Hartslag en zuurstofverbruik
De cardiovasculaire en respiratoire systemen zijn zodanig verbonden dat men niet zonder de ander kan functioneren. Deze twee systemen werken samen om metabolisme in alle systemen door het lichaam mogelijk te maken door zuurstof af te geven en afvalstoffen te verwijderen.
Zuurstofverbruik
Zuurstofverbruik, afgekort als VO2, is een maat voor het zuurstofvolume dat door het lichaam wordt gebruikt. VO2, zoals beschreven door Dr. Benjamin Levine, is gebaseerd op de Fick-vergelijking, die zegt dat het zuurstofverbruik afhankelijk is van het product van zuurstofafgifte en -extractie. Zuurstofextractie houdt rekening met de hoeveelheid zuurstof in arterieel bloed die naar metabolisch actief weefsel wordt gestuurd en de hoeveelheid zuurstof in veneus bloed die naar het hart wordt teruggevoerd. Het verschil in arterieel zuurstofgehalte en veneus zuurstofgehalte bepaalt de hoeveelheid zuurstof die door het weefsel werd gebruikt. Zuurstofafgifte is aan de andere kant een maat voor de hartfunctie, met name voor de hartuitvoer. De hartcapaciteit bepaalt de hoeveelheid bloed die elke slag uit het hart wordt gepompt. Cardiale output is het product van hartslag en slagvolume, of de hoeveelheid bloed die per slag wordt gepompt.
Volgens Levine is het zuurstofverbruik in grotere mate beperkt door zuurstofafgifte in plaats van zuurstofextractie. Dit legt veel nadruk op het samenspel tussen VO2 en hartslag en benadrukt het belang van de interactie tussen de cardiovasculaire en respiratoire systemen.
Consumptie verhogen
"Fysiologie van Sport en Oefening" zegt dat iedereen hetzelfde zuurstofverbruik in rust heeft per gegeven lichaamsgewicht. Als een persoon echter van een rusttoestand naar een oefening gaat, vraagt het lichaam meer zuurstof voor stofwisselingsprocessen om aan de energiebehoeften te voldoen. Natuurlijk, terwijl het lichaam van rust naar oefening overgaat, begint de hartslag gestaag te stijgen. Deze cardiovasculaire reactie zorgt voor snellere zuurstofafgifte aan het werkweefsel, zoals skeletspieren, wat zorgt voor een toename van het zuurstofverbruik.
Zuurstofverbruik verminderen
Ziekten van het cardiovasculaire systeem hebben de neiging om een afname in zuurstofverbruik te veroorzaken die het vermogen van een individu om deel te nemen aan fysieke activiteit beperkt. De aard van hartfalen voorkomt bijvoorbeeld dat het hart de hartslag voldoende verhoogt. Zonder de toename van de hartslag is de zuurstofafgifte en dus het zuurstofverbruik beperkt. De ontwikkelaar van het Weber Heart Failure Classification-systeem, Dr. Karl Weber, heeft aangetoond dat bij ernstig hartfalen de zuurstofextractie wordt verbeterd om de afname van de zuurstoftoevoer te compenseren. Dit onderzoek onderstreept de belangrijke relatie tussen zuurstofverbruik en de factoren van zuurstofafgifte.
Eliteatleten
Terwijl oefening over het algemeen de zuurstofafgifte verhoogt, is het mogelijk dat het cardiovasculaire systeem het ademhalingssysteem overtreft. Onderzoek gepubliceerd door Dr. Scott Powers in "Sports Medicine" onderzoekt de effecten van het te veel verhogen van de hartslag. Wanneer bloed in een zeer snel tempo door de longen reist, is er weinig tijd voor zuurstof om de long te verlaten en het bloed in te gaan. Dit betekent dat het bloed minder zuurstof vervoert dan normaal, een aandoening die hypoxemie wordt genoemd en die daarom minder zuurstof afgeeft dan het lichaam nodig heeft. Hypoxemische aandoeningen leiden over het algemeen tot flauwvallen als gevolg van een gebrek aan zuurstof voor de hersenen en andere vitale organen. Dit illustreert het delicate evenwicht dat tussen de cardiovasculaire en respiratoire systemen moet worden gehouden om het zuurstofverbruik te maximaliseren.
Andere variabelen
Terwijl de hartslag een integrale rol speelt in het zuurstofverbruik, is aangetoond dat het slagvolume, de tweede factor voor zuurstofafgifte, een veel groter effect heeft op VO2. Verschillende variabelen kunnen de hoeveelheid bloed per afzonderlijke pomp per slag verhogen, terwijl veranderingen in de trainingshartslag minimaal zijn. De aanpasbaarheid van slagvolume maakt het een meer prominente variabele in de bepaling van maximaal zuurstofverbruik. Om de grenzen van zuurstofverbruik te bepalen, zijn beide variabelen van zuurstofafgifte belangrijk.
