تنظیم حرارت و تعادل مایعات در طول ورزش
ورزش بیشتر انرژی شیمیایی آزاد شده توسط عضلات فعال را به جای کار مکانیکی به گرما تبدیل میکند، بنابراین فعالیت پایدار به طور مداوم بدن را با گرمایی بارگذاری میکند که باید به محیط منتقل شود تا دمای مرکزی بدن در محدوده قابل تحمل باقی بماند. این بخش بررسی میکند که چگونه انسان در حال ورزش، تولید گرما را با اتلاف گرما متعادل میکند و چگونه از دست دادن آب تبخیری ناشی از آن با تنظیم حجم مایعات بدن تعامل دارد.
Definition
تنظیم حرارت در طول ورزش مجموعهای از فرآیندهای خودکار و رفتاری است که دمای مرکزی بدن را در محدودههای باریک نگه میدارد در حالی که تولید گرمای متابولیک افزایش مییابد، و تعادل مایعات حفظ آب و الکترولیتهای بدن در برابر از دست دادن عرق است که خنکسازی تبخیری به همراه دارد.
Scope
این بخش خواننده را به چهار موضوع مرتبط هدایت میکند: تولید و دفع گرمای متابولیک در طول ورزش، کنترل عصبی تنظیم حرارت و گردش خون پوستی، پاسخ تعریق و خنکسازی تبخیری، و از دست دادن، کمبود و جایگزینی آب بدن. این موارد به عنوان فیزیولوژی یکپارچه – عملکرد هماهنگ متابولیسم، سیستم قلبی عروقی، پوست و کلیهها – و نه به عنوان توصیههای بالینی یا تمرینی، چارچوببندی میشوند.
Sub-topics
Core questions
- چگونه بدن بار گرمایی زیادی را که توسط عضلات در حال ورزش تولید میشود، دفع میکند؟
- دمای مرکزی چگونه حس و تنظیم میشود و جریان خون به پوست چگونه کنترل میشود؟
- تعریق چگونه خنکسازی تبخیری را تولید میکند و چه چیزی آن را محدود میکند؟
- از دست دادن مایعات و الکترولیتها ناشی از تعریق چگونه بر عملکرد فیزیولوژیکی تأثیر میگذارد و آب بدن چگونه بازسازی میشود؟
Key concepts
- تولید گرمای متابولیک و معادله تعادل گرما
- راههای اتلاف گرما: تابش، همرفت، هدایت، تبخیر
- دمای مرکزی و پوست
- نقطه تنظیم تنظیم حرارت و کنترل بازخورد
- جریان خون پوست (پوستی) و گشاد شدن فعال عروق
- تعریق و خنکسازی تبخیری
- انحراف قلبی عروقی (cardiovascular drift) و رقابت برای حجم خون
- کمآبی، هیپوهیدراسیون و جایگزینی مایعات
- سازگاری با گرما (heat acclimatization)
Mechanisms
در طول ورزش، عضلات فعال گرما را آزاد میکنند که توسط گردش خون به سمت سطح بدن حمل میشود؛ هیپوتالاموس سیگنالهای دمای مرکزی و پوست را یکپارچه میکند و دو عامل اصلی را هدایت میکند – گشاد شدن عروق پوستی (cutaneous vasodilation) که جریان خون پوست و انتقال حرارت همرفتی به سطح را افزایش میدهد، و تعریق که گرما را از طریق تبخیر از بین میبرد. این پاسخها برونده قلبی و حجم خون محدود را با عضلات در حال ورزش به اشتراک میگذارند، بنابراین استرس گرمایی و از دست دادن تدریجی مایعات ناشی از تعریق هزینهای قلبی عروقی را تحمیل میکند: حجم پلاسما کاهش مییابد، پوست و عضلات برای خونرسانی رقابت میکنند، و ضربان قلب برای حفظ برونده قلبی افزایش مییابد. هنگامی که خنکسازی تبخیری نمیتواند با تولید گرما همگام شود، دمای مرکزی افزایش مییابد و کمبود آب انباشته (hypohydration) فشار قلبی عروقی و حرارتی را تشدید میکند. جایگزینی مایعات و، در طول چند روز، سازگاری با گرما (heat acclimatization) بخش زیادی از ظرفیت تنظیمی را بازمیگرداند.
Clinical relevance
درک تنظیم گرما و مایعات در ورزش، زمینه را برای شناسایی بیماریهای گرمایی ناشی از فعالیت بدنی (exertional heat illness) و اختلالات مرتبط با ورزش در تعادل آب و سدیم بدن فراهم میکند و چگونگی توصیف فیزیولوژی پشت هیدراتاسیون و تحمل گرما را روشن میسازد. این مدخل یک راهنمای مرجع برای فیزیولوژی یکپارچه است؛ مکانیسمها را توصیف میکند و منبعی برای توصیههای فردی در مورد هیدراتاسیون، خنکسازی یا درمان نیست.
Evidence & guidelines
فیزیولوژی یکپارچه که در اینجا خلاصه شده است، بر بررسیهای کلاسیک و معاصر در مورد تنظیم قلبی عروقی در برابر گرما و ورزش (Rowell, 1974)، کنترل جریان خون پوست (Charkoudian, 2003)، کمآبی و عملکرد (Cheuvront & Kenefick, 2014)، و خستگی ناشی از هایپرترمی (Nybo et al., 2014) استوار است. نهادهای حرفهای بیانیههای موضعی در مورد ورزش و جایگزینی مایعات صادر کردهاند (Sawka et al., 2007)؛ چنین اسنادی رویههای مورد توافق را توصیف میکنند و در اینجا به عنوان مراجع و نه به عنوان دستورالعملها ذکر شدهاند.
History
مطالعه سیستماتیک تنظیم حرارت در ورزش از فیزیولوژی محیطی و قلبی عروقی اواسط قرن بیستم نشأت گرفت، با سنتز Rowell در سال 1974 که نشان داد چگونه گردش خون خواستههای متضاد خونرسانی به عضلات و دفع گرما را آشتی میدهد. دهههای بعدی تصویر کنترل عروق پوستی، عملکرد غدد عرق و پیامدهای از دست دادن مایعات را اصلاح کردند و آنها را در روایت مدرن از چگونگی تحمل و سازگاری انسان با ورزش در گرما ادغام کردند.
Key figures
- Loring B. Rowell
- Nina Charkoudian
- Michael N. Sawka
- Samuel N. Cheuvront
- Lars Nybo
Related topics
Seminal works
- rowell-1974
- charkoudian-2003
- cheuvront-2014
Frequently asked questions
- چرا ورزش اینقدر گرما تولید میکند؟
- انقباض عضلانی تنها به میزان متوسطی کارآمد است، بنابراین بیشتر انرژی آزاد شده توسط متابولیسم به جای کار مکانیکی به صورت گرما ظاهر میشود؛ در طول ورزش شدید این بار گرمایی میتواند چندین برابر نرخ استراحت باشد و باید دفع شود تا دمای مرکزی ثابت بماند.
- تنظیم دما و تعادل مایعات چگونه به هم مرتبط هستند؟
- راه اصلی که بدن در حال ورزش گرما را دفع میکند از طریق تبخیر عرق است، و تعریق از آب بدن استفاده میکند؛ بنابراین، اتلاف گرمای پایدار منجر به از دست دادن مایعات و الکترولیتها میشود و تنظیم حرارت را مستقیماً به تنظیم حجم مایعات بدن مرتبط میکند.