अम्ल-क्षार संतुलन और श्वसन क्षतिपूर्ति

भारी व्यायाम हाइड्रोजन आयनों को इतनी तेज़ी से उत्पन्न करता है कि उन्हें साफ नहीं किया जा सकता, जिससे रक्त पीएच (pH) कम होने लगता है। शरीर रासायनिक बफरिंग और, महत्वपूर्ण रूप से, श्वसन क्षतिपूर्ति के माध्यम से अम्ल-क्षार संतुलन का बचाव करता है: वेंटिलेशन में वृद्धि जो धमनी कार्बन डाइऑक्साइड को कम करती है और इस प्रकार पीएच में गिरावट को सीमित करती है। यह विषय बताता है कि व्यायाम का चयापचय अम्लरक्तता (metabolic acidosis) कैसे उत्पन्न होता है और श्वसन प्रणाली इसे कैसे कम करती है।

Definition

व्यायाम के दौरान श्वसन क्षतिपूर्ति वायुकोशीय वेंटिलेशन में वृद्धि है जो धमनी कार्बन डाइऑक्साइड तनाव को कम करती है ताकि तीव्र व्यायाम द्वारा उत्पादित चयापचय अम्लरक्तता को आंशिक रूप से ऑफसेट किया जा सके, जिससे रक्त पीएच में गिरावट सीमित हो जाती है।

Scope

यह विषय तीव्र व्यायाम के चयापचय अम्लरक्तता की उत्पत्ति, मांसपेशियों और रक्त में हाइड्रोजन आयनों की बफरिंग, और श्वसन क्षतिपूर्ति को शामिल करता है जो पीएच का बचाव करने के लिए धमनी कार्बन डाइऑक्साइड को कम करता है। यह इन्हें संदर्भ और शिक्षा के लिए एकीकृत शरीर विज्ञान के रूप में संबोधित करता है, न कि नैदानिक अम्ल-क्षार प्रबंधन के रूप में।

Core questions

• तीव्र व्यायाम चयापचय अम्लरक्तता कैसे उत्पन्न करता है?
• मांसपेशियों और रक्त में परिणामी हाइड्रोजन आयन भार को कैसे बफर किया जाता है?
• भारी व्यायाम के दौरान बढ़ा हुआ वेंटिलेशन रक्त पीएच का बचाव कैसे करता है?
• व्यायाम अम्ल-क्षार परिवर्तन के चयापचय और श्वसन घटकों के बीच क्या संबंध है?

Key concepts

• व्यायाम का चयापचय अम्लरक्तता
• बाइकार्बोनेट बफरिंग
• श्वसन क्षतिपूर्ति
• धमनी कार्बन डाइऑक्साइड तनाव (PaCO2)
• आइसोकैपनिक बफरिंग रेंज
• श्वसन क्षतिपूर्ति बिंदु
• बेस एक्सेस

Mechanisms

भारी व्यायाम के दौरान ग्लाइकोलाइसिस की दर इसके उत्पादों को ऑक्सीडेटिव रूप से हटाने की दर से अधिक हो जाती है, और हाइड्रोजन आयनों का संबंधित उत्सर्जन इंट्रासेलुलर और फिर रक्त पीएच को कम करने की प्रवृत्ति रखता है। इस हाइड्रोजन आयन भार का सामना सबसे पहले रासायनिक बफर द्वारा किया जाता है, मुख्य रूप से बाइकार्बोनेट प्रणाली, जो बाइकार्बोनेट का उपभोग करती है और अतिरिक्त कार्बन डाइऑक्साइड उत्पन्न करती है; इसलिए रक्त पीएच में परिवर्तन अकेले चयापचय भार की तुलना में छोटा होता है (साहलिन 1980; साहलिन 1978)। जैसे-जैसे तीव्रता और बढ़ती है, वेंटिलेशन में वृद्धि धमनी कार्बन डाइऑक्साइड तनाव को कम करती है, जिससे श्वसन क्षतिपूर्ति मिलती है जो धमनी पीएच का बचाव करती है। वृद्धिशील व्यायाम में यह एक प्रारंभिक आइसोकैपनिक बफरिंग रेंज देता है, जिसमें बाइकार्बोनेट बफरिंग अम्लीय भार को ऑफसेट करता है जबकि धमनी कार्बन डाइऑक्साइड स्थिर रहता है, जिसके बाद एक श्वसन क्षतिपूर्ति बिंदु आता है जिसके आगे वेंटिलेशन कार्बन डाइऑक्साइड उत्पादन के अनुपात से बाहर बढ़ जाता है और धमनी कार्बन डाइऑक्साइड गिर जाता है (वासरमैन 1973)।

Clinical relevance

व्यायाम के दौरान अम्ल-क्षार परिवर्तन के चयापचय और श्वसन घटक कार्डियोपल्मोनरी व्यायाम परीक्षण में पहचाने गए आइसोकैपनिक बफरिंग और श्वसन क्षतिपूर्ति चरणों को रेखांकित करते हैं। यह प्रविष्टि संदर्भ के लिए सामान्य शरीर विज्ञान का वर्णन करती है और नैदानिक अम्ल-क्षार प्रबंधन या उपचार का आधार नहीं है।

Evidence & guidelines

यह विवरण थका देने वाले व्यायाम के दौरान और बाद में रक्त और मांसपेशियों की अम्ल-क्षार स्थिति के मानव अध्ययनों और क्लासिक गैस-विनिमय थ्रेशोल्ड कार्य पर आधारित है, जिसे समीक्षाओं और शरीर विज्ञान की पाठ्यपुस्तकों में संश्लेषित किया गया है (साहलिन 1980; साहलिन 1978; वासरमैन 1973; वेस्ट पाठ्यपुस्तक)। साक्ष्य यांत्रिक और अवलोकन संबंधी हैं।

History

व्यायाम के प्रति अम्ल-क्षार प्रतिक्रिया को बीसवीं सदी के मध्य से अंत तक के अध्ययनों के माध्यम से चित्रित किया गया था, जिसमें थका देने वाले कार्य के दौरान रक्त और मांसपेशियों के मेटाबोलाइट्स का अध्ययन किया गया था, जिसने चयापचय अम्लरक्तता और इसकी बफरिंग को मापा (साहलिन 1978; साहलिन 1980), साथ ही गैस-विनिमय कार्य जिसने बफरिंग और श्वसन क्षतिपूर्ति की सीमा को परिभाषित किया (वासरमैन 1973)।

Debates

व्यायाम अम्लरक्तता के स्रोत का सटीक वर्णन कैसे किया जाना चाहिए?

पारंपरिक विवरण अम्लरक्तता को तीव्र ग्लाइकोलाइटिक चयापचय के साथ हाइड्रोजन आयनों के उत्सर्जन के लिए जिम्मेदार ठहराता है; प्रोटॉन उत्पादन और हटाने के सटीक जैव रासायनिक लेखा-जोखा की शरीर विज्ञान साहित्य में फिर से जांच की गई है।

Key figures

• Kent Sahlin
• Eric Hultman
• Karlman Wasserman
• Brian J. Whipp

Seminal works

• sahlin-1980
• wasserman-1973

Frequently asked questions

कठिन व्यायाम के दौरान रक्त अधिक अम्लीय क्यों हो जाता है?

तीव्र व्यायाम हाइड्रोजन आयनों को इतनी तेज़ी से उत्पन्न करता है कि उन्हें ऑक्सीडेटिव रूप से हटाया नहीं जा सकता, और यद्यपि रासायनिक बफर और बढ़ी हुई श्वास परिवर्तन को सीमित करते हैं, भारी काम के दौरान रक्त पीएच गिर जाता है।

व्यायाम के दौरान श्वास रक्त पीएच का बचाव करने में कैसे मदद करती है?

वेंटिलेशन में वृद्धि कार्बन डाइऑक्साइड को हटाती है और धमनी रक्त में इसके तनाव को कम करती है, जो बाइकार्बोनेट बफर को स्थानांतरित करती है और चयापचय अम्लीय भार को आंशिक रूप से ऑफसेट करती है, जिससे पीएच में गिरावट सीमित हो जाती है।