De cardiovasculaire en ademhalingssystemen zijn zodanig met elkaar verbonden dat de een niet kan functioneren zonder de ander. Deze twee systemen werken samen om metabolisme in alle systemen door het lichaam te laten plaatsvinden door zuurstof toe te dienen en afvalstoffen te verwijderen.
Zuurstofverbruik
Zuurstofverbruik, afgekort VO2, is een maat voor het volume zuurstof dat het lichaam gebruikt. VO2, zoals beschreven door Dr. Benjamin Levine, is gebaseerd op de Fick-vergelijking, die zegt dat zuurstofverbruik afhankelijk is van het product van zuurstofafgifte en -extractie. Zuurstofextractie houdt rekening met de hoeveelheid zuurstof in arterieel bloed die naar metabool actief weefsel wordt gestuurd, en de hoeveelheid zuurstof in veneus bloed dat wordt teruggevoerd naar het hart. Het verschil in arterieel zuurstofgehalte en veneus zuurstofgehalte bepaalt de hoeveelheid zuurstof die door het weefsel werd gebruikt. Zuurstofafgifte is daarentegen een maat voor de hartfunctie, met name de cardiale output. Cardiale output bepaalt de hoeveelheid bloed die elke slag uit het hart wordt gepompt. Cardiale output is het product van de hartslag en het slagvolume, of de hoeveelheid bloed die per slag wordt gepompt.
Volgens Levine wordt het zuurstofverbruik in grotere mate beperkt door zuurstofafgifte dan door zuurstofextractie. Dit legt grote nadruk op het samenspel tussen VO2 en hartslag en benadrukt het belang van de interactie tussen de cardiovasculaire en ademhalingssystemen.
Toenemend verbruik
"Fysiologie van sport en lichaamsbeweging" zegt dat iedereen hetzelfde zuurstofverbruik in rust heeft per gegeven lichaamsgewicht. Wanneer een individu echter van een rusttoestand naar een oefening gaat, heeft het lichaam meer zuurstof nodig voor metabolische processen om de energiebehoefte bij te houden. Wanneer het lichaam van rust naar oefening gaat, begint de hartslag natuurlijk gestaag te stijgen. Deze cardiovasculaire respons zorgt voor snellere zuurstofafgifte aan het werkweefsel, zoals skeletspier, waardoor het zuurstofverbruik toeneemt.
Zuurstofverbruik verminderen
Ziekten van het cardiovasculaire systeem hebben de neiging om een verlaging van het zuurstofverbruik te veroorzaken, waardoor het vermogen van een individu om fysieke activiteiten te ondernemen wordt beperkt. De aard van hartfalen bijvoorbeeld, verhindert dat het hart de hartslag voldoende verhoogt. Zonder de toename van de hartslag is de zuurstofafgifte en dus het zuurstofverbruik beperkt. De maker van het Weber hartfalenclassificatiesysteem, Dr. Karl Weber, heeft aangetoond dat bij ernstig hartfalen de zuurstofextractie wordt verbeterd om de afname van de zuurstofafgifte te compenseren. Dit onderzoek onderstreept de belangrijke relatie tussen zuurstofverbruik en de factoren van zuurstofafgifte.
Elite Atleten
Hoewel lichaamsbeweging in het algemeen de zuurstofafgifte verhoogt, is het mogelijk dat het cardiovasculaire systeem het ademhalingssysteem overtreft. Onderzoek gepubliceerd door Dr. Scott Powers in "Sports Medicine" onderzoekt de effecten van een te hoge hartslag. Wanneer bloed in een zeer snel tempo door de longen reist, is er weinig tijd voor zuurstof om de long te verlaten en het bloed binnen te dringen. Dit betekent dat het bloed minder zuurstof vervoert dan normaal, een aandoening die hypoxemie wordt genoemd en daarom minder zuurstof levert dan het lichaam vereist. Hypoxemische aandoeningen leiden meestal tot flauwvallen door een gebrek aan zuurstof in de hersenen en andere vitale organen. Dit illustreert het delicate evenwicht dat moet worden gehandhaafd tussen de cardiovasculaire en ademhalingssystemen om het zuurstofverbruik te maximaliseren.
Andere variabelen
Hoewel de hartslag een integrale rol speelt bij het zuurstofverbruik, is aangetoond dat het slagvolume, de tweede factor van zuurstofafgifte, een veel groter effect heeft op VO2. Verschillende variabelen kunnen de hoeveelheid bloed verhogen die een individuele pomp per slag pompt, terwijl veranderingen in de hartslag minimaal zijn. Het aanpassingsvermogen van het slagvolume maakt het een meer prominente variabele bij de bepaling van het maximale zuurstofverbruik. Om de grenzen van het zuurstofverbruik te bepalen, zijn beide variabelen van zuurstofafgifte belangrijk.
