Cơ chế hô hấp trong khi vận động

2021-08-23 09:39 PM

Phân tích nguyên nhân gây ra sự gia tăng thông khí trong quá trình vận động, một trong những nguyên nhân gây tăng thông khí là do tăng CO2 máu và hydrogen ions, cộng với sự giảm O2 máu.

Biên tập viên: Trần Tiến Phong

Đánh giá: Trần Trà My, Trần Phương Phương

Trong thời gian vận động nặng, O2 tiêu thụ và khí CO2 có thể tăng lên gấp 20 lần. Tuy nhiên, ở những người vận động khỏe mạnh, thông khí phế nang thường tăng theo sự mức tăng sự trao đổi oxy. Các thông số PO2, PCO2, và pH vẫn giữ ở mức bình thường.

Phân tích nguyên nhân gây ra sự gia tăng thông khí trong quá trình vận động, một trong những nguyên nhân gây tăng thông khí là do tăng CO2 máu và hydrogen ions, cộng với sự giảm O2 máu. Tuy nhiên, khi đó PCO2, pH, và PO2 cho thấy không có sự thay đổi đáng kể trong khi tập luyện, vì vậy không giá trị nào trong số chúng trở lên bất thường đủ để kích thích hô hấp như trong hiện tượng quan sát được khi vận động nặng. Vậy nguyên nhân nào gây ra sự tăng thông khí trong vận động nặng?

Ảnh hưởng của tập thể dục đến mức tiêu thụ oxy và tốc độ thở

Hình. Ảnh hưởng của tập thể dục đến mức tiêu thụ oxy và tốc độ thở

Phải có ít nhất một nguyên nhân dẫn đến hiện tượng đó. Não, khi truyền các xung động tới cơ vận động, được cho là truyền các xung song song vào thân não tại cùng mọt thời gian để kích thích các trung tâm hô hấp. Hành động này tương tự với sự kích thích các trung tâm vận mạch của thân não trong khi lao động gây ra một sự tăng đồng thời huyết áp động mạch.

Trên thực tế, khi một người bắt đầu lao động, phần lớn của sự tăng thông khí tăng nhanh khi mới bắt đầu tập, trước khi các chất hóa học trong máu có thời gian để làm thay đổi. Có khả năng là hầu hết sự gia tăng hô hấp từ các tín hiệu thần kinh được truyền trực tiếp vào trung tâm hô hấp tại cùng thời điểm mà các tín hiệu đi tới cơ gây co cơ.

Mối tương quan giữa các yếu tố hóa học và các yếu tố thần kinh trong việc kiểm soát hô hấp trong khi vận động

Khi một người lao động, các tín hiệu thần kinh trực tiếp kích thích trung tâm hô hấp để kích thích cung cấp O2 thêm cần thiết để tập thể dục và giải phòng CO2. Đôi khi, các tín hiệu điều khiển hô hấp thần kinh hoặc là mạnh quá hoặc là quá yếu. Các yếu tố hóa học sau đó đóng một vai trò quan trọng trong việc mang điều chỉnh hô hấp cuối cùng cần thiết để giữ nồng độ O2, CO2, và ion H+ trong các chất dịch của cơ thể càng bình thường càng tốt.

Thay đổi về thông khí phế nang

Hình. Thay đổi về thông khí phế nang (đường cong dưới) và PCO2 động mạch (đường cong trên) trong thời gian tập thể dục 1 phút và cả sau khi kết thúc tập luyện.

Đường cong ở dưới cho thất sự thay đổi trong thông khí ở phổi trong một khoảng thời gian 1 phút lao động, và những đường cong ở trên cho thấy sự thay đổi PCO2 động mạch. Lưu ý tằng lúc bắt đầu tập, thông khí phế nang tăng lên nhanh không cùng với sự tăng PCO2 động mạch. Trong thực tế, sự giai tăng thông khí này đủ lớn để bước đầu làm giảm PCO2 động mạch xuống thấp hơn bình thường, như thể hiện trong hình. Lý do được cho rằng do sự tích tự CO2 trong máu làm cho não bị kích thích hô hấp lúc bắt đầu lao động, gây tăng thông khí phổi thậm chí trước khi cần thiết. Tuy nhiên, trong khoảng 30-40 s, lượng CO2 giải phóng vào trong máu từ các cơ hoạt động phù hợp với mức độ tăng thông khí, và sự tăng PCO2 động mạch cơ bản được trở lại bình thường ngay cả khi tiếp tục lao động, như cuối giai đoạn 1 phút tập thể dục.

Hiệu quả gần đúng của tập thể dục tối đa ở một vận động viên để thay đổi đường cong đáp ứng thông khí PCO2 phế nang lên mức cao hơn nhiều so với bình thường

Hình. Hiệu quả gần đúng của tập thể dục tối đa ở một vận động viên để thay đổi đường cong đáp ứng thông khí PCO2 phế nang lên mức cao hơn nhiều so với bình thường. Sự thay đổi, được cho là do các yếu tố thần kinh gây ra, gần như chính xác là lượng thích hợp để duy trì PCO2 trong động mạch ở mức bình thường là 40mmHg cả ở trạng thái nghỉ và khi vận động nặng.

Đường cong ở dưới của hình cho thấp tác động của mực PCO2 động mạch khác nhau tới htoong khí phế nang khi cơ thể ở trạng thái nghỉ ngơi, tức là không hoạt động. Các đường cong ở trên cho thấy sự thay đổi gần đúng của đường cong thông khí gây ra bởi kích thích thần kinh từ trung tâm hô hấp, xảy ra trong khi lao động nặng. Các điểm ghi trên hai đường cong thể hiện PCO2 động mạch 2 đầu ở trạng thái nghỉ và sau đó ở trạng thái lao động. Lưu ý trong cả hai trường hợp đó PCO2 luôn ở mức bình thường là 40 mm Hg. Nói cách khác, các yếu tố thần kinh làm thay đổi đường cong đi lên khoảng 20 lần, vì vậy thông khí phổi gần như phù hợp với lượng CO2 giải phóng, do đó giữ PCO2 ở mức bình thường. Trong khi lao động, PCO2 động mạch không thay đổi với giá trị bình thường là 40  mmHg, nó có tác dụng kích thích thêm thông khí phổi tại một giá trih PCO2 lớn hơn 40 mm Hg và làm giảm kích thích khi giá trị PCO2 thấp hơn 40 mm Hg.

Hệ thần kinh điều khiển thông khí trong khi vận động có thể một phần là đáp ứng theo phản xạ

Nhiều thí nghiệm cho thấy rằng khả năng của não để làm thay đổi đường cong phản xạ trong khi lao động, có ít nhất một phần theo phản xạ. Đó là, với những giai đoạn lặp đi lặp lại của quá trình lao động, não dần dần trở nên có hoạt động tốt hơn trong việc cung cấp các tín hiệu thích hợp cần thiết để giữ PCO2 máu ở mức ổn định. Ngoài ra, có lý do để tin tưởng rằng ngay cả vỏ não cũng có liên quan đến phản xạ này vì các thí nghiệm chặn chỉ ở vỏ não cũng gây chặn lại các phản xạ.

Bài viết cùng chuyên mục

Phức bộ QRS: trục điện thế trung bình của tâm thất và ý nghĩa

Trục điện thế của tim thường được ước lượng từ chuyển đạo lưỡng cực chi hơn là từ vector điện tim. Hình dưới là phương pháp ước lượng trục điện thế của tim.

Giải phẫu và sinh lý của tụy

Tụy tiết nhiều hormon, như amylin, somatostatin, và pancreatic polypeptide, chức năng của chúng chưa được biết rõ. Mục đích chính là bàn về vai trò sinh lý của insulin và glucagon và sinh lý bệnh của các bệnh lý.

Sinh lý thần kinh bán cầu đại não

Để nghiên cứu các vùng chức năng của vỏ não, người ta phân chia vỏ não theo nhiều cách khác nhau. Trong đó, cách phân chia vỏ não thành 50 vùng đánh số từ 1 đến 50 của Brodmann là thông dụng hơn cả.

Sự vận chuyển O2 trong máu và mô kẽ

Các loại khí có thể di chuyển từ nơi này đến nơi khác bằng cách khuếch tán và nguyên nhân của sự vận chuyển này là sự chênh lệch về phân áp từ vị trí đầu tiên cho tới vị trí tiếp theo.

Glucagon và tác dụng lên chuyển hóa glucose

Các tác dụng ấn tượng nhất của glucagon là khả năng gây thoái hóa glycogen trong gan, do đó làm tăng nồng độ glucose máu trong vòng vài phút.

Giảm chức năng thận: gây tăng huyết áp mãn tính

Mức độ tăng vừa phải của huyết áp cũng dẫn đến sự rút ngắn kỳ vọng sống. Tăng huyết áp nghiêm trọng nghĩa là giá trị huyết áp trung bình tăng 50% hoặc ở trên ngưỡng bình thường thì kỳ vọng sống là không lớn hơn một vài năm, trừ khi được điều trị thích hợp.

Đại cương về hệ nội tiết và hormon

Hoạt động cơ thể được điều hòa bởi hai hệ thống chủ yếu là: hệ thống thần kinh và hệ thống thể dịch. Hệ thống thể dịch điều hoà chức năng của cơ thể bao gồm điều hoà thể tích máu, các thành phần của máu và thể dịch như nồng độ các khí, ion.

Tầm quan trọng của trung tâm thưởng phạt của hệ limbic đối với hành vi

Trải nghiệm của con vật qua trải nghiệm cảm giác gây ra trạng thái thưởng hay phạt sẽ được ghi nhớ lại. Điện não đồ cho thấy yếu tố trải nghiệm cảm giác luôn luôn kích thích nhiều vùng trên vỏ não.

Cơ thể cân đối kéo dài cuộc sống với thể thao

Cải thiện cơ thể cân đối cũng làm giảm nguy cơ một vài loại bệnh ung thư như ung thư vú, ung thư tuyến tiền liệt, và ung thư đại tràng. Phần lớn các tác dụng có lợi của tập luyện có thể liên quan đến việc giảm béo phì.

Block nhĩ thất không hoàn toàn điện thế thay đổi: chặn đường truyền tín hiệu điện tim

Những nguyên nhân gây giảm dẫn truyền như thiếu máu cơ tim, viêm cơ tim, độc digitalis cũng có thể gây ra block thất không hoàn toàn biểu thị nên điện thế thay đổi.

Kiểm soát chức năng tình dục nam giới bằng các hormone vùng dưới đồi và thùy trước tuyến yên

LH và FSH là các glycoprotein. Chúng phát huy tác dụng của mình tại tuyến đích ở tinh hoàn bằng cách kích hoạt chất dẫn truyền tin thứ hai là cAMP, từ đó kích hoạt hệ thống enzyme đặc biệt tron tế bào đích tương ứng.

Phản xạ của dạ dày ruột

Sự sắp xếp về mặt giải phẫu của hệ thần kinh ruột và các đường kết nối của nó với hệ thần kinh thực vật giúp thực hiện ba loại phản xạ dạ dày-ruột có vai trò thiết yếu.

Tác dụng lên thận và tuần hoàn của Aldosterol

Aldosterol làm tăng tái hấp thu natri và đồng thời tăng bài tiết kali trong các tế bào chính của ống thận nhỏ nhưng cũng bài tiết ion hydro để trao đổi với kali vào trong tế bào vỏ ống góp.

Phản xạ tư thế: dáng đi ở tủy sống

Ở động vật có xương sống, khi cơ thể bị ngả về một bên thì sẽ xuất hiện các động tác không đồng vận để cố gắng giúp nó đứng thẳng dậy. Phản xạ này được gọi là phản xạ đứng dậy tuỷ sống.

Các van tim ngăn sự quay lại của dòng máu kỳ tâm thu

Đặc điểm giải phẫu của van động mạch chủ và van động mạch phổi phải được cấu tạo với một mô sợi đặc biệt mạnh mẽ nhưng cũng phải rất mềm dẻo để chịu đựng được thêm gánh nặng vật lý.

Vận chuyển Glucose trong cơ thể qua màng tế bào

Glucose có thể được vận chuyển từ một phía của màng tế bào sang phía bên kia, sau đó được giải phóng, glucose sẽ được vận chuyển từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp hơn là theo chiều ngược lại.

Chức năng trao đổi và vận chuyển khí hô hấp

Sau khi phế nang đã được thông khí, bước tiếp theo của quá trình hô hấp là sự khuyếch tán O2 từ phế nang vào mao mạch phổi và CO2 theo chiều ngược lại. Sau khi trao đổi, máu tĩnh mạch trở thành máu động mạch có phân áp O2 cao, CO2 thấp so với tổ chức.

Cơ chế sinh lý điều nhiệt cơ thể

Điều hoà thân nhiệt là quá trình cơ thể điều chỉnh, cân đối cường độ sinh nhiệt và thải nhiệt sao cho nhiệt độ trung tâm duy trì gần điểm chuẩn 37oC. Khi nhiệt độ cơ thể tăng cao hơn mức này, tốc độ thải nhiệt cao hơn sinh nhiệt để đưa thân nhiệt trở về 37oC.