การหายใจกับการออกกำลังกาย

ขณะที่เริ่มออกกำลังกาย หรือแค่คิดจะออกกำลังกาย ระบบประสาททั้งจาก pyramidal และ extrapyramidal system จะส่งสัญญาณประสาทไปที่กล้ามเนื้อ ระหว่างทางลงมาจาก cortex ไปยัง lower motor neuron เมื่อผ่าน medulla ก็จะส่งสัญญาณไปที่ DRG และ VRG ด้วย ดังนั้นร่างกายจะมีการเพิ่ม Ventilation ได้ทันทีที่เริ่มออกกำลังกาย

อีกทั้งขณะออกกำลังกาย Proprioceptive apparatus ของ muscle เช่น Golgi tendon, muscle spindle ก็จะส่งสัญญาณกลับขึ้นไปทาง dorsal leminicus pathway ระหว่างที่สัญญาณวิ่งผ่าน medulla ก็จะส่งสัญญาณไปบอก DRG กับ VRG ให้เพิ่มการหายใจเช่นเดียวกัน

ยังพบว่าขณะออกกำลังกายนั้น PaO2 และ PaCO2 ยังมีค่าค่อนข้างใกล้เคียงกับปกติมาก แต่สิ่งที่เปลี่ยนแปลงไปคือ PvO2 และ PvCO2 ในหลอดเลือดดำ เพราะร่างกายมีการใช้ O2 ที่มากกว่าปกติ และมีการผลิต CO2 ที่มากกว่าปกติด้วย

PvO2 และ PvCO2 ที่ลดลงและเพิ่มขึ้นมากกว่าปกติตามลำดับ จะทำให้มี pressure gradient ที่ถุงลม คือ PAO2 และ PACO2 มากกว่าปกติ ทำให้มีการแพร่ (diffusion) ของ O2 และ CO2 ได้ดียิ่งขึ้น


การออกกำลังกายยังไปกระตุ้นระบบ cardiovascular ทั้งด้วยระบบ higher brain(cortex, limbic) และระบบ sympathetic ทำให้ร่างกายมีการเพิ่ม cardiac output, เพิ่ม blood pressure ทำให้เลือดที่ไปที่ tissue และที่ปอด เพิ่มมากขึ้น พบว่าขณะออกกำลังกายร่างกายจะสามารถเพิ่ม cardiac output จากปกติ 5L/min ได้ถึง 30L/min เลยทีเดียว

Mean arterial pressure ที่เพิ่มขึ้นจะทำให้มีการ recruitment และ distention ของ pulmonary capillary เพิ่มมากขึ้น แรงดันใน pulmonary capillary จะชนะแรงดันของ Pulmonary pressure ของ Lung zone 1 เดิมก่อนออกกำลังกาย ทำให้ขณะออกกำลังกายส่งผลให้ลด Lung Zone 1 ลง เพิ่ม Lung zone 2 มากขึ้น ซึ่งเป็น Zone ที่มี V/Q เหมาะสมที่สุดของปอด


ดังนั้นโดยภาพรวมเราจะพบว่า ถึงแม้ร่างกายจะมีการใช้ O2 มากขึ้นและ ผลิต CO2 เพิ่มมากขึ้น แต่ร่างกายยังสามารถรักษาสมดุลของ pH PaO2 และ PaCO2 ไว้ได้ เนื่องจากมีการเพิ่มของ ventilation และการเพิ่มของ perfusion ที่ได้สัดส่วนกัน ทำให้ขนส่ง O2 ไปให้ tissue ได้เพิ่มมากขึ้น และขับ CO2 ออกจากร่างกายได้ดีขึ้น

เมื่อร่างกายหยุดการออกกำลังกาย จะยังคงมีการ Hyperventilation อีกระยะหนึ่ง ขึ้นกับ severity และลักษณะของการออกกำลังกายว่าเป็นแบบ areobic หรือ anaerobic excercise ถ้าเราออกกำลังกายลักษณะใช้พลังงานมากในระยะเวลาสั้นๆ เช่นวิ่ง 100 เมตร จะถือว่าเป็น anaerobic excercise ร่างกายจะมีการสร้างกรด lactic ออกมาจำนวนมาก การกำจัดทำได้โดยร่างกายเปลี่ยนกรด lactic เป็น pyruvate และใช้ O2 นำเข้าไปใน creb cycle อีกที ดังนั้นจะพบว่าออกกำลังกายแบบ anaerobic หรือมี severity ในการออกกำลังกาย ร่างกายจะมีสภาวะ oxygen debt สูง ทำให้หลังจากหยุดออกกำลังกายแล้วร่างกายยังต้อง Hyperventilation ต่ออีกระยะเพื่อลดภาวะกรดจาก lactic acid