Herzfrequenz und Sauerstoffverbrauch
Das Herz-Kreislauf- und Atmungssystem ist so miteinander verbunden, dass einer ohne den anderen nicht funktionieren kann. Diese beiden Systeme arbeiten zusammen, um den Stoffwechsel in allen Systemen im ganzen Körper durch die Zufuhr von Sauerstoff und das Entfernen von Abfällen zu ermöglichen.
Sauerstoffverbrauch
Der Sauerstoffverbrauch, abgekürzt als VO2, ist ein Maß für das vom Körper verbrauchte Sauerstoffvolumen. VO2 basiert, wie von Dr. Benjamin Levine beschrieben, auf der Fick-Gleichung, die besagt, dass der Sauerstoffverbrauch vom Produkt der Sauerstoffzufuhr und -extraktion abhängt. Bei der Sauerstoflextraktion wird die Sauerstoffmenge im arteriellen Blut, die an das metabolisch aktive Gewebe abgegeben wird, und die Sauerstoffmenge im venösen Blut berücksichtigt, die an das Herz abgegeben wird. Der Unterschied des arteriellen Sauerstoffgehalts und des venösen Sauerstoffgehalts bestimmt die Sauerstoffmenge, die vom Gewebe verwendet wurde. Die Sauerstoffzufuhr ist dagegen ein Maß für die Herzfunktion, insbesondere für das Herzminutenvolumen. Das Herzzeitvolumen bestimmt die Blutmenge, die bei jedem Schlag aus dem Herzen gepumpt wird. Das Herzzeitvolumen ist das Produkt aus Herzfrequenz und Schlagvolumen oder der pro Schlag gepumpten Blutmenge.
Laut Levine ist der Sauerstoffverbrauch eher durch die Sauerstoffabgabe als durch die Sauerstoffextraktion begrenzt. Dies legt großen Wert auf das Zusammenspiel von VO2 und Herzfrequenz und unterstreicht die Bedeutung der Interaktion zwischen dem Herz-Kreislauf- und Atmungssystem.
Verbrauch erhöhen
"Physiologie von Sport und Bewegung" besagt, dass jeder im Ruhezustand den gleichen Sauerstoffverbrauch pro Körpergewicht hat. Wenn sich ein Individuum jedoch von einem Ruhezustand zu einem Sport bewegt, benötigt der Körper mehr Sauerstoff für Stoffwechselprozesse, um mit dem Energiebedarf Schritt zu halten. Wenn sich der Körper von der Ruhe zur Übung bewegt, steigt die Herzfrequenz natürlich stetig an. Diese kardiovaskuläre Reaktion ermöglicht eine schnellere Sauerstoffabgabe an das Arbeitsgewebe wie den Skelettmuskel, wodurch der Sauerstoffverbrauch erhöht wird.
Verringerung des Sauerstoffverbrauchs
Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems neigen dazu, den Sauerstoffverbrauch zu senken, wodurch die körperliche Aktivität des Einzelnen eingeschränkt wird. Die Art der Herzinsuffizienz verhindert beispielsweise, dass das Herz die Herzfrequenz ausreichend erhöht. Ohne die Erhöhung der Herzfrequenz ist die Sauerstoffabgabe und damit der Sauerstoffverbrauch begrenzt. Der Begründer des Weber-Herzversagensklassifizierungssystems, Dr. Karl Weber, hat gezeigt, dass bei schwerer Herzinsuffizienz die Sauerstoffentnahme verbessert wird, um die Abnahme der Sauerstoffzufuhr zu kompensieren. Diese Forschung unterstreicht den wichtigen Zusammenhang zwischen dem Sauerstoffverbrauch und den Faktoren der Sauerstoffzufuhr.
Elite-Athleten
Während körperliche Betätigung im Allgemeinen die Sauerstoffabgabe erhöht, ist es möglich, dass das Herz-Kreislauf-System die Atmungsaktivität übertrifft. Die von Dr. Scott Powers in "Sports Medicine" veröffentlichte Forschung untersucht die Auswirkungen einer zu starken Herzfrequenzerhöhung. Wenn das Blut sehr schnell durch die Lunge wandert, bleibt wenig Zeit für den Sauerstoff, um die Lunge zu verlassen und in das Blut zu gelangen. Dies bedeutet, dass das Blut weniger Sauerstoff als normal transportiert, ein Zustand, der als Hypoxämie bezeichnet wird, und daher weniger Sauerstoff liefert, als der Körper fordert. Hypoxämische Zustände führen im Allgemeinen zu Ohnmacht aufgrund von Sauerstoffmangel im Gehirn und anderen lebenswichtigen Organen. Dies veranschaulicht das empfindliche Gleichgewicht, das zwischen dem Herz-Kreislauf- und dem Atmungssystem eingehalten werden muss, um den Sauerstoffverbrauch zu maximieren.
Andere Variablen
Während die Herzfrequenz eine wesentliche Rolle beim Sauerstoffverbrauch spielt, hat das Schlagvolumen, der zweite Faktor der Sauerstoffabgabe, einen viel größeren Effekt auf VO2 gezeigt. Mehrere Variablen können die Blutmenge erhöhen, die eine einzelne Pumpe pro Schlag pumpt, während Änderungen der Trainingsherzfrequenz minimal sind. Die Anpassungsfähigkeit des Schlagvolumens macht es zu einer herausragenden Größe bei der Bestimmung des maximalen Sauerstoffverbrauchs. Für die Bestimmung der Grenzen des Sauerstoffverbrauchs sind beide Variablen der Sauerstoffabgabe wichtig.
