Gyermeksportolók légzőrendszerének működése, a légzőrendszer sajátosságai

A légzőrendszer feladata egyrészt a körlevegő és a tüdő léghólyagjai között végbemenő légcsere (ventilláció), másrészt a tüdő levegőtartalma és a kapillárisokban áramló vér közötti gázcsere. A gázcsere gondoskodik a megfelelő oxigénellátásról, a szén-dioxid leadásáról, ezenfelül a szervezet sav-bázis háztartásának rendkívül precíz beállításáról. Ezen két működési összetevő (légzőrendszer és gázcsere) szempontjából fogjuk vizsgálni a légzőrendszer gyermekkora jellemző sajátosságait.

A légcserét, azaz a ventillációt a percenként belélegzett levegő mennyiségével jellemezzük. Kiszámítása roppant egyszerűen, az egyszeri légzéstérfogat és a légzésfrekvencia szorzataként lehetséges. Megkülönböztetünk nyugalmi percventillációt, ami terhelés során – a megnövekedett oxigénigény fedezésére – többszörösére emelkedhet. A gyermekek abszolút légzési térfogata az életkor előrehaladtával, azaz a testméretekkel nő. Ezzel szemben a légzésfrekvencia gyermekkorban sokkal nagyobb, felnőttkorra jelentősen csökken. Míg egy felnőtt nyugalomban 12 – 16 alkalommal vesz levegőt, egy kisgyermeknek 20 – 25 /perc, egy serdülőnek 15 – 20 /perc a légzésszáma. A percventilláció – dacára a csökkenő légzésszámnak – az életkorral nyugalomban és terheléskor egyaránt nő.

A gyermekek terhelésre adott légzési válasza alapjában eltér a felnőttekétől. Terheléskor a gyermekek jóval magasabb légzésfrekvenciával lélegeznek: míg egy 5 éves gyermek maximális terhelésnél 70-szer vesz levegőt egy perc alatt, addig egy 17 éves serdülő csak 50-szer (Astrand). A légzésfrekvencia alakulásában a fiúk és leányok között nincs érdemi különbség (Rowland). A kisgyermekek légzése terheléskor tehát szaporává és felületessé válik, ilyenkor a légzési munka a szervezet összes energiafogyasztásának akár 20 %-át is kiteheti (Pavlik).

Vizsgáljuk meg a légzés hatásfokát az életkor függvényében! A gazdaságosságot jól jellemzi, hogy ha terhelés alatt ugyanakkora oxigénfelvételnél (VO₂ érték) összehasonlítjuk a percventillációt (Andersen). Ilyenkor azt látjuk, hogy fiatalabb életkorban ugyanazon oxigénfelvétel csak magasabb percventilláció árán lehetséges, az életkor előrehaladtával viszont kisebb ventillációval is. Ez azt jelenti, hogy minél fiatalabb gyermekről van szó, annál gazdaságtalanabb a légzése, annál több légzési munkát kell befektetnie ugyanannyi oxigén felvételéhez.

Szóltunk már arról, hogy a légutak a gyermekekben relatíve szűkek; igaz ez a megállapítás akkor is, ha a tüdő méretéhez viszonyítunk. A relatíve szűk légutak kilégzéskor a levegő áramlásával szemben hatnak, vagyis nehezítik a kilégzést, így a tüdőtérfogat a „bennrekedt” levegő hatására folyamatosan nő, tovább rontva a légzésmechanikát. Ez a jelenség gyermekekben gyakran előfordul, edzettségtől és nemtől függetlenül is (Swain). Következménye, hogy a légzési munka jelentősen megnő, ami idő előtti kifulladáshoz vezet. Ez az ún. kilégzési limitáció az idősebb korosztályok felé haladva egyre ritkábban fordul elő.

Ha a gázcserét vizsgáljuk, akkor megállapíthatjuk, hogy terheléskor a gazdaságtalan ventilláció ellenére még fiatalabb életkorokban is tökéletes az oxigén felvétele és a szén-dioxid leadása, vagyis a légzés egészséges gyermekekben nem korlátozza a fizikai teljesítményt.

Mi az oka annak, hogy fiatal úszóknál a légzésfunkciós mutatók jobbak, mint a nem-sportoló vagy akár a szárazföldi sportot űző gyermekekben? Máig nem nyert bizonyítást, hogy a tüdő edzhető lenne, vagyis gyermekkorban a tüdőkapacitásra nincs hatással a rendszeres edzéstevékenység. Ezzel együtt az edzett felnőtteknek gazdaságosabb a légzése, mint a nem edzetteknek, hiszen kissé alacsonyabb a nyugalmi légzésszámuk, mélyebb a légvételük (Pavlik), és várhatóan jobb a légzéstechnikájuk. Ahogy arra korábban már utaltunk az úszóknál tapasztalt előnyről nem sikerült egyértelműen igazolni, hogy a vizes közegben végzett edzésmunka hatása lenne, inkább az az elfogadhatóbb magyarázat, hogy a szelekciónál előnyben vannak az eleve nagyobb tüdőkapacitással rendelkező gyermekek (Baxter-Jones). Az is logikus megfigyelés, hogy a tüdőkapacitás jobb azokban a sportágakban, amelyekben a mozgás ciklicitása (evezés, kajak-kenu, úszás) a csapásszám által limitálja a légzésszámot, így szükség van nagyobb légzéstérfogatra a percventilláció fenntartásához (Pavlik).

A légzés, a légzőrendszer tárgyalásánál szólnunk kell a vizes sportolók légzésvisszatartásának kérdéséről. Az ún. sekély vízi fulladás jelensége (SWB – shallow water blackout) megdöbbentő tragédiák sokaságára szolgál magyarázatul. Vizes sportok jó úszótudással rendelkező képviselői megmagyarázhatatlan okból fulladásos halálukat lelhetik a medencében. Különösen veszélyeztetettek a fiatal úszók, a vízilabdázók, a műúszók és a búvárok. Ennek oka elsősorban a helytelen légzéstechnikára, súlyos tudatlanságra vagy a felelőtlen edzésmódszerre vezethető vissza. A jelenség élettani magyarázata a következő. A légzés ingere egészséges emberben elsősorban a vérben felhalmozódott szén-dioxid, ami reflexes úton légvételre serkenti a légzőizmokat. Ez történik a víz alatt tartózkodás során is, hiszen egy idő után olyan magas lesz a vérben a szén-dioxid koncentrációja, ami ösztönösen kiemelkedésre és levegővételre kényszerít. Abban az esetben, ha a víz alá merülés előtt forszírozva, nagy frekvenciával, több gyors légzéssel (hiperventilláció) a szén-dioxid-szint lecsökken a vérben, a víz alá merülve elveszik az az inger, ami kiemelkedésre és légvételre késztet. Így a légzésszünet oly hosszúra nyúlik, hogy a vér oxigénkoncentrációja is csökkenni kezd, ami azonban már pillanatok alatt a tájékozódóképesség, majd az eszmélet elvesztéséhez vezet. Az oxigénhiány átveszi a szén-dioxid szerepét, és légvételre serkent, ami azonban a víz tüdőbe kerüléséhez és fulladáshoz vezet. Az Egyesült Államokban felvilágosító kampányok hirdetik a légzésvisszatartás veszélyeit, ahogy mi is óva intjük a gyermekeket az alámerülést megelőző hiperventillációtól, a hosszas víz alatt tartózkodástól.

A cikk részlet a Dr. Vannai Judit által írt GYERMEKSPORT – Fizikai aktivitás a megszületéstől a felnőtté válásig című könyvéből.