SPOR FİZYOLOJİSİ

 

TEMEL FİZYOLOJİK KAVRAMLAR

Maksimal oksijen tüketimi (max.VO2): Giderek artan aerobik bir kas egzersizi esnasında, kullanılan maksimal oksijen miktarıdır. Maksimal aerobik güç ya da maksimal aerobik metabolizma olarak da tanımlanır. Ölçüm genellikle; L/dak (dakikada kullanılan oksijenin litre olarak miktarı) ya da ml/dak/kg (vücut ağırlığının kilogramı başına dakikadaki mililitre olarak miktarı) olarak değerlendirilir.

Üst düzey bir max.VO2;

         - yüksek şiddet ve uzun süreli egzersizleri desteklemeye,

         - yoğun bir egzersizden sonra çabuk toparlanmaya

         -aşırı yorgunluk göstermeksizin daha aktif olmaya,

         - önemli antrenman yüklerini desteklemeye,

         - uzun süreli yarışmalarda daha başarılı olmaya olanak sağlar.

Max.VO2, büyüme ile kızlarda 14-15 yaşa kadar, erkeklerde 18-20 yaşa kadar artış gösterir. Büyümeye bağlı olan bu artış, özellikle düzenli, yoğun ve uzun süreli çalışmalar ile önemli derecede geliştirilebilir.

Max.VO2, ortalama olarak erkek çocuklarda kızlara oranla daha yüksektir, yetişkin yaştan itibaren yaş ile azalır. Sedanterlerde (Durağan yaşayanlarda) bu azalış hızlı olur.

Aerobik: Serbest oksijenin varlığında oluşan organik süreçleri tanımlar. Bu süreçte, oksijen,  su oluşturmak için canlı hücrede okside edilen ve besinlerde bulunan organik moleküllerin hidrojeni ile birleşir. Bu, suyun oluşumu ile sentezlenen enerjinin bir miktarı ısıya dönüşür, diğer kısmı hücrelerde birikir. Bu süreç esnasında serbestlenen oksijen miktarı kişinin aerobik kapasitesine göredir.

Aerobik Güç: Maksimal aerobik güç, Max.VO2’ nin %100’ ündeki bir efora denk gelen güçtür. Watts olarak ölçülür. Enerji aerobik anaerobik süreçlerden kaynaklanır. Bu durumda egzersizin süresi, asidoz ve glikojen oranının düşmesi sonucu, sınırlıdır.

Maksimal Aerobik Hız (MAH): Sporcunun maksimal aerobik güçte ya da max.VO2’ nin %100’ ünde ürettiği hareket süratidir. Ölçüm km/saniye olarak yapılır. Max. VO2 yi bilmekten çok fizyolojik gelişimi daha fazla kolaylaştıran koşu hızlarının dozajını ayarlamak için zorunlu olan, maksimal aerobik hızı bilmek daha önemlidir.

Aerobik Kapasite: Bireyin soluduğu havadan alabildiği ve dokulara doğru taşıyabildiği maksimal oksijen miktarıdır. Aerobik kapasite ya L/dakika (birim zamandaki oksijen hacmi) ya da ml/kg/dak (birim zamanda, birim vücut ağırlığına oksijen hacmi) olarak açıklanır.

Aerobik dayanıklılık: Max.VO2’ nin olası en yüksek bir yüzdesini uyaran bir eforun desteklenebildiği “süre” dir. Diğer bir deyişle, maksimal aerobik gücün yüksek bir yüzdesini uzun süre sürdürebilme kapasitesidir.

Örnek; maksimal aerobik hızın % 90’ nına denk gelen bir hızı sabit olarak sürdürmek ve bu hızda koşulan mesafeyi ya da süreyi ölçmek.

Anaerobik: Serbest oksijenin ya da solunum ile alınan oksijenin yokluğunda cereyan eden organik süreçleri tanımlar. Bu tür çalışma şiddetinde organizma, oksijen alımı ve enerji ihtiyaçları arasındaki metabolik dengeyi sağlayamaz.  Bu süreçte enerji;

    - ya adenozin trifosfatın (ATP) ve kreatin fosfatın (CP) parçalanması ile,

    - ya da karbonhidratların (glikoz-glikojen) laktik aside parçalanması ile elde edilir.

Anaerobik süreçlerde organizma, çalışma esnasında oluşan toplam laktik asidin eleminasyonuna eşit bir oksijen borcu oluşturur.

Anaerobik dayanıklılık: Anaerobik ortamda gerçekleştirilen fiziki çalışma dayanıklılığıdır; bireyin olası en büyük oksijen borcunu oluşturma yeteneğine bağlıdır.

Laktik Asit (LA): Laktik asit nedir? Her insanın vücudunda oluşan tabii bir organik bileşiktir, kas, kan ve vücudun değişik organlarında bulunur. Laktat ile aynı anlamda kullanılır, laktat, laktik asidin sodyum (Na)-potasyum (K) tuzudur.

Laktik asit nereden gelir? Laktik asidin temel kaynağı, glikojen olarak adlandırılan, karbonhidratın yıkımı sonucu oluşan bir yan üründür. Anaerobik glikoliz sonucu pirüvat üretildiği zaman kas hücresi onu aerobik olarak enerji üretimine katmayı dener. Şayet, kas hücresi üretilen tüm pirüvatı kullanma kapasitesine (aerobik olarak) sahip değilse, pirüvat laktata dönüşür. Laktat, laktik asidin Na, K  tuzudur, laktik asit ile aynı anlamda kullanılır.

Aerobik Eşik: Nispeten zor bir aerobik çalışma esnasında kanda yaklaşık 2 mmol/L laktatın üretildiği düzeydir. Antrenmanın tekrarı olduğu durumlar hariç, bu eşiğin altındaki uyarılar yetersizdir. Üst düzey dayanıklılık sporcusunda Max.VO2’nin yaklaşık %70’ine, yaklaşık 140 nabız/dakikaya, durağan bireylerde Max.VO2’nin yaklaşık %60’ına, 130 nabız/dakikaya denk gelir.

Anaerobik Eşik: Kas çalışması esnasında artık oksijen ihtiyacının yeterince karşılanamadığı, aerobik süreçlerin ötesindeki çalışma şiddeti ya da sürekli bir anaerobik çalışmadaki kabul edilir asidoz sınırıdır (4 mmol/L). Bu eşikten öteye interval çalışmalar devreye girer. Üst düzey dayanıklılık sporcusunda Max.VO2’nin %80’ine, yaklaşık 170/175 nabız/dakikaya denk gelir.

Çalışma yükü: Antrenman çerçevesinde organizmaya dayatılan iş miktarıdır. Yük;

    - ya çalışma birimi (kilogram ya da watt)

    - ya da çalışmaya bağlı direkt fizyolojik parametrelere göre (kalp atım hızı, solunum debisi, oksijen tüketimi vb.) açıklanır.

Yük çalışma kapasitesini artırır. Onun antrenman değerlerini korumak,  "alışma" fenomenini önlemek için, düzenli olarak yüklenmenin hacmini ve şiddetini artırmak gerekir. Antrenmanın etkinliği, temel olarak,  onun uygulama biçimlerine, dengesine ve yükün mantıki hesaplanmasına dayanır.

Optimal yük: Antrenman programının  belirli bir anında beklenilen etkiye uyumlu çalışma yüküdür. Optimal yük alışkanlık düzeyini aşmak  ve sürantrenman riski olmadan kişinin performans düzeyini iyileştirmek için gerekli olan çalışma miktarıdır.

Kaynak; Hilmi Karatosun. Antrenmanın Fizyolojik Temelleri. Tuğra Matbaası Isparta. 2003

 

METABOLİZMA

 

Metabolizma kavramı genel olarak şu üç farklı olayı kapsar;

              - Vücut içi ve vücut dışı kaynaklardan enerji üretimi,

              - Fonksiyonel ve yapısal doku bileşenlerinin sentezi,

              - Oluşan metabolik atık maddenin uzaklaştırılması.

Bu durumda organizmadaki madde ve enerji dönüşümlerinin tümünün metabolizma kapsamına girdiğini söyleyebiliriz. Metabolizma iki alt birimden meydana gelir; anabolizma ve katabolizma.

Anabolizma: Küçük moleküllerden büyük moleküllerin sentezi ve enerji depolanmasıdır (protein, yağ, karbonhidrat şeklinde).

Katabolizma: Büyük moleküllerin (karbonhidrat, yağ, protein) küçük moleküllere dönüşmesi ve bu esnada enerji üretimidir.

Organizmanın en önemli enerji kaynağı ATP şeklinde depolanan yüksek enerjili fosfat (PO4) bağlarından oluşan kimyasal bileşiktir.

Adenozin – PO3 ~ PO3 ~ PO3 “ ~ “ yüksek enerjili fosfat bağlarının sembolüdür. Bu iki yüksek enerjili bağlarını her birinin ayrılmasıyla fizyolojik koşullarda 12.000 kal/mol (= 12 k.kal)

Kalori: Birim zamanda organizmadan ısı şeklinde serbestlenen enerji birimidir.

   1 cal: 1 gr. suyun sıcaklığını bir derece yükseltmek için gereken ısı

   1 Cal: 1000 cal (Cal= Kal=kilo kalori) = bir kg. suyun ısısını bir derece yükseltmek için gereken ısı miktarıdır.

   1 kilo kalori = 4184 joule

Tüm besinlerin enerji değeri eşit değildir. Bir gram için;

       -karbonhidratlar      4 kalori,

       -proteinler              4 kalori

       -yağlar                    9 kalori          enerji verirler.

Yağlı maddeleri tüketmek en iyi seçim görünse de hiç bir şey gerçekten daha farklı olamaz. Gerçektende profesyonel sporcular özellikle yarışma öncesi yağlı besinlerin tüketimini en aza indirirler.

 

ENERJİ ÜRETİMİ

Kaslar kimyasal enerjiyi mekanik enerjiye çevirirler. Kas enerjisinin kaynağı organik fosfat (PO4) bileşikleri olan ATP (Adenozin tri fosfat) ve CP'dir (Kreatin fosfat) .

Kas aktivitesi veya genel vücut dokularının aktivitesi için gereken enerji 2 ana metabolik yol ile temin edilir.

       - Anaerobik sistem (yol)

       - Aerobik sistem (yol)

1.Anaerobik sistem: Anaerobik deyimi enerji eldesinde oksijenin olaya karışmadığını ya da çok az karıştığını belirtir. Bu sistemde enerji iki şekilde elde edilir.

        A.Alaktik Anaerobik Sistem (Fosfatojen Sistem = ATP-CP): Terim, anaerobik ortamda  elde edilen enerji esnasında yan ürün olarak laktik asitin oluşmadığını açıklar.Enerji, kaslarda           hazır olarak bulunan ATP' den elde edilir. Tükenen ATP' yi CP bir fosfatını vererek yeniler.

              - Hücrede fazla ATP sentezlenince bunun büyük kısmı CP’ ye dönüştürülerek depolanır. ATP tükendiği anda bu depo kullanılır.

             - Fosfokreatin + ADP ATP + kreatin şeklinde reversible ilişki; konsantrasyona göre sürekli iki yönlü çalışır.

             - CP’den enerji transferinin önemli tarafı, bu olayın saniyenin küçük bir bölümünde gerçekleşmesidir. Bu olay özellikle ani bir kas kasılması sağlar. ATP ile beraber bu sisteme fosfatojen sistem denir ve her ikisi toplam 8 – 10 saniye maksimal kas gücü sağlar.

        B.Laktik Anaerobik Sistem: Terim, anaerobik ortamda elde edilen enerji esnasında yan ürün olarak laktik asitin oluşduğunu açıklar. Karbonhidratların bir özelliği O2 siz ortamda da enerji için kullanılabilmeleridir. Bu sistemde glikoz veya glikojenin glikolitik yol ile yıkımı olur. (hızı:2,5mol/dk)

             - Glikoz + 2ATP (önce pürivat, sonra laktat oluşur) = 2 Laktik Asit + 4ATP, net kazanç 2 ATP

             - Glikojen + 1ATP 2 Laktik Asit + 4ATP, (net kazanç 3ATP)

             - Glikozdan ATP üretiminin farkı; hücreye giren serbest glikozun parçalanmadan önce 1 mol ATP ile fosforilasyonudur. (+ 1 ATP’ de yıkım için kullanılır, tüketim=2 ATP).

             - Oysa glikojendeki glikoz zaten fosforiledir. Bu durumda hücredeki anaerobik koşullar için en önemli kaynak depo glikojendir.

Depo Oksijen: Vücutta depo oksijen; 0.5 litre akciğerlerdeki havada, 0.25 litre vücut sıvılarında erimiş olarak, 1 litre hemoglobinde ile birleşmiş olarak, 0.3 litre miyoglobinde bulunur (toplam; 2 litre).

Özellikle akut hipoksilerde hemoglobindeki   mevcut depo oksijen ancak 1-2 dakika yeter, bu süre dışında ek enerji kaynağı gerekir. Anaerobik glikoliz ile de birkaç dakikalık ek enerji sağlanır. Bu sırada glikoz pirüvat (O2 varlığında kas glikojeni fazla laktata çevrilmiyor, bir kısmı Krebs siklusuna girer; aerobik glikoliz) , sonra laktata çevrilir; laktat hücre dışına difüze olur.Bu durum yani hipoksi maksimal kas kasılmasının ilk dakikalarında ortaya çıkar. Kasta depo glikojen (ilk 10 saniyede fosfojen sistem yeterli ) 10.saniye sonunda bu sistem devreye girer; 1-2 dakikalık kısa süreli ağır aktiviteler için depolar kullanılır. Glikojen tükenince ağır aktivite sonlanır ve artık aerobik sistem (ki bu sistem anaerobikten yavaş enerji üretiyor; glikojen laktik anaerobik sistem (anaerobik glikoliz), aerobik glikolizden 2,.5-3 kat daha hızlı çalışır (mitokondriyal oksidatif sistem =aerobik sistem, daha yavaş ama kalıcıdır.)

           - Fosfatojen sistemin enerji üretim hızı ise anaerobik sistemin yaklaşık 2 katıdır.

Ağır egzersizde glikojen deposu azalırken laktik asit konsantrasyonu artar. Egzersiz sonrası normal oksijen sağlanarak biriken laktik asit, tekrar glikoza çevrilir (çoğu karaciğerde). Bir kısmı da (1/5) pirüvik aside çevrilerek siklik asit siklusunda kullanılır.

2.Aerobik Sistem: Besin maddelerinin mitokondrilerde oksidasyonu ile ATP sentezidir. Glikoz, yağ asitleri, aminoasitler, O2 ile birleşerek AMP (Adenozin mono fosfat) ve ADP (adenozin di fosfat)’ nin ATP’ye çevrilmesinde tüketilecek büyük miktarlardaki enerjiyi serbestleştirirler.

Örneğin: Depo glikojen tükenince yerine plazmadan glikoz alımı ile enerji sağlanır.

Glikoz önce pirüvik aside dönüşür. Ortamda yeterli O2 varlığında pirüvik asit Krebs siklusuna girerek bir glikozdan 40 mol ATP elde edilir (2 ATP kullanılır net kazanç 38 ATP’dir).

Besinler ve O2 olduğu sürece bu üretim sınırsızdır (O2 yetersiz ise pirüvat laktata dönüşür; anaerobik sistem).

Karbonhidratların enerji için yetersiz olduğu veya kullanılmadığı koşullarda yağ asitleri, mitokondrilerde CO2 ve H2O’ya kadar yıkılır. Yağ asitleri oksidasyonu, serbest yağ asitlerinin kandan hücrelere alınmasıyla başlar. Mitokondride beta oksidasyon ile yağ asitleri asetil Co-A’ya yıkılır. Asetil CoA Krebss siklusuna girerek okside edilir. Oluşan ATP miktarı yağ asit zincirinin uzunluğuna bağlıdır (ör: palmitik asit; 129 ATP elde edilir).

Yağ asitleri biter veya yetersiz olursa artık vücudun depo proteinleri yıkılır ve enerji elde edilir. Sonuçta üre meydana gelir, normal şartlar altında günlük fizyolojik bir protein yıkımı ve üre oluşumu vardır.

Glikoliz: Glikozun pirüvik aside dönüşüm sürecidir.  Bu süreç, hücrede bir çok safhada tamamlanır, yüksek enerji (ATP) oluşumu için her reaksiyon özel bir enzim tarafından katalizlenir. Bu süreç ya glikojenin parçalanması ile oluşan glikozu ya da kanda normal olarak bulunan glikozu  kullanır. Aerobik glikolizde pirüvik asit su ve CO2 ye indirgenir, Anaerobik glikoliz sonucu laktik asit oluşur.

Oksijen açığı: Egzersizin başlangıcında (egzersiz şiddetine göre) organizmaya giren oksijen, ihtiyacın altındadır. Bu anda geçici bir O2 açığı vardır. Bu geçiş döneminde kaslar aerobik metabolizma tarafından üretilenin üzerinde bir enerji miktarını harcar. Bu O2 açığı kas seviyesinde gaz değişim sisteminin uyumunun durgunluğundan doğar. Daha sonra, belli bir düzeyde organizma oksijen alımı ihtiyacını karşılar ve denge kurulur (steady-state). Egzersizin başlangıcındaki bu O2 eksikliğine “oksijen açığı” denir.

Oksijen borcu, toparlanma döneminde normal dinlenme dönemine göre tüketilen aşırı oksijen miktarı olarak tanımlanır. Aerobik çalışmalarda oksijen açığı yoktur ya da çok azdır (% 5).

Kaynak;

    Hilmi Karatosun. Futbol-Fizyolojik Temeller. Kolka Matbaası Ankara. 1991

    Hilmi Karatosun. Antrenmanın Fizyolojik Temelleri. Tuğra Matbaası Isparta. 2003

    Guyton AC, Hall JH. Tıbbi Fizyoloji. Nobel Yayınevi. 1996

 

KAS FİZYOLOJİSİ

Kas kuvveti: Bir kasın kuvvetini kasın büyüklüğü belirler. Maksimum kasılma kuvveti kasın enine kesitinin cm2’ si başına 3-4 kg kadardır. Egzersizle belirli bir antrenman programı uygulayarak kas hipertrofisi sağlayan sporcular kas gücünü de artırırlar. Kasları gergin tutan kuvvet kasılma kuvvetinden yaklaşık %40 daha büyüktür. Yani, eğer kas kasılma durumunda iken kas dışında bir güç onu germeye çalışırsa, atlamadan sonra ayağın toprağa çarpması gibi, bu durumda kasa, kasılma kuvvetinden %40 daha fazla kuvvet uygulanmış olur. Böylece patella tendonuna 800kg civarında bir kuvvet uygulanır. Bu kuvvet doğal olarak tendon, eklem ve ligamentlerde karmaşık problemler oluşturur. Kasın kendisinde de iç yırtılmalara neden olur. Gerçektende maksimal kısalmış bir kasın gerilmesi kasta ileri derecede ağrılı bir durum yaratmak için en uygun bir yoldur.

Kas gücü: Güç, hareket hızının ve kuvvetin işlevsel uygulaması, diğer bir anlatımla kuvvetin patlayıcı görüntüsüdür. Güç=(kuvvet x yol)/zaman

Örneğin; iki sporcu penç-press de aynı ağırlığı biri 5 saniyede, diğeri 8 saniyede iki kere kaldırmış olsun. 5 saniyede 2 kere kaldıran sporcu diğerine göre daha güçlüdür.

Kas Hipertrofisi ve Atrofisi: Kasın total kitlesinin büyümesine kas hipertrofisi, azalmasına ise kas atrofisi denir. Hemen hemen bütün kas hipertrofileri kas liflerindeki aktin ve miyozin flamentlerinin sayısındaki artıştan kaynaklanır, buna bağlı olarak kas lifi genişler ki buna lif hipertrofisi denir. Bu olay genellikle kasın maksimal veya maksimale yakın kasılmasına yanıt olarak meydana gelir. Kasılma işlemi esnasında kasın eşzamanlı olarak gerilmesi de hipertrofi oluşturur. Maksimal hipertrofi olabilmesi için 6-10 hafta her gün sadece birkaç tane maksimalin %75i direnç ile çalışmak yeterlidir.

Güçlü kasılmaların hangi yolla hipertrofiye neden olduğu bilinmemektedir. Ancak hipertrofi gelişirken kasın kontraktil proteinlerinin sentez hızının yıkılma hızlarından daha fazla olduğu bilinmektedir. Böylece miyofibrillerde hem aktin hem de miyozin flamentlerinin sayısı giderek artar. Kas liflerinde miyofibriller bölünerek yeni miyofibriller oluştururlar. Dolayısıyla kas liflerinde hipertrofiye neden olan başlıca etken miyofibril sayısındaki bu artıştır. Miyofibrillerin sayısındaki artışla birlikte enerji sağlayan enzim sistemleri de artar. Bu artış özellikle glikoliz enzimleri için geçerlidir.

Kas uzun süre kullanılmadığı zaman kontraktil proteinlerin ve miyofibrillerin yıkılma hızı, yenilenme hızından daha fazladır. Dolayısıyla kas atrofisi meydana gelir.

Kas Kasılmaları: Kaslar izometrik (statik) ve dinamik olarak kasılırlar. İzometrik kasılmalarda kasın boyu değişmez fakat tonusu (gerimi) artar, kemik bölümde hareket yoktur.

Dinamik kasılma iki şekilde olur;

   -Konsantrik kasılma; kasın tonusu (gerimi) aynı kalırken boyu kısalır (bir ağırlığın yerden kaldırılması). Bu tür kasılmada pozitif mekanik bir iş yapılır.

  -Eksantrik kasılma; kasın tonusu, gerimi artarken boyu uzar; merdiven inme, bir ağırlığı kol ile indirme..

   İzokinetik kasılma; hareket hızının sabit tutulduğu maksimal bir kasılma şeklidir. İzokinetik kasılmalar için sürati kontrol eden özel bir aparey gereklidir. Kas kuvvetini ve dayanıklılığını geliştirmede yararlı bir yöntemdir.

Kas fibrilleri: Kasların farklı fibrilleri içerdiğini bilmekteyiz; yavaş fibriller (ST) ya da tip I, aerobik olarak işlev görürler; zayıf ATP kullanma yeteneğine, düşük kasılma hızına, yüksek dayanıklılık yeteneğine sahiptirler.

Hızlı fibriller (FT) ya da tip II; yüksek düzeyde ATP kullanma yeteneğine, yüksek kasılma hızına, düşük dayanıklılık yeteneğine sahiptirler.

Hızlı fibriller iki kategoriye ayrılır;

             - tip II a; aerobik - anaerobik olarak işlev görürler;

            - tip II b; yalnızca anaerobik olarak işlev görürler;

 

DOLAŞIM FİZYOLOJİSİ

Tanımlar:

      - Sistol; kalp odacıklarının kasılma dönemidir. Atriyumların (kulakçık) kasılması ile kan karıcıklara, ventriküllerin (karıncık) kasılması ile kan akciğerlere ve tüm vücuda gönderilir.

     - Diyastol; atriyum ve venriküllerin gevşeme dönemidir, bu sürede kan ile dolarlar.

     - Kardiyak frekans; kalp atım hızıdır (nabız-kalp atım sayısı;KAS), bir dakika olarak değerlendirilir. Bir yaşında 120/130, normal bireylerde 70-75 arasındadır.

     -Atım hacmi; bir sistolde aorta ve akciğerlere gönderilen kan miktarıdır. Üst düzey dayanıklılık sporcusunda 110-120 ml, sporcu olmayanlarda 70 ml kadardır.

     - Kardiyak debi (kardiyak output); bir dakikada kalpten çıkan kan miktarıdır, 5-6 litredir. Kardiyak frekans ile atım hacminin çarpımıma eşittir.

     - Taşikardi; kalp hızının artışını anlamına gelir, genellikle dakikada 100 atımdan daha büyük hızları tanımlar.

     - Bradikardi; kalp hızının yavaşlaması anlamına gelir, genellikle dakikada 60 atımdan daha düşük hızları tanımlar.

Organizma, yaşamını sürdürebilmek için, hücrelerinin her biri sürekli olarak besin maddeleri ve oksijen desteği almak, aynı zamanda hücreler tarafından üretilen karbondioksit ve diğer metabolizma atıklarını toplamak ve uzaklaştırmak zorundadır. Bu çifte görev dolaşım apareyi (kalp-damarlar) tarafından gerçekleştirilir.

Dolaşım sistemi, kalp ve içerisinde kanın dolaştığı çok geniş bir damar ağından oluşur. Kan daima aynı yönü takip eder; kalptan arterler ile ayrılır, kılcal damarlardan geçer, venler ile tekrar kalbe döner. İki tür dolaşım vardır;

     - Küçük dolaşım (akciğer dolaşımı); kan sağ kalpten akciğer atar damarı ile çıkar, akciğerlerde yenilenir (oksijen tutar) ve 4 akciğer veni ile sol kalbe döner.

     - Büyük dolaşım (sistemik dolaşım); kan sol kalpten aort atar damarı ile ayrılır, tüm vücuttaki görevlerini gerçekleştirdikten sonra, alt ve üst ana toplar damarlar ile sağ kalbe geri döner. Büyük dolaşımın 3 önemli görevi vardır;

           - sindirim sistemine gider, kalbe döner; beslenme görevi,

           - böbrekleri besler, kalbe döner; boşaltım görevi,

           - gövde ve bacakları besler

          Dolaşım Apareyi

Kalp: İçi oyuk bir kas yapıya sahiptir, çizgili kas özelliğindeki bu kas yapı miyokard olarak adlandırılır. İki akciğerin arasında, hemen hemen göğüs boşluğunun ortasında yer alır. Bir armut şeklinde, tepesi aşağıda tabanı yukarıda, yaklaşık 13 cm boyunda 8 cm genişliğindedir. Yetişkin insanda ortalama ağırlığı 250-300 gram kadardır.

Kalp birbiriyle kan alışverişi olmayan iki bölmeye ayrılır; sağ kalp, sol kalp. Sağ ve sol kalp bir üst bir alt olmak üzere ikişer boşluğa ayrılır. Üst boşluklar “atriyum-kulakçık” alt boşluklar “ventrikül-karıncık” olarak adlandırılırlar. Kulakçık ve karıncıklar kalp kapakları ile birbirlerinden ayrılır. Sağ atriyuma alt ve üst ana toplar damarlar, sol atriyuma 4 akciğer   veni açılır.

Kalbin İşlevi: Kalp işlevini kasılma "sistol" gevşeme "diyastol" dönemleri ile gerçekleştirir. Atriyumlar ve ventriküller aynı anda kasılır ve gevşerler. Ventriküller, atriyumlardan 1/10 saniye sonra kasılırlar, bu sürede ventriküller atriyumlardan gelen kan ile dolar. Bu olay sürekli olarak tekrarlanır.

Egzersiz ve Dolaşım Sistemi

Egzersiz esnasında, dolaşım sisteminin görevi, aktif dokulara gerekli kanı temin etmektir. Bu sayede doku ve kas ihtiyacı olan oksijen ve diğer besin maddelerini aldığı gibi, metabolik faaliyetler sonucu ortaya çıkan artık maddelerinin de atılmasını sağlar. Uzun süren egzersizlerde ise dolaşım sisteminin ikinci bir görevi de, vücut ısısını normalde tutmaktır. Dolaşım sisteminin kontrolü otonom sinir sisteminin bölümü olan sempatik sinir sistemi tarafından yapılır.

Egzersizde, akciğerler ile hücreler arasında gazların taşınması yoğunlaşır. Kan ve dolaşım apareyi (kalp-damarlar) bu adaptasyona katılırlar. Egzersize dolaşım sisteminin uyumu yaş, cins, vücut postürü, şahsın kondisyon düzeyi gibi faktörlere bağlıdır.

Normal koşullarda, istirahat halinde kalbin dakikada perifere gönderdiği kan 5-6 litredir (kardiyak output). Egzersize başlandığı zaman, kalbin dakika volümü ihtiyaca cevap verecek şekilde artar ve dokulara dağılım, çalışan dokulara daha fazla, çalışmayan dokulara daha az olmak üzere orantılı olarak değişir. Yani, kalbin tüm organizmaya bir dakikada gönderdiği total kan miktarı ve bunun dokulara dağılımı dokuların ihtiyaçlarına göre fizyolojik bir uyum gösterir. İstirahatte iskelet kaslarına giden kan, kalbin dakika volümünün % 15-20 sini oluşturduğu halde, egzersizde bu oran % 85-90 civarına kadar yükselir. Karın içi organlara giden kan miktarında azalma olur, fakat beyine giden kan miktarı değişmez. Antrenmansız kişilerde uyum, kalp atım hızının artışı ile, antrenmanlı kişilerde ise debinin artması ile gerçekleşir.

Görünen değişiklikler; kalp atım hızının artışı ile atım volümü artar. Maksimal yüklenmede kalp atım hızı dengelenmez.

Kas kan akımı: İstirahatte, iskelet kasında kas kan akımı düşüktür (3-6 ml/100 g/dak). Kas maksimumu geriminin %10’undan daha fazla kasılır ise içinde yer alan damarları baskılar. Kas maksimum geriminden %70 fazla gerilirse kan akımı tamamen durur. Bununla beraber kasılmalar arasında kan akımı o kadar büyük miktarda akar ki ritmik olarak kasılan bir kasta birim zaman içinde kan akımı 30 kat kadar yükselir. Bazen kan akımı egzersiz başlarken ve hatta egzersiz başlamadan önce artar, ilk artış muhtemelen sinirsel bir yanıttır. Sempatik vazodilatör sistemdeki uyarılar olaya katılıyor olabilir.

Egzersiz yapan kaslarda yüksek kan akımını sürdüren yerel mekanizmalar arasında, doku PO2sinde  (parsiyel oksijen basıncı) bir düşme, doku PCO2 (parsiyel karbondioksit basıncı)’ sinde bir artış, K+ ve diğer vazodilatör metabolitlerin birikimi bulunmaktadır.

Aktif kasta sıcaklık yükselir ve bu olay damarları daha da genişletir. Arteriyollerin ve prekapiller sfinkterlerin gevşemesi açık kapiller sayısında 10 – 100 kat bir artış yapar. Kan ve aktif hücreler arasındaki ortalama mesafe (O2 ve metabolik ürünlerin difüze olma zorunda oldukları mesafe) böylece büyük ölçüde azalır. Damarların genişlemesi vasküler yatağın enine kesit yüzünü arttırır ve dolayısıyla akış hızı azalır. Kapiller basınç kapillerin tüm uzunluğu boyunca onkotik basıncı aşıncaya kadar yükselir. Dokular arası alana sıvı geçişi son derece artar.

Kan akımında görülen büyük bir artış yanında, her kasılma işlemi bu akımı azaltmaktadır. Bundan iki sonuç çıkar: (1) kasılma olayı kasın bizzat kendisinde kan akımının azalmasına neden olur, çünkü kasılmış kas, kas içi kan damarlarına basınç yapar. Böylece kuvvetli tonik kasılmalar kasta yorgunluğun hızla gelişmesine neden olur. Zira sürekli kasılmalar esnasında O2 ve besin maddelerinin sağlanması yetersiz kalmaktadır. (2) egzersiz sırasında kaslara kan akımı belirgin şekilde artabilir. Aşağıdaki karşılaştırma antrenmanlı bir sporcu da maksimum artışı göstermektedir.

Dinlenme esnasında   kan akımı                          3.6      ml/100 gr kas/dakika

Maksimal egzersiz esnasında kan akımı               90.0            "              "

Kan basıncı: Egzersiz esnasında arteriyel kan basıncı ne durumdadır? Her zamanki gibi, ortalama arteriyel basınç; kalp debisi ve total periferik direncin çarpımına eşittir. Kalp debisi total periferik direnç azalışından biraz daha fazla artmaya meyillidir. Böylece ortalama arteriyel basınç genellikle hafifçe artar.

Egzersiz sırasındaki kalp debisi artışına, kalbin daha fazla olan sempatik aktivitesi ve azalan parasempatik aktivitesine neden olur. Kalp hızındaki artış genellikle atım hacminden daha fazladır. Diyastol sonu ventriküler hacim değişmeksizin, atım hacmi artmaktadır. Buna göre, bu durumda artan atım hacmi Starling kanununa bağlanamaz, fakat tamamen, kalbin sempatik sinirlere uyarılan kontraktilite artışına bağlıdır.

Egzersizde ortaya çıkan kalp debisi artışından, kalbin güçlenmiş sempatik aktivitesinin sorunlu olduğu düşünülmektedir. Gerçekte kalp debisi, eğer venöz dönüş aynı anda aynı derecede kolaylaştırılırsa, yüksek düzeye çıkabilmektedir. Diğer bir deyişle, yüksek kalp hızı nedeniyle kısalan dolma zamanı, diyastol sonu hacmi ve atım hacmi azaltacaktır (Starling kanunu). Buna dayanarak, egzersiz sırasında venöz dönüşü güçlendiren faktörler oldukça önemlidir. Bunlar;

       - iskelet kası pompa aktivitesinin artması

       - inspirasyonun derinliğinde ve sıklığında artış

       - venöz tonusta sempatiklerin aracılık ettiği artış

       - genişlemiş iskelet kası arteriyollerinden kanın arterlerden venlere doğru daha kolay akması

Ağır egzersiz sırasında, hafif egzersizin aksine bu 4 faktör o kadar güçlü olabilir ki, venöz dönüş ventrikül diyastol sonu hacminde bir artışa neden olmaya yetecek kadar artar. Bu şartlar altında, atım hacmi, kontraktilite artışının neden olduğundan daha da yüksek bir dereceye ulaşır.

Egzersize verilen sistemik kardiovasküler yanıt kas kasılmalarının temel olarak izometrik mi yoksa bir dış iş gerçekleştirecek şekilde izotonik mi olduğuna bağımlıdır. İzometrik kas kasılmasının başlamasıyla kalp hızı artar. Artmış kardiyak sempatik sinir deşarjının da bir kısım rolünün bulunmasına karşın kalp hızındaki bu artış büyük ölçüde azalmış vagal tonusa bağlıdır. İzometrik bir kas kasılmasının başlamasını izleyen birkaç saniye içinde sistolik ve diyastolik kan basınçları keskin bir şekilde yükselir. Atım hacmi nispeten daha az değişir ve sürekli kasılmakta olan kaslara giden kan akışı bunların kan damarları üzerine bası yapıyor olmasından dolayı azalır.

İzotonik kas kasılmasını içeren egzersize yanıt, kalp hızında ani bir artış olması yönünden yukarıda anlatılan duruma benzer, fakat bundan farklı olarak bu tabloda atım hacminde de belirgin bir artış vardır. Buna ek olarak egzersiz yapan kaslardaki vazodilatasyona bağlı olarak total periferik dirençte net bir düşme görülür. Sonuç olarak sistolik kan basıncı orta derecede artarken diyastolik basınç genellikle değişmez veya azalır.

İzometrik ve izotonik egzersizlere verilen yanıtlar arasındaki fark aktif kasların izometrik egzersiz esnasında tonik olarak kasılmaları ve sonuç olarak total periferik direncin artmasına katkıda bulunmaları gerçeğiyle kısmen açıklanır.

Kalp debisi izotonik egzersiz esnasında 35 l/dk aşan değerlere yükselebilir ve bu artış miktarı O2 tüketimindeki artışla orantılıdır. Bu artış kalp hızı ve atım hacmindeki artışa bağlı olup kalp kası daha güçlü kasılarak ventriküllerdeki sistol sonu kan hacminin daha büyük bir bölümünü fırlatır.

Egzersiz sırasında ulaşılabilecek kalp hızı yaşa bağlı olarak gelişir. Çocuklarda bu hız dakikada 200 veya üzeri atıma yükselirken erişkinlerde ender olarak dakikada 195 atımı aşar ve yaşlı kişilerde bu artış daha da azalır.

Ani yüklenme altında sistolik kan basıncı artması beklenen bir uyumdur, çünkü yüklenme şiddeti arttıkça kalp debisi artacaktır ve sistolik kan basıncı artacaktır.

İstirahatte kan basıncı 120-80 mm/Hg civarındadır, egzersizde, şiddete bağlı olarak sistolik basınç artar, diyastolik basınç ya çok az artar ya da değişmez.

Debi (Vm)=Atım volümü(V) x Atım sayısı (n), olduğundan egzersizde kalbin dakika volümünün artması, hem atım volümünün artması hem de kalbin bir dakikadaki vurum sayısının artması ile gerçekleşir. Bu iki faktör kalbin dakika volümüne etki eder.

İstirahat nabzı yaş ile giderek azalır. İstirahatte bir dakikada 5 lt. kan dolaşımda bulunur. Yoğun egzersizde 25-30 litreye kadar çıkabilir.

         - normal bir kalp atım hızında da ventriküllerin dolması 0.55” de gerçekleşir,.

         - kalp atım hızının 195’in üzerine çıkması halinde, diyastol için süre yetersiz kalır (bu süre 0.12” nin altına düşemez, aksi halde kalp kan ile dolamaz). Ventrikül ne kadar doluysa, ventrikül gerimi ve kasılması o kadar fazla olur ve perifere o kadar fazla kan gönderilir.

Kalp Debisi, Atım Hacmi ve Kalp Atım Hızı (KAH)

Dayanıklılık sporcularında KAH azalır ve atım hacmi artar, böylece kalp debisi korunur. Antrenmanla, kalp debisi artış gösterir, KAH artmadığına göre, bu değişim atım hacminin artışıyla açıklanır.

Kalp debisinin dinlenme düzeyi olan 5,5 litre / dakikadan, maraton koşucusundaki gibi, dakikada 30 litreye çıkması sırasında, kalp atım hacmi ile, kalp hızındaki değişikliklerin yaklaşık değerleri aşağıdadır.

                                       Atım sayısı/dakika        Atım hacmi

Dinlenmede   

Sedanter                                        75                        70

Maratoncu                                      50                       105

Maks.Egzersizde

Sedanter                                       195                        110

Maratoncu                                     180                        162

 

Atım hacmi, 105 ml den 162 ml’ ye çıkarken % 50 artar. Kalp hızı dakikada 50 den 180’ e yükselirken ise % 250 bir artış vardır. Böylece ağır bir egzersiz esnasında kalp debisinin artmasında kalp hızındaki artışın, atım hacmindeki yükselmeden çok daha büyük oranda rol oynadığı görülmektedir. Kalp debisi, maksimumun yarısına ulaştığı zaman, vurum hacmi kendi maksimum değerini kazanır. Kalp debisinin bundan sonraki yükselmesi kalp hızındaki artışına bağlıdır.

Dolaşım sisteminin egzersize uyumu, akut ve kronik olmak üzere iki şekilde olur. Akut uyum, spor yapmayan herhangi bir kimsenin egzersiz esnasında, dolaşım sisteminin gösterdiği uyumdur. Kronik uyum ise, sportif antrenman yapan bir kimsede, istirahatte ve efor esnasında, dolaşım sisteminin gösterdiği uyum ve dolaşım sisteminin kazandığı özelliklerdir.

                                   Dr.Hilmi KARATOSUN        

Yorum Yaz