cardiovascular response to exercise

Oleh :Moch.Yunus

1Cardiovascular System

1.Cardiovascular System2.Cardiovascular responses to

exercise– Cardiac responses– Vascular responses– Integration of exercise responses

3Cardiovascular System

Cardiovascular System

Alat peredaran darah darah

jantungPembuluh darah Plasma Sel darah

eritrosit leukosit trombositArteri Vena

kapiler

4Cardiovascular System

Cardiovascular System 5

1. Mengangkut zat makanan dan O2

Fungsi Sistem Kardiovaskular :

2. Mengangkut sampah N dan CO2

3. Menjaga kestabilan suhu tubuh

4. Mengangkut hormon

5. Perlindungan tubuh

6Cardiovascular System

7

The study of the The study of the human body during human body during

exerciseexercise

Offers ability to study Offers ability to study the body out of the body out of

homeostasishomeostasis

Cardiovascular System

Stimulus Response

Acut exercise ResponseChronic Exercise Adaptation

HOMEOSTASIS

8Cardiovascular System

Cardiovascular ResponsesCardiovascular Responsesto Exerciseto Exercise

1. Meningkatkan aliran darah ke otot

2. Perubahan / respon fungsi jantung , dan

peredaran darah perifer :• Denyut jantung (HR / Frekuensi)• Stroke Volume ( Isi sekuncup)• Curah jantung (Cardiac Output)• Tekanan darah • Aliran darah • Darah

CCardiovascular responses to exerciseardiovascular responses to exercise

heart rate stroke volume cardiac output blood pressure blood flow blood plasma

volume

10Cardiovascular System

Cardiovascular Responses:Cardiovascular Responses:Resting Heart Rate (RHR)Resting Heart Rate (RHR)

• Nilai normal RHR : 60 sampai 80 / menit Atlet terlatih RHR : 30 sampai 40 / menit RHR dipengaruhi oleh Rangsangan saraf , suhu, ketinggian

Respon antisipatif: RHR meningkat sebelum Latihan :

• Rangsang N. vagus • Norepinephrine, epinephrine

Cardiovascular Responses:Cardiovascular Responses:Heart Rate During ExerciseHeart Rate During Exercise

1. Berbanding lurus dengan intensitas latihan

2. HR Maksimum (HRmax): HR tertinggi dicapai dalam upaya ALL OUT

3. Menurun sedikit dengan bertambahnya usia

4. Perkiraan HRmax = 220 - umur dalam tahun

5. HRmax = 208 - (0,7 x umur dalam tahun)

Cardiovascular Responses:Cardiovascular Responses:Heart Rate During ExerciseHeart Rate During Exercise

• HR Steady-state: titik plateau, Yaitu HR yang optimal pada intensitas latihan submaksimal.

• Jika intensitas ↑, begitu juga HR steady-state ↑• Penyesuaian intensitas baru membutuhkan waktu 2

sampai 3 menit• HR Steady-State yang Rendah menunjukkan kerja

jantung yg lebih efisien.

• HR Steady- Merupakan Tes latihan sederhana yang memperkirakan kebugaran aerobik dan HRmax

Peningkatan Peningkatan Heart rate Heart rate

Ketika memulai latiahan, HR akan meningkat utk meningkatkan suplai O2 ke otot yg bekerja

• Jika latihan dengan nadi yg konstan, HR akan tetap sampai latihan lebih berat atau berhenti

• Hal ini disebut ‘steady state’, dan mengindikasikan bahwa otot menerima darah & O2 yg cukup utk bekerja pada keadaan tsb. (O2 supply = O2 demand)

• HR sesuai kebutuhan tubuh . (linear relationship)

15Cardiovascular System

Gambar 1. Perubahan HRGambar 1. Perubahan HR Sub Subjekjek ketika Berjalanketika Berjalan, , JogJoginging, , BerlariBerlari di di TreadmillTreadmill

Gambar 2. Gambar 2. Increase in Heart Rate With Increasing Increase in Heart Rate With Increasing Power Output and Oxygen UptakePower Output and Oxygen Uptake

HR

Stroke VolumeStroke Volume

1. Penentu kapasitas daya tahan kardiorespirasi pada tingkat kerja maksimal

2. Dapat meningkat pada peningkatan kerja sampai dengan 60% dari intensitas kerja max

3. Dapat terus meningkat dgn intensitas latihan maksimal

4. Dipengaruhi pada posisi tubuh selama latihan

Gambar 3. Gambar 3. Changes in Stroke Volume (SV) as a Subject Changes in Stroke Volume (SV) as a Subject Exercises on a TreadmillExercises on a Treadmill

Stroke Volume IncreasesStroke Volume IncreasesDuring ExerciseDuring Exercise

1.Mekanisme Frank Starling : lebih banyak darah di ventrikel menyebabkan meningkatkan regangan pada Ventrikel shg kekuatan kontraksi meningkat.

2. Peningkatan kontraktilitas ventrikel (volume akhir diastolik meningkat)

3.Penurunan resistensi perifer total karena peningkatan vasodilatasi pembuluh darah ke otot-otot aktif

Factors That Increase Stroke VolumeFactors That Increase Stroke Volume

1. Peningkatan Preload: meningkatkan end-diastolik regangan ventrikel - ↑ Peregangan (yaitu, ↑ EDV)

→ kekuatan ↑↑ kontraksi

Frank-Starling mekanisme

2. ↑ Kontraktilitas: ventrikel melekat- ↑ Norepinefrin atau epinefrin ↑ kontraktilitas Independen EDV (fraksi ejeksi ↑ )?

3. ↓afterload: resistensi aorta (R)

Stroke Volume Changes During Stroke Volume Changes During ExerciseExercise

1. ↑Preload pada intensitas rendah → ↑ SV - ↑venous return → ↑ EDV → ↑preload - Otot dan Pompa pernapasan , cadangan vena

2. Peningkatan HR → memerlukan waktu →

sedikit ↓ EDV →SV 3. ↑ Kontraktilitas pada intensitas yang lebih tinggi → ↑ SV 4. ↓ afterload karena vasodilatasi → ↑ SV

The Muscle PumpThe Muscle Pump

Selama latihan fungsi pompa otot untuk mengembalikan darah ke jantung, atau meningkatkan aliran balik vena;

pompa toraks (pada saat respirasi) juga mempunyai fungsi yang sama, yaitu, untuk menekan pembuluh darah di dada dan perut untuk meningkatkan aliran balik vena ke jantung

23

Cardiovascular System

Cardiovascular Responses:Cardiovascular Responses:Stroke Volume (SV)Stroke Volume (SV)

1. SV intensitas latiahan 40 to 60% VO2max – Melebihi dari tsb, SV plateaus to exhaustion– Hal ini dimungkinkan pada : elite endurance athletes

2. SV maximal exercise ≈ double standing SV

3. SV maximal exercise Hanya Sedikit lebih

besar SV posisi telentang

4. SV Telentang > SV Berdiri Posisi telentang EDV > EDV PosisiBerdiri

Gambar 4. SV dan Perbedaan PosisiGambar 4. SV dan Perbedaan Posisi

Gambar 5. Gambar 5. Cardiac Output Cardiac Output dan SVdan SV:: Tak Terlatih, Terlatih dan Atlet Elit Tak Terlatih, Terlatih dan Atlet Elit

Cardiovascular Responses:Cardiovascular Responses:Cardiac Output (Q)Cardiac Output (Q)

1. Q = HR x SV

2. ↑Dengan intensitas , Platau di dekat VO2max

3. nilai normalIstirahat Q = 5 L / menitTidak terlatih Qmax = 20 L / minTerlatih Qmax =40 L / min

Qmax dipengaruhi dari ukuran tubuh dan kebugaran aerobik

Gambar 6. Cardiac Output dan Vo2 MaxGambar 6. Cardiac Output dan Vo2 Max

Gambar 7. HR dan AktifitasGambar 7. HR dan Aktifitas

Gambar 8. SV dan AktifitasGambar 8. SV dan Aktifitas

Gambar 9. Cardiac Output dan aktifitasGambar 9. Cardiac Output dan aktifitas

Cardiovascular Responses:Cardiovascular Responses:Fick PrincipleFick Principle

1. Perhitungan konsumsi O2 Jaringan bergantung pada aliran darah, ekstraksi O2

VO2 = Q x (a-v) Perbedaan O2

VO2 = HR x SV x (a-v) perbedaan O2

Cardiovascular Responses:Cardiovascular Responses:Blood PressureBlood Pressure

1. Selama latihan Endurance, mean tekanan

arteri (MAP) meningkat

@Tekanan darah sistolik ↑ sebanding

dengan intensitas latihan

@ Diastolik BP sedikit ↓ atau sedikit ↑ (saat latihan max)

2. MAP = Q x resistensi perifer total (TPR)

@ Q ↑, TPR ↓ sedikit

@ Vasodilatasi otot Vs sympatholysis

Cardiovascular Responses:Cardiovascular Responses:Blood PressureBlood Pressure

1. Tingkat Hasil tekanan = HR x Sistolik BP

@ Terkait dengan penyerapan oksigen

miokard dan aliran darah miokard

2. Latihan resistensi → peningkatan yg besar

secara periodik dalam MAP

@ Sampai dengan 480/350 mmHg

@ Lebih sering tjd saat menggunakan

manuver Valsava

Gambar 9. Tekanan darah dan VO2 MaksGambar 9. Tekanan darah dan VO2 Maks

Cardiovascular Responses:Cardiovascular Responses:Blood Flow RedistributionBlood Flow Redistribution

1. Curah jantung → ↑ aliran darah yang

dibutuhkan.

2. ↑ aliran darah ke bagian tubuh dgn

kebutuhan metabolik terbesar (misal saat

berolahraga → otot)

3. Vasokonstriksi simpatis menghambat aliran

darah dari ke daerah yang kurang aktif .

- Sirkulasi splanknikus (hati, pankreas, GI)

- ginjal

Cardiovascular Responses:Cardiovascular Responses:Blood Flow RedistributionBlood Flow Redistribution

1. Vasodilatasi lokal memungkinkan bertambahnya aliran darah ke otot saat berolahraga

- Vasodilatasi lokal dipicu oleh metabolisme, produk

endotel

- Vasokonstriksi simpatis pada otot diimbangi

dengan sympatholysis

- Vasodilatasi Lokal > Vasokontriksi saraf

2. Pada saat suhu meningkat, kulit juga terjadi

Vasodilatasi

- ↓ Simpatik VC, ↑ simpatik VD

- Memungkinkan pelepasan panas melalui kulit

Gambar 10. Distribusi Aliran DarahGambar 10. Distribusi Aliran Darah

Cardiovascular Responses:Cardiovascular Responses:Cardiovascular DriftCardiovascular Drift

1. Terkait dengan ↑↑ suhu inti tubuh & dehidrasi

2. SV drifts ↓

@ Aliran darah ke kulit ↑

@ Volume plasma ↓ (berkeringat)

@ Aliran balik vena / preload ↓

3. HR drifts ↑ untuk mengkompensasi

(Q / Cardiac output dipertahankan)

Gambar 11. Gambar 11.

Cardiovascular Responses:Cardiovascular Responses:Competition for Blood SupplyCompetition for Blood Supply

1. Latihan + kegiatan lainnya membutuhkan aliran darah

2. Q/ Cardiac Output terbatas

3. Terjadi kompetisi untuk mendapatkan aliran darah. Contoh :- Latihan (otot) + makan (aliran darah splanknik) - Latihan (otot) + panas (kulit)

4. Karena banyak Organ Juga membutuhkan aliran darah → aliran darah otot ↓

Cardiovascular Responses:Cardiovascular Responses:Blood Oxygen ContentBlood Oxygen Content

1. Perbedaan (a-v) O2 (darah mL O2/100 mL)

- Kandungan O2 Arteri - O2 vena

- Istirahat: ~ 6 mL O2/100 mL darah

- Max Latihan: ~ 16 sampai 17 mL O2/100

mL darah 2. O2 Vena ≥ 4 mL O2/100 mL darah.

- O2 vena otot aktif ~ 0 mL

- O2 vena jaringan tidak aktif > otot aktif

- Meningkatkan kandungan O2 vena

Gambar. 12. Kandungan O2Gambar. 12. Kandungan O2

Cardiovascular Responses:Cardiovascular Responses:Plasma VolumePlasma Volume

1. Gerakan cairan kapiler masuk dan keluar

dari jaringan- tekanan hidrostatik

- Onkotik, tekanan osmotik2. Latihan berbanding lurus → ↓ volume plasma

- Berkorelasi performa latihan

- ↑MAP → ↑ tekanan hidrostatik kapiler

- Penumpukan limbah → ↑Tekanan

osmotik jaringan

- Berkeringat berlebih ↓ volume plasma

Cardiovascular Responses:Cardiovascular Responses:HemoconcentrationHemoconcentration

1. ↓ Volume Plasma → hemokonsentrasi

- persentase cairan ↓dalam darah, maka sel

persentasi sel darah ↑

- Hematokrit meningkat hingga 50% atau

lebih

2. Net Effects :

- Konsentrasi sel darah merah ↑

- Konsentrasi Hemoglobin ↑

- Kapasitas Transport O2 ↑

Central Regulation of Central Regulation of Cardiovascular ResponsesCardiovascular Responses

1. Apa yang merangsang perubahan yang cepat dalam HR, Q, dan tekanan darah selama latihan?

- Sebelum terjadi penumpukan limbah

metabolit di otot

- HR meningkat dalam waktu 1 s onset

latihan 2. Central Command

- Pusat otak yang lebih tinggi

-Coactivates motor dan pusat kardiovaskular

Central Cardiovascular Control Central Cardiovascular Control During ExerciseDuring Exercise

Cardiovascular Responses:Cardiovascular Responses:Integration of Exercise ResponseIntegration of Exercise Response

• Respon Kardiovaskuler saat latihan : komplek, cepat dan to exercise complex, fast, dan diatur dg baik

• Prioritas utama: mempertahankan BP – Aliran darah dapat dipertahankan sepanjang BP

tetap stabil

Cardiovascular Responses:Cardiovascular Responses:Integration of Exercise ResponseIntegration of Exercise Response

1. Respon kardiovaskular untuk latihan yang

kompleks, cepat, dan peka

2. Prioritas pertama: pemeliharaan tekanan

darah - Aliran darah dapat dipertahankan

hanya selama BP tetap stabil

- Ada skala prioritas dgn kebutuhan lain

(olahraga, thermoregulatory, dll)

Gambar 13. Integrasi Respon CV Pada ORGambar 13. Integrasi Respon CV Pada OR