מערכות הלב וכלי הדם והנשימה קשורות בצורה כזו שאחת לא יכולה לתפקד ללא השנייה. שתי מערכות אלה פועלות יחד בכדי לאפשר חילוף חומרים בכל המערכות בגוף על ידי אספקת חמצן והוצאת פסולת.
צריכת חמצן
צריכת חמצן, מקוצרת VO2, היא מדד לנפח החמצן שמשמש את הגוף. VO2, כפי שתואר על ידי ד"ר בנימין לוין, מבוסס על משוואת Fick, שלדבריה צריכת החמצן תלויה בתוצר של אספקת חמצן ומיצוי. מיצוי חמצן שוקל את כמות החמצן בדם העורקי הנשלח לרקמה פעילה מטבולית, ואת כמות החמצן בדם ורידי המוחזר ללב. ההבדל בתכולת החמצן העורקי ותכולת החמצן הוורידי קובע את כמות החמצן ששימשה את הרקמה. לעומת זאת, משלוח חמצן הוא מדד לתפקוד הלב, במיוחד לתפוקת הלב. תפוקת הלב קובעת את כמות הדם הנשאבת מהלב בכל פעימה. תפוקת הלב היא תוצר של קצב לב ונפח שבץ, או כמות הדם שנשאבת למכה.
על פי לוין, צריכת החמצן מוגבלת במידה רבה יותר על ידי אספקת חמצן במקום שאיבת חמצן. זה שם דגש רב על יחסי הגומלין בין VO2 לדופק ומדגיש את חשיבות האינטראקציה בין מערכות הלב וכלי הדם והנשימה.
הגדלת הצריכה
"פיזיולוגיה של ספורט ופעילות גופנית" אומר שלכולם יש אותה צריכת חמצן במנוחה לכל משקל גוף נתון. עם זאת, ככל שאדם עובר ממצב מנוחה למצב של פעילות גופנית, הגוף דורש יותר חמצן לתהליכים מטבוליים כדי לעמוד בדרישות האנרגיה. באופן טבעי, ככל שהגוף עובר מנוחה לאימון, קצב הלב מתחיל לעלות בהתמדה. תגובה קרדיווסקולרית זו מאפשרת משלוח מהיר יותר של חמצן לרקמת העבודה, כמו שריר השלד, המאפשר עלייה בצריכת החמצן.
הפחתת צריכת החמצן
מחלות במערכת הלב וכלי הדם נוטות לגרום לירידה בצריכת החמצן המגבילה את יכולתו של האדם לעסוק בפעילות גופנית. אופי אי ספיקת הלב, למשל, מונע מהלב להגדיל את קצב הלב בצורה מספקת. ללא העלייה בדופק, משלוח חמצן, ולכן צריכת חמצן, מוגבל. מקורה של מערכת סיווג אי ספיקת הלב של וובר, ד"ר קארל וובר, הוכיח כי באי ספיקת לב קשה משופרת מיצוי החמצן כדי לפצות על הירידה בהעברת החמצן. מחקר זה מדגיש את הקשר החשוב בין צריכת חמצן לבין גורמי משלוח החמצן.
אתלטים עלית
בעוד שפעילות גופנית בדרך כלל מגדילה את אספקת החמצן, ייתכן שמערכת הלב וכלי הדם יכולה לבצע את מערכת הנשימה. מחקר שפרסם ד"ר סקוט פאוורס ב"רפואת ספורט "בוחן את ההשפעות של העלאת קצב הלב יתר על המידה. כאשר דם עובר דרך הריאות בקצב מהיר מאוד, יש מעט זמן לחמצן לעזוב את הריאה ולהיכנס לדם. המשמעות היא שהדם נושא פחות חמצן מהרגיל, מצב שנקרא היפוקסמיה, ולכן מספק פחות חמצן ממה שהגוף דורש. מצבים היפוקסימיים בדרך כלל גורמים להתעלפות כתוצאה ממחסור בחמצן למוח ולאיברים חיוניים אחרים. זה ממחיש את האיזון העדין שיש לשמור בין מערכות הלב וכלי הדם והנשימה בכדי למקסם את צריכת החמצן.
משתנים אחרים
בעוד שקצב הדופק ממלא תפקיד אינטגרלי בצריכת חמצן, נפח השבץ, הגורם השני למסירת החמצן, הוכח כמשפיע הרבה יותר על VO2. מספר משתנים יכולים לשפר את כמות הדם שאדם שואב פעימה, ואילו השינויים בפעילות הדופק הם מינימליים. יכולת ההסתגלות של נפח השבץ הופכת אותו למשתנה בולט יותר בקביעת צריכת החמצן המרבית. כדי לקבוע את גבולות צריכת החמצן, שני המשתנים של משלוח חמצן חשובים.
