Frequenza cardiaca e consumo di ossigeno

I sistemi cardiovascolare e respiratorio sono collegati in modo tale da non poter funzionare senza l'altro. Questi due sistemi lavorano insieme per consentire il metabolismo a verificarsi in tutti i sistemi in tutto il corpo erogando ossigeno e rimuovendo i rifiuti.

Consumo di ossigeno

Il consumo di ossigeno, VO2 abbreviato, è una misura del volume di ossigeno utilizzato dal corpo. Il VO2, come descritto dal Dr. Benjamin Levine, si basa sull'equazione di Fick, che afferma che il consumo di ossigeno dipende dal prodotto di erogazione ed estrazione di ossigeno. L'estrazione di ossigeno considera la quantità di ossigeno nel sangue arterioso che viene inviata al tessuto metabolicamente attivo e la quantità di ossigeno nel sangue venoso viene restituita al cuore. La differenza nel contenuto di ossigeno arterioso e nel contenuto di ossigeno venoso determina la quantità di ossigeno utilizzata dal tessuto. L'erogazione di ossigeno, d'altra parte, è una misura della funzione cardiaca, in particolare della gittata cardiaca. La gittata cardiaca determina la quantità di sangue pompato dal cuore ogni battito. La gittata cardiaca è il prodotto della frequenza cardiaca e del volume della corsa o della quantità di sangue pompato per battito.

Secondo Levine, il consumo di ossigeno è limitato in misura maggiore dall'erogazione di ossigeno piuttosto che dall'estrazione di ossigeno. Ciò pone grande enfasi sull'interazione tra VO2 e frequenza cardiaca e sottolinea l'importanza dell'interazione tra i sistemi cardiovascolare e respiratorio.

Consumo crescente

"Fisiologia dello sport e dell'esercizio" dice che tutti hanno lo stesso consumo di ossigeno a riposo per un dato peso corporeo. Tuttavia, quando un individuo si sposta da uno stato di riposo a uno di esercizio, il corpo richiede più ossigeno per i processi metabolici per tenere il passo con le richieste di energia. Naturalmente, mentre il corpo si sposta dal riposo all'allenamento, la frequenza cardiaca inizia ad aumentare costantemente. Questa risposta cardiovascolare consente un più rapido apporto di ossigeno al tessuto di lavoro, come il muscolo scheletrico, che consente un aumento del consumo di ossigeno.

Riduzione del consumo di ossigeno

Le malattie del sistema cardiovascolare tendono a causare una diminuzione del consumo di ossigeno che limita la capacità di un individuo di impegnarsi in attività fisica. La natura dell'insufficienza cardiaca, ad esempio, impedisce al cuore di aumentare adeguatamente la frequenza cardiaca. Senza l'aumento della frequenza cardiaca, l'erogazione di ossigeno e quindi il consumo di ossigeno sono limitati. Il creatore del sistema di classificazione dell'insufficienza cardiaca di Weber, il dott. Karl Weber, ha dimostrato che, in caso di insufficienza cardiaca grave, l'estrazione dell'ossigeno è migliorata per compensare la diminuzione della somministrazione di ossigeno. Questa ricerca sottolinea l'importante relazione tra il consumo di ossigeno e i fattori di consegna dell'ossigeno.

Atleti d'élite

Mentre l'esercizio fisico generalmente aumenta l'erogazione di ossigeno, è possibile che il sistema cardiovascolare superi il sistema respiratorio. Una ricerca pubblicata dal Dr. Scott Powers in "Medicina dello sport" esamina gli effetti dell'aumento della frequenza cardiaca troppo. Quando il sangue viaggia attraverso i polmoni a un ritmo molto rapido, c'è poco tempo per l'ossigeno per lasciare il polmone e entrare nel sangue. Questo significa che il sangue trasporta meno ossigeno del normale, una condizione chiamata ipossiemia, e quindi fornisce meno ossigeno di quanto il corpo sia esigente. Le condizioni ipossiemiche generalmente portano a svenire a causa della mancanza di ossigeno al cervello e ad altri organi vitali. Questo illustra il delicato equilibrio che deve essere mantenuto tra il sistema cardiovascolare e quello respiratorio per massimizzare il consumo di ossigeno.

Altre variabili

Mentre la frequenza cardiaca gioca un ruolo fondamentale nel consumo di ossigeno, il volume della corsa, il secondo fattore di erogazione di ossigeno, ha dimostrato di avere un effetto molto maggiore sul VO2. Diverse variabili possono aumentare la quantità di sangue di una singola pompa per battito, mentre i cambiamenti nell'esercizio della frequenza cardiaca sono minimi. L'adattabilità del volume della corsa lo rende una variabile più importante nella determinazione del consumo massimo di ossigeno. Per determinare i limiti del consumo di ossigeno, entrambe le variabili della somministrazione di ossigeno sono importanti.