Inspanningsfysiologie; de ademhaling tijdens sport

Tijdens sporten ga je vaak eerst dieper en daarna sneller ademen. Waar je in rust ongeveer tot zes liter lucht per minuut inademt, kan deze hoeveelheid lucht die je inademt tijdens zware inspanning vervijfentwintigvoudigen. Tijdens inspanning kan er wel 150 liter lucht worden ingeademd. De hoeveelheid lucht die tijdens inspanning wordt ingeademd, wordt nauwkeurig afgestemd op de hoeveelheid zuurstof die de actieve spieren nodig hebben. Wanneer de spieren sneller en krachtiger moeten samentrekken, wat tijdens intensief sporten het geval is, hebben zij ook meer zuurstof nodig om brandstoffen mee te verbranden. Bij deze verbranding komt namelijk energie vrij die de spier gebruikt om samen te trekken. Bij deze verbranding komt ook koolstofdioxide vrij die de spier afgeeft aan het bloed. Het bloed levert zuurstof aan de actieve spieren en haalt koolstofdioxide op. In de longen wordt het bloed verzadigd met zuurstof en geeft het bloed koolstofdioxide af.

Gaswisseling tijdens inspanning
Gaswisseling in de spieren tijdens inspanning
Bij zeer zware inspanning neemt de vraag van de spieren naar zuurstof (O2) toe. Immers de spier verbrandt koolhydraten en vetten om energie vrij te maken. Deze energie gebruikt de spier om te kunnen samentrekken en dus te bewegen. Wanneer de verbranding moet toenemen, neemt de behoefte aan zuurstof toe en geeft de spier meer koolstofdioxide af aan het bloed.
Bij zeer zware inspanning daalt in de actieve spieren de partiële druk (P) van zuurstof (PO2) van 40 mm Hg in rust naar 0 mm Hg tijdens zware inspanning, terwijl de partiële druk in de actieve spieren van koolstofdioxide toeneemt van 46 mm Hg in rust, naar 90 mm Hg tijdens zware inspanning. Door deze grote afname van de PO2 en toename van de PCO2 in de spieren, wordt de diffusie van O2 en CO2 naar het bloed gestimuleerd en worden O2 en CO2 zeer snel tussen bloed en actieve spieren uitgewisseld.

Gaswisseling in de alveoli tijdens inspanning
Zoals hierboven is beschreven neemt de vraag naar zuurstof en productie van koolstofdioxide tijdens inspanning door de spieren toe. Dit betekent dat op het niveau van de alveoli (longblaasjes) de gaswisseling ook moet toenemen. Enerzijds wordt deze gaswisseling versneld doordat het hart meer bloed door de longen pompt en er meer bloedvaten openen in de longen. Anderzijds worden er meer delen van de longen geventileerd tijdens inspanning. Door deze aanpassingen van de longcirculatie en longventilatie tijdens inspanning wordt de gaswisseling efficiënter. Waar in rust vijf liter bloed door de longen stroomt, kan tijdens zware inspanning bij ongetrainden 20 liter en bij zeer goed getrainden wel 40 liter bloed door de longen stromen en verzadigd worden met zuurstof.

Verminderde longfunctie en sporten
In gezonde longen is er sprake van een enorme overcapaciteit om gaswisseling van zuurstof en koolstofdioxide tussen de gassen in de lucht in de alveoli en gassen in het bloed in de capillairen van de alveoli. In minder dan een kwart seconde kan in gezonde longen de volledige gaswisseling plaatsvinden. Deze gaswisseling is afhankelijk van diffusie. Twee factoren kunnen de diffusie sterk beperken. Deze factoren zijn de vergroting van de afstand waarover diffusie kan plaatsvinden en een vermindering van het oppervlak waarover diffusie kan plaatsvinden. De afstand waarover diffusie kan plaatsvinden is afhankelijk van de dikte van het membraan van de alveoli en de dikte van het endotheel van de capillairen van de alveoli. Door slijmophoping neemt de diffusie-afstand toe. Deze slijmophoping kan veroorzaakt worden door astma en COPD. Bij astma is deze slijmophoping van voorbijgaande aard, bij COPD helaas niet.
De afname van het diffusie-oppervlak kan veroorzaakt worden door COPD. COPD zorgt er namelijk voor dat alveoli afsterven. Ook longkanker en een longembolie kunnen het diffusie-oppervlak doen afnemen. Bij longkanker is er sprake van kankerweefsel wat niet functioneert als longweefsel. Bij een longembolie is er sprake van een afsluiting van de bloedstroom door de alveoli, waardoor geen gaswisseling kan plaatsvinden.
Wanneer de gaswisseling afneemt, neemt ook de inspanningscapaciteit af. Hoewel de inspanningscapaciteit afneemt bij bijvoorbeeld COPD door een slechtere longfunctie, kan nog altijd de gaswisseling in de spieren verbeteren door gerichte duurtraining. Hierdoor is verbetering van de conditie zelfs bij COPD nog mogelijk.

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