انتقال اکسیژن و اختلاف شریانی-وریدی
اکسیژن جذب شده در ریه باید در خون حمل شده و به عضلات فعال برسد، جایی که از خون عبوری استخراج میشود. اختلاف اکسیژن شریانی-وریدی میزان اکسیژنی را اندازهگیری میکند که بافتها از هر واحد خون حذف میکنند و همراه با برونده قلبی، جذب اکسیژن کل بدن را تعیین میکند. این موضوع اکسیژن را در مسیر انتقال آن دنبال میکند و توضیح میدهد که چگونه تحویل و استخراج در طول ورزش افزایش مییابد.
Definition
اختلاف اکسیژن شریانی-وریدی، تفاوت در محتوای اکسیژن بین خون شریانی و خون وریدی مخلوط است؛ طبق اصل فیک، جذب اکسیژن برابر است با برونده قلبی ضربدر این اختلاف، بنابراین جذب اکسیژن در طول ورزش از طریق افزایش هم در جریان خون و هم در استخراج اکسیژن افزایش مییابد.
Scope
این موضوع شامل آبشار انتقال اکسیژن از ریهها به میتوکندری، اصل فیک که جذب اکسیژن را به برونده قلبی و اختلاف اکسیژن شریانی-وریدی مرتبط میکند، افزایش این اختلاف با استخراج بیشتر اکسیژن توسط عضله در طول ورزش، و عوامل تعیینکننده حداکثر جذب اکسیژن است. این یک مدخل مرجع و آموزشی است، نه یک ارزیابی بالینی یا تمرینی.
Core questions
- اکسیژن چگونه از ریهها به عضله فعال حمل میشود؟
- برونده قلبی و اختلاف اکسیژن شریانی-وریدی چگونه با هم جذب اکسیژن را تعیین میکنند؟
- چرا اختلاف اکسیژن شریانی-وریدی در طول ورزش افزایش مییابد؟
- چه چیزی حداکثر نرخ جذب اکسیژن را تعیین میکند؟
Key concepts
- اصل فیک
- آبشار انتقال اکسیژن
- اختلاف اکسیژن شریانی-وریدی
- تحویل اکسیژن (برونده قلبی x محتوای اکسیژن شریانی)
- استخراج اکسیژن
- حداکثر جذب اکسیژن (VO2max)
- منحنی تفکیک اکسیهموگلوبین
Mechanisms
اکسیژن در امتداد آبشاری از فشارهای جزئی کاهنده از گاز آلوئولی به خون مویرگی ریوی، از طریق گردش خون سیستمیک، و به عضله تا میتوکندری حرکت میکند. جذب اکسیژن کل بدن توسط اصل فیک به عنوان حاصلضرب برونده قلبی و اختلاف اکسیژن شریانی-وریدی توصیف میشود (Stringer 1997). در طول ورزش هر دو عامل افزایش مییابند: برونده قلبی از طریق افزایش ضربان قلب و حجم ضربهای بالا میرود، در حالی که عضله فعال اکسیژن بیشتری را از هر واحد خون استخراج میکند، محتوای اکسیژن وریدی را کاهش داده و اختلاف شریانی-وریدی را افزایش میدهد. استخراج با تغییر به راست منحنی تفکیک اکسیهموگلوبین در محیط گرم، اسیدی و پر از دیاکسید کربن عضله فعال کمک میشود، که اکسیژن را راحتتر آزاد میکند. حداکثر جذب اکسیژن که در زمان خستگی به دست میآید، ظرفیت یکپارچه این مسیر انتقال را منعکس میکند، با برونده قلبی و انتشار و استفاده از اکسیژن در عضله که هر دو به سقف آن کمک میکنند (Wagner 1996)، و سرعتی که جذب اکسیژن در شروع کار افزایش مییابد، دینامیک این سیستم را منعکس میکند (Whipp 1972).
Clinical relevance
جذب اکسیژن، برونده قلبی، و اختلاف اکسیژن شریانی-وریدی متغیرهای اصلی در تست ورزش قلبی-ریوی و در درک اینکه چرا شرایط قلبی، ریوی و هماتولوژیک ظرفیت ورزشی را کاهش میدهند، هستند. این مدخل فیزیولوژی طبیعی را برای مرجع ارائه میدهد و مبنایی برای تشخیص یا درمان فردی نیست.
Evidence & guidelines
این گزارش بر اساس مطالعات انسانی است که جذب اکسیژن، برونده قلبی و محتوای اکسیژن خون را در طول ورزش اندازهگیری کردهاند و بر اساس تحلیلهای یکپارچه از عوامل تعیینکننده حداکثر انتقال اکسیژن، که در مرورها و کتابهای درسی فیزیولوژی (Wagner 1996; Stringer 1997; West textbook) سنتز شدهاند. شواهد مکانیکی و مشاهدهای هستند.
History
چارچوب انتقال اکسیژن به اصل آدولف فیک در قرن نوزدهم بازمیگردد که جذب اکسیژن را به جریان خون و اختلاف اکسیژن شریانی-وریدی مرتبط میکرد. فیزیولوژی ورزش در قرن بیستم این متغیرها را در نرخهای کاری مختلف اندازهگیری کرد و مدلهای یکپارچهای از محدودیتهای حداکثر جذب اکسیژن را توسعه داد (Wagner 1996; Stringer 1997).
Debates
- چه چیزی حداکثر جذب اکسیژن را محدود میکند؟
- اینکه سقف جذب اکسیژن عمدتاً توسط تحویل مرکزی اکسیژن (برونده قلبی و محتوای اکسیژن شریانی) یا توسط انتشار و استفاده محیطی در عضله تعیین میشود، مورد بحث بوده است، با تحلیلهای یکپارچه که به سهم چندین مرحله از آبشار انتقال اشاره دارند.
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
- اختلاف اکسیژن شریانی-وریدی چه چیزی را به ما میگوید؟
- این نشان میدهد که بافتها چه مقدار اکسیژن را از هر واحد خون استخراج میکنند؛ اختلاف بیشتر در طول ورزش به این معنی است که عضلات اکسیژن بیشتری را که خون تحویل میدهد، حذف میکنند.
- چگونه جذب اکسیژن در طول ورزش اینقدر افزایش مییابد؟
- طبق اصل فیک، جذب اکسیژن برابر است با برونده قلبی ضربدر اختلاف اکسیژن شریانی-وریدی، و در طول ورزش هر دو افزایش مییابند: قلب خون بیشتری پمپ میکند و عضلات بخش بزرگتری از اکسیژن حمل شده را استخراج میکنند.