The kinetics of oxygen uptake at the beginning of exercise in relation to the rise of heart-rate and the oxygen concentration of the alveoles

Bisher wurde bei der Betrachtung des Belastungsstoffwechsels das Modell einer direkten Koppelung von pulmonaler Sauerstoffaufnahme mit der muskelzellulären Sauerstoffentnahme ohne Berücksichtigung einer eventuellen Speichermöglichkeit von Sauerstoff im Körper favorisiert. In dieser Arbeit wurde ein Indiz geprüft, welches für eine relevante Nutzung von Speichersauerstoff zu Belastungsbeginn spricht: ein schnellerer Verlauf des Anstiegs der Herzfrequenz zu Belastungsbeginn im Vergleich zum Anstieg der Sauerstoffaufnahme. Es wurde mit Hilfe eines breath-by-breath Spirometersystems und permanenter massenspektrometrischer Gasanalyse sowie fortlaufender Herzfrequenzaufzeichnung ein direkter Vergleich zwischen der Anstiegsgeschwindigkeit der Sauerstoffaufnahme (VO) und der Anstiegsgeschwindigkeit der Herzfrequenz zu Beginn einer mittleren Belastung durchgeführt. 6 freizeitsportlich aktive Probanden aus unterschiedlichen Sportarten absolvierten dabei Laufbandbelastungen bei einer Leistung von 80% ihrer Individuellen Anaeroben Schwelle (IAS) jeweils viermal. Dabei wurde fortlaufend die Herzfrequenz in 5-Sekunden-Intervallen sowie die Sauerstoffaufnahme und end-tidale Sauerstoffkonzentration Atemzug für Atemzug aufgezeichnet. Die Kinetiken der Sauerstoffaufnahme und der Herzfrequenz zeigten erwartungsgemäß einen exponentiellen Anstieg mit nachfolgendem Übergang in einen Steady-State. Der Verlauf der viermaligen Belastungen wurde gemittelt, die so ermittelten Durchschnittswerte entsprachen in etwa den Werten aus der Literatur von ähnlichen Versuchen. Bei allen Probanden zeigte sich eine Zeitverzögerung der Sauerstoffaufnahme gegenüber dem Anstieg der Herzfrequenz in individueller Ausprägung. Ebenso kam es bei Belastungsbeginn zu einem Abfall der endalveolären Sauerstoffkonzentration. Die schnellere Kinetik der Herzfrequenz zusammen mit einer raschen Entsättigung des gemischtvenösen Blutes lässt auf eine Nutzung von durchaus signifikanten Sauerstoffspeichern bei plötzlichem Anstieg der Belastungsintensität schließen.Until now a model of direct coupling between oxygen uptake of the lung and oxygen take-of of muscle-cells was favoured in consideration of metabolism during exercise without regard of a possible chance to store oxygen. In this study an indication was tested which takes every reason to believe of a relevant use of oxygen stores at the beginning of exercise: a faster rise of heart-rate in comparison to the rise of oxygen uptake at the beginning of exercise. A direct comparison between the speed of rise of the oxygen uptake (VO) and the speed of rise of the heart-rate at the beginning of a moderate exercise was made with the help of a breath-by-breath spirometer-system, a permanent mass spectrometric gas-analysis and a continual recording of heart-rate. Six casual sporting test persons out of different disciplines did treadmill exercise four times at 80% of their Individual Anearobic Threshold (IAT). During this time heart-rate was recorded in intervals of five seconds and also oxygen uptake and end-tidal oxygen concentration breath-by-breath. As expected the kinetics of oxygen uptake and heart-rate showed an exponential rise with a following transition into a steady-state. The course of the exercises done four times was averaged and these mean values corresponded to values out of literature of similar experiments. All tested persons showed a time-delay of oxygen uptake compared with the rise of heart-rate in individual expressivity. As well there was seen a drop off of endalveolar oxygen concentration at the beginning of exercise. The faster kinetics of heart-rate together with a speeding desaturation of mixed venous blood could let infer from a using of possibly significant oxygen stores at a sudden rise of exercise intensity