היכולת האירובית תלויה במספר משתנים וביניהם שניים החיוניים להכרה, להבנה וליישום: 1. יכולת אספקת החמצן לשרירים הפעילים – תפקוד המערכת המרכזית. 2. יכולת קליטת החמצן וניצולו ברקמת השריר הפעילה – המערכת ההיקפית.

אז איך מובילים יותר חמצן לשרירים? | צילום: pixabay

עוד כתבות בנושא 
מהי צריכת חמצן מרבית (צח"מ)?
מה ההבדלים האמיתיים בין המונחים אירובי ואנאירובי?
חשיבות אימוני הכוח לרצים וספורטאי סבולת

על מנת להמחיש את החשיבות של השניים ניקח מצב בו אנו מובילים דם עשיר בחמצן אל השרירים הפעילים. הדם מסופק בקצב גבוה וכאמור עשיר בחמצן, אך בשעת מאמץ הזמן המאפשר את מעבר החמצן אל הרקמות הנו קצר מאוד ולכן יתכן מצב שבו חלק גדול מהחמצן שהגיע אל הרקמות לא הצליח בכלל לעבור בדיפוזיה לאותן רקמות (קרי צריכת חמצן פריפרית – ניצול החמצן במערכת האירובית). אז למעשה הדם החוזר בווריד אל הלב מכיל בתוכו ריכוז חמצן גבוה יחסית אשר לא נוצל בשרירים. מצב זה מתאפיין בחוסר יעילות אירובית (פריפרית), כשלמעשה אנו משקיעים אנרגיה רבה באספקת דם וחמצן לרקמות ובפועל רק חלק קטן מזה מנוצל לטובת הפקת אנרגיה. מגבלה זו עשויה לגרום לחוסר יכולת לבצע מאמץ אירובי ממושך ותחושת עייפות מוקדמת.

יתרה מכך, ישנה מגבלה נוספת הקיימת במערכת האירובית הקשורה באספקת החמצן דרך מערכת הנשימה והלב (המערכת המרכזית). צריכת החמצן ותפוקת הלב המרביים משקפים למעשה את היכולת לספק את החמצן ועל ידי כך להעריך את הקיבולת האירובית המרבית והשפעתה של המערכת המרכזית על הביצועים הספורטיביים השונים.

לפיכך, אנו מבינים כי על מנת למקסם את היכולת האירובית אנו נדרשים מצד אחד ליכולת אספקת דם וחמצן מיטבית לשרירים הפעילים, דבר המושג באמצעות הגדלת נפח הפעימה של הלב ושיפור בתפוקת הלב (המערכת המרכזית), ומאידך ליכולת ספיחת חמצן וניצולו ברמה גבוהה בשרירים הפעילים (המערכת הפריפרית). יכולת זו מתאפשרת בעיקר על ידי הגדלת מספר וריכוז (צפיפות) המיטוכונדריות בשרירים, עליה בכמות האנזימים האירוביים בשרירים, עליה במספר הקפילרות (נימי הדם) העוטפים כל סיב שריר ואשר מספקים לו דם, עליה בכמות המיוגלובין הנמצא בשרירים, ושינויים נוספים אחרים המתרחשים בתגובה לאימונים אירוביים.

אחד המשתנים החשובים להכרה ולהבנה בסוגיה היכולת האירובית הוא ה-a‐vO2 difference. מדד זה מייצג את ההבדל בריכוז החמצן בין הדם העורקי לבין הדם הוורידי. ככל שהפער בריכוזים גדול יותר, הדבר מעיד על ניצול גבוה יותר של חמצן בשרירים הפעילים, וזה חיובי. 

הספרות המקצועית מתארת כי ההבדל במשתנה ה-a‐vO2 difference בעת צריכת החמצן המרבית (VO2max) בין אנשים לא מאומנים לבין אנשים המאומנים אירובית הוא קטן יחסית, מה שמעיד על כך שההסתגלויות הפריפריאליות (peripheral adaptations) המתרחשות בעקבות ביצוע אימונים אירוביים, הנן בעלות השפעה קטנה על צריכת החמצן המרבית (צח״מ). מאידך, ה -a‐vO2 difference נקבע לא רק מיכולת השרירים הפעילים לספוח חמצן (שעליה ניתן ללמוד ממדידת תכולת החמצן בדם הוורידי), אלא גם מתכולת החמצן בדם העורקי ( CaO2 ) אשר קובע את הגבול העליון של ה- a‐vO2 difference בעת הגעה לצריכת החמצן המרבית (VO2max ).

ערך ה-CaO2 נקבע באמצעות ריכוז ההמוגלובין ומידת הסטורציה (מידת הרוויה) של החמצן בהמוגלובין. משתנים אלו עשויים להשתנות במאמץ אקוטי ובעקבות אימונים (מאמץ כרוני). לדוגמה, אנו יודעים כי אימונים אירוביים מובילים לעליה בנפח הפלזמה אשר עשוי להוביל לדילול ההמוגלובין ביחס לכל ליטר של דם (haemodilution) ולהפחתה ביכולת נשיאת החמצן בדם. יתרה מכך, ביצוע מאמץ בעצימות גבוהה מתקצר משך הזמן המאפשר שחלוף גזים בריאות, הגורם להפחתה בכמות החמצן בדם העורקי. מצב זה נקרא Exercise-Induced Arterial Hypoxemia. המסקנה במקרה זה היא שיתכן כי ה-a‐vO2 difference אינו עולה באופן משמעותי לאחר אימונים אירוביים, מכיוון שבאותו הזמן חלה ירידה בתכולת החמצן בדם העורקי.

חשוב לצאת מאזור הנוחות פעמיים בשבוע | צילום: Image by Maciej Cieslak from Pixabay

לסיכום

מחקרים מצביעים על כך שאספקת החמצן (המערכת המרכזית – נשימה ולב) היא הגורם העיקרי המשפיע על הצח״מ ולא ניצול החמצן בשרירים הפעילים. השפעה זו מוכרת בתחום האימון ובאה לידי ביטוי באימונים עצימים מסוג אינטרוולים (צח"מ) בהשוואה לאימוני נפח, רצף ושינויי קצב אשר מיועדים בעיקר לשיפור ניצול החמצן בשרירים, עלייה בסף האנאירובי (קליטת החמצן במערכת הפריפרית) ודחיית סף העייפות.

בנוסף, ראוי להדגיש כי ספיחת החמצן תורמת לצריכת חמצן מרבית גבוהה רק בקרב מאומנים וספורטאי עלית בענפים אירוביים. ברמה הכללית ניתן לראות כי לספורטאים אירוביים יש צריכת חמצן גבוהה יותר פי 1.83 בהשוואה לאדם יושבני (3.0 לעומת 5.5 ליטרים/חמצן/דקה), תפוקת לב גבוהה יותר פי 1.6, ופי 1.26 ביכולת קליטת (ניצול) החמצן.

מאידך, בשל הערך הנמוך יותר של תכולת החמצן בדם העורקי, ההבדל במשתנה ה-a‐vO2 difference גבוה יותר רק פי 1.13 בספורטאים האירוביים בהשוואה ללא מאומנים. אם כך אנו רואים שבקרב ספורטאי עילית אירוביים, שיפור בצח״מ יושג בעיקר באמצעות הגברת אספקת החמצן לשרירים (עלייה בצריכת החמצן המרבית, הקיבולת האירובית) ופחות על ידי שיפור נוסף של קליטת החמצן הפריפרית בשרירים (היקפית, ניצול החמצן בשרירי, סף אנאירובי).

מסקנות:
1. שיפור צריכת החמצן המרבית תלוי בעיקר בתפקודה של המערכת המרכזית לספק חמצן אשר מושגת באימונים עצימים מעל הסף האנאירובי כמו אינטרוולים.

2. מדד ה- a‐vO2 difference מצביע על מידת השיפור בקליטת החמצן בתאי השריר, במערכת הפריפרית, ומושג לרוב על בסיס אימוני נפח, רצף, ושינויי קצב המתוכננים בטווח הסף האנאירובי. יעד זה חיוני ביותר בתחום הענפים האירוביים הממושכים.

3. ההמלצה ליישום בקרב האוכלוסייה הכללית היא לבצע 1-2 אימוני איכות עצימים בשבוע לשיפור הצח"מ, לצד 2-3 אימוני רצף בשבוע סביב ערך הסף האנאירובי ובכך לשפר את ה- a‐vO2 difference, קרי קליטת החמצן בשרירים ודחיית מדדי העייפות במאמץ.

זכרו, התמדה באימונים אירוביים באשר הם לצד אימוני התנגדות (1-2 בשבוע), במינון מותאם לאדם ולענף הספורטיבי, יתרמו משמעותית לשיפור היכולת האירובית המרכזית וההיקפית בכלל ותוחלת החיים והבריאות בפרט.

מקורות:
• Skattebo Ø, López Calbet JA, Rud B, Capelli C, Hallén J. Contribution of oxygen extraction fraction to maximal oxygen uptake in healthy young men. Acta Physiologica. 2020.
• Alves ED, Salermo GP, Panissa VL, Franchini E, Takito MY. Effects of long or short duration stimulus during high-intensity interval training on physical performance, energy intake, and body composition. Journal of exercise rehabilitation. 2017 Aug;13(4):393.
• Gibala MJ, Little JP, MacDonald MJ, Hawley JA. Physiological adaptations to low‐volume, high‐intensity interval training in health and disease. The Journal of physiology. 2012 Mar 1;590(5):1077-84.

איתי גולדפרב | פיזיולוג מאמץ, חוקר ומנחה תחום החינוך הגופני

שרון ווסקו | פיזיולוג מאמץ, מנכ"ל המרכז למדעי המאמץ ואימוני הכוח Fitness Zone