Marek Wo�niewski Wp�yw wysi�ku fizycznego na czynno�� uk�adu oddechowego 1. Zmiany czynno�ci uk�adu oddechowego podczas wysi�ku fizycznego Wysi�ek fizyczny powoduje zwi�kszenie zapotrzebowania mi�ni na tlen oraz wytwarzania w nich, ewentualnie wypierania, dwutlenku w�gla z wodorow�glan�w osocza. Jest ono pokrywane przez nasilenie czynno�ci oddechowej i zwi�kszenie wymiany gazowej w p�ucach podczas wysi�ku. Czynnikami warunkuj�cymi sprawny przebieg tych proces�w s�: - prawid�owa wentylacja p�cherzykowa, - odpowiedni stosunek wentylacji do perfuzji p�uc, - dostateczny przep�yw przez p�uca krwi o prawid�owej pojemno�ci tlenowej. W momencie rozpocz�cia wysi�ku fizycznego natychmiast wzrasta wenty1acja p�uc. Wzrost ten jest wprost proporcjonalny do intensywno�ci wysi�ku, dop�ki nie przekroczy ona oko�o 70% intensywno�ci maksymalnej (mierzonej maksymalnym poch�anianiem tlenu przez organizm). Powy�ej tego poziomu nast�puje hiperwentylacja. U ludzi o ma�ej wydolno�ci mo�e pojawi� si� ona ju� podczas wysi�k�w o mniejszej ni� 70% intensywno�ci maksymalnej. Je�eli obci��enie wysi�kowe jest sta�e, to zmiany wentylacji p�uc od poziomu spoczynkowego do odpowiadaj�cego intensywno�ci wysi�ku maj� dwufazowy przebieg. W pierwszym okresie, kt�ry ma charakter neurogenny, wyst�puje gwa�towny wzrost wentylacji p�uc, a nast�pnie utrzymywanie si� jej przez 20-30 s na osi�gni�tym poziomie. W drugiej fazie wzrasta pocz�tkowo szybciej, a p�niej wolniej, osi�gaj�c po 3-4 minutach poziom r�wnowagi dynamicznej odpowiadaj�cy intensywno�ci wysi�ku. W jej kszta�towaniu wsp�dzia�aj� ju� zmiany humoralne. Do czasu uzyskania tej r�wnowagi wyniki bada� nie nadaj� si� do oceny. Spadek wentylacji p�uc w pierwszym okresie po zako�czeniu wysi�ku fizycznego jest szybszy ni� jej wzrost na pocz�tku tego wysi�ku. Analiza fizjologicznych mechanizm�w kontroluj�cych zmiany wentylacji p�uc w momencie przej�cia od spoczynku do wysi�ku i od wysi�ku do spoczynku mo�e by� przydatna w poznaniu charakteru zaburze� czynno�ci oddechowej w stanach chorobowych. Wentylacja p�uc mo�e podczas wysi�k�w fizycznych wzrasta� przesz�o 25 razy w stosunku do warto�ci spoczynkowej, osi�gaj�c jako maksymalna wentylacja p�uc warto�� 110-130 litr�w na minut� u ludzi o dobrej wydolno�ci fizycznej. W czasie wysi�ku fizycznego dochodzi r�wnie� do zwi�kszenia cz�sto�ci oddech�w, kt�re nie przekracza u ludzi doros�ych 50-60 na minut�, oraz obj�to�ci oddechowej do oko�o 3 litr�w, to jest 60% pojemno�ci �yciowej p�uc. Wzrost obj�to�ci oddechowej podczas wysi�k�w zachodzi g��wnie kosztem obj�to�ci wdechowej zapasowej, kt�ra odpowiednio zmniejsza si�. Obj�to�� wydechowa zapasowa zmienia si� mniej wyra�nie nawet przy maksymalnych warto�ciach wentylacji p�uc. Pojemno�� �yciowa p�uc podczas wysi�k�w fizycznych zmniejsza si� o 300-400 ml, co odpowiada zwi�kszeniu obj�to�ci krwi w uk�adzie naczyniowym p�uc. Wzrasta wi�c obj�to�� zalegaj�ca. Jej zwi�kszenie powoduje r�wnie� wzrost czynno�ciowej pojemno�ci zalegaj�cej. Ma to znaczenie dla t�umienia zmian ci�nienia w drogach oddechowych i mniejszego wahania ci�nienia COZ podczas gwa�townych ruch�w klatki piersiowej, kt�re towarzysz� wysi�kom fizycznym. Wentylacja p�cherzykowa jest r�nic� pomi�dzy wentylacj� p�uc a wentylacj� przestrzeni martwej. Ta ostatnia w spoczynku stanowi oko�o 30% wentylacji p�uc. Trudno�ci metodyczne uniemo�liwiaj� jej pomiar podczas wysi�k�w fizycznych. W �wietle obecnych bada� przyjmuje si�, �e podczas wysi�k�w o ma�ej lub umiarkowanej intensywno�ci obj�to�� przestrzeni martwej nie zmienia si� istotnie. Wynika st�d zale�no�� wentylacji p�cherzykowej od cz�sto�ci oddech�w. Je�eli przy tej samej wentylacji p�uc cz�sto�� oddech�w jest wi�ksza, to wentylacja p�cherzykowa jest mniejsza. Podczas wysi�k�w fizycznych, szczeg�lnie o umiarkowanej intensywno�ci, stosunek wentylacji do perfuzji p�uc poprawia si�. Staje si� on bardziej r�wnomierny na obszarze ca�ych p�uc. Jest to wynikiem wzrostu ci�nienia w t�tnicy p�ucnej i obj�to�ci krwi w p�ucach. Wraz ze wzrostem wentylacji w czasie wysi�ku fizycznego wzrasta nieproporcjonalnie praca oddechowa lub odpowiadaj�cy jej koszt t1enowy oddychania. Po przekroczeniu poziomu wentylacji p�uc 130 1/min prawie ca�a ilo�� t1enu zawarta w ka�dym dodatkowym litrze powietrza przep�ywaj�cego przez p�uca zu�ywana jest przez mi�nie oddechowe. Przy okre�lonej wentylacji p�cherzykowej praca oddechowa jest du�a zar�wno przy ma�ej, jak i du�ej cz�sto�ci oddech�w. Podczas wysi�k�w fizycznych kilkakrotnie zwi�ksza si� te� wraz z obci��eniem pojemno�� dyfuzyjna p�uc. Przyczyn� tego jest przede wszystkim zwi�kszenie powierzchni wymiany gaz�w mi�dzy atmosfer� p�cherzyk�w p�ucnych a krwi� przep�ywaj�c� przez p�uca. Jednym z czynnik�w warunkuj�cych prawid�ow� prac� oddechow� jest sprawno�� mi�ni oddechowych. Podobnie jak inne mi�nie szkieletowe, mog� one tak�e ulega� zm�czeniu. Mo�e to utrudnia� lub uniemo�liwia� utrzymywanie wentylacji p�uc na poziomie zapewniaj�cym sta�� pr�no�� CO2 we krwi. O zm�czeniu mi�ni oddechowych decyduj�: - praca oddechowa, kt�ra zale�y od wentylacji p�uc, cz�sto�ci oddech�w, obj�to�ci oddechowej oraz podatno�ci i opor�w w uk�adzie oddechowym; - si�a mi�ni oddechowych, kt�r� warunkuj�: pojemno�� p�uc, zaniki mi�ni lub choroby uk�adu nerwowo-mi�niowego oraz stan do�ywienia; - wydajno�� pracy tych mi�ni (wsp�czynnik pracy u�ytecznej. Objawami zm�czenia mi�ni oddechowych s� gwa�towne, szybkie ruchy oddechowe, paradoksalne ruchy pow�ok jamy brzusznej oraz naprzemienne oddychanie przeponowe i �ebrowe. Zm�czenie tych mi�ni mo�e odgrywa� pewn� rol� w wyzwalaniu duszno�ci przy oddychaniu wbrew zwi�kszonemu oporowi mechanicznemu, hiperwentylacji oddechowej lub os�abieniu mi�ni oddechowych. Duszno�� wysi�kowa wyst�puje zwykle w�wczas, gdy wentylacja p�uc przekroczy 50-60% maksymalnej dowolnej wentylacji p�uc. U ludzi o ma�ej wydolno�ci fizycznej duszno�� mo�e wyst�pi� jeszcze przed osi�gni�ciem tego poziomu. Stosunek wentylacji p�uc do maksymalnej dowolnej wentylacji p�uc w chwili duszno�ci wysi�kowej stanowi wska�nik duszno�ci. Jest on cz�sto mniejszy u ludzi z chorobami uk�adu kr��enia (np. zw�enie lewego uj�cia �ylnego) lub uk�adu oddechowego (np. astma oskrzelowa). Duszno�� wysi�kow� wyzwalaj� najprawdopodobniej bod�ce nerwowe docieraj�ce do o�rodkowego uk�adu nerwowego z mechanoreceptor�w p�uc i �ciany klatki piersiowej. Dochodzi do tego, gdy wyst�puje dysproporcja pomi�dzy si�� wywieran� na p�uca przez mi�nie wydechowe a zmian� ich obj�to�ci pod wp�ywem tej si�y. 2. Wp�yw systematycznego wysi�ku fizycznego na czynno�� uk�adu oddechowego u os�b zdrowych Na skutek stosowania treningu fizycznego dochodzi do zmian warto�ci parametr�w uk�adu oddechowego. Zwi�ksza si� pojemno�� �yciowa p�uc oraz maksymalna wentylacja p�uc. Cz�sto�� oddech�w podczas submaksymalnych wysi�k�w jest mniejsza, a ich g��boko�� wi�ksza. Zmniejsza si� te� praca oddechowa przypadaj�ca na 1 litr powietrza przep�ywaj�cego przez p�uca. Wzrasta pojemno�� dyfuzyjna p�uc zar�wno w spoczynku, jak i w czasie wysi�ku. Przyczyn� tego mo�e by� zwi�kszenie og�lnej ilo�ci hemoglobiny we krwi, szczeg�lnie w �o�ysku w�o�niczkowym p�uc. Du�y wp�yw na to ma tak�e zwi�kszenie og�lnej obj�to�ci krwi w p�ucach i poprawa stosunku wentylacji do perfuzji p�uc. W wyniku treningu fizycznego zwi�ksza si� r�wnie� przep�yw krwi przez szczytowe segmenty p�uc. U�atwia to wymian� gazow� w p�ucach, zwi�kszaj�c stosunek wentylacji p�cherzykowej do w�o�niczkowego przep�ywu krwi przez p�uca. Z drugiej strony 3-tygodniowe unieruchomienie w ��ku nie powoduje zmian wska�nik�w wentylacyjnych ani podczas submaksymalnych wysi�k�w fizycznych, ani w spoczynku. Dotyczy to ca�kowitej pojemno�ci dyfuzyjnej, wentylacji minutowej oraz stosunku wentylacji do poch�aniania tlenu. Stwierdzono jedynie zmniejszenie maksymalnej wentylacji p�uc, kt�re odpowiada�o zmianom maksymalnego poch�aniania tlenu i maksymalnej pracy. By�o jednak nast�pstwem, a nie przyczyn� zmniejszenia si� maksymalnego poch�aniania t1enu i pracy maksymalnej. Czynno�� oddechowa nie zmienia si� wi�c pod wp�ywem 3-tygodniowego unieruchomienia. 3. Wp�yw wysi�ku fizycznego na czynno�� uk�adu oddechowego u chorych na przewlekle choroby p�uc Stosowanie wysi�ku fizycznego u chorych na przewlek�e choroby uk�adu oddechowego ma na celu: obiektywn� ocen� stopnia zaburze� czynno�ci p�uc - okre�lenie wydolno�ci tych chorych oraz dopuszczanych obci��e�, - u�atwienie rozpoznania przyczyn i mechanizm�w upo�ledzenia oddychania, - ocen� skuteczno�ci leczenia, - usprawnianie. Chorzy na przewlek�e choroby uk�adu oddechowego maj� ograniczon� wydo1no�� wysi�kow�. Podczas wysi�ku fizycznego wyst�puje u nich nadmierna w stosunku do obci��enia wentylacja p�uc. Jest ona spowodowana wi�kszym przyspieszeniem oddech�w i znacznie mniejszym wzrostem obj�to�ci oddechowej ni� u ludzi zdrowych. W r�nym stopniu zwi�kszone s� nieelastyczne opory oddechowe i praca oddechowa. Powoduje to wraz z nier�wnomiernym przep�ywem krwi przez p�uca zak��cenia stosunku wentylacji p�uc do ich perfuzji Zmniejsza si� wentylacja p�cherzykowa. W czasie wysi�ku dochodzi do nieznacznego obni�enia lub nawet wzrostu stosunku wentylacji przestrzeni martwej do obj�to�ci oddechowej. U cz�ci chorych pojawia si�, a u innych nasila, hipoksemia. Jej przyczyn� jest niedostosowanie wentylacji i perfuzji wyst�puj�ce w cz�ci p�uc. W innych przypadkach zanika przypuszczalnie przep�yw krwi przez kapilary niedostatecznie wentylowanych p�cherzyk�w. Wysi�kowa hipoksemia jest przyczyn� odruchowego, dalszego zwi�kszenia si� wentylacji p�uc w wyniku bod�c�w z chemoreceptor�w zatoki szyjnej. Hiperwentylacja cz�ci p�cherzyk�w p�ucnych podczas wysi�ku przy obni�onej wentylacji p�cherzykowej mo�e prowadzi� do rozwoju lub zwi�kszenia hiperkapni. Pewn� rol� w ograniczeniu wydolno�ci tych chorych odgrywa tak�e zm�czenie mi�ni oddechowych. Wyst�puje ono, gdy wentylacja p�uc przekracza 40% maksymalnej minutowej dowolnej wentylacji p�uc. Nie bez znaczenia s� r�wnie� zmiany czynno�ci uk�adu kr��enia w ograniczeniu zdolno�ci wysi�kowych chorych na przewlek�e choroby uk�adu oddechowego. Szczeg�lnie dotyczy to niedostatecznego zwi�kszenia obj�to�ci wyrzutowej serca oraz znacznego wzrostu ci�nienia krwi w t�tnicy p�ucnej w czasie wysi�ku. Wszystkie opisane zmiany prowadz� do duszno�ci wysi�kowej i zmniejszenia mo�liwo�ci wysi�kowych. Chorzy maj� cz�sto zdolno�� do wykonywania kr�tkotrwa�ych wysi�k�w fizycznych o znacznej intensywno�ci i du�e ograniczenie zdolno�ci do wysi�k�w d�ugotrwa�ych Dzi�ki systematycznemu stosowaniu wysi�ku fizycznego 0 odpowiednim nat�eniu dochodzi do zwi�kszenia mo�liwo�ci wysi�kowych chorych na przewlek�e choroby uk�adu oddechowego. Nieznane jest jednak pod�o�e fizjologiczne tej poprawy. Nie wyst�puje bowiem systematyczne zwi�kszenie sprawno�ci wentylacyjnej, poprawa stosunku wentylacji do perfuzji lub wentylacji do p�ucnego kr��enia krwi. Pewne znaczenie mo�e mie� doskonalenie koordynacji ruch�w i w wyniku tego zwi�kszenie wsp�czynnika pracy u�ytecznej. Ostatnio zaczyna si� stosowa� u tych chorych �wiczenia zwi�kszaj�ce si�� mi�ni oddechowych, co mo�e by� przyczyn� poprawy wentylacji p�cherzykowej.