במאמר הראשון בנושא הפיזיולוגיה של האימון הגופני דנו בעיקר בתפקידן של המערכת הקרדיו-וסקולרית (לב וכלי דם) והמערכת האנדוקרינית במהלך האימון. במאמר זה נסקור את השינויים שחלים במערכת הנשימה על מנת לאפשר לגוף להתמודד עם האתגר שניצב בפניו.

עם תחילת האימון ניתן לזהות עלייה בונטילציה – הקצב שבו אויר נכנס ויוצא מהריאה. העלייה בקצב הנשימה יכולה להתחיל עוד לפני תחילת האימון, מעצם הציפייה למאמץ. התגובה המהירה הזו היא נוירולוגית ביסודה – נשלטת על ידי מערכת העצבים. לאחר העליה הראשונה המהירה בונטילציה, ניתן לזהות שלב שני של עלייה בונטילציה, מתון יותר. עלייה זו נובעת משינויים בהרכב הכימי של הדם בעורקים.

ככל שאנו מתקדמים באימון, המטבוליזם המוגבר בשרירים גורם לייצור של CO2 (פחמן דו חמצני) ופרוטונים שהופכים את הדם לחומצי יותר. יש בכך יתרון – כאשר הדם חומצי יותר, יש יותר שחרור של חמצן מהמוגלובין שנושא אותו בדם אל הרקמות הפעילות. השחרור המוגבר של חמצן מהמוגלובין מאפשר לרקמה הפעילה לקבל יותר חמצן על מנת לתמוך בהפקת האנרגיה האירובית. עם היתרון שיש בכך, שינויים משמעותיים מדי בחומציות של הדם יגרמו לנזקים רבים ולכן הגוף מווסת את חומציות הדם. ישנם חיישנים שנקראים כימורצפטורים כיוון שהם חיישנים של שינויים כימיים. חיישנים אלו ממוקמים במספר אזורים בגוף ותפקידם לאותת על שינויים למח על מנת שיגביר את קצב הנשימה ואת עומקה כאשר ישנה עלייה ברמות הCO2 והפרוטונים. הגברת קצב הנשימה ועומקה מאפשרת לCO2 להתפנות בקצב מהיר יותר מהגוף דרך הריאות. בגרף ניתן לראות את הונטילציה (ציר Y) מול רמות הCO2 בדם, כאשר הקווים השונים מייצגים את היחס בין הCO2 לונטילציה ברמות שונות של פרוטונים. ניתן לראות שככל שרמות הפרוטונים גבוהות יותר, הונטילציה מוגברת בצורה משמעותית יותר באותן רמות של CO2. במהלך אימון ניתן להגביר את קצב הנשימה פי 15 לעומת מצב המנוחה ל120 ליטרים של אויר בדקה וספורטאים יכולים להגיע גם לערכים של 200 ליטר בדקה. כאשר האימון מפסיק, דרישות האנרגיה של השרירים יורדות כמעט מיידית לדרישות במצב מנוחה, אך לנשימה לוקח מספר דקות לחזור למצב המנוחה. העיכוב הזה מצביע על כך שהנשימה לאחר האימון תלויה בעיקר במאזן החומצה-בסיס בדם, רמות הCO2 וטמפ' הדם ולא רק בדרישות המטבוליות של הרקמות.

באופן אידיאלי, הנשימה במהלך האימון מווסתת בצורה שמאפשרת ביצועים אירוביים מקסימליים. עם זאת, בעיות נשימתיות מסוימות עשויות לפגוע בביצועים.

תחושה של קוצר נשימה במהלך האימון שכיחה בקרב אנשים שאינם מאומנים ומנסים לבצע אימון בעצימות שמעלה את ריכוזי הCO2 והפרוטונים בדם. כפי שציינו, מצב זה מורגש על ידי הכימורצפטורים והמח פועל על מנת להגביר את קצב הנשימה ועומקה. למרות שקוצר נשימה מורגש כחוסר יכולת לנשום, הסיבה היא חוסר היכולת להתאים את הנשימה לרמות הCO2¬ והפרוטונים. אצל אנשים לא מאומנים, מערכת הנשימה לא מסוגלת להתמודד עם המצב כיוון ששרירי הנשימה לא מורגלים במאמץ הזה. כמו כל שריר אחר, גם שרירי הנשימה מגיעים להתשה ובכך נמנעת היכולת להתמודד עם הדרישות.

היפרונטילציה, למעשה נשימת-יתר, מתרחשת במצבים שונים וביניהם ציפייה לאימון או חרדה מהאימון הקרב. במהלך היפרונטילציה הנשימה מוגברת יותר מהנחוץ עבור התמודדות עם דרישות האימון. במצב מנוחה, היפרונטילציה תוריד את רמות הCO2 לערכים נמוכים מהנורמה ובכך הדם יעשה פחות חומצי והדחף לנשום יפחת. מכיוון שהדם ממילא רווי בחמצן כשהוא יוצא מהריאות, אין עלייה ברמות החמצן בדם כתוצאה מנשימת היתר. כעת מתעוררת בעיה: תכולת החמצן בדם לא השתנתה, אך הדחף לנשום פוחת וניתן להחזיק את הנשימה לזמן ממושך יותר. הדבר יכול להביא לסחרחורות ואבדן הכרה אפילו לאחר שניות בודדות של נשימות עמוקות ומהירות. תופעה זו מדגימה לנו את הרגישות של מערכת הנשימה לוויסות על ידי רמות הCO2 וחומציות הדם.

תמרון ולסלבה (Valsalva maneuver) הוא תהליך נשימתי שעשוי להיות מסוכן ומתרחש בסוגים מסוימים של אימונים, במיוחד במהלך אימוני התנגדות בעצימות גבוהה. התהליך מורכב משלושה שלבים: סגירה של קנה הנשימה, עליה בלחץ התוך בטני (על ידי כיווץ של הסרעפת ושרירי הבטן) ועליה בלחץ בבית החזה (על ידי כיווץ שרירי הנשימה). התהליך גורם לאוויר להילכד בריאות בלחץ גבוה. הלחץ הגבוה בבית החזה ובבטן מפחית את חזרת הדם אל הלב – הורידים הגדולים קורסים כתוצאה מהלחץ הגדול שהסביבה מפעילה עליהם. כך, במידה והתמרון נמשך זמן רב הוא עשוי להפחית משמעותית את כמות הדם שחוזרת ללב ואת לחץ הדם בעורקים (כיוון שזרימת הדם אליהם מהלב קטנה). לזמנים קצרים התמרון עשוי להיות מועיל אך מכיוון שיש בו סיכון מומלץ להימנע ממנו.

במהלך האימון הונטילציה מתאימה לדרישות המטבוליות – פינוי הCO2 ואספקת החמצן לרקמות תואמים את ייצור הCO2 ודרישות החמצן ברקמות הפעילות. ככל שעצימות האימון גוברת, אנו מתקרבים לנקודה שבה הנשימה מוגברת בצורה מוגזמת יחסית לדרישות החמצן. נקודה זו נקראת סף הונטילציה (Ventilation Threshold). הסיבה לכך היא שישנה הצטברות של חומצת חלב בדם, בגלל ייצור מוגבר שלה או בגלל פינוי לא מספק שלה. חומצת החלב נוצרת בתהליך הפקת אנרגיה אנאירובי (שאינו דורש חמצן). חומצת החלב מגיבה עם מולקולות אחרות בדם ובסופו של דבר נוצר CO2 שמגביר את הונטילציה בצורה משמעותית. חשוב לציין שככל שהאדם יותר מאומן, סף הונטילציה עולה – מתפתחת יכולת לדחות את הצטברות חומצת החלב כך שהעצימות שנדרשת על מנת לגרום להצטברות שלה נעשית גבוהה יותר ובהתאם סף הונטילציה נדחה.

עם האימון, יש עליה ביכולת הונטילציה וצריכת החמצן. בד"כ מגיעים לצריכת החמצן המירבית האפשרית תוך 12-18 חודשים של אימונים אינטנסיביים ומתאימים. למרות שלאחר מכן אין שיפור נוסף בצריכת החמצן המירבית, היכולות האירוביות יכולות להשתפר עוד שנים רבות. הסיבה לכך היא שישנו שיפור ביכולת להתאמן ברמות גבוהות יותר של צריכת חמצן. נניח שאדם מסוים הגיע לצריכת החמצן המרבית האפשרית מבחינתו. בנקודה זו, האדם יכול לבצע פעילות ממושכת ב80% מצריכת החמצן המקסימלית שלו. לאחר תקופת אימונים נוספת, הוא מסוגל לבצע פעילות ממושכת ב85% מצריכת החמצן המקסימלית שלו. משמע, המשך האימונים גורם לעלייה ביכולת ניצול החמצן ובכך ניתן להפיק יותר אנרגיה והבצועים משתפרים. השיפור ביכולת נובע מיכולת טובה יותר לשמור על רמות נמוכות של חומצת חלב.

למערכת הנשימה יש תפקיד חשוב בשמירה על רמות החמצן והCO2 בדם – אספקת חמצן חיונית להפקת אנרגיה ופינוי הCO2 חשוב על מנת לשמור על רמת pH תקינה (לא לשנות בצורה משמעותית את חומציות הדם). אימונים משפרים את יכולותיה של מערכת הנשימה וניתן לשפר את הביצועים האירוביים במשך שנים רבות של אמונים.

סמוכין:

1. Cardiorespiratory Responses to Acute Exercise. In Wilmore JH, Costill DL, Kenney WL: Physiology of Sport and Exercise, 4th edition, 2007, Human Kinetics.
2. Adaptations to Aerobic and Anaerobic Training. In Wilmore JH, Costill DL, Kenney WL: Physiology of Sport and Exercise, 4th edition, 2007, Human Kinetics.
3. Cloutier MM, Thrall RS: Control of respiration. In Koeppen BM, Stanton BA: Berne & Levy Physiology, 6th edition, 2008, Elsevier Mosby.
4. Control of respiration. In Berne RM, Levy MN: Physiology, 5th edition, 2003, Elsevier Mosby.


עורך : גיל גרנות - מאמן ויועץ בריאות וכושר. מרצה בבית הספר למאמנים "שיאים" באוניברסיטת ת"א בנושא תוספי תזונה. ומייסד רשת ישראלבודי.