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

Tế bào ung thư ở cơ thể người

Xét rằng hàng nghìn tỷ tế bào mới được hình thành mỗi năm ở người, một câu hỏi hay hơn có thể được hỏi tại sao tất cả chúng ta không phát triển hàng triệu hay hàng tỷ tế bào đột biến ung thư.

Hiệu quả của hệ thống điều hòa cơ thể

Nếu xem xét sự tự nhiên của điều hòa ngược dương tính, rõ ràng điều hòa ngược dương tính dẫn đến sự mất ổn định chức năng hơn là ổn định và trong một số trường hợp, có thể gây tử vong.

Chức năng cảm giác thân thể: một số khía cạnh đặc biệt

Bên cạnh các tín hiệu cảm giác thân thể dẫn truyền từ ngoại vi về não, các tín hiệu corticofugal được dẫn truyền theo hướng ngược lại từ vỏ não đến trạm chuyển tiếp cảm giác thấp hơn của đồi thị, hành não và tủy sống.

Hệ thống thần kinh của ruột: chi phối thần kinh đường tiêu hóa

Mặc dù hệ thần kinh ruột có chức năng độc lập với hệ thần kinh ở bên ngoài, nhưng khi bị kích thích bởi hệ giao cảm và phó giao cảm có thể làm tăng hoặc giảm chức năng của ruột, điều này chúng ta sẽ thảo luận sau.

Vai trò của O2 trong điều hòa hô hấp: điều hòa hô hấp bởi thụ thể ngoại vi

Oxygen không có ảnh hưởng trực tiếp tới trung tâm hô hấp của não trong việc điều hòa hô hấp. Thay vào đó, nó tác động gần như hoàn toàn lên các hóa thụ thể ở ngoại vi nằm trong động mạch cảnh và thân động mạch chủ.

Kiểm soát sự tiết PTH thông qua nồng độ ion canxi

Giảm nồng độ ion canxi dịch ngoại bào ức chế con đường này,và kích thích bài tiết PTH quá trình này trái ngược với nhiều mô nội tiết, trong đó tiết hormone được kích thích khi những con đường được kích hoạt.

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.

Sinh lý nhóm máu

Trên màng hồng cầu người, người ta đã tìm ra khoảng 30 kháng nguyên thường gặp và hàng trăm kháng nguyên hiếm gặp khác. Hầu hết những kháng nguyên là yếu, chỉ được dùng để nghiên cứu di truyền gen và quan hệ huyết thống.

Cử động định hình của mắt: cử động làm cho mắt tập trung

Vận động chú ý tự ý được điều hòa bởi một vùng vỏ não ở hai bên vùng tiền vận động của thùy trán. Mất chức năng hai bên hoặc tổn thương vùng này gây khó khăn cho việc mở khóa mắt.

Hormon điều hòa hoạt động của não

Bên cạnh điều khiển điều hòa hoạt động của não bởi xung động thần kinh, còn cơ chế sinh lý khác. Cơ chế này là tiết các hormon kích thích hay ức chế chất dẫn truyền thần kinh đến bề mặt não.

Tính nhịp điệu của mô dễ bị kích thích phóng điện lặp lại

Các dòng chảy của các ion kali tăng lên mang số lượng lớn của các điện tích dương ra bên ngoài của màng tế bào, để lại một lượng đáng kể ion âm hơn trong tế bào xơ hơn trường hợp khác.

Khoảng kẽ và dịch kẽ: dịch và không gian giữa các tế bào

Khoảng một phần sáu tổng thể tích của cơ thể là không gian giữa các tế bào, chúng được gọi là khoảng kẽ. Các chất lỏng trong các không gian này được gọi là dịch kẽ.

Rung thất: điện tâm đồ điển hình

Vì không có bơm máu trong khi rung thất nên tình trạng này sẽ dẫn đến tử vong nếu không có những liệu pháp mạnh như shock điện ngay lập tức.

Giải phóng hormon thyroxine và triiodothyronine từ tuyến giáp

Trong quá trình biến đổi phân tử thyroglobulin để giải phóng thyroxine và triiodothyronine, các tyrosine được iod hóa này cũng được giải thoát từ phân tử thyroglobulin, chúng không được bài tiết vào máu.

Hiệu suất hoạt động trong suốt sự co cơ

Năng lượng cần thiết để thực hiện hoạt động được bắt nguồn từ các phản ứng hóa học trong các tế bào cơ trong khi co, như mô tả trong các phần sau.

Miễn dịch ở trẻ sơ sinh

Trẻ sơ sinh hiếm khi bị dị ứng. Tuy nhiên, vài tháng sau đó, khi kháng thể của nó bắt đầu được hình thành, những trạng thái dị ứng nặng có thể tiến triển.

Ảnh hưởng của ion kali và canxi trong hoạt động của tim

Khi có nồng độ cao kali trong dịch ngoại bào sẽ một phần khử cực màng tế bào, làm điện thế màng bớt âm. Khi điện thế màng giảm, cường độ điện thế hoạt đọng cũng giảm, làm cho sự co bóp cơ tim yếu dần.

Dịch vào ra của cơ thể: cân bằng trong trạng thái ổn định

Dịch trong cơ thể rất hằng định, bởi vì nó liên tục được trao đổi với môi trường bên ngoài cũng như với các bộ phận khác trong cơ thể.

Hoạt động của não bộ: điều hòa bằng xung động kích thích từ thân não

Xung động thần kinh ở thân não hoạt hóa các phần của não theo 2 cách: Kích thích hoạt động cơ bản của neurons trên vùng não rộng lớn và hoạt hóa hệ thống hormon thần kinh giải phóng hormon kích thích.

Hệ thống chuyển hóa cơ trong tập luyện thể thao

Một đặc điểm đặc biệt của sự chuyển đổi năng lượng từ phosphocreatine thành ATP là nó xảy ra trong vòng một phần nhỏ của một giây. Do đó, tất cả năng lượng gần như ngay lập tức có sẵn cho sự co cơ, cũng như là năng lượng được lưu trữ trong ATP.

Vòng phản xạ thần kinh: sự ổn định và mất ổn định

Hầu như tất cả các phần của não kết nối trực tiếp hoặc gián tiếp với tất cả các phần khác, nó tạo ra một thách thức nghiêm trọng. Nếu phần đầu tiên kích thích phần thứ hai, phần thứ hai kích thích phần thứ ba, phần thứ ba đến phần thứ tư và cứ như vậy.