تعادل اسید و باز و جبران تنفسی
ورزش سنگین، یونهای هیدروژن را سریعتر از آنچه که بتوانند پاکسازی شوند، تولید میکند و تمایل به کاهش pH خون دارد. بدن از تعادل اسید و باز از طریق بافرینگ شیمیایی و، مهمتر از آن، از طریق جبران تنفسی دفاع میکند: افزایش تهویه که دیاکسید کربن شریانی را کاهش میدهد و بنابراین افت pH را محدود میکند. این موضوع توضیح میدهد که چگونه اسیدوز متابولیک ناشی از ورزش ایجاد میشود و چگونه سیستم تنفسی آن را تعدیل میکند.
Definition
جبران تنفسی در طول ورزش، افزایش تهویه آلوئولی است که فشار دیاکسید کربن شریانی را کاهش میدهد تا اسیدوز متابولیک تولید شده توسط ورزش شدید را تا حدی جبران کند و بدین ترتیب کاهش pH خون را محدود نماید.
Scope
این موضوع به منشأ اسیدوز متابولیک ناشی از ورزش شدید، بافرینگ یونهای هیدروژن در عضله و خون، و جبران تنفسی که دیاکسید کربن شریانی را برای دفاع از pH کاهش میدهد، میپردازد. این موارد را به عنوان فیزیولوژی یکپارچه برای مرجع و آموزش، و نه به عنوان مدیریت بالینی اسید و باز، مورد بررسی قرار میدهد.
Core questions
- چگونه ورزش شدید باعث اسیدوز متابولیک میشود؟
- چگونه بار یون هیدروژن حاصل در عضله و خون بافر میشود؟
- چگونه افزایش تهویه از pH خون در طول ورزش سنگین دفاع میکند؟
- رابطه بین اجزای متابولیک و تنفسی تغییر اسید و باز ناشی از ورزش چیست؟
Key concepts
- اسیدوز متابولیک ناشی از ورزش
- بافرینگ بیکربنات
- جبران تنفسی
- فشار دیاکسید کربن شریانی (PaCO2)
- محدوده بافرینگ ایزوکاپنیک
- نقطه جبران تنفسی
- افزایش باز
Mechanisms
در طول ورزش سنگین، سرعت گلیکولیز از حذف اکسیداتیو محصولات آن فراتر میرود و آزاد شدن یونهای هیدروژن مرتبط با آن تمایل به کاهش pH درون سلولی و سپس خون دارد. این بار یون هیدروژن ابتدا توسط بافرهای شیمیایی، عمدتاً سیستم بیکربنات، خنثی میشود که بیکربنات را مصرف کرده و دیاکسید کربن اضافی تولید میکند؛ بنابراین تغییر در pH خون کمتر از آن چیزی است که بار متابولیک به تنهایی پیشبینی میکند (Sahlin 1980; Sahlin 1978). با افزایش بیشتر شدت، افزایش تهویه، فشار دیاکسید کربن شریانی را کاهش میدهد و جبران تنفسی را فراهم میکند که از pH شریانی دفاع میکند. در ورزش افزایشی، این امر یک محدوده بافرینگ ایزوکاپنیک اولیه را ایجاد میکند که در آن بافرینگ بیکربنات بار اسیدی را جبران میکند در حالی که دیاکسید کربن شریانی ثابت نگه داشته میشود، و سپس یک نقطه جبران تنفسی که فراتر از آن تهویه به طور نامتناسبی با خروجی دیاکسید کربن افزایش مییابد و دیاکسید کربن شریانی کاهش مییابد (Wasserman 1973).
Clinical relevance
اجزای متابولیک و تنفسی تغییر اسید و باز در طول ورزش، زیربنای فازهای بافرینگ ایزوکاپنیک و جبران تنفسی هستند که در تست ورزش قلبی ریوی شناسایی میشوند. این مدخل فیزیولوژی طبیعی را برای مرجع توصیف میکند و مبنایی برای مدیریت یا درمان بالینی اسید و باز نیست.
Evidence & guidelines
این گزارش بر اساس مطالعات انسانی وضعیت اسید و باز خون و عضله در طول و پس از ورزش خستهکننده و بر اساس کارهای کلاسیک آستانه تبادل گاز، که در بررسیها و کتابهای درسی فیزیولوژی (Sahlin 1980; Sahlin 1978; Wasserman 1973; West textbook) سنتز شدهاند، استوار است. شواهد مکانیکی و مشاهدهای هستند.
History
پاسخ اسید و باز به ورزش از طریق مطالعات اواسط تا اواخر قرن بیستم بر روی متابولیتهای خون و عضله در طول کار خستهکننده مشخص شد، که اسیدوز متابولیک و بافرینگ آن را کمیسازی کرد (Sahlin 1978; Sahlin 1980)، در کنار کارهای تبادل گاز که آستانههای بافرینگ و جبران تنفسی را تعریف کردند (Wasserman 1973).
Debates
- منبع اسیدوز ناشی از ورزش دقیقاً چگونه باید توصیف شود؟
- توصیف متداول، اسیدوز را به آزاد شدن یونهای هیدروژن همراه با متابولیسم گلیکولیتیک شدید نسبت میدهد؛ حسابداری بیوشیمیایی دقیق تولید و حذف پروتون در ادبیات فیزیولوژی مورد بازبینی قرار گرفته است.
Key figures
- Kent Sahlin
- Eric Hultman
- Karlman Wasserman
- Brian J. Whipp
Related topics
Seminal works
- sahlin-1980
- wasserman-1973
Frequently asked questions
- چرا خون در طول ورزش شدید اسیدیتر میشود؟
- ورزش شدید یونهای هیدروژن را سریعتر از آنچه که بتوانند به صورت اکسیداتیو حذف شوند، تولید میکند و اگرچه بافرهای شیمیایی و افزایش تنفس این تغییر را محدود میکنند، pH خون در طول کار سنگین کاهش مییابد.
- چگونه تنفس به دفاع از pH خون در طول ورزش کمک میکند؟
- افزایش تهویه، دیاکسید کربن را حذف کرده و فشار آن را در خون شریانی کاهش میدهد، که تعادل بافر بیکربنات را تغییر داده و بار اسیدی متابولیک را تا حدی جبران میکند و افت pH را محدود میسازد.