مصرف اکسیژن و ظرفیت هوازی

مصرف اکسیژن (VO2) نرخی است که بدن اکسیژن را جذب و استفاده می‌کند و در طول ورزش متناسب با نیاز انرژی عضلات فعال افزایش می‌یابد. بالاترین نرخی که یک فرد می‌تواند به آن دست یابد، یعنی حداکثر جذب اکسیژن (VO2max)، یک معیار کلیدی برای ظرفیت هوازی است و عملکرد یکپارچه ریه‌ها، قلب، خون و عضلات را منعکس می‌کند.

Definition

مصرف اکسیژن نرخ جذب اکسیژن در کل بدن است و ظرفیت هوازی (حداکثر جذب اکسیژن، VO2max) بالاترین نرخ جذب اکسیژن قابل دستیابی در طول ورزش است که توسط ظرفیت یکپارچه برای رساندن اکسیژن به عضلات فعال و استخراج آن در داخل آنها تعیین می‌شود.

Scope

این موضوع مصرف اکسیژن را به عنوان نشانگر گردش انرژی هوازی، عوامل تعیین‌کننده حداکثر جذب اکسیژن، زنجیره انتقال و استفاده از اکسیژن که با اصل فیک بیان می‌شود، و استفاده از تبادل گاز برای توصیف ظرفیت هوازی را پوشش می‌دهد. این یک مرجع علمی است و توصیه‌های فردی برای تست آمادگی جسمانی یا برنامه‌های تمرینی ارائه نمی‌دهد.

Core questions

• چرا مصرف اکسیژن با شدت ورزش افزایش می‌یابد؟
• چه عواملی حداکثر جذب اکسیژن را تعیین می‌کنند و آیا عمدتاً توسط تحویل یا استخراج محدود می‌شود؟
• چگونه زنجیره انتقال اکسیژن توسط اصل فیک خلاصه می‌شود؟

Key concepts

• مصرف اکسیژن (VO2)
• حداکثر جذب اکسیژن (VO2max)
• اصل فیک (برون‌ده قلبی × اختلاف اکسیژن شریانی-وریدی)
• تحویل مرکزی اکسیژن در مقابل استخراج محیطی
• برون‌ده قلبی و ظرفیت حمل اکسیژن
• اندازه‌گیری تبادل گاز ظرفیت هوازی

Mechanisms

مصرف اکسیژن با ورزش افزایش می‌یابد زیرا فسفوریلاسیون اکسیداتیو در میتوکندری عضلات، منبع اصلی ATP برای کار پایدار، اکسیژن را متناسب با نیاز انرژی مصرف می‌کند. نرخ جذب اکسیژن را می‌توان با اصل فیک به عنوان حاصل‌ضرب برون‌ده قلبی و اختلاف اکسیژن شریانی-وریدی بیان کرد که تحویل اکسیژن را به استخراج آن مرتبط می‌سازد. حداکثر جذب اکسیژن سقف این سیستم را نشان می‌دهد؛ شواهد نشان می‌دهد که این عمدتاً توسط تحویل اکسیژن، حاصل‌ضرب حداکثر برون‌ده قلبی و محتوای اکسیژن شریانی، محدود می‌شود تا ظرفیت عضله برای استخراج اکسیژن (Bassett, 2000). از آنجا که اکسیداسیون کربوهیدرات و چربی هر دو اکسیژن مصرف می‌کنند، جذب اکسیژن استفاده از سوخت را که در موضوعات مرتبط توضیح داده شده است، یکپارچه می‌کند (Romijn, 1993). اندازه‌گیری‌های تبادل گاز در طول ورزش افزایشی، جذب اکسیژن را کمی‌سازی کرده و آستانه‌ها را در پاسخ شناسایی می‌کند (Beaver, 1986; McArdle, 2015).

Clinical relevance

جذب اکسیژن و حداکثر آن معیارهای اصلی در تست ورزش قلبی-ریوی و در توصیف ظرفیت هوازی در سلامت و بیماری هستند. این مدخل فیزیولوژی زیربنایی را به عنوان یک پیش‌زمینه مرجع توضیح می‌دهد و مبنایی برای تشخیص فردی، تجویز آمادگی جسمانی یا تصمیمات درمانی نیست.

Evidence & guidelines

توصیفات بر اساس بررسی‌های فیزیولوژیکی عوامل تعیین‌کننده حداکثر جذب اکسیژن و روش‌شناسی اولیه تبادل گاز استوار است تا دستورالعمل‌های بالینی؛ رویکردهای اندازه‌گیری از آزمایش‌های آزمایشگاهی کنترل‌شده نشأت می‌گیرند (Bassett, 2000; Beaver, 1986).

History

مفهوم حداکثر جذب اکسیژن به کارهای اولیه قرن بیستم توسط A. V. Hill و همکارانش بازمی‌گردد؛ دهه‌های بعدی اندازه‌گیری آن و بحث طولانی در مورد اینکه آیا تحویل مرکزی اکسیژن یا استخراج محیطی سقف آن را تعیین می‌کند، را بهبود بخشیدند، با این نتیجه که تحویل به عنوان عامل محدودکننده اصلی در بیشتر شرایط ظاهر شد (Bassett, 2000; McArdle, 2015).

Debates

آیا VO2max توسط تحویل اکسیژن یا استخراج عضلانی محدود می‌شود؟

اینکه آیا حداکثر جذب اکسیژن عمدتاً توسط تحویل مرکزی اکسیژن (حداکثر برون‌ده قلبی و ظرفیت حمل اکسیژن) یا توسط توانایی عضله فعال برای استخراج اکسیژن تعیین می‌شود، دهه‌ها مورد بحث بوده است، با این حال، شواهد موجود در بیشتر شرایط به نفع تحویل اکسیژن است.

Key figures

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

Seminal works

• bassett-2000
• beaver-1986

Frequently asked questions

VO2max چیست؟

این حداکثر نرخی است که بدن می‌تواند در طول ورزش اکسیژن را جذب و استفاده کند، یک معیار کلیدی برای ظرفیت هوازی که عملکرد ترکیبی ریه‌ها، قلب، خون و عضلات را منعکس می‌کند.

چه چیزی عمدتاً حداکثر جذب اکسیژن را محدود می‌کند؟

شواهد نشان می‌دهد که این عمدتاً توسط تحویل اکسیژن به عضله، حاصل‌ضرب حداکثر برون‌ده قلبی و محتوای اکسیژن خون شریانی، محدود می‌شود تا توانایی عضله برای استخراج اکسیژن.