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Cuando el organismo humano pasa de encontrarse en condiciones de reposo a desarrollar una actividad física intensa, sus sistemas respiratorio y cardiovascular modifican sus prestaciones para dar respuesta a las demandas metabólicas elevadas que impone la actividad física. Ya vimos aquí como se regula la respiración, y aquí y aquí, la circulación sanguínea, que son las dos funciones que permiten ajustar el suministro de oxígeno a las necesidades. Veremos a continuación cuáles son las magnitudes propias del funcionamiento del sistema respiratorio y del sistema cardiovascular en condiciones de reposo, primero, y de actividad intensa después.
Reposo
En condiciones de reposo respiramos entre unas catorce y dieciséis veces (ciclos completos de inspiración y espiración) por minuto; o sea, nuestra frecuencia respiratoria (fr) se encuentra entre 14 y 16 min-1. Un hombre inspira en cada ocasión (VC: volumen corriente) alrededor de 0,5-0,6 l y una mujer 0,4-0,5 l; en otras palabras, en cada una de esas inspiraciones introducimos alrededor de medio litro de aire nuevo en los pulmones. Por lo tanto, el volumen de medio respiratorio inspirado y espirado por unidad de tiempo (V: tasa ventilatoria) es de unos 7,5 l min-1.
No obstante, a los 300 millones de alveolos (similares a microburbujas de 0,3 mm de diámetro y cuya superficie total equivale a 100 m2) no llegan los 7,5 l-1, sino 5,4 l min-1, ya que la diferencia corresponde al volumen inspirado que llena los conductos (bronquios y bronquiolos) que no participan en el intercambio respiratorio y son, por lo tanto, espacio muerto.
Por otro lado, en caso de necesidad, pueden introducirse mayores volúmenes de aire en los pulmones (VIR: volumen inspiratorio de reserva): hasta tres litros (VIR = 3 l) los hombres y dos litros (VIR = 2 l) las mujeres. También pueden expulsarse mayores volúmenes en la espiración. Ese volumen adicional que puede ser exhalado (VER: volumen espiratorio de reserva) es de 1,2 l, en los hombres, y 0,8 l, en las mujeres, aproximadamente. Pero hay un volumen residual (VR) que no es posible desalojar: 1,2 l y 1 l en hombres y mujeres, respectivamente. La capacidad pulmonar total (CPT) masculina es de 6 l y la femenina de 4,2, aproximadamente.
El aire inspirado tiene una presión parcial de oxígeno (pO2) de 158,8 mmHg pero la del oxígeno de los alveolos se encuentra entre 100 mmHg y 105 mmHg.
En condiciones de reposo a la sangre pasan 0,3 l min-1 en los hombres. Esa es su tasa de consumo de oxígeno (VO2 = 0,3 l min-1) en reposo.
En esas condiciones, el corazón late setenta veces por minuto (frecuencia cardiaca: fh= 70 min-1) y el volumen impulsado en cada latido (volumen sistólico: VS) es de 71 ml. El gasto cardiaco –volumen de sangre impulsado por el corazón por unidad de tiempo- es de 5 l min-1. Como tienen alrededor de 5 l de sangre, necesitan alrededor de un minuto para hacer pasar toda su sangre por el corazón. Esas cifras corresponden a hombres sin entrenar; si se trata de atletas de resistencia, VS rondaría los 100 ml y fh sería de unos 50 min-1, aunque puede ser incluso inferior.
La tensión parcial de oxígeno en la sangre arterial (tO2A) es de unos 95 mmHg, y la de la que llega procedente de los tejidos (tO2V), de unos 40 mmHg, y la diferencia entre las concentraciones arterial y venosa de oxígeno (CA –CV) es de 0,06 l O2 por litro de sangre.
Actividad intensa
Durante la realización de ejercicio físico intenso la frecuencia respiratoria puede pasar de 16 min-1 a 40-60 min-1, dependiendo del individuo y de la intensidad del esfuerzo.
El volumen inspiratorio puede llegar a valores máximos de 2 l (en reposo era de 0,5 l), y la tasa ventilatoria pasa de los 7,5 l min-1 del estado de reposo a valores de entre 90 y 120 l min-1 en condiciones de intensa actividad. En esas condiciones el consumo de oxígeno (VO2)puede llegar a 3 o 4 l min-1 en hombres jóvenes no entrenados, y a 5 l min-1 en jóvenes con entrenamiento de resistencia.
La presión parcial de oxígeno en condiciones de actividad intensa puede aumentar hasta pO2 = 115 mmHg dependiendo del nivel de actividad y, por lo tanto, de demanda metabólica; cuanto mayor es la demanda más alta es la presión parcial alveolar porque, como hemos visto, la frecuencia respiratoria y tasa ventilatoria aumentan, elevándose de esa forma la renovación de aire y, en consecuencia, su presión parcial de oxígeno.
Para poderlo sostener, el corazón puede bombear hasta 20 l min-1 (en hombres jóvenes no entrenados) y para ello, ha de latir a frecuencias cardiacas que pueden alcanzar los 190 latidos por minuto (min-1), y el volumen sistólico pasar a unos 105 ml. Los hombres con entrenamiento de resistencia pueden alcanzar valores de gasto cardiaco de 35 l min-1, con frecuencias cardiacas (fh) similares o algo inferiores a las de los hombres no entrenados, pero volúmenes sistólicos (VS) de cerca de 180 ml.
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