Οξυγόνο, κατανάλωση

Κατά παράδοση, ως εκτίμηση της ικανότητας στην άσκηση έχει τεθεί η κατανάλωση οξυγόνου (V'O2, peak ), μετά τροποποίηση ως προς ύψος και αυτό αποτελεί, ακόμη, τη συνήθη τακτική στη αθλητιατρική και τις δοκιμασίες κοπώσεως.

Σχεδόν 250 ml Ο2 καταναλώνονται κάθε min από σε ανάπαυση ευρισκόμενου σε εγρήγορση ατόμου και, επομένως, κάθε λεπτό καταναλώνεται το 25% του αρτηριακού Ο2. (φυσικώς και χημικώς συνδεδεμένου). Έτσι, η Ηb στο μικτό, φλεβικό αίμα είναι περίπου 70-75% κορεσμένη (95%-25%). Στην πραγματικότητα, περισότερο Ο2 μεταφέρεται στους ιστούς, παρ΄ό,τι τελικά καταναλώνεται. Εάν η κατανάλωση Ο2 είναι υψηλή, όπως επί σωματικής καταπονήσεως, πχ., άσκηση, οι αυξημένες απαιτήσεις σε Ο2 ικανοποιούνται συνήθως με αύξηση της καρδιακής εξωθήσεως, με βάση την εξίσωση:

 Απόδοση Ο2 (ml Ο2 /min) = καρδιακή εξώθηση (l/min) x συγκέντρωση Ηb (gr/l) x 1,31 ml Ο2 /g Hb x % κορεσμός

 Εν τούτοις, χαμηλή καρδιακή εξώθηση, χαμηλή συγκέντρωση Hb (αναιμία) ή χαμηλός κορεσμός % της Ηb μπορεί να απολήξει σε μειωμένη απόδοση Ο2, εκτός και εάν ενεργοποιηθεί αντιρροπιστικός μηχανισμός από κάποιον από τους άλλους παράγοντες (πχ., η αναιμία μπορεί να αντιρροπείται από αύξηση της καρδιακής εξωθήσεως, αύξηση του καρδιακού ρυθμού ή του όγκου παλμού).

 Η φυσιολογική κατανάλωση Ο2 , σε ηρεμία, V̇Ο2 rest κυμαίνεται περί τα 250 ml/min, ((3.5-4.0 ml/min/kg). Επί ασκήσεως η κατανάλωση Ο2 αυξάνεται ανάλογα  με το παραγόμενο μυϊκό έργο. Η κατανάλωση Ο2  αυξάνεται συνεχώς, μέχρι την εξάντληση και επιτευχθεί ένα μέγιστο όριο καταναλώσεως Ο2  (V̇Ο2  MAX). Μετά την εφάνιση της εξαντλήσεως, και την επίτευξη της V̇Ο2  ΜΑΧ δεν είναι δυνατή η περαιτέρω αύξηση της καταναλώσεως Ο2 .  

Για κάθε άτομο, η V̇Ο2  ΜΑΧ είναι αναπαραγώγιμη, και καλώς περιγραφόμενο τελικό σημείο. Η V̇Ο2 ΜΑΧ που μπορεί να επιτύχει ένα άτομο αποτελεί ένδειξη, ως ένα βαθμό, της ικανότητάς του να εκτελεί μυϊκόέργο. Η συστηματική άσκηση μπορεί να αυξήσει το επίπεδο του V̇Ο2 ΜΑΧ.

Εν τούτοις, άλλοι παράγοντες, όπως η ηλικία και το φύλλο, έχουν πιστιποιηθεί ότι εμπλέκονται για τη διαμόρφωση της τιμής V'O2 peak (1, &, &, &).

Μονάδες ΜΕΤ

Η V̇Ο2  ΜΑΧ για ένα μη αθλούμενο ενήλικο άτομο είναι περίπου 1700 l/min περίπου 7 φορές τη φυσιολογική του τιμή ηρεμίας (250 ml/min). Για έναν ασκημένο αθλητή, μπορεί να φτάσει το επίπεδο των 5800 ml/min, δηλαδή 23 φορές περισσότερο  την τιμή ηρεμίας. Ένας τρόπος συσχετισμού της V̇Ο2   ηρεμίας προς V̇Ο2  ΜΑΧ είναι μέσω μιας μονάδας που ονομάζεται ΜΕΤS. Μια ΜΕΤ είναι το ποσό του Ο2  που καταναλώνεται,κατά την ηρεμία, δηλάδή περίπου 250 mL Ο2 /min.  Ή πιο ειδικά, 3.5 ml/min/kg σωματικού βάρους. Επομένως, για ένα άτομο, βάρους 80 kg μια ΜΕΤ υπολογίζεται με την παρακάτω εξίσωση:

80 kg X 3.5 ml O2/min/kg = 280 ml O2/min

Οι ΜΕΤS είναι πολλαπλάσια της V̇Ο2  ηρεμίας. Εάν ένα άτομο, της προηγούμενης εξισώσεως, πρόκειται να αυξήσει την κατανάλωση Ο2  στα 2240 ml Oz/min (Χ8 της V̇Ο2  ηρεμίας) αυτή η Χ9 αύξηση της καταναλώσεως Ο2  θα αντανακλούσε μεταβολική  αύξηση  7ΜΕΤS, πάνω από την κατανάλωση ηρεμίας.

Ο υπολογισμός των ΜΕΤS βασίζεται στη διαίρεση της Ο2  ΜΑΧ που επιτυγχάνει ένα άτομο με φυσιολογική  V̇Ο2  ηρεμίας. Η τιμή ΜΕΤS μπορεί να υπλογισθεί με βάση την εξίσωση:

MΕΤS = V̇Ο2  ΜΑΧ / (3.5 ml O2/min/kg X kg σωματικού βάρους)

Με αυτά τα δεδομένα, ένα μη αθλούμενο άτομο μπορεί να αυξήσει την V̇Ο2 Χ7, με μέγιστη άσκηση. Οι αθλητές μπορούν να αυξήσουν τις METS τους, Χ23.

Στις δοκιμασίες κοπώσεως πρέπει να υπολογισθεί η κατανάλωση Ο2

Σημειώνεται ότι οι  μονάδες μετρήσεως για την V̇Ο2  κατά τη διάρκεια δοκιμασίας κοπώσεως είναι l/min STPD και διαφέρουν από τις μονάδες l/min, όπως π.χ., 250 ml/min, ποπυ χρησιμοποπιείται στην φυσιολογία της αναπνοής, σε σχέση με 0.250 L/min, που χρησιοποιίται στη φυσιολογία της ασκήσεως. Υπάρχουν δύο διαφορετικές μέθοδοι για τον υπολογισμό της V̇Ο2 , που διαφέρουν ανάλογα με το εάν ο εισπνεόμνος ή εκπνεόμενος όγκος χρησιμοποιείται για τον ορισμό της V̇Ο2 κατά τη διάρκεια της δοκιμασίας καρδιοπνευμονικής κοπώσεως.

Μέτρηση της V̇Ο2

 Εάν, τόσο ο εισπνεόμξενος, όσο και ο εκπνεόμενος αναπνεόμενος όγκος μετριέται, στις δοκιμαίες κοπώσεως, τότε η κατανάλωση Ο2 μπορεί να υπολογιστεί, σύμφωνα με την επόμενη εξίσωση:

V̇Ο2 = {Fi Ο2  Χ I ) - (FΕ Ο2   X V̇Ε )

 

Όπου Fi Ο2 = 0.2093, FEΟ2 μετριέται από τον μικτό εκπνεόμενο αέρα που συλλέγεται και αναλύεται,  

και V̇Ι   και V̇Ε , που εκφέρονται σε l/min, είναι ο εισπνευστικός καιο εκπνευστικός κατά λεπτό αερισμός, αντίστοιχα, σε STPD. Οι τιμές αυτές μετατρέπονται σε σε ATPS, κατ΄ευθεία ή μέσω μετατροπής τους σε BTPS. Για τις μετατροπές, λαμβάνονται υπ΄όψη οι παρακάτω εξισώσεις (βλέπε λήμμα: μετατροπή ATPS/BTPS/STPD)

Εάν μόνο ο εκπνεόμενος κατά λεπτό όγκος λαμβάνεται υπ΄όψη, χρησιμοποιείται η επόμενη εξίσωση:

V̇Ο2  = {[[(1-FEΟ2FECΟ2 )/(1-FiΟ2)]ΧFiΟ2-FeΟ2]} Χ E

        Όπου οι ποσότητες FEΟ2 , FECΟ2 μετριούνται ως μικτοί εκπνεόμενοι όγκοι αέρος, κατά τη διάρκεια της δοκιμασίας, η τιμή FiΟ2 είναι 0.2093και ο V̇E, μετριέται κατά τη διάρκεια της ασκήσεως, αλλά μετατρέπεται σε STPD. Η τιμή αυτήξ μπορεί να παραληφθεί είτε από μια ATPS ή από μια BTPS μέτρηση και να μετατραπεί, με΄βάση εξισώσεις μετατροπής, που αναφέρονται στο λήμμα….

Το τμήμα  (1-FEΟ2FECΟ2 )/(1-FiΟ2)]  της εξισώσεως  που πολλαπλασιάζεται με το FiΟ2 περιλαμβάνεται στην εξίσωση, προκειμένου να διορθωθεί η εξίσωση γιοα τη διαφορά τν όγκων μεταξύ εισπνοής και εκπνοής. Όπως είναι γνωστό, η διαφορά αυτή είναι απότοκη των επιδράσεων του αναπνευσττικού πηλίκου R.

 Μέτρηση των ΜΕΤS

 Η τιμή των ΜΕΤS μπορεί να υπολογιστεί με βάση την εξίσωση:

METS= [V̇Ο2  ΜΑΧ /[0.0035 (l/min/kg) Χ Wt (sub)]

Όπου 0.0035  l/min/kg)είναι ηφυσιολογική τιμή ηρεμία της V̇Ο2  και Wt SUB είναι το πραγματικό βάρος των ασθενών σε Kg.

βιβλιογραφία

1. A°strand PO,Rodahl K, eds. Textbook of Work Physiology. 3rd Edn.NewYork, McGraw-Hill, 1986
2. Αstrand I. Aerobic work capacity in men and women with special reference to age. Acta Physiol Scand 1960; 49: Suppl. 169, 1–92.
3. Hermansen L, Saltin B. Oxygen uptake during maximal treadmill and bicycle exercise. J Appl Physiol 1969; 26: 31–37.
4. Dehn MM, Bruce RA. Longitudinal variations in maximal oxygen intake with age and activity. J Appl Physiol 1972; 33: 805–807.
5. Astrand I, Astrand PO, Hallback I, Kilbom A. Reduction in maximal oxygen uptake with age. J Appl Physiol 1973; 35: 649–654.
6. Ogawa T, Spina RJ, Martin WH 3rd, et al. Effects of aging, sex, and physical training on cardiovascular responses to exercise. Circulation 1992; 86: 494–503.
7. Proctor DN, Joyner MJ. Skeletal muscle mass and the reduction of V9O2 max in trained older subjects. J Appl Physiol 1997; 82: 1411–1415.
8. Toth MJ, Gardner AW, Ades PA, Poehlman ET. Contribution of body composition and physical activity to age-related decline in peak V9O2 in men and women. J Appl Physiol 1994; 77: 647–652.