Acute and Chronic Adaptations of the Respiratory System to Physical ExerciseHakkı GökbelSelcuk University, Meram Faculty Of Medicine, Department Of Physiology, Exercise Physiology Department, Konya
The duration and type of exercise affect the acute response of the respiratory system to exercise. At the beginning of a light to moderate short-term exercise, the minute ventilation (VE) increases immediately for about 20 seconds and then gradually attains the steady-state. After that, fine-tuning of steady-state ventilation occurs through peripheral sensory feed-back mechanisms. In exercises with up to the maximal VE increases of 100, 150, even 200 L/ min-1, VE increases as a linear function of VO2 up to 50% to 75% of VO2max. After a given point (ventilator threshold-VT) this linearity is lost and the increase in VE becomes exponential. VT is an important concept in exercise physiology and has clinical significance. The reason for the exponential rise of VE is increased output of carbon dioxide from buffering lactate. In moderate to heavy exercises, tidal volume can increase to 50%, but rarely exceeds 60% of the vital capacity. Further increases in VE are accomplished by increases in respiratory frequency as tidal volume starts to decline. At maximal exercise, respiratory frequency is 40- 45 in the young and it can be up to 60/min. in athletes; alveolar PO2 does not change secondary to hyperventilation while arterial PO2 decreases to 85-90 mmHg; the blood PCO2 increases and pH decreases, and muscle temperature increases. Due to these factors tissue oxygenation increases. Major stimulus for ventilation in the exercise comes from higher brain centres. Chemoreceptors and input from active muscles, tendons and joints have a part in finetuning of the ventilation. Respiratory system is associated with VCO2 rather than VO2 during exercise.
The more efficient pulmonary gas exchange of endurance athletes during exercise can not be explained by lung structure and resting pulmonary function. Capacity of the respiratory muscles can not be used completely even at maximal exercise. Vital capacity does not change by training, at least in adults. Acute and chronic adaptations of the respiratory system to exercise are discussed in this review. Keywords: ventilation, exercise, PO2, PCO2, pH
Solunum Sisteminin Egzersize Akut ve Kronik UyumuHakkı GökbelSelçuk Üniversitesi Meram Tıp Fakültesi, Fizyoloji Ad, Spor Fizyolojisi Bd, Konya
Solunum sisteminin egzersize verdiği akut cevabı egzersizin süresi ve tipi etkiler. Hafif-orta şiddette kısa süreli egzersizlerin başlangıcında yaklaşık 20 saniye solunum dakika volümü (VE) hızla, sonra kararlı duruma ulaşıncaya kadar daha yavaş artar. Kararlı duruma ulaşıldıktan sonra periferik duyusal geri besleme mekanizmalarıyla solunumda küçük düzenlemeler yapılır. Şiddeti maksimale kadar artan egzersizlerde ventilasyon dakikada 100, 150, hatta 200 litreye çıkar. VO2max'ın yaklaşık %50-75'ine kadar VE'deki artış VO2 artışıyla paraleldir. Belirli bir noktadan (solunumsal eşik) sonra paralellik bozulur; artık VE'deki artış daha fazladır. Solunumsal eşik, egzersiz fizyolojisi ve klinik açıdan önemli bir kavramdır. Solunumsal eşikten itibaren ventilasyonun daha fazla artmasının nedeni, laktatın tamponlanmasıyla CO2'nin açığa çıkmasıdır. Orta derecede yoğun veya yoğun egzersizlerde, tidal volüm vital kapasitenin %50'sine kadar yükselebilir, %60'ını nadiren aşar. Maksimal yüke yaklaşınca tidal volüm azalmaya başladığından VE'deki artış solunum sıklığının artmasına bağlıdır. Maksimal egzersizde dakikada solunum sıklığı gençlerde 40-45'tir, sporcularda 60'a kadar çıkabilir. Oluşan hiperventilasyon alveoler PO2'nin değişmemesini sağlar, arteriyel PO2 85-90 mmHg'ye düşer. Kanda PCO2 artar, pH düşer, kas sıcaklığı yükselir. Bu faktörler dokuya O2 verilmesini artırır. Egzersizde ventilasyonu artıran başlıca uyaran yüksek beyin merkezlerinden gelir. Kemoreseptörler ve çalışan kaslardan, tendonlardan ve eklemlerden gelen bilgiler ventilasyonun hassas düzenlenmesinde rol alır. Egzersizde solunum sistemi alınan O2 volümünden çok, atılan CO2 volümüyle ilişkilidir.
Dayanıklılık antrenmanı yapanlarda egzersizde akciğer gaz değişiminin daha etkin olması, akciğer yapısıyla ve istirahatteki akciğer fonksiyonlarıyla açıklanamaz. Maksimal egzersizde bile solunum kaslarının kapasitesi tam olarak kullanılmamaktadır. Vital kapasite, en azından yetişkinlerde, antrenmanla değişmez. Bu derlemede solunum sisteminin egzersize akut ve kronik uyumu ele alınacaktır. Anahtar Kelimeler: ventilasyon, egzersiz, PO2, PCO2, pH
Hakkı Gökbel. Acute and Chronic Adaptations of the Respiratory System to Physical Exercise. Eurasian J Pulmonol. 2012; 14(1): 9-11
Corresponding Author: Hakkı Gökbel, Türkiye |
|