Vận chuyển oxy và chênh lệch oxy động-tĩnh mạch

Oxy được hấp thụ tại phổi phải được vận chuyển trong máu và đưa đến các cơ đang hoạt động, nơi nó được chiết xuất từ máu đi qua. Chênh lệch oxy động-tĩnh mạch đo lường lượng oxy mà các mô lấy ra từ mỗi đơn vị máu, và cùng với cung lượng tim, nó xác định mức tiêu thụ oxy toàn cơ thể. Chủ đề này theo dõi oxy dọc theo con đường vận chuyển của nó và giải thích cách thức cung cấp và chiết xuất tăng lên trong quá trình tập luyện.

Definition

Chênh lệch oxy động-tĩnh mạch là sự khác biệt về hàm lượng oxy giữa máu động mạch và máu tĩnh mạch hỗn hợp; theo nguyên lý Fick, sự hấp thụ oxy bằng cung lượng tim nhân với sự khác biệt này, do đó sự hấp thụ oxy trong quá trình tập luyện tăng lên thông qua việc tăng cả lưu lượng máu và chiết xuất oxy.

Scope

Chủ đề này bao gồm chuỗi vận chuyển oxy từ phổi đến ty thể, nguyên lý Fick liên kết sự hấp thụ oxy với cung lượng tim và chênh lệch oxy động-tĩnh mạch, sự mở rộng của chênh lệch đó khi cơ bắp chiết xuất nhiều oxy hơn trong quá trình tập luyện, và các yếu tố quyết định mức tiêu thụ oxy tối đa. Đây là một mục tham khảo và giáo dục, không phải là đánh giá lâm sàng hoặc huấn luyện.

Core questions

• Oxy được vận chuyển từ phổi đến cơ đang hoạt động như thế nào?
• Cung lượng tim và chênh lệch oxy động-tĩnh mạch cùng nhau xác định sự hấp thụ oxy như thế nào?
• Tại sao chênh lệch oxy động-tĩnh mạch mở rộng trong quá trình tập luyện?
• Điều gì xác định tốc độ hấp thụ oxy tối đa?

Key concepts

• Nguyên lý Fick
• Chuỗi vận chuyển oxy
• Chênh lệch oxy động-tĩnh mạch
• Cung cấp oxy (cung lượng tim x hàm lượng oxy động mạch)
• Chiết xuất oxy
• Hấp thụ oxy tối đa (VO2max)
• Đường cong phân ly oxyhemoglobin

Mechanisms

Oxy di chuyển dọc theo một chuỗi áp suất riêng phần giảm dần từ khí phế nang đến máu mao mạch phổi, qua tuần hoàn hệ thống, và vào cơ đến ty thể. Sự hấp thụ oxy toàn cơ thể được mô tả bởi nguyên lý Fick là tích của cung lượng tim và chênh lệch oxy động-tĩnh mạch (Stringer 1997). Trong quá trình tập luyện, cả hai yếu tố đều tăng: cung lượng tim tăng thông qua nhịp tim và thể tích nhát bóp cao hơn, trong khi cơ đang hoạt động chiết xuất nhiều oxy hơn từ mỗi đơn vị máu, làm giảm hàm lượng oxy tĩnh mạch và mở rộng chênh lệch động-tĩnh mạch. Sự chiết xuất được hỗ trợ bởi sự dịch chuyển sang phải của đường cong phân ly oxyhemoglobin trong môi trường ấm, axit, nhiều carbon dioxide của cơ hoạt động, giúp giải phóng oxy dễ dàng hơn. Mức tiêu thụ oxy tối đa đạt được khi kiệt sức phản ánh khả năng tích hợp của con đường vận chuyển này, với cung lượng tim và sự khuếch tán và sử dụng oxy của cơ đều góp phần vào giới hạn của nó (Wagner 1996), và tốc độ tăng hấp thụ oxy khi bắt đầu làm việc phản ánh động lực của hệ thống này (Whipp 1972).

Clinical relevance

Sự hấp thụ oxy, cung lượng tim và chênh lệch oxy động-tĩnh mạch là những biến số trung tâm trong thử nghiệm gắng sức tim phổi và trong việc hiểu tại sao các tình trạng tim mạch, phổi và huyết học làm giảm khả năng gắng sức. Mục này trình bày sinh lý học bình thường để tham khảo và không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.

Evidence & guidelines

Thông tin này dựa trên các nghiên cứu ở người đo lường sự hấp thụ oxy, cung lượng tim và hàm lượng oxy trong máu trong quá trình tập luyện và trên các phân tích tích hợp về các yếu tố quyết định sự vận chuyển oxy tối đa, được tổng hợp trong các bài đánh giá và sách giáo khoa sinh lý học (Wagner 1996; Stringer 1997; sách giáo khoa West). Bằng chứng mang tính cơ học và quan sát.

History

Khung khái niệm về vận chuyển oxy có từ nguyên lý của Adolf Fick vào thế kỷ XIX, liên quan đến sự hấp thụ oxy với lưu lượng máu và chênh lệch oxy động-tĩnh mạch. Sinh lý học thể dục thế kỷ XX đã đo lường các biến số này ở các mức độ làm việc khác nhau và phát triển các mô hình tích hợp về giới hạn của sự hấp thụ oxy tối đa (Wagner 1996; Stringer 1997).

Debates

Điều gì giới hạn sự hấp thụ oxy tối đa?

Việc giới hạn trên của sự hấp thụ oxy chủ yếu do cung cấp oxy trung tâm (cung lượng tim và hàm lượng oxy động mạch) hay do khuếch tán và sử dụng ngoại vi trong cơ bắp đã được tranh luận, với các phân tích tích hợp chỉ ra sự đóng góp từ một số bước của chuỗi vận chuyển.

Key figures

• Peter D. Wagner
• Karlman Wasserman
• Brian J. Whipp
• William W. Stringer
• August Krogh

Seminal works

• wagner-1996
• stringer-1997

Frequently asked questions

Chênh lệch oxy động-tĩnh mạch cho chúng ta biết điều gì?

Nó cho biết lượng oxy mà các mô chiết xuất từ mỗi đơn vị máu; sự khác biệt lớn hơn trong quá trình tập luyện có nghĩa là các cơ đang lấy đi nhiều oxy hơn mà máu cung cấp.

Tại sao sự hấp thụ oxy tăng nhiều như vậy trong quá trình tập luyện?

Theo nguyên lý Fick, sự hấp thụ oxy bằng cung lượng tim nhân với chênh lệch oxy động-tĩnh mạch, và trong quá trình tập luyện cả hai đều tăng: tim bơm nhiều máu hơn và các cơ chiết xuất một phần lớn hơn lượng oxy mà nó mang theo.