذي يحد من الحد الأقصى لامتصاص الأكسجين؟
- لقد نوقش ما إذا كان سقف امتصاص الأكسجين يتحدد بشكل رئيسي من خلال توصيل الأكسجين المركزي (النتاج القلبي ومحتوى الأكسجين الشرياني) أو من خلال الانتشار والاستخدام المحيطي في العضلات، وتشير التحليلات التكاملية إلى مساهمات من عدة خطوات في سلسلة النقل.
Key figures
- Peter D. Wagner
- Karlman Wasserman
- Brian J. Whipp
- William W. Stringer
- August Krogh
Related topics
Seminal works
- wagner-1996
- stringer-1997
Frequently asked questions
- ماذا يخبرنا الفرق الشرياني الوريدي للأكسجين؟
- يشير إلى كمية الأكسجين التي تستخلصها الأنسجة من كل وحدة دم؛ ويعني الفرق الأوسع أثناء التمرين أن العضلات تزيل المزيد من الأكسجين الذي يحمله الدم.
- كيف يزداد امتصاص الأكسجين كثيرًا أثناء التمرين؟
- وفقًا لمبدأ فيك، فإن امتصاص الأكسجين هو النتاج القلبي مضروبًا في الفرق الشرياني الوريدي للأكسجين، وأثناء التمرين يرتفع كلاهما: يضخ القلب المزيد من الدم وتستخلص العضلات نسبة أكبر من الأكسجين الذي يحمله.