De cardiovasculaire en ademhalingssystemen zijn zo met elkaar verbonden dat het een niet zonder het ander kan functioneren. Deze twee systemen werken samen om het metabolisme in alle systemen door het hele lichaam mogelijk te maken door zuurstof af te geven en afvalstoffen te verwijderen.
Hartslag is een bepalende factor voor het zuurstofverbruik.
Zuurstofverbruik
Het zuurstofverbruik, afgekort VO2, is een maat voor het zuurstofvolume dat door het lichaam wordt gebruikt. VO2, zoals beschreven door Dr. Benjamin Levine, is gebaseerd op de Fick-vergelijking, die zegt dat zuurstofverbruik afhankelijk is van het product van zuurstoftoevoer en -extractie. Zuurstofextractie houdt rekening met de hoeveelheid zuurstof in arterieel bloed die naar metabool actief weefsel wordt gestuurd, en de hoeveelheid zuurstof in veneus bloed die naar het hart wordt teruggevoerd. Het verschil in arterieel zuurstofgehalte en veneus zuurstofgehalte bepaalt de hoeveelheid zuurstof die door het weefsel werd gebruikt. Zuurstofafgifte daarentegen is een maat voor de hartfunctie, met name de hartproductie. Cardiale output bepaalt de hoeveelheid bloed die elke hartslag uit het hart wordt gepompt. Cardiale output is het product van hartslag en slagvolume, of de hoeveelheid bloed die per slag wordt gepompt.
Volgens Levine wordt het zuurstofverbruik in grotere mate beperkt door de zuurstoftoevoer in plaats van door de extractie van zuurstof. Dit legt veel nadruk op het samenspel tussen VO2 en hartslag en benadrukt het belang van de interactie tussen de cardiovasculaire en ademhalingssystemen.
Consumptie verhogen
Volgens “Fysiologie van sport en beweging” heeft iedereen in rust hetzelfde zuurstofverbruik per lichaamsgewicht. Wanneer een persoon echter van een rusttoestand naar een oefening gaat, heeft het lichaam meer zuurstof nodig voor metabole processen om de energiebehoefte bij te houden. Natuurlijk, als het lichaam van rust naar oefening gaat, begint de hartslag gestaag te stijgen. Deze cardiovasculaire respons zorgt voor een snellere zuurstoftoevoer naar het werkweefsel, zoals de skeletspieren, wat zorgt voor een toename van het zuurstofverbruik.
Afname van het zuurstofverbruik
Ziekten van het cardiovasculaire systeem hebben de neiging om een afname van het zuurstofverbruik te veroorzaken, wat het vermogen van een persoon om fysieke activiteit uit te oefenen beperkt. De aard van hartfalen voorkomt bijvoorbeeld dat het hart de hartslag voldoende verhoogt. Zonder de verhoging van de hartslag is de zuurstoftoevoer en dus het zuurstofverbruik beperkt. De bedenker van het Weber hartfalenclassificatiesysteem, Dr. Karl Weber, heeft aangetoond dat bij ernstig hartfalen de zuurstofextractie wordt verbeterd om de afname van de zuurstoftoevoer te compenseren. Dit onderzoek onderstreept de belangrijke relatie tussen zuurstofverbruik en de factoren van zuurstoftoevoer.
Elite atleten
Hoewel lichaamsbeweging over het algemeen de zuurstoftoevoer verhoogt, is het mogelijk dat het cardiovasculaire systeem het ademhalingssysteem overtreft. Onderzoek gepubliceerd door Dr. Scott Powers in “Sports Medicine” onderzoekt de effecten van een te hoge hartslag. Wanneer bloed in een zeer snel tempo door de longen stroomt, is er weinig tijd voor zuurstof om de longen te verlaten en in het bloed te komen. Dit betekent dat het bloed minder zuurstof vervoert dan normaal, een aandoening die hypoxemie wordt genoemd, en daarom minder zuurstof afgeeft dan het lichaam nodig heeft. Hypoxemische aandoeningen leiden over het algemeen tot flauwvallen als gevolg van zuurstofgebrek in de hersenen en andere vitale organen. Dit illustreert het delicate evenwicht dat moet worden bewaard tussen de cardiovasculaire en ademhalingssystemen om het zuurstofverbruik te maximaliseren.
Andere variabelen
Hoewel de hartslag een integrale rol speelt bij het zuurstofverbruik, is aangetoond dat het slagvolume, de tweede factor van de zuurstoftoevoer, een veel groter effect heeft op VO2. Verschillende variabelen kunnen de hoeveelheid bloed verhogen die een persoon per slag pompt, terwijl veranderingen in de hartslagfrequentie minimaal zijn. Het aanpassingsvermogen van het slagvolume maakt het een meer prominente variabele bij de bepaling van het maximale zuurstofverbruik. Om de grenzen van het zuurstofverbruik te bepalen, zijn beide variabelen van de zuurstoftoevoer belangrijk.