Transcript 심혈관과 폐의 기능
Cardiovascular and Pulmonary Function Lung capacity Change of heart tissue Pulmonary function Mechanism of tissue regulation ventilation Heart Rate cardiac output Lung sac/ arterial exchange of gas Cardiovascular function Cardio pulmonary function Aerobic exercise Exercise mode Anaerobic exercise Arterial-venous oxygen difference Systolic/Diastolic blood pressure Disuse & Exercise treatment weakness Adult disease Peripheral Circulation Blood volume & Blood composition 4장 3 심혈관과 폐의 기능 Cardiovascular function 조직상의 변화[Change of heart tissue](F4-1) • 수축지속시간(contraction duration) & 자극에 반응하지 않는 시간 (inexcitable time) 증가 • 최고의 힘 도달-지연 • 좌심실(left ventricle) 충전율(20-70)-50%감소 • 대동맥(aorta)의 판막 둘레 크기(girth and size of valve) 증가 • 심실벽 두께(thickness of ventricles wall)(25-80)-30% 증가 • 초기 좌심실 (left ventricle) 충만을 저하, 좌심방(left atrium) 보완 • 좌심방의 비대 (hypertrophy of left atrium) -심실기능 (ventricle function) 보완 4장 5 심혈관과 폐의 기능 4장 6 심혈관과 폐의 기능 조직 조절 메커니즘 [Mechanism of tissue regulation] • sympathetic nerve fiber(norepinephrine) -심근(myocardium) 자극 - 심박률(heart rate)증가 • parasympathetic nerve fiber(acetylcholine) -심장의 조절기 자극 - 심박률(heart rate) 저하 • β-Adrenergic sense organ - 혈관근육(vascular smooth muscle) 이완-팽창 – 감각수용기(sensory receptor) 감소-반응둔감 -W노화,심장 및 혈관계 둔감 • Alpha adrenaline sense organ -혈관근육(vascular smooth muscle) 수축-수축- 동맥혈관벽, no 심장내 • peripheral vascular resistance increasing - 두 감각수용기의 불균형 - 전 말초혈관의 저항 증가 - 1%증가/1년 - 운동-저항 극적 감소(F4-2) 심박수[Heart Rate]& 심박출량[cardiac output] • 심박수(heart rate):5-10회↓/10년 (F4-3) • No 운동효과(effect of exercise), 필연적 심박수(heart rate) •1회 심박동량 (stroke volume) 감소 –사전부하(preloading)(심근의 펌프작용,강요된 호흡정맥혈관 수축) 감소 -사후부하(post loading) (말초저항)증가 -심실 힘의 감소 -지연된 시간 to peak • 심박출량(Q, cardiac output) - 심박출량/분(Q(L/min) -산소전달 시스템의 능력 - Q/신체표면적(body surface area)=심박출지수(cardiac index) - 유산소운동(aerobic exercise)-이완기(diastole) 혈액량(blood volume) & 박출량(cardiac output) 증가 동정맥의 산소차 [Arterial-venous oxygen difference] • 동맥내의 산소(oxygen in arterial blood) -모세혈관(capillary vessel) –세포조직(cellular tissue) • 세포조직(cellular tissue) – 정맥(vein)의 산소(oxygen) • W 노화 - 원활치 못한 혈행(inactive blood movement) 각 세포조직(cellular tissue) 에 공급 부족 수축기/ 이완기 혈압[Systolic/Diastolic blood pressure] • 수축기(systolic) –심장(heart)의 수축(contraction)(박동),동맥혈관내 (inside of arterial blood) 의 압력(pressure) -심장작동의 힘, 심실(ventricle )수축의 힘 • 이완기(diastolic) - 심실(ventricle ) 수축 후, 동맥혈관내(inside of arterial blood)의 압력 (pressure) - 말초혈관(peripheral blood vessel )의 저항 및 혈행의 난이 정도 -이완기(diastolic) 후 우심방(right atrium) 충전률,by 정맥(vein)의 혈액량 (blood volume) & 박동간 환류 시간 • W노화 – 증가된 심장부하 (increased cardiac workload) -두꺼워진 대동맥(aorta) - 둔감, 부적절 수축, 말초저항(peripheral resistance )증가-고혈압 (hypertension) 유발 말초혈관 순환[Peripheral Circulation] • 유산소운동(aerobic exercise)-혈류(blood flow)향상 • Master>비활동자(30%) 혈액양과 혈액성분[Blood volume & Blood composition] • 혈장(plasma),백혈구(leukocyte),적혈구(erythrocyte)- hematocrit 감소,w노화 • 적혈구(erythrocyte) & 혈색소(hemoglobin) – 산소운반능력(oxygen transport ability); 운동(exercise)-적혈구(erythrocyte) 발달 • Lipids-cholesterol & triglycerides • 운동지속기간(exercise duration)-HDL증가. LDL&,중성지방 (triglyceride) 감소 Pulmonary function Exchange of gas - By 기압 차,산소(oxygen)&이산화탄소(carbon dioxide) 폐의 기포와 혈 액 사이 왕래 - 폐포(lung sac) & 동맥간의 가스교환- 더 많은 혈중산소(blood oxygen) - W노화, 교환의 효율성 감소 - 폐(기관)의 압력(pressure) 및 저항(resistance)증가 - 노인의 폐 분출력 감소 - W운동, 폐의 내부 충전률 증가, 그러나 폐의 분출능력 & 모세혈관능력 감소 ventilation 환기량(ventilation)/분-감소 -회복말기 Y>O VE, b/c 더 높은 LA(F4-6) - submax, Y&O 환기량 서서히 증가 - Y 더 높게 증가, O 더 느리게 회복 수의적 환기량(voluntary ventilation) - 건강상태 기능 - PA > IA 증가 - 호흡(respiration) by 횡경막(diaphragm)의 수축과 이완, 흉강근 - 호흡 (respiration) =에너지를 위한 소비활동 - 유산소성 능력 낮으면, 높은 호흡 비용 ventilation 노화(aging) - 높은 호흡비용, 낮은 산소이용, 적은 신체활동 - 요인: 늑골 경직, 비유연성(가슴벽과 근육) 호흡근력의 약화, 신경통 (neuralgia)및 낮은 협응성(coordination) - 지속성 운동(exercise maintenance) – 호흡비용 감소 - 운동중단(detraining), b/c 감소된 심박출량, not 심한 호흡곤란 (dyspnoea) - 비교적 폐기능 온전, W/노화 Lung capacity(F4-4) 폐용량? - TV, ER, IR, RV - TV - 각 호흡시, 흡기와 호기의 양 , W노화/운동,no 영향 FRV, IR, ER – FRC= 정상적인 호기 후,폐에 남아있는 공기의 양 -W노화, 상대적 불변 - RV – 완전한 호기 후 폐에 남아있는 공기량, W노화,조금씩 변화 - 총폐용량( total lung capacity) – TV + IR + ER+ RV W 노화, 불변 4장 16 심혈관과 폐의 기능 Lung capacity(F4-4) 폐의 노화(aging of lung) - 폐용량(lung capacity) 불변, RV증가- 잔기량의 비 증가 - 잔기량비 증가, by Y-20%,O-40%(Inactive) - 강요된 폐활량(FVC) 약4~5%감소/10년(F4-5) 동적기능-W노화, FEV1.0 감소 지나친 감소 – 폐질환 FEV1.0의 70%- 정상생활 다른 동적기능 측정- 최대수의적 환기(maximal voluntary ventilation) 최고의 호기흐름 호기된 공기량(air content)/1초 Exercise mode Aerobic exercise 유산소성 운동? - 혈액(blood)과 산소(oxygen)를 전달하는 심폐능력 - For 운동수행, 산소(oxygen)와 에너지(energy)를 이용하는 근육능력 - 다양한 측정법(자전거 및 달리기…) – 절대적 VO2 max - 상대적 VO2 max - “신체적성 지표”(physical fitness index) 소비된 산소량(Consumed oxygen) = 소비되어진 에너지의 량 (consumed energy) Exercise mode Aerobic exercise 노화(aging) VO2 max 1%씩 감소/ 1년 원인 : 감소된 최대심박율(HRmax)/ 근육크기(muscle size)의 감소/ 혈류 (blood flow)의 전환약화/ 근육(muscle)의 산소이용능력(Oxygen Availability)감소 - VO2 max & 근육의 크기와 관계 : 남자>여자 / 운동수행능력 감소, 여>남(신체구성) - W노화, 비활동적인 근육에 혈액 보내는 능력감소- 운동&노화 - 노화- VO2 max 감소, 운동- VO2 max 변화 향상된 유산소성 능력 심장박동 시 VO2 비율(F4-8) 20% VO2 max 증가 – 20년 젊게 Anaerobic exercise 무산소성 운동(anaerobic exercise) - 무산소성 해당작용(anaerobic glycolysis)(120 -150 초) - 글리코겐 에너지화(glycogen energy) – 산소부채(oxygen debt) - 젖산(lactic acid)- 근세포(muscle cell)의 산화대사 억제 혈중의 젖산농도(blood lactic acid concentration) – AA의 지표/ 수 축하는 근육의 순환적 특성 측정(measurement) – 임상적 측정 어려움 Anaerobic exercise 노화(aging) - 젖산 생산(lactic acid production) 및 제거능력 감소 – 역치점-갑자 기 증가된 축적비율 증가 - Y>O 역치점 - Y>O 제거율(F4.9) 무산소성 체계 약화 – 작아진 근육크기 - 해당작용(glycolysis)의 속근 섬유크기(fast-twitch muscle fiber size)와 숫자(number)감소 - 근육(muscle) 내 혈류(blood flow)느림 운동(exercise) & 노화(aging) – 체계유지= 평생훈련 - 일부 연구 – 나이와 무관 –Master선수들 심근(heart muscle)의 수축성(contractility), 근육크기(muscle size), 속근 섬유 숫자와 크 기(fast- twitch muscle fiber number and size) 불변 Disuse and Adult Disease 비사용(disuse) 비 신체활동(inactive) – 심폐기능/ 몸 전체의 약화 - 침대생활(bed rest) & 우주여행 *침상생활(Bed rest) - 폐의 부종(lung edema), 침하성 폐렴(hypostatic pneumonia), 동/정 맥 혈전(venous and arterial thrombi) - 근력약화(muscular weakness), 근의 단소화(muscle shortening), - 무릎관절의 굳음(knee joint stiffness), 가동범위 제한(restriction of joint motion), 식욕감퇴(loss of appetite), 변비&소화장애 (constipation and occasional intestinal obstruction), 소변결석 (urinary calculi), 다중의 경화증과 소모증(multiple sclerosis and tabes dorsalis) 약화의 기제 - 낮은 칼로리 신체활동-비만(obesity) (상체)- 동맥경화 (atherosclerosis) 및 당뇨병(diabetes) - 시간(점차 정력감소), 질병(손상), 비사용(쇠약화:F4.10) 심혈관 및 고혈압(cardiovascular disease and hypertension) 심혈관 질환(F4-2) 운동의 효과(effect of exercise) 혈압상승(Increase blood pressure) 안정 시 DP/SP하강 심혈관(cardiovascular), 내분비(endocrine) 및 대사기능(metabolisme) 의 향상 영양(nutrition)/ 신체구 성(body composition) 균형화 긴장(tension)/ 불안 (anxiety) 해소 당뇨병(diabetes) Background • w 비 신체활동, 10%의 기초 신진 대사율 감소/10년 • 체중증가(weight gain)- 비만(obesity)- 후천성 당뇨 (Type ll) • Type ll 당뇨병 –과식, 적은 운동 • 과다한 당의 순환- 췌장(pancreas), 신장(kidney), 간 (liver), 심혈관(cardiovascular), 눈 중추 및 말초신경 (peripheral nerves)에 영향 Mechanism • 글루코스 내성(glucose tolerance)– 포도당이 에너지 를 위해 대사 작용하는 효율성 • w나이, 점차 감소 • 인슐린 저항력(insulin resistance)– 인슐린에 대한 반 응을 약하게 만드는 하나의 조직/ 신체 • 세포 속으로 포도당을 섭취하도록 자극하는 인슐린 (insulin) 능력 감소 • 글루코스 내성(glucose tolerance)의 감소&인슐린 저 항력(insulin resistance)증가 – 60세 이상 20%가 영 향권 당뇨병(diabetes) Effect of exercise • 근육의 수축(muscular contration): 포 도당을 세포 속으로 많이 보내면서 인 슐린 저항에 보완 • 운동과 치료병 관계