Θεματολόγιο Πνευμονολογίας

Η άσκηση τροφοδοτείται με χημική ενέργεια προερχόμενη από την λαμβανόμενη τροφή, που μεταμορφώνεται σε μηχανική ενέργεια, μέσω της παραγωγής έργου από τους μύες. Οι σκελετικοί μύες αποτελούνται από διαφορετικής συστάσεως μυϊκές ίνες, που διαφέρουν ως προς τα μηχανικά και μεταβολικά χαρακτηριστικά τους. Για έργο που απαιτεί σχετικά χαμηλή παραγωγή δυνάμεως, οι πλέον αποδοτικές και πλέον αερόβιες ίνες τύπου Ι στρατολογούνται κατά προτεραιότητα. Με υψηλότερες απαιτήσεις παραγωγής έργου, ή για ταχύτερες συσπάσεις, αναλαμβάνουν οι λιγότερο αποδοτικές και περισσότερο γλυκολυτικές ίνες, τύπου ΙΙ ('αναερόβιες'). Το profil συσπάσεως των μυών πρέπει να ενορχηστρωθεί αποδοτικά για την καλύτερη εκτέλεση.

Ενώ το ATP είναι η υποχρεωτική ενεργιακή πηγή για τη σύσπαση των μυών η χαμηλή συγκέντρωσή του (~mMkg1) διατηρείται με αύξηση της αερόβιας και αναερόβιας παραγωγής του.

Πίνακας: πηγές ανασυνθέσεως ΑΤΡ

Αεροβίες  πηγές       μεταφορά Ο₂.                    Αποθήκες Ο₂.

Αναερόβιες πηγές    αποθήκες Pcr              παραγωγή γαλακτικού ̅ και Η⁺  O2 defπmusc O2 def (lung)

Η άμεση αντίδραση για την ανασύνθεση του ΑΤΡ είναι η εκτροπή της τοπικά αποθηκευμένης  φωσφοκρεατινίνης  (PCr) σε κρεατινίνη (Cr) και ανόργανο φωσφορικό οξύ, Pi:

PCr →Cr + Pi + DG                 {1}

Όπου το DG είναι η ελεύθερη ενέργεια που παράγεται κατά την υδρόλυση του ΑΤΡ. Η PCr, κατά συνέπεια, μειώνεται, ανάλογα με την παραγωγή έργου και το μέγεθος της μειώσεως εξαρτάται από τον ρυθμό αυξήσεως της χρησιμοποιήσεως Ο₂ μέχρι την επέλευση σταθεροποιημένων τιμών (σσ). Επομένως, λιγότερο ασκημένα άτομα έχουν μεγαλύτερη μείωση της Pcr για δεδομένου ρυθμό παραγωγής έργου (WR), συγκριτικά με τα καλύτερα ασκημένα άτομα. Η μείζων πηγή ανασυνθέσεως ΑΤΡ, εν τούτοις, είναι η οξειδωτική φωσφορυλίωση, προερχόμενη από το Ο₂ της ατμόσφαιρας που εισπνέεται, κατά τη διάρκεια της ασκήσεως και τις αποθήκες Ο₂. Η πνευμονική πρόσληψη Ο₂,  V̇Ο₂, συνδέεται με την άμεση επιρροή της αυξήσεως της καρδιακής εξωθήσεως (Q̇) και την επιβραδυνομένη επιρροή της αυξήσεως της αρτηριοφλεβικής διαφοράς Ο₂ στους μύες. Σε ‘σσ’ όλοι οι μετασχηματισμοί ενέργειας προέρχονται από την αερόβια ανταλλαγή από το μεταφερόμενο Ο₂, χωρίς συνεισφορά από τις αποθήκες Ο₂ ή άλλους αναερόβιους μηχανισμούς. Η V̇Ο₂ κατά συνέπεια, παραμένει σταθερή, για όσο διάστημα το WR παραμένει σταθερό. Το ”σσ” επίπεδο της αποβολής CO₂ (V̇CO₂) εξαρτάται από το μίγμα θρεπτικών συστατικών που προσλαμβάνεται με τη διατροφή και μεταβολίζεται. Πριν από την επίτευξη ”σσ”, πρέπει να διατεθεί ενέργεια από άλλες πηγές. Το ισοδύναμο Ο₂ αυτών των αντιδράσεων ονομάζεται έλλειμμα Ο₂ (Ο₂ def). Ενώ ο απαιτούμενος χρόνος για να επιτευχθούν συνθήκες ”σσ” κυμαίνεται περί τα 3 λεπτά, για το Ο₂ προκειμένου να εξασφαλίσει ”σσ”, στα νέα άτομα, απατείται πολύ μεγαλύτερος χρόνος στους ηλικιωμένους ή ασθενείς, των οποίων το Ο₂ def θα είναι, κατά συνέπεια, μεγαλύτερο. Ως αποτέλεσμα της μεγαλύτερη ιστικής ανοχής στο CO₂, ο χρόνος για την παραγωγή  V̇CΟ₂ είναι σημαντικά μεγαλύτερος, με αποτέλεσμα το αναπνευστικό πηλίκο (R=V̇CΟ₂ /V̇Ο₂) υπολείπεται κατά τον παροδικό χρόνο. Κάτω από την ουδό του γαλακτικού οξέος (θ_L) η αύξηση της  V̇Ο₂ ”σσ” είναι σχεδόν σταθερή συνάρτηση του WR για μέσης εντάσεως εργοποδήλατο, υπό σταθερή ταχύτητα πεταλιού και δεν μεταβάλλεται ουσιωδώς με την προσαρμογή, την εξοικείωση στην άσκηση, την ηλικία, το φύλο. Η τυπική κλίση της ΔV̇Ο₂/ΔWR κυμαίνεται περί το 10 ml/min W.

Για 100 W WR, η V̇Ο₂ ”σσ”, πρότυπης ποδηλασίας, με μέση ταχύτητα 60-70 rpm συντίθεται από:

[α] κατανάλωση Ο2 ηρεμίας: περίπου 250 ml/min

[β] μη μετρούμενη επιπλέον κατανάλωση Ο2 για να κινηθούν τα πόδια χωρίς φορτίο , περίπου 250 ml/min και,

[γ] αύξηση του ΔV̇Ο2 ”σσ” περίπου 1000 ml/min. Σύνολο 1500 V̇Ο2 ml/min.

Ο ρυθμός, υπό τον οποίο η κατανάλωση Ο₂ αυξάνεται στην πορεία προς τη ‘σσ’, που είναι συντομότερη στους εκ=ξασκημένους, αποτελεί τον μείζονα καθοριστή του Ο₂ def, για δεδομένο WR.  Μεγάλο Ο₂ def για δεδομένο WR απαιτεί μεγαλύτερη κατανάλωση αποθηκλευμένης ενέργειας και προδιαθέτει σε πρώιμη γαλακτική οξέωση (χαμηλό Θ_L). Όταν το Ο₂ δεν χρησιμοποιείται σε κατάλληλους ρυθμούς, είτε λόγω ανεπαρκούς αποδόσεως, ή λόγω αδυναμίας χρησιμοποιήσεως, ΑΤΡ μπορεί, μόνο, να παραχθεί μέσω αναερόβιων οδών:

C₆H₁₂O₆  (glucose )→(lactate̅    +     H ⁺ )  + 2ATΡ        [2]

Η αύξηση των συγκεντρώσεων πρωτονίων στα κύτταρα παράγει μεγαλύτερη κόπωση και επηρεάζει την ικανότητα συστολής των σκελετικών μυών και τους μηχανισμούς ελέγχου της αναπνοής. Το όφελος, εν τούτοις, είναι ότι η παροχή ΑΤΡ μπορεί να συντηρηθεί: 1 ΑΤΡ ανά μόριο γαλακτικού οξέος, που σχηματίζεται από γλυκόζη, ή 1.5 μόρια ΑΤΡ από γλουκαγόνο.

Το σύστημα διττανθρακικών,  HCO₃̄,  είναι ο σπουδαιότερος μη αναπνευστικός καθοριστής στη ρύθμιση της οξεοβασικής ισορροπίας, κατά τη διάρκεια της ασκήσεως, όντας λειτουργικά ανοικτά προς την ατμόσφαιρα, μέσω των αντιδράσεων:

Ενώ κάθε ιόν πρωτονίου που συνδέεται με ένα ιόν HCO₃̄ παράγει ένα επιπλέον μόριο CO₂, που θα αποβληθεί με τον αερισμό (V̇CO₂) ο ρυθμός με τον οποίο παράγεται αυτό το μόριο CO₂ (V̇CO₂ ) εξαρτάται από τον ρυθμό με τον οποίο μειώνονται τα HCO₃̄.