Inspanningsfysiologie; longvolume, longinhoud tijdens sport

Het ademhalingsstelsel zorgt ervoor dat zuurstof beschikbaar komt voor het bloed en het bloed koolstofdioxide beschikbaar kan stellen aan het ademhalingsstelsel. Zuurstof is nodig voor bijna alle cellen. Zuurstof wordt namelijk gebruikt in verbrandingsreacties van cellen om energie te produceren. Bij deze energieproductie komt koolstofdioxide vrij. Het ademhalingsstelsel maakt zuurstofopname en koolstofdioxide-afgifte van het bloed (gaswisseling) mogelijk. De functie van het ademhalingsstelsel kan getest worden met longfunctietesten. Hoewel longfunctietesten wel de ernst van bijvoorbeeld astma en COPD kunnen aantonen, kan met een longfunctietest niet de fitheid van iemand worden bepaald. Longinhoud geeft dus weinig uitsluitsel over de fitheid of het talent voor duursport van iemand. De longventilatie kan op twee manieren worden uitgedrukt; het ademminuutvolume en de alveolaire ventilatie.

Vrouwen hebben kleinere longvolumes en longinhoud dan mannen
Vergeleken met mannen zijn de diameter van de luchtwegen en longen van vrouwen kleiner. Hierdoor zijn de longvolumes en longinhoud van vrouwen kleiner, dan bij mannen. Doordat de longvolumes en longinhoud bij vrouwen kleiner zijn, dan bij mannen is ook het diffusieoppervlak kleiner, dan bij mannen. Deze anatomische verschillen in het ademhalingsstelsel tussen mannen en vrouwen leiden ertoe dat bijvrouwen de ademhalingsspieren meer arbeid moeten verrichten tijdens sport, dan bij mannen. Ook gebruiken vrouwen een groter deel van de ventilatoire reserve tijdens sport. Tenslotte is de uitademingsfrequentie groter bij vrouwen, dan bij mannen. Hierdoor is er minder tijd voor diffusie (de perfusie/ventilatie ratio is ongunstiger).

Longfunctie, longinhoud en fitheid
Hoewel een goede longfunctie en longinhoud voorwaarden zijn voor een goede fitheid, zijn de longfunctie en longinhoud bij gezonde mensen nooit de beperkende factoren die een goede fitheid in de weg staan.
Longfunctietesten waarbij ook de longinhoud in kaart wordt gebracht kan bij mensen met astma en COPD (Chronic Obstructive Pulmonary Disease) wel de ernst van de ziekte aantonen. Longfunctietesten geven echter weinig informatie over de fitheid van iemand.

Ventilatie van de longen
De longventilatie kan op twee manieren worden uitgedrukt. Enerzijds kan de longventilatie worden uitgedrukt als de totale hoeveelheid lucht die per minuut wordt ingeademd en uitgeademd dit wordt het ademminuutvolume (AMV) genoemd, anderzijds kan de longventilatie worden uitgedrukt als de totale hoeveelheid lucht die de alveoli (longblaasjes) ventileert. De totale hoeveelheid lucht die de alveoli ventileert, wordt de alveolaire ventilatie genoemd. Beide worden kort beschreven.

Totale hoeveelheid lucht die per minuut wordt ingeademd; ademminuutvolume (AMV)
Het AMV is het product van tidaal volume (TV) en ademhalingsfrequentie (AMV=TV x ademhalingsfrequentie). In rust ligt het AMV tussen de vier en zes liter. Het TV is in rust ongeveer 0,5 liter en de ademhalingsfrequentie ligt in rust tussen de twaalf en zestien per minuut. De TV in rust is meestal niet groter dan 60% van de vitale capaciteit. Tijdens zeer zware inspanning neemt de ademhalingsfrequentie bij ongetrainden toe tot ongeveer 35 tot 40 per minuut en bij elite duursporters tot 60 tot 70 per minuut. Het TV neemt bij zeer zware inspanning toe tot drie liter. De maximale AMV wordt maximale vrijwillige ventilatie (MVV) genoemd en is bij vrouwen en mannen respectievelijk 100 en 150 liter.

Alveolaire ventilatie
De alveolaire ventilatie bestaat uit de hoeveelheid lucht die de alveoli bereikt en dus een bijdrage heeft in de gaswisseling. Van het totale TV bereikt ongeveer tweederde deel de alveoli (350 milliliter (ml) van de 500 ml). Honderdvijftig ml blijft achter in de luchtwegen en wordt anatomische dode ruimte genoemd. Tijdens inspanning neemt de anatomische dode ruimte toe, omdat de luchtwegen verwijden en er daardoor meer lucht achterblijft. De fysiologische dode ruimte neemt echter af bij inspanning. De fysiologische dode ruimte is de hoeveelheid lucht die wel de alveoli bereikt, maar niet participeert in gaswisseling, omdat deze alveoli niet doorbloed (perfusie; P) worden, of omdat de alveoli wel doorvbloed, maar niet geventileerd worden.
De hoeveelheid lucht die de alveoli bereikt en vervolgens dat deel van de alveoli dat doorbloed wordt, wordt uitgedrukt met de ventilatie-perfusie ratio, oftewel VA/P-ratio. In rust is de VA/P-ratio ongeveer 0,85. Tijdens zware inspanning neemt de VA/P-ratio toe tot 5, wat dus een veel gunstigere ratio is. Enerzijds is de VA/P-ratio gunstiger tijdens inspanning beter, omdat alle longdelen beter doorbloed worden, anderzijds omdat het AMV toeneemt.
De fysiologische dode ruimte heeft een VA/P-ratio van nul.

Lees ook:

Schrijf ook voor de grootste online bibliotheek en verdien een extra inkomen

Maak je eigen geldmachine in 8 stappen en wordt financieel onafhankelijk

Ademhaling; overzicht van het ademhalingsstelsel

Ademhaling; anatomie van het ademhalingsstelsel

Ademhaling; inademing en uitademing

Ademhaling; de rol van druk en diffusie in de ademhaling

Longen en ademhaling

Bronnen:

William D. McArdle, Victor L. Katch, & Frank I. Katch (2014) Exercise Physiology, Nutrition, Energy, and Human Performance, LWW Philadelphia