I sistemi cardiovascolare e respiratorio sono collegati in modo tale che uno non possa funzionare senza l'altro. Questi due sistemi lavorano insieme per consentire il metabolismo in tutti i sistemi di tutto il corpo, fornendo ossigeno e rimuovendo i rifiuti.
Consumo di ossigeno
Il consumo di ossigeno, abbreviato VO2, è una misura del volume di ossigeno utilizzato dal corpo. Il VO2, come descritto dal Dr. Benjamin Levine, si basa sull'equazione di Fick, secondo la quale il consumo di ossigeno dipende dal prodotto di erogazione ed estrazione di ossigeno. L'estrazione di ossigeno considera la quantità di ossigeno nel sangue arterioso che viene inviata ai tessuti metabolicamente attivi e la quantità di ossigeno nel sangue venoso che viene restituita al cuore. La differenza nel contenuto di ossigeno arterioso e contenuto di ossigeno venoso determina la quantità di ossigeno utilizzata dal tessuto. L'erogazione di ossigeno, d'altra parte, è una misura della funzione cardiaca, in particolare della gittata cardiaca. La gittata cardiaca determina la quantità di sangue pompato dal cuore ad ogni battito. La gittata cardiaca è il prodotto della frequenza cardiaca e del volume dell'ictus o della quantità di sangue pompato per battito.
Secondo Levine, il consumo di ossigeno è limitato in misura maggiore dall'erogazione di ossigeno piuttosto che dall'estrazione di ossigeno. Ciò pone grande enfasi sull'interazione tra VO2 e frequenza cardiaca e sottolinea l'importanza dell'interazione tra i sistemi cardiovascolare e respiratorio.
Consumo crescente
"Fisiologia dello sport e dell'esercizio" afferma che tutti hanno lo stesso consumo di ossigeno a riposo per un dato peso corporeo. Tuttavia, quando un individuo passa da uno stato di riposo a uno di esercizio fisico, il corpo richiede più ossigeno per i processi metabolici per tenere il passo con le esigenze energetiche. Naturalmente, mentre il corpo si sposta dal riposo all'esercizio fisico, la frequenza cardiaca inizia ad aumentare costantemente. Questa risposta cardiovascolare consente un più rapido apporto di ossigeno al tessuto di lavoro, come il muscolo scheletrico, che consente un aumento del consumo di ossigeno.
Riduzione del consumo di ossigeno
Le malattie del sistema cardiovascolare tendono a causare una diminuzione del consumo di ossigeno che limita la capacità di un individuo di impegnarsi in attività fisica. La natura dell'insufficienza cardiaca, ad esempio, impedisce al cuore di aumentare adeguatamente la frequenza cardiaca. Senza l'aumento della frequenza cardiaca, l'erogazione di ossigeno, e quindi il consumo di ossigeno, è limitato. Il creatore del sistema di classificazione per l'insufficienza cardiaca di Weber, il Dr. Karl Weber, ha dimostrato che in caso di grave insufficienza cardiaca, l'estrazione dell'ossigeno viene potenziata per compensare la riduzione del rilascio di ossigeno. Questa ricerca sottolinea l'importante relazione tra consumo di ossigeno e fattori di erogazione dell'ossigeno.
Atleti d'élite
Mentre l'esercizio fisico generalmente aumenta l'erogazione di ossigeno, è possibile che il sistema cardiovascolare superi le prestazioni del sistema respiratorio. La ricerca pubblicata dal Dr. Scott Powers in "Medicina dello sport" esamina gli effetti dell'aumento eccessivo della frequenza cardiaca. Quando il sangue viaggia attraverso i polmoni a un ritmo molto rapido, c'è poco tempo perché l'ossigeno lasci il polmone ed entri nel sangue. Ciò significa che il sangue trasporta meno ossigeno del normale, una condizione chiamata ipossiemia e quindi fornisce meno ossigeno di quanto il corpo richieda. Le condizioni ipossemiche portano generalmente a svenimenti a causa della mancanza di ossigeno al cervello e di altri organi vitali. Ciò illustra il delicato equilibrio che deve essere mantenuto tra i sistemi cardiovascolare e respiratorio per massimizzare il consumo di ossigeno.
Altre variabili
Mentre la frequenza cardiaca svolge un ruolo fondamentale nel consumo di ossigeno, il volume dell'ictus, il secondo fattore del rilascio di ossigeno, ha dimostrato di avere un effetto molto maggiore sulla VO2. Diverse variabili possono migliorare la quantità di sangue che una singola pompa per battito, mentre i cambiamenti nell'esercizio della frequenza cardiaca sono minimi. L'adattabilità del volume della corsa lo rende una variabile più importante nella determinazione del consumo massimo di ossigeno. Per determinare i limiti del consumo di ossigeno, entrambe le variabili della fornitura di ossigeno sono importanti.
