Hemoglobin – tak se nazývá náš další průvodce. Jedná se o speciální protein obsažený v červených krvinkách, jehož hlavní rolí je vázat na sebe kyslík a transportovat jej. Tato spolupráce kyslíku a hemoglobinu vytváří spojení, kterému říkáme oxyhemoglobin. Zmíněné uskupení je zásadní, protože oxyhemoglobin je velmi stabilní a umožňuje kyslíku snadno cestovat skrze krevní oběhový systém.
Kapitola 2: Setkání s hemoglobinem
Hemoglobin lze popsat jako unikátní transportní mechanismus pro molekuly kyslíku, které přenáší do našich tkání. Tento proces můžeme přirovnat k cestě vlakem, kde hemoglobin plní roli lokomotivy, která zajišťuje doručení kyslíku do různých částí těla.
Tento speciální protein obsažený v červených krvinkách není jen statickým nosičem kyslíku. Má své vlastní mechanismy a schopnosti. Hemoglobin například mění svůj tvar v závislosti na tom, zda je spojen s kyslíkem nebo s oxidem uhličitým. Tyto změny tvaru jsou zásadní pro efektivní transport kyslíku v našem těle.
Překážky
První překážkou na této cestě jsou difuzní bariéry. Molekuly kyslíku musí projít tenkými stěnami plicních sklípků a kapilár, tedy malými cévami. Tyto bariéry jsou však dostatečně tenké a propustné, což znamená, že kyslík zajišťují relativně snadný průchod. Na první pohled by se mohlo zdát, že pro oxyhemoglobin je to jen jednoduchý výlet. Realita je však složitější: proces, kterým se kyslík dostane ze sklípků do krve, má svá omezení. Existují určité faktory, které mohou tento proces ovlivnit:
- Prvním faktorem je samotná difuze, což je pohyb molekul kyslíku z oblasti s vyšší koncentrací (plicní sklípky) do oblasti s nižší koncentrací (krevní cévy). Difuzní proces je sice významný, ale pokud by se jednalo o jedinou metodu přenosu kyslíku, mohla by být příliš zdlouhavá. Například bariéra mezi vzduchem ve sklípcích a krví musí být tenká a průchodná, aby byl kyslíku zajištěn snadný průchod. Pokud je tato bariéra poškozena nebo zahuštěna, může to omezit jeho průtok.
- Druhým faktorem je perfúze, což je průtok krve cévami kolem sklípků. Jakmile se kyslík dostane do krve, může být rychleji distribuován do celého těla. Pokud je průtok krve příliš pomalý nebo příliš rychlý, může to také ovlivnit efektivitu jeho přenosu.
Difuze a perfúze musí pracovat v harmonii, a pokud selže některý z těchto faktorů, může to mít vliv na celý proces.
Struktura hemoglobinu
Hemoglobin je protein nacházející se v červených krvinkách, a to v ohromném množství. Jedna červená krvinka obsahuje tisíce molekul hemoglobinu, přičemž právě jedna tato molekula se skládá ze čtyř podjednotek, z nichž každá má schopnost vázat kyslík. To znamená, že každý hemoglobin může nést až čtyři molekuly kyslíku.
Koncentrace hemoglobinu
Koncentrace hemoglobinu v naší krvi je zásadní, protože čím více molekul hemoglobinu máme, tím více kyslíku můžeme transportovat. To znamená, že udržovat adekvátní koncentraci hemoglobinu je nezbytné pro efektivní dodávku kyslíku našim buňkám.
Pokud je koncentrace hemoglobinu v krvi příliš nízká, může to vést k onemocnění známému jako anémie. Anémie má za následek sníženou schopnost nést kyslík, což může způsobit symptomy jako únava, slabost a dušnost. Naopak výsledkem optimální koncentrace hemoglobinu je stav, kdy naše molekuly kyslíku mají dostatek nosičů, na které se mohou vázat.
Kromě toho má hemoglobin pozoruhodnou schopnost upravit svou afinitu kyslíku na základě místních podmínek. Dokáže kyslík snadněji uvolňovat, nebo naopak ho udržet vázaným v závislosti na potřebách tkání.
Výkonnost a kapacita
Koncentrace hemoglobinu má zásadní vliv na naši výkonnost a schopnost vytrvalostního cvičení. Akutní snížení koncentrace hemoglobinu v krvi, přestože zůstává objem cirkulující krve zachován, má za následek snížení maximálního objemu spotřebovaného kyslíku. Důvodem je snížení kapacity krve přenášet kyslík. Naopak zvýšení koncentrace hemoglobinu je spojeno s lepší maximální kapacitou spotřebovaného kyslíku, jedná se tak o proporcionální zvýšení kapacity krve přenášet kyslík.
Například během submaximálního cvičení dochází k úzkému propojení mezi poptávkou po kyslíku a dodávkou kyslíku. Pokud tedy dojde k akutnímu snížení koncentrace hemoglobinu, zvyšuje se svalový krevní proud proporcionálně a naopak.
Toto ukazuje, že koncentrace hemoglobinu v krvi hraje kritickou roli při ovlivňování naší fyziologické odpovědi na cvičení a schopnosti přizpůsobit se měnícím se podmínkám, jako je hypoxie. Je to jedna z důležitých proměnných, které ovlivňují, jak naše tělo zvládne náročné fyzické aktivity a jak efektivně může přenášet kyslík do tkání během naší aktivity.
Plíce jako limitující faktor
S nárůstem naší fyzické kondice dochází ke mnoha pozitivním adaptacím, jako je zvýšení počtu červených krvinek, objemu svalů a hustoty jejich kapilár, zvýšení počtu mitochondrií a výroby aerobních enzymů ve svalech; zkrátka, všechno se zvyšuje. Bohužel však, pokud se podíváme na funkci plic, nezaznamenáváme tyto změny, zejména co se týče difuzní kapacity, tj. kolik kyslíku může projít skrze stěny plicních sklípků.
Může se stát, že máme trénovaného člověka např. s VO2Max 80 ml/kg/min, a i když přestane cvičit a jeho schopnost přijímat, transportovat a využívat kyslík může klednout až 60 ml/kg/min, ale difuzní kapacita plic zůstane stejná.
VO2Max – Je největší integrovaná kapacita respiračního, kardiovaskulárního a svalového systému přijmout, transportovat a využít kyslík v určitém časovém období. Obvykle 1 minuta.
Uveďme si příklad plnokrevného koně. Průměrná VO2Max těchto koní je více jak 160 ml/kg/min, avšak jejich plíce jsou jejich největším omezením. Již při mírné intenzitě cvičení se mohou dostat až na hranice hypoxie (nedostatek kyslíku ve tkáních). Zadržují tak mnoho oxidu uhličitého, protože nedostatečně ventilují. Tito koně primárně dýchají nosem, což pro takovou bytost musí být velmi limitující. Jejich odolnost je úžasná. Tito plnokrevníci jsou vyšlechtění pro sílu a rychlost. Mají silné srdce, kosterní svalovou hmotu a fantastický metabolismus s hustotou mitochondrií a kapilár, ale jejich plíce představují velké omezení.
Obecně řečeno: pro průměrného člověka jsou plíce naddimenzované, a mají dostatečnou rezervu na jakoukoli aktivitu. S narůstající úrovní kondice, kdy se jak kardiovaskulární, svalový, tak ostatní systémy adaptují, se však kapacita a funkce plic stávají limitujícím faktorem.
Proto je tak práce s dechem klíčová k dosažení lepších, a hlavně zdravějších výsledků.
Referenční zdroje:
- Ivanov, (2001), Current views on oxygen transport from blood to tissue
- Pretini, Koenen , Kaestner, Fens , Schiffelers , Bartels , Wijk, (2019),Red Blood Cells: Chasing Interactions
- Heffner, (2017) The story of oxygen
- Lin , Zhao,Qin, Hua,He , (2022), The impact of mouth breathing on dentofacial development: A concise review
- Oxygen Advantage
- Mallet, Burtscher, Richalet, Millet, (2021), Impact of High Altitude on Cardiovascular Health
