Elpošanas sistēma fiziskas slodzes laikā

Gaiss ieplūst caur degunu vai muti, tad caur rīkli (pharynx), balseni (larynx) un traheju (trachea), kas sadalās divos galvenajos bronhos. Bronhu koks zarojas daudzkārt, kļūstot arvien šaurāks, līdz gaiss nonāk alveolās (alveoli pulmonis), sīkās pūslīšu kopās, kuras cieši apņem kapilāri.

Alveolas sienu un kapilāra sienu šķir ļoti plāna barjera, pa kuru gāzes pārvietojas difūzijas ceļā. Plaušu kopējā apmaiņas virsma ir ļoti liela, un tieši šī rezerve ir iemesls, kāpēc cilvēks var dzīvot arī ar vienu plaušu.

Gaisa iesūkšanu veic elpošanas muskuļi. Galvenais no tiem ir diafragma (diaphragma), kuru papildina ārējie starpribu muskuļi, bet lielā slodzē pieslēdzas arī palīgmuskuļi kaklā un krūškurvja sienā. Izelpa miera stāvoklī ir pasīva, bet slodzē kļūst aktīva, jo iesaistās vēdera prese.

Elpošanas pielāgošanās slodzei notiek posmos, un tos var pamanīt arī bez jebkādas aparatūras, vienkārši vērojot savu elpu skrējiena vai kāpņu laikā.

1. Pirmajās sekundēs ventilācija strauji pieaug, jo smadzeņu kustību centri vienlaikus signalizē arī elpošanas centram.
2. Tālāk pieaugums kļūst pakāpenisks, jo pievienojas signāli no strādājošo muskuļu un locītavu receptoriem.
3. Elpa vispirms kļūst dziļāka: palielinās viena elpas vilciena tilpums, kas ir ekonomiskāk nekā biežāka elpošana.
4. Kad dziļuma rezerve ir izsmelta, sāk pieaugt elpošanas biežums.
5. Pieaugot slodzes intensitātei, asinīs uzkrājas skābie vielmaiņas produkti, un ventilācija sāk augt straujāk nekā skābekļa patēriņš.
6. Pēc slodzes beigām elpošana atgriežas normā pakāpeniski, jo jāatmaksā skābekļa parāds un jāatjauno skābju un sārmu līdzsvars.

Elpošanas ritmu veido neironu grupas iegarenajās smadzenēs un tiltā. Tās saņem informāciju no centrālajiem ķīmijreceptoriem, kas atrodas smadzeņu stumbrā un reaģē uz oglekļa dioksīda radīto skābuma maiņu, kā arī no perifērajiem ķīmijreceptoriem miega artērijas un aortas sieniņā, kuri reaģē arī uz skābekļa trūkumu.

Pretēji izplatītam priekšstatam parastā slodzē elpošanu pastiprina nevis skābekļa trūkums, bet gan oglekļa dioksīds. Skābekļa sensori nopietni iesaistās tikai izteiktā hipoksijā, piemēram, lielā augstumā vai smagas plaušu slimības gadījumā.

Tieši tāpēc apzināta elpas aizturēšana rada nepanesamu vēlmi ieelpot vēl ilgi pirms skābekļa patiešām sāk trūkt: smadzenes reaģē uz oglekļa dioksīda uzkrāšanos, nevis uz skābekļa zudumu.

Tabulā parādīti galvenie rādītāji un to izmaiņu virziens. Konkrētie skaitļi cilvēkiem ļoti atšķiras atkarībā no vecuma, auguma, dzimuma un sagatavotības, tāpēc nozīme ir tieši pārmaiņu virzienam un savstarpējām attiecībām.

Veselam, netrenētam vai vidēji trenētam cilvēkam atbilde ir noraidoša. Elpošanas sistēma ir izveidota ar lielu rezervi, un pat maksimālā slodzē paliek neizmantota ventilācijas daļa, kamēr sirds jau strādā ar maksimālo jaudu. Tāpēc izturību galvenokārt nosaka sirds izsviedes tilpums, asinsvadu tīkla blīvums muskuļos un muskuļu šūnu spēja skābekli izmantot.

Ir tomēr situācijas, kurās elpošana kļūst par ierobežojumu. Ļoti augstas klases izturības sportistiem slodzes laikā var samazināties asins piesātinājums ar skābekli, jo asins plūsma caur plaušām ir tik strauja, ka apmaiņai atvēlētais laiks saīsinās. Arī plaušu slimību gadījumā ierobežojums pārceļas tieši uz elpošanas sistēmu.

Vēl viens mazāk zināms mehānisms ir elpošanas muskuļu nogurums ļoti smagā un ilgstošā slodzē. Kad diafragma sāk nogurt, organisms novirza uz to lielāku asins plūsmu, un tas notiek uz kāju muskuļu rēķina. Tieši tāpēc elpošanas muskuļu izturība nav nenozīmīga pat tad, ja plaušu tilpums ir pilnīgi normāls.

Pieaugušam cilvēkam plaušu tilpums no treniņa būtiski nepalielinās, un arī alveolu skaits nemainās. Uzlabojumi ir citur, un tie ir taustāmi: tā pati slodze pēc vairāku nedēļu regulāra treniņa prasa mazāku ventilāciju un rada mazāku elpas trūkuma sajūtu.

• Elpošanas muskuļi kļūst izturīgāki un mazāk nogurst ilgstošā slodzē.
• Elpošana kļūst ekonomiskāka: vairāk dziļuma, mazāk lieku, seklu elpas vilcienu.
• Sirds vienā sitienā izsviež vairāk asiņu, tāpēc tā pati skābekļa piegāde prasa retāku pulsu.
• Muskuļos pieaug kapilāru blīvums un mitohondriju daudzums, tāpēc piegādātais skābeklis tiek izmantots labāk.
• Skābā vielmaiņas produkta uzkrāšanās sākas pie augstākas slodzes, tāpēc elpa „aizraujas“ vēlāk.

Bērniem elpceļi ir šaurāki, tāpēc jebkura gļotādas tūska tos sašaurina vairāk nekā pieaugušajam, un slodzes laikā simptomi parādās ātrāk. Bērna elpošana slodzē ir biežāka nekā pieaugušajam, jo elpas tilpuma rezerve ir mazāka.

Ar gadiem krūškurvja siena kļūst stīvāka, elpošanas muskuļu spēks samazinās un plaušu audu elastība mazinās. Praktiski tas nozīmē, ka tā pati slodze prasa lielāku elpošanas darbu. Tomēr regulāra fiziska aktivitāte šīs pārmaiņas ievērojami palēnina, un elpas trūkums pie ikdienas darbībām nav normāla novecošanās pazīme.

Grūtniecības laikā aizvien pieaugošā dzemde pakāpeniski ierobežo diafragmas kustību, tāpēc elpa var kļūt seklāka un biežāka. Tā ir gaidāma pārmaiņa, taču pēkšņs elpas trūkums grūtniecības laikā vienmēr jāizvērtē ārstam.

Elpas trūkums smagas slodzes laikā ir normāls un pēc atpūtas ātri pāriet. Brīdinošas ir citas situācijas: kad grūtības rodas pie slodzes, kas iepriekš bija viegla, kad tās parādās nesamērīgi ātri, kad pievienojas sēkšana, klepus vai sāpes krūtīs, vai kad elpas trūkums neļauj gulēt.

Slodzes izraisīta bronhu sašaurināšanās ir bieža parādība, īpaši aukstā gaisā skrienot. Raksturīgi, ka simptomi pastiprinās nevis slodzes vidū, bet dažas minūtes pēc tās beigām. To izmeklē un ārstē pneimonologs vai alergologs, bet pirmais solis ir ģimenes ārsts.

Neatliekama palīdzība jāmeklē, ja elpas trūkumam pievienojas spiedošas sāpes krūtīs, zilgana lūpu krāsa, ģībonis vai ja elpas trūkums parādās pēkšņi miera stāvoklī.

Pamatizmeklējums ir spirometrija, kas mēra, cik daudz gaisa cilvēks spēj izelpot un cik strauji. Ja jāatšķir elpošanas ierobežojums no sirds ierobežojuma, izmanto slodzes testu ar gāzu analīzi jeb spiroergometriju: tā vienlaikus rāda ventilāciju, skābekļa patēriņu un sirds atbildi, un norāda, kura sistēma izsīkst pirmā.

Papildus izmanto pulsa oksimetriju, slodzes vai bronhu provokācijas testus, izelpas slāpekļa oksīda mērījumu iekaisuma novērtēšanai elpceļos, kā arī rentgenu vai datortomogrāfiju, ja ir aizdomas par plaušu audu slimību.

Visbiežāk sajaucamās lietas ir trīs. Pirmkārt, slikta fiziskā forma bieži tiek uzskatīta par plaušu slimību, lai gan spirometrija ir normāla. Otrkārt, trauksmes izraisīta hiperventilācija dod elpas trūkuma sajūtu ar reiboni un tirpšanu pirkstos, bet skābekļa līmenis ir normāls. Treškārt, elpas trūkums slodzē var nākt no sirds vai no mazasinības, nevis no plaušām, tāpēc to izmeklē kopā.