תרגול פיזיולוגיית מאמץ ואינטראקציות לב-ריאות

מקורות אנרגיה במאמץ

• ATP זמין בשריר
• Phosphocreatine
• Glycolysis
• נשימה אירובית
• נשימה אנאירובית
• Respiratory Quotient
• מאמץ קל, בינוני וקיצוני

לפני השאלות: איך הגוף בוחר מקור אנרגיה?

הגוף לא עובד בצורה של ״או רק אירובי או רק אנאירובי״. הוא בוחר את תמהיל מקורות האנרגיה לפי מהירות הדרישה ל־ATP, עוצמת המאמץ, משך המאמץ, מאגרי הפחמימות, זמינות החמצן וכושר גופני.

דרך נוחה לחשוב על זה היא ציר זמן:

המדד שחוזר בתרגול הוא Respiratory Quotient:

כלומר היחס בין קצב ייצור פד״ח לבין קצב צריכת חמצן.

הנקודה החשובה למבחן: מאמץ קל לא בהכרח מעלה לקטט בצורה משמעותית, כי קצב הדרישה ל־ATP מאפשר לגוף להספיק לספק את האנרגיה בעיקר דרך נשימה אירובית.

שאלה 1: שלמה מתחיל הליכה קלה

שלמה בן 30, אוכל דיאטה מאוזנת של פחמימות, חלבונים ושומנים, ואינו מתעמל הרבה. היום הוא מתחיל להתאמן בהליכה קלילה ומעט מהירה.

מה מקור האנרגיה השרירית שלו? האם צפויה עלייה בייצור לקטט?

בחרו את התשובה המדויקת ביותר:

1. ATP זמין ו־Phosphocreatine בתחילת הפעילות, ובהמשך בעיקר נשימה אירובית; לא צפויה עלייה משמעותית בלקטט.
2. ATP זמין ו־Phosphocreatine בתחילת הפעילות, ובהמשך בעיקר Glycolysis אנאירובי; לא צפויה עלייה משמעותית בלקטט.
3. בעיקר חמצון שומנים מהרגע הראשון, כמעט בלי ATP/Phosphocreatine; צפויה ירידה בלקטט.
4. בעיקר Glycogen דרך מסלול אנאירובי, כי כל תחילת מאמץ גורמת מיד לעלייה משמעותית בלקטט.
5. בעיקר חלבונים ושומנים, עם עלייה מתונה בלקטט בגלל מעבר מוקדם לסף האנאירובי.

שאלה 2: מה יהיה ה־RQ של שלמה?

מה יהיה ה־Respiratory Quotient ברקמות של שלמה בזמן ההליכה הקלה?

בחרו את התשובה המדויקת ביותר:

1. $\mathrm{RQ} \approx 0.8$, כי במאמץ קל ובדיאטה מאוזנת יש שימוש משולב במקורות אנרגיה.
2. $\mathrm{RQ} \approx 0.7$, כי במאמץ קל הגוף עובר כמעט רק לחמצון שומנים.
3. $\mathrm{RQ} \approx 1.0$, כי כל פעילות גופנית, גם קלה, מבוססת כמעט רק על פחמימות.
4. $\mathrm{RQ} \approx 0.9$, כי חלבונים ופחמימות מחליפים את השומנים כבר בתחילת הליכה.
5. $\mathrm{RQ} > 1.0$, כי חוב חמצן מתחיל מיד גם בהליכה קלה.

שאלה 3: דנה רצה קילומטר בקצב מתון-בינוני

דנה רצה ריצה מתונה־בינונית למרחק של קילומטר.

מה מקור האנרגיה שלה לאורך הריצה?

בחרו את התשובה המדויקת ביותר:

1. בתחילה ATP ו־Phosphocreatine, ובהמשך בעיקר פחמימות דרך Glycolysis עם RQ שמתקרב יותר ל־$1.0$.
2. בתחילה ATP ו־Phosphocreatine, ובהמשך בעיקר שומנים אירוביים עם RQ שמתקרב ל־$0.7$.
3. בעיקר Phosphocreatine לאורך כל הקילומטר, כי המאמץ עדיין קצר יחסית.
4. בעיקר Glycolysis אנאירובי כבר מהשנייה הראשונה, בלי תרומה משמעותית של נשימה אירובית.
5. בעיקר חלבונים ו־Glycogen כבדי, עם RQ שנשאר סביב $0.8$ כמו במנוחה.

שאלה 4: רועי רץ בכל הכוח לאוטובוס

רועי בן 27 רואה את האוטובוס שלו בקצה רחוב ארוך ותלול. הוא רץ בעלייה בכל הכוח כמה דקות, מתחיל להרגיש צריבה בשרירי הרגליים, ממשיך לרוץ, מפספס את האוטובוס, ואז עומד מזיע ומתנשם בנשימות עמוקות ומהירות.

מה מקורות האנרגיה של רועי במהלך הריצה?

בחרו את התשובה המדויקת ביותר:

1. ATP ב־3 השניות הראשונות, Phosphocreatine עד בערך 10-8 שניות, ואז בעיקר Glycogen/Glycolysis עם תרומה אנאירובית ועלייה בלקטט.
2. ATP ב־3 השניות הראשונות, Phosphocreatine עד בערך 10-8 שניות, ואז בעיקר חמצון שומנים אירובי ולכן כמעט אין לקטט.
3. Phosphocreatine הוא המקור הראשון, אחריו ATP שרירי, ורק לאחר כמה דקות מתחיל Glycolysis.
4. Glycogen אנאירובי מתחיל רק אחרי כ־5 דקות; עד אז רוב ה־ATP מגיע מ־Phosphocreatine בלבד.
5. Lactate משמש כמקור העיקרי לחידוש ATP כבר בתחילת הספרינט, ולכן רמת הלקטט יורדת בזמן המאמץ.

הערת ביניים: תזונה ומאמץ ממושך

הגרף מדגים רעיון שנאמר בשיעור: כאשר מאגרי הפחמימות גבוהים יותר, אפשר להחזיק מאמץ ממושך לזמן ארוך יותר לפני תשישות. תזונה עשירה בשומנים בלבד אינה נותנת אותו יתרון למאמץ עצים, כי הפקת ATP משומנים איטית יותר ותלויה יותר בתהליכים אירוביים.

המסר אינו ״לאכול רק פחמימות״, אלא להבין שהגוף משתמש במקורות שונים לפי סוג המאמץ.

לקטט, חוב חמצן וסף אנאירובי

• Oxygen Debt
• Alactacid Oxygen Debt
• Lactic Acid Oxygen Debt
• Minute Ventilation
• Cardiac Output
• Anaerobic Threshold
• PaCO2 / PaO2 במאמץ

שאלה 5: למה רועי מתנשף אחרי שכבר הפסיק לרוץ?

מדוע רועי מתנשף כל כך, ומדוע הלב שלו עדיין פועם מהר לאחר סיום הריצה?

בחרו את התשובה המדויקת ביותר:

1. בגלל Oxygen Debt: שחזור מאגרי חמצן ו־Phosphagen, עיבוד Lactate ושחזור Glycogen, עם צורך באוורור ותפוקת לב מוגברים גם אחרי המאמץ.
2. בגלל עודף $\ce{CO2}$ בלבד: הגוף צריך לפנות פד״ח, אבל אין צורך ממשי בשחזור מאגרי חמצן או Phosphagen.
3. בעיקר בגלל Alactacid oxygen debt: משחזרים ATP ו־Phosphocreatine, אך ל־Lactate אין תרומה להתנשמות המאוחרת.
4. בעיקר בגלל Lactic acid oxygen debt: עיבוד Lactate מסביר הכול, ולכן מאגרי חמצן ו־Myoglobin אינם רלוונטיים.
5. בעיקר בגלל Catecholamines: הדופק נשאר גבוה בלי קשר משמעותי לאספקת חמצן ולפינוי תוצרים מטבוליים.

איור: חוב חמצן לאחר מאמץ

החלק המהיר של הירידה מתאים בעיקר לשחזור מאגרים מיידיים. החלק האיטי יותר מתאים לתהליכים ממושכים יותר, כולל טיפול בחוב הלקטי.

שאלה 6: השוואה בין שלמה, דנה ורועי

תארו מה קרה לשלמה, דנה ורועי מבחינת:

• Minute Ventilation
• Cardiac Output
• PCO2
• Oxygen Consumption
• CO2 Production
• Lactic Acid

בחרו את התשובה המדויקת ביותר:

1. ככל שהעצימות עולה, Minute Ventilation, Cardiac Output, $\mathrm{\dot V_{\ce{O2}}}$ ו־$\mathrm{\dot V_{\ce{CO2}}}$ עולים; $\mathrm{PaCO2}$ נשמר עד מאמץ גבוה ואז יכול לרדת, ו־Lactate עולה בעיקר אחרי הסף.
2. ככל שהעצימות עולה, Minute Ventilation עולה אבל Cardiac Output נשאר כמעט קבוע; אחרי הסף $\mathrm{PaCO2}$ עולה בגלל Hypoventilation.
3. Cardiac Output עולה, אך האוורור הוא המגבלה הראשונה באדם בריא; לכן $\mathrm{PaO2}$ יורד מוקדם ו־Lactate עולה כבר בהליכה קלה.
4. כל המדדים עולים בצורה ליניארית גם אחרי הסף האנאירובי; $\mathrm{PaCO2}$ נשאר קבוע תמיד ו־Lactate כמעט לא משתנה.
5. Lactic Acid עולה בעיקר בריצה בינונית, אבל במאמץ קיצוני הגוף חוזר למסלול אירובי מלא ולכן הלקטט יורד.

שאלה 7: מהו הסף האנאירובי?

מהי המשמעות של Anaerobic Threshold, ומה קורה לגזים בדם לאחר שעוברים אותו?

בחרו את התשובה המדויקת ביותר:

1. הסף האנאירובי הוא מצב שבו צריכת החמצן עולה מעבר למה שאספקת החמצן מספיקה לכסות, ולכן עולה Glycolysis אנאירובי, Lactate עולה, והיפרוונטילציה מורידה $\mathrm{PaCO2}$.
2. הסף האנאירובי הוא מצב שבו הריאות מפסיקות לחמצן היטב, ולכן $\mathrm{PaO2}$ יורד ו־$\mathrm{PaCO2}$ עולה בגלל Hypoventilation.
3. הסף האנאירובי הוא המעבר העיקרי משימוש בפחמימות לשימוש בשומנים, ולכן Lactate נשאר יציב ו־RQ יורד.
4. הסף האנאירובי הוא הנקודה שבה ייצור $\ce{CO2}$ יורד, ולכן Minute Ventilation יורד כדי לשמור על $\mathrm{PaCO2}$.
5. הסף האנאירובי נקבע רק לפי סטורציה ורידית של $50\%$, בלי קשר לחמצת מטבולית או לעלייה ב־Lactate.

איור: Minute Ventilation מול Cardiac Output

התרגול הדגיש שהאוורור יכול לעלות לערכים גבוהים מאוד, אפילו מעבר לדרישות החמצן המרביות. לכן אצל אדם בריא, במאמץ רגיל, האוורור לרוב אינו הגורם המגביל העיקרי. לעומת זאת, תפוקת הלב מוגבלת יותר כי זו מערכת סגורה שתלויה בנפח דם, קצב לב, נפח פעימה ותנגודת כלי הדם.

כושר גופני ו־VO2max

• Oxygen Delivery
• Maximal Oxygen Consumption
• Stroke Volume
• Catecholamines
• Muscle hypertrophy
• Mitochondria
• Glycogen

שאלה 8: האם רועי צודק שכושר היה עוזר לו?

רועי אומר: ״אני חייב לעשות כושר. כשהייתי בטירונות, יכולתי להספיק את האוטובוס הזה בקלות.״

האם הוא צודק? איך כושר גופני היה משפר את היכולת שלו?

בחרו את התשובה המדויקת ביותר:

1. כן; כושר משפר בעיקר Stroke Volume, Oxygen Delivery ו־VO2max, וגם מעלה יכולת שרירית כמו Mitochondria, Glycogen ו־Phosphagen, ולכן דוחה עלייה חדה בלקטט.
2. כן; כושר משפר בעיקר את הדופק המרבי, בעוד Stroke Volume כמעט לא משתנה ולכן Oxygen Delivery עולה רק דרך Heart Rate.
3. כן; כושר משפר בעיקר את תכולת החמצן בדם דרך Hemoglobin, בעוד Cardiac Output כמעט אינו חלק מהשיפור.
4. כן; כושר גורם לגוף לעבור מוקדם יותר למסלול אנאירובי, כי זה המסלול היעיל ביותר למאמץ ממושך.
5. כן; כושר מוריד את מספר המיטוכונדריות כדי לחסוך חמצן, ולכן השריר נשען יותר על Lactate כמקור אנרגיה.

אינטראקציות לב־ריאות: preload ו־afterload

• Venous Return Curve
• Right atrial preload
• Left atrial preload
• נשימה עצמונית מול הנשמה בלחץ חיובי
• התייבשות
• Stroke Volume
• Afterload של חדר שמאל

לפני השאלות: מה זה preload ומה הנשימה עושה לבית החזה?

Preload הוא בקירוב כמות הדם שממלאת את הלב בסוף הדיאסטולה, רגע לפני הסיסטולה.

בשאיפה עצמונית רגילה:

כלומר נוצר לחץ שלילי יותר בתוך בית החזה. הלחץ הזה משפיע גם על הלב וגם על כלי הדם שנמצאים בתוך בית החזה.

הנקודה שצריך לא לפספס:

• הלב הימני מקבל דם מוורידים שחלקם מחוץ לבית החזה, כמו IVC.
• הלב השמאלי מקבל דם מוורידי הריאה, שנמצאים בתוך בית החזה.

לכן אותה שאיפה יכולה להשפיע אחרת על preload של צד ימין ושל צד שמאל.

שאלה 9: התייבשות, התנשמות ו־preload של הלב הימני

רועי רץ לאוטובוס בסוף טיול ארוך ביום חם, אחרי שלא שתה הרבה.

מה הייתה השפעת ההתייבשות על ה־preload של העלייה הימנית, ואיך זה הושפע על ידי ההתנשמות שלו?

בחרו את התשובה המדויקת ביותר:

1. התייבשות מורידה preload בסיסי; שאיפה עצמונית עמוקה מורידה $\mathrm{P_{RA}}$ ומשפרת זמנית החזר ורידי לימין, אך נשיפה חזקה או לחץ חיובי יכולים להוריד אותו.
2. התייבשות מעלה preload בגלל המוקונצנטרציה; שאיפה עצמונית מעלה $\mathrm{P_{RA}}$ ולכן מפחיתה החזר ורידי לימין.
3. התייבשות כמעט לא משנה preload; ההשפעה העיקרית היא ששאיפה מעלה לחץ תוך־חזי ומשפרת מילוי ימני.
4. שאיפה עמוקה תמיד מורידה החזר ורידי לימין, כי הלחץ השלילי ממוטט את כל הוורידים הגדולים כבר בתחילת השאיפה.
5. לחץ חיובי משפר בעיקר preload ימני, כי הוא דוחף דם מהוורידים הסיסטמיים ישירות לעלייה הימנית.

שאלה 10: איך ההתנשמות משפיעה על ה־preload של הלב השמאלי?

איך ההתנשמות של רועי השפיעה על ה־preload של הלב השמאלי?

בחרו את התשובה המדויקת ביותר:

1. בשאיפה עמוקה preload שמאלי נוטה לרדת כי ורידי הריאה מתרחבים ומחזיקים יותר דם; בנשיפה או לחץ חיובי יכול להיות שיפור זמני, אך פגיעה בצד ימין תפחית בהמשך מילוי שמאלי.
2. בשאיפה עמוקה preload שמאלי עולה בדיוק כמו preload ימני, כי כל הלחצים בבית החזה יורדים באותה מידה.
3. בשאיפה עמוקה preload שמאלי יורד רק בגלל ירידה בהחזר ורידי סיסטמי, ולא בגלל השפעה על ורידי הריאה.
4. בלחץ חיובי preload שמאלי תמיד עולה לאורך זמן, גם אם החזר הדם ללב הימני נפגע.
5. preload שמאלי כמעט לא מושפע מנשימה, כי ורידי הריאה אינם מושפעים מלחץ תוך־חזי.

שאלה 11: למה הנשמה באמבו החמירה את המצב של רועי?

רועי הרגיש סחרחורת אחרי הריצה, הקיא כמה פעמים והתעלף. פרמדיק התחיל להנשים אותו במרץ עם מפוח אמבו. רועי נהיה חיוור יותר, הדפקים נחלשו ולחץ הדם ירד. ככל שהפרמדיק נתן נפחים גדולים יותר, מצבו החמיר.

מדוע?

בחרו את התשובה המדויקת ביותר:

1. התייבשות יחד עם הנשמה בלחץ חיובי גבוה העלו לחץ תוך־חזי ו־$\mathrm{P_{RA}}$, הורידו החזר ורידי לימין, ובהמשך הורידו preload שמאלי, Stroke Volume ולחץ דם.
2. ההנשמה החמירה בעיקר בגלל עלייה ב־Airway Resistance; הבעיה הייתה חסימה בדרכי האוויר ולא ירידה בהחזר ורידי.
3. לחץ חיובי העלה מאוד את afterload של חדר שמאל, ולכן לחץ הדם ירד למרות שה־preload הימני השתפר.
4. האמבו שיפר החזר ורידי לימין, אבל גרם ל־Hypocapnia שמסבירה לבדה את חולשת הדפקים.
5. הנפחים הגדולים גרמו בעיקר לעודף חמצן בדם, ולכן הייתה ירידת לחץ דם בגלל Oxygen toxicity מיידית.

שאלה 12: חדר שמאל, התנשמות ו־afterload

איך החדר השמאלי הושפע מההתנשמות של רועי, ואחר כך מההנשמה עם האמבו?

בחרו את התשובה המדויקת ביותר:

1. שאיפה עצמונית חזקה מורידה LV preload ומעלה LV afterload; לחץ חיובי יכול להוריד LV afterload, אבל אם הוא מוריד preload דרך פגיעה בהחזר לימין, Stroke Volume עדיין יורד.
2. שאיפה עצמונית חזקה מעלה LV preload ומורידה LV afterload; לחץ חיובי עושה בדיוק ההפך ולכן תמיד מחמיר את afterload.
3. שאיפה עצמונית משפיעה רק על LV preload ולא על afterload; לחץ חיובי משפיע רק על afterload ולא על preload.
4. לחץ חיובי תמיד מעלה Stroke Volume של חדר שמאל, כי הירידה ב־afterload מספיקה גם כשהחדר כמעט ריק.
5. LV afterload תלוי רק ב־Systemic Vascular Resistance, ולכן לחץ תוך־חזי אינו משנה אותו.

נפח ריאה, PVR והלב הימני

• Atelectasis
• Pulmonary Vascular Resistance
• Extra-alveolar vessels
• Alveolar capillaries
• Right Ventricular Afterload
• Functional Residual Capacity

לפני השאלות: PVR אינו Airway Resistance

חשוב להפריד בין שני מושגים:

הלב הימני מזרים דם לתוך מערכת בעלת לחץ נמוך ותנגודת נמוכה. לכן כל עלייה ב־PVR מעלה את ה־afterload של החדר הימני.

בריאות יש שתי קבוצות כלי דם שמתנהגות הפוך כאשר נפח הריאה משתנה:

1. Extra-alveolar vessels - כלי דם גדולים יותר, צמודים יותר ל־Bronchi.
2. Alveolar capillaries - קפילרות שעוטפות את הנאדיות.

שאלה 13: תמט ריאה והלב הימני

אדם סובל מדלקת ריאות עם תמט גדול של הריאה הימנית.

איך התמט משפיע על הלב הימני?

בחרו את התשובה המדויקת ביותר:

1. בתמט נפח הריאה נמוך, כלי דם extra-alveolar עלולים להתקפל, PVR עולה, ולכן afterload של חדר ימין עולה; קפילרות אלוואולריות דווקא פחות נמעכות.
2. בתמט כלי הדם extra-alveolar נמתחים ונפתחים, PVR יורד, ולכן afterload של חדר ימין יורד.
3. בתמט העלייה ב־PVR נובעת בעיקר ממעיכת קפילרות אלוואולריות על ידי נאדיות מנופחות, ולא מכלי דם extra-alveolar.
4. תמט משנה רק Airway Resistance ולא Pulmonary Vascular Resistance, ולכן אין השפעה משמעותית על חדר ימין.
5. בתמט הבעיה העיקרית היא עלייה ב־preload של חדר ימין, בעוד afterload של חדר ימין נשאר נמוך.

שאלה 14: למה PVR הכי נמוך סביב FRC?

כיצד נפח הריאה משפיע על התנגודת בכלי הדם הריאתיים, ולמה המצב האידיאלי הוא סביב Functional Residual Capacity?

בחרו את התשובה המדויקת ביותר:

1. PVR יוצר עקומת U: בנפח נמוך כלי דם extra-alveolar מתקפלים, בנפח גבוה קפילרות אלוואולריות נמעכות, וסביב FRC הסכום הוא הנמוך ביותר.
2. PVR יורד ככל שנפח הריאה עולה, כי כל כלי הדם הריאתיים נמתחים ונפתחים באותו כיוון.
3. PVR עולה ככל שנפח הריאה עולה, כי כל כלי הדם הריאתיים נמעכים על ידי הנאדיות באותו כיוון.
4. PVR הכי נמוך ב־Total Lung Capacity, כי כלי הדם extra-alveolar פתוחים לגמרי וזה מבטל את מעיכת הקפילרות.
5. PVR הכי נמוך ב־Residual Volume, כי הקפילרות האלוואולריות אינן נמעכות וזה מבטל את קיפול כלי הדם הגדולים.

סיכום מהיר לבחינה