Układ sercowo-naczyniowy składa się z serca, naczyń krwionośnych i krwi. Główną jego funkcją podczas wysiłku fizycznego jest transport tlenu i składników odżywczych do pracujących mięśni oraz mózgu. Nie mniej ważnym zadaniem jest również wsparcie w usuwaniu nadmiaru produkowanego ciepła wraz z parującym ze skóry potem oraz ubocznych produktów przemiany materii, takich jak kwas mlekowy, mocznik czy amoniak przez nerki. Sprawdź, jak podejmowana aktywność fizyczna wpływa na działanie układu krążenia.  

Spis treści:

1. Jak aktywność fizyczna wpływa na czynność układu krążenia?
   • Układ sercowo-naczyniowy a trening wytrzymałościowy
   • Układ sercowo-naczyniowy a trening siłowy
2. Jak aktywność fizyczna wpływa na ilość i skład krwi?
3. Jak przygotować się do badania morfologii krwi?

Jak aktywność fizyczna wpływa na czynność układu krążenia?

Układ krążenia wykazuje niezwykłe zdolności adaptacyjne podczas intensywnych i długotrwałych wysiłków fizycznych, zarówno wytrzymałościowych, jak i siłowych. Zmiany w jego funkcjonowaniu zależą od rodzaju wykonywanego wysiłku, jego intensywności, czasu trwania oraz warunków otoczenia, takich jak np. temperatura i wilgotność powietrza. Ponadto procesy adaptacyjne zależą również od sprawności fizycznej i predyspozycji genetycznych.

Układ sercowo-naczyniowy a trening wytrzymałościowy

Aktywność fizyczna o charakterze wytrzymałościowym wpływa na kilka wskaźników reakcji układu sercowo-naczyniowego, takich jak:

• spoczynkowa częstość skurczów serca (HR, ang. heart rate) – jest to najłatwiejszy do zarejestrowania wskaźnik, np. za pomocą pulsometrów. Spoczynkowa wartość HR u osób trenujących jest niższa (nawet poniżej 30-40 uderzeń/min – tzw. bradykardia spoczynkowa) niż nietrenujących (średnio 60-80 uderzeń/min);
  
• częstość skurczów serca (HR) podczas wysiłku o wzrastającej intensywności – z chwilą rozpoczęcia wysiłku fizycznego o wzrastającej intensywności, wartość HR rośnie, wykazując niemal liniową zależność w stosunku do intensywności wysiłku (i tym samym do zapotrzebowania organizmu na tlen):
  
  Po przekroczeniu progu przemian beztlenowych obserwuje się zmniejszenie tempa wzrostu HR, aż do osiągnięcia stabilizacji i wartości maksymalnej (HR_max). Podczas wysiłku fizycznego o tej samej intensywności, osoba mniej wytrenowana osiągnie HR_max w krótszym czasie oraz przy niższej wartości VO_2max (maksymalny pobór tlenu) niż osoba o wyższym poziomie wytrenowania. Wartość HR_max zależy nie tyle od poziomu wytrenowania, ile od płci i wieku. Można ją wyznaczyć podczas próby wysiłkowej o stopniowanej, wzrastającej intensywności lub wyliczyć np. wg wzoru Foxa:
  
  HR_max = 220 – wiek (w latach)
  
  
• objętość wyrzutowa serca (SV, ang. stroke volume) – to objętość krwi wtłaczana przez jedną z komór serca do tętnicy w czasie pojedynczego skurczu serca. Podczas jednego skurczu serce w spoczynku pompuje ok. 70 ml krwi. Podczas wysiłku fizycznego SV wzrasta powyżej wartości spoczynkowej. W miarę wzrostu intensywności wysiłku SV zwiększa się systematycznie. U osób zdrowych i niewytrenowanych SV rośnie do obciążenia rzędu 40-60% VO_2max. W przypadku osób wytrenowanych wzrost SV obserwowany jest do obciążeń rzędu 70-80% VO_2max.  U osób aktywnych, ale niewytrenowanych SV wzrasta podczas wysiłku do wartości 110-130 ml, a u sportowców uprawiających wyczynowo sporty wytrzymałościowe do wartości 160, a nawet 200 ml. Wartości SV zależą od pozycji ciała i w pozycji spionizowanej są wyższe niż w leżącej lub siedzącej;
  
• pojemność minutowa serca (CO, ang. cardiac output) – to ilość krwi tłoczonej przez jedną z komór do tętnicy w ciągu minuty, i jest iloczynem HR i SV:
  
  CO = HR x SV
  
  W spoczynku CO wynosi średnio 4-5 l/min czyli mniej więcej tyle ile objętość krwi w organizmie. Wartość CO w spoczynku zmienia się pod wpływem, m.in. emocji i tempa przemiany materii. Wraz z rozpoczęciem wysiłku fizycznego wartość CO zwiększa się proporcjonalnie do intensywności wysiłku fizycznego i tym samym zapotrzebowania na tlen. Podczas wysiłku o stałym obciążeniu CO początkowo szybko wzrasta i stabilizuje się (CO_max) przy osiągnięciu maksymalnego obciążenia;
  
• ciśnienie tętnicze krwi (BP, ang. blood pressure) – podczas wysiłku skurczowe ciśnienie tętnicze krwi (BPs) wzrasta proporcjonalnie do intensywności wysiłku. Natomiast wartość ciśnienia rozkurczowego (BPd) nie zmienia się znacząco. W wyniku wzrostu BPs wzrasta również wartość średniego ciśnienia tętniczego krwi. Ciśnienie skurczowe krwi, którego wartość u zdrowej osoby w spoczynku wynosi ok. 120 mm Hg, może podczas wysiłku o maksymalnej intensywności przekroczyć 200 mm Hg. Wzrost BPs jest wynikiem wzrostu CO, a przede wszystkim jego składowej SV. Wzrost ciśnienia tętniczego ułatwia zwiększenie przepływu krwi przez naczynia krwionośne i tym samym dostarczanie tlenu oraz składników odżywczych do pracujących mięśni;
  
• wysiłkowa redystrybucja przepływu krwi – podczas wysiłku fizycznego zwiększa się przepływ krwi do obszarów o większym zapotrzebowaniu czyli przede wszystkim w pracujących mięśniach. W spoczynku tylko 15-20% krwi trafia do mięśni szkieletowych, a podczas wysiłku fizycznego o wysokiej intensywności pracujące mięśnie mogą otrzymać nawet 80-88% jej objętości.

Układ sercowo-naczyniowy a trening siłowy

Również wysiłek o charakterze siłowym ma wpływ na układ krążenia. Jednak reakcja czynności układu sercowo-naczyniowego znacząco się różni.

Przyczyną szybkiego rozwoju zmęczenia podczas wysiłków statycznych jest przede wszystkim utrudniony przepływ krwi przez pracujące mięśnie. Napinanie mięśni powoduje ucisk na naczynia krwionośne. Prowadzi to do zaburzenia zaopatrzenia mięśni w tlen i składniki odżywcze i utrudnienia usuwania ciepła i ubocznych produktów przemiany materii, m.in. kwasu mlekowego, mocznika, amoniaku czy dwutlenku węgla.

Podczas wysiłków siłowych zwiększa się CO, przede wszystkim na skutek wzrostu jego składowej HR, niezależnie od zapotrzebowania mięśni na tlen. Wartość HR zwiększa się już w pierwszych sekundach wysiłku.

Charakterystyczną cechą reakcji układu sercowo-naczyniowego na wysiłek statyczny jest duży wzrost ciśnienia tętniczego. W odróżnieniu od wysiłku wytrzymałościowego, podczas pracy statycznej wzrasta istotnie nie tylko ciśnienie skurczowe, lecz także rozkurczowe i średnie. Jednak zmniejszenie siły skurczu mięśni powoduje zahamowanie wzrostu ciśnienia, a przerwanie pracy jego szybkie obniżenie i powrót do stanu wyjściowego.

Jak aktywność fizyczna wpływa na ilość i skład krwi?

W czasie wysiłku fizycznego dochodzi do zmian objętości i składu krwi, które zależą od intensywności i czasu jego trwania. Podczas wysiłku fizycznego dochodzi do:

• zmian objętości osocza – im większa intensywność wysiłku, tym większy spadek objętości osocza. Przykładowo podczas intensywnej, krótkotrwałej aktywności fizycznej, trwającej 5-15 minut objętość osocza obniża się o 10-15%. Powodem jest głównie spadek ciśnienia hydrostatycznego w obrębie naczyń włosowatych,  a w mniejszym stopniu wzrost powierzchni filtracji włośniczkowej oraz zwiększenie liczby otwartych naczyń włosowatych. Inne zmiany obserwuje się w czasie długotrwałych wysiłków fizycznych, które wiążą się z hemodylucją, czyli rozcieńczeniem krwi. Wzrost objętości osocza spowodowany jest przez spadek ciśnienia hydrostatycznego krwi. W praktyce diagnostycznej zmiana objętości osocza powinna być uwzględniana w interpretacji otrzymanych wyników biochemicznych krwi;
  
• zmian w obrębie czerwonych krwinek (erytrocytów) – liczba krwinek czerwonych, a w konsekwencji również wartość hematokrytu i stężenie hemoglobiny, zależy przede wszystkim od zmian objętości osocza. Podczas krótkotrwałego wysiłku fizycznego dochodzi do tzw. poliglobulii czyli wysiłkowego zagęszczenia krwi. Wraz ze zmniejszoną objętością krwi wzrasta stężenie erytrocytów (czerwonych krwinek), ale ich masa nie ulega zmianie (MCH). Zwiększa się również hematokryt i stężenie hemoglobiny. Zmiany w trakcie wysiłków długotrwałych są odmienne – następuje spadek liczny erytrocytów oraz ich masy i tym samym obniżenie hematokrytu i stężenia hemoglobiny. Długotrwały wysiłek fizyczny, zwłaszcza przy sportach, w czasie których następuje bezpośredni kontakt stóp z podłożem (np. różnego rodzaju biegi długodystansowe), sprzyja hemolizie, czyli rozpadowi czerwonych krwinek;
  
• zmiany w obrębie białych krwinek (leukocytów) – zależą nie tylko od intensywności i czasu trwania wysiłku, ale również od poziomu wydolności osoby ćwiczącej. Białe krwinki pełnią funkcję obronną organizmu, a wysiłek fizyczny wpływa zarówno na ich liczbę, jak i proporcje między różnymi rodzajami leukocytów. Powysiłkowe zmiany mogę utrzymywać się przez 24 godziny lub dłużej w sytuacji dużego przemęczenia i przetrenowania (sprawdź: Czy regularne treningi chronią przed zachorowaniem na grypę i przeziębienie?)
  
• zmiany w obrębie płytek krwi  (trombocytów) i układzie krzepnięcia – zarówno długotrwała, jak i krótkotrwała aktywność fizyczna prowadzi do zmian w procesach krzepnięcia krwi. W pierwszych 10-15 minutach wysiłku obserwuje się gwałtowny wzrost liczby płytek krwi oraz innych składników krwi odpowiedzialnych za jej krzepnięcie. Zwiększony przepływ krwi przez śledzionę uwalnia zmagazynowane w niej trombocyty, co może powodować wzrost ich liczny nawet o 30% w stosunku do wartości w czasie spoczynku. Z jednej strony aktywacja układu krzepnięcia przygotowuje organizm do warunków stresowych w czasie wysiłku fizycznego, a z drugiej strony, zmiany te mogą prowadzić do niebezpiecznych zdarzeń sercowych związanych z nadmierną krzepliwością – zwłaszcza u osób z chorobą wieńcową czy zaburzeniami lipidowymi.

Jak przygotować się do badania morfologii krwi?

Morfologia krwi obwodowej jest podstawowym i najczęściej wykonywanym badaniem krwi. Polega na jakościowej i ilościowej ocenie komórek krwi, w tym krwinek czerwonych, białych i płytek krwi. Badanie to dostarcza wielu informacji dotyczących komórek krwi, a tym samym wielu narządów, ogólnego stanu zdrowia, stanu nawodnienia czy odżywienia organizmu.

Ze względu na istotny, wyżej opisany, wpływ aktywności fizycznej na pracę serca, a przede wszystkim na składniki morfotyczne krwi, należy w dniu poprzedzającym badanie wstrzymać się od treningu. Do punktu pobrań należy przyjść wypoczętym, rano, na czczo – czyli po 8-12 godzinach od ostatniego posiłku. W dniu badania należy dobrze się nawodnić – na około 30 minut przed pobraniem wypić szklankę wody (250 ml).

Badanie morfologii krwi należy wykonać przynajmniej raz w roku. Jeśli wyniki krwi nie są prawidłowe oraz jeśli wystąpiła kontuzja czy inne problemy zdrowotne, badanie wykonywane jest częściej niż raz na 12 miesięcy.

Piśmiennictwo:

1. Cięszczyk P. (red.). Biochemia sportowa. Wyd. PZWL, 2024,
2. Cięszczyk P. (red.). Fizjologia wysiłku. Wyd. PZWL, 2024,
3. Perry A.S., Dooley E.E., Master H. i in. Physical Activity Over the Lifecourse and Cardiovascular Disease. Circ Res, 2023, 132(12), 1725-1740,
4. Štursová P., Budinská X., Nováková Z. i in. Sports activities and cardiovascular system change. Physiol Res, 2023, 72(S5), S429-S444.