Trening i układy: cz. 4.

autor:
24 Listopad 2010
0
Trening i układy: cz. 4.

W tym tygodniu wracamy na chwilę z naukowym klimatem dla nieco bardziej dociekliwych czytelników. Mieliśmy już układ nerwowy, mięśnie i układ krwionośny, tym razem kolej na układ oddechowy. Miłej lektury.

By nasz organizm działał, wymaga stałego zaopatrywania w tlen. Bez tego niemożliwy byłby metabolizm. Dostarczanie tlenu to działka naszego układu oddechowego, który:

– stanowi bardzo dużą powierzchnię wymiany gazowej ? ok. 100 metrów kwadratowych (!) ? przez którą tlen jest wprowadzany a dwutlenek węgla odprowadzany z ustroju;

– utrzymuje odpowiednią różnicę ciśnień tlenu i dwutlenku węgla w powietrzu w płucach i we krwi ? ta różnica jest siłą napędową wymiany gazowej;

– nawilża i ogrzewa, a także ?filtruje? powietrze wprowadzane do pęcherzyków płucnych;

– uczestniczy w utrzymaniu równowagi kwasowo-zasadowej organizmu;

– uczestniczy w reakcjach obronnych organizmu.

Krótko o budowie.
Układ oddechowy można przedstawić jako system kolejno rozgałęziających się rur (co jeśli przyjrzeć się obrazkowi poniżej wydaje się logiczne). Wdychane przez nas powietrze wędruje sobie kolejno przez gardło (pharynx), krtań (larynx), tchawicę (trachea) i oskrzela (brocnchus), by ostatecznie dotrzeć do płuc.

Wewnątrz płuc powietrze biegnie dalej kolejnym odgałęzieniami oskrzeli (posiadającymi coraz mniejszą średnicę). Na końcu tej drogi znajdują się najwęższe oskrzeliki ? przechodzące w oskrzeliki końcowe i dalej oskrzeliki oddechowe połączone przewodzikami pęcherzykowymi z pojedynczymi pęcherzykami płucnymi. W pęcherzykach płucnych odbywa się wymiana gazowa.

Etapy oddychania.
Wyróżniamy trzy:

– oddychanie zewnętrzne – na które składa się wymiana gazów pomiędzy powietrzem atmosferycznym a pęcherzykiem płucnym, pomiędzy pęcherzykiem płucnym a osoczem krwi oraz pomiędzy osoczem a krwinkami czerwonymi; ten etap zachodzi na poziomie płuc;

– transport gazów ? zachodzi na przestrzeni pomiędzy płucami a tkankami organizmu; tlen jest transportowany przez krwinki czerwone w powiązaniu z hemoglobiną, dwutlenek węgla zaś jest przenoszony głównie przez osocze, w którym jest rozpuszczony;

– oddychanie wewnętrzne ? czyli wymiana gazów pomiędzy środowiskiem zewnątrzkomórkowym a wnętrzem komórek; do tego etapu zaliczamy też wykorzystanie tlenu w procesach zachodzących w komórce i powstanie w nich dwutlenku węgla.

Wdech.
Zachodzi w następstwie skurczu mięśni wdechowych. Skurcz ten powoduje zwiększenie wymiarów klatki piersiowej, które prowadzi do powstania podciśnienia w całych płucach ? tzn. ciśnienie to staje się mniejsze niż ciśnienie atmosferyczne ? powietrze napływa więc do wnętrza płuc wyrównując ciśnienia. Gdy ciśnienie wewnątrz pęcherzyków płucnych i ciśnienie atmosferyczne stają się równe ? wdech ustaje.
Podczas spokojnego wdechu mięśnie aktywne to przepona i mięśnie międzyżebrowe. Podczas oddychania wysiłkowego, gdy zwiększa się zapotrzebowanie na tlen, do pracy włączają się mięśnie wdechowe dodatkowe: mięśnie pochyłe szyi, mięsień mostkowo-sutkowo-obojczykowy, mięsień piersiowy mniejszy, mięśnie dźwigacze łopatki, mięśnie prostowniki grzbietu, mięśnie czworoboczne oraz zębate przednie.

Wydech.
Pojawia się w konsekwencji rozkurczu mięśni wdechowych, które wcześniej zainicjowały wdech. Ustanie ich działania powoduje, że siły sprężystości ścian klatki piersiowej (która jest rozciągana podczas wdechu) zaczynają zmniejszać jej wymiary. Jest tu pewna analogia do rozciągania sprężyny ? musimy włożyć pewną pracę, by ją rozciągnąć (wdech), a gdy ją puścimy sama wróci do stanu wyjściowego (wydech). Ze względu na to, że struktury tworzące klatkę piersiową wykazują sprężystość, wydech może się odbywać bez udziału mięśni. Jednak podczas wysiłku każdy wdech i wydech musi zachodzić znacznie szybciej niż w spoczynku. Dlatego też wtedy włączają się mięśnie wydechowe: mięśnie ściany brzusznej, mięsień czworoboczny lędźwi, mięsień biodrowo ? żebrowy oraz mięsień zębaty tylny dolny.

Regulacja oddychania.
Tak jak wszystko w naszym organizmie, tak i oddychanie podlega kontroli układu nerwowego.
Mięśnie oddechowe to mięśnie poprzecznie prążkowane, zależne od naszej woli. Ich skurcz zachodzi pod wpływem impulsu z układu nerwowego. Świadomie możemy regulować częstość i głębokość oddechów oraz czas bezdechu. Jednak występowanie rytmu oddechowego jest kontrolowane przez ośrodki, na które bezpośrednio nie mamy wpływu.

Na regulację oddychania wpływają dwa rodzaje receptorów ? mechanoreceptory i chemoreceptory. Informacje przez nie odbierane uruchamiają w układzie oddechowym reakcje, których celem jest utrzymanie równowagi w ilości dwutlenku węgla we krwi oraz w powietrzu trafiającym do pęcherzyków płucnych (jego usuwanie musi być sprawne).

Wspomniane mechanoreceptory dzielą się na mechanoreceptory wolno adaptujące się, mechanoreceptory szybko adaptujące się oraz receptory okołokapilarne.

Mechanoreceptory wolno adaptujące się są zlokalizowane w warstwie mięśniowej dróg oddechowych. Głównym pobudzającym je bodźcem jest (u dorosłych ludzi) nasilony wdech oraz spadek ciśnienia parcjalnego dwutlenku węgla w pęcherzykach płucnych. Pobudzenie tychże receptorów wywołuje:
– skrócenie czasu wdechu, zwiększenie częstości oddychania i spłycenie oddychania;
– rozszerzenie oskrzeli i przyspieszenie pracy serca.

Mechanoreceptory szybko adaptujące się leżą pod błoną śluzową dróg oddechowych. Pobudza je zmniejszenie objętości płuc (wydech) lub ich nagłe nadmierne rozciągnięcie oraz czynniki drażniące, jak gazy czy dymy. Pobudzenie to wywołuje:
– pogłębienie oddechów i zwiększenie ich częstości;
– zwężenie oskrzeli;
– pobudzenie mechanoreceptorów szybko adaptujących się zlokalizowanych w okolicach gardła powoduje odruch kaszlu (głęboki wdech i następnie szybki wydech).

Receptory okołokapilarne zlokalizowane są w tkance płucnej w pobliżu naczyń włosowatych. Pobudza je zwiększenie ciśnienia krwi w tętnicy płucnej. W wyniku tego:
– zwalnia rytm serca;
– zmniejsza się napięcie mięśni w organizmie;
– rozszerzają się naczynia krwionośne, co prowadzi do spadku ciśnienia krwi;
– ruchy oddechowe stają się płytkie i szybkie.

Procesy wywołane przez pobudzone receptory okołokapilarne pełnią szczególnie ważną rolę podczas ciężkich wysiłków fizycznych. W ich trakcie dochodzi do przekrwienia płuc, które to drażniąc receptory okołokapilarne wpływa na obniżenie siły skurczów pracujących mięśni szkieletowych.

Jeżeli chodzi o chemoreceptory to dla człowieka najważniejsze są chemoreceptory tętnicze.
Chemoreceptory tętnicze są pobudzane przez spadek ilości tlenu we krwi tętniczej oraz wzrost ilości dwutlenku węgla. Reakcja na ich pobudzenie zależy od tego, czy w danym momencie możliwa jest wentylacja płuc. Procesy wywoływane przez chemoreceptory stanowią w naszym organizmie najważniejszy mechanizm obrony przed niedotlenieniem.
Załóżmy teraz, że doszło do spadku ilości tlenu we krwi tętniczej, a wentylacja jest możliwa ? taka sytuacja ma miejsce na przykład podczas przebywania w miejscach o obniżonym ciśnieniu atmosferycznym. Wtedy też dochodzi do pobudzenia chemoreceptorów, co wywołuje pogłębienie i przyspieszenie oddychania oraz zwiększenie częstości skurczów serca, objętości wyrzutowej serca, objętości minutowej serca oraz wzrost ciśnienia tętniczego krwi. Zatem mniejsza zawartość tlenu we krwi zostaje skompensowana zwiększonym jej przepływem przez narządy.
A co gdy chemoreceptory zostaną pobudzone, jednak wentylacja nie jest możliwa ? Taka sytuacja występuje przykładowo pod wodą. Wtedy dochodzi do zwiększenia ciśnienia krwi i jednoczesnego zmniejszenia ilości skurczów serca w jednostce czasu. Ma to służyć oszczędzaniu tlenu przez ustrój w sytuacji, gdy niemożliwe jest jego dostarczenie do układu oddechowego.

Wysiłek.
Już pierwszy wdech po jego rozpoczęciu jest głębszy i szybszy. Można więc powiedzieć, że zwiększenie wentylacji minutowej płuc następuje w tym samym momencie, w którym mięśnie rozpoczynają intensywniejszą pracę. W wysiłkach o umiarkowanej intensywności wentylacja rośnie łagodnie, aż do osiągnięcia stałego poziomu odpowiadającego zapotrzebowaniu. Taka stabilizacja nie występuje przy wysiłkach o dużej intensywności. Po przekroczeniu 50 ? 70 % maksymalnego dla danej osoby obciążenia, wentylacja zaczyna wzrastać gwałtownie. O ile wcześniej rosła proporcjonalnie do zapotrzebowania na tlen, to tutaj owa proporcja nie jest już zachowana. Obciążenie, przy którym wzrost wentylacji przestaje być proporcjonalny do pobierania tlenu przez tkanki nazywa się progiem wentylacyjnym. Próg ten pokrywa się z progiem mleczanowym (czyli obciążeniem, przy którym organizm zaczyna czerpać energię z procesów beztlenowych). Maksymalna wentylacja płuc podczas wysiłków osiąga poziom między 80 a 220 litrów na minutę i ? co ciekawe – jest zawsze u danej jednostki niższa niż maksymalna dowolna wentylacja w spoczynku (czyli wentylacja w spoczynku przy oddychaniu z maksymalnie dużą częstotliwością i głębokością).

Zastanawiałeś się kiedyś dlaczego większość ludzi przestaje przy dużych wysiłkach oddychać przez nos, a zaczyna przez usta ? Otóż oddychając przez usta mamy mniejsze opory oddechowe, czyli powietrze łatwiej i szybciej dostaje się do naszego układu oddechowego. Ma to taką wadę, że razem z tym powietrzem przez usta wdychamy więcej zanieczyszczeń, które są normalnie filtrowane w oddychaniu przez nos.

Odczucie duszności, najczęściej towarzyszące dużym wysiłkom, ma związek z wentylacją minutową. Pojawia się ono zwykle wtedy gdy wentylacja przekracza 50 % maksymalnej dowolnej wentylacji. Duszność odczujemy tym mocniej, im mniejsza jest rezerwa oddechowa, czyli różnica między aktualną a maksymalną dowolną wentylacją.

Początkowy wzrost wentylacji spowodowany jest głównie poprzez impulsy pochodzące z kory mózgu. Przyczyniają się do niego również reakcje wywoływane przez mechanoreceptory wolno adaptujące się.
W późniejszym okresie zaczynają włączać się mechanizmy aktywowane przez wzrost we krwi poziomu produktów przemiany materii. Jest to bardzo ważne w dostosowywaniu przez organizm wentylacji płuc do metabolizmu wysiłkowego.
Nie bez znaczenia w regulacji oddychania podczas wysiłku jest również wzrost temperatury ciała oraz pobudzenie emocjonalne. Jak wiemy, obie te rzeczy idą w parze z podejmowaniem aktywności.

Zmiany w układzie oddechowym powodowane wysiłkiem.
Trening wytrzymałościowy powoduje zwiększenie całkowitej pojemności płuc, a co za tym idzie również ich maksymalnej dowolnej wentylacji. Zwiększa się ponadto siła mięśni oddechowych i zakres ruchomości klatki piersiowej. Nie są to jednak zmiany występujące zawsze. Bardziej powszechną zmianą w układzie oddechowym w reakcji na trening jest zwiększenie się pojemności dyfuzyjnej płuc, co jest efektem sprawniejszego przepływu krwi przez szczytowe partie płuc.
Spoczynkowa wentylacja minutowa nie zmienia się pod wpływem treningu. Czasem obserwuje się jedynie zmniejszenie częstości oddechów i jednoczesne ich pogłębienie. W wyniku treningu próg wentylacyjny ulega przesunięciu w kierunku wyższych obciążeń. Warto jednak zaznaczyć, że przesunięcie progu wentylacyjnego stanowi zmianę wtórną w stosunku do zmian w układzie krążenia, o których to możesz przeczytać w poprzedniej części cyklu Trening i układy.

Foto:
https://angielski.blox.pl
https://www.cps.ci.cambridge.ma.us

Podziel się ze znajomymi
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Waszym zdaniem

avatar
 
Photo and Image Files
 
 
 
Audio and Video Files
 
 
 
Other File Types
 
 
 
  Subscribe  
Powiadom o