ญษมณ ละทัยนิล

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 40 รูปที่ 3.13 แสดงความสัมพันธระหวา งความยาวของซารโ คเมยี ร และแรงตึงทเี่ กดิ โดยเสน ใย กลา มเนื้อ (อางองิ จาก http://webanatomy.net/anatomy/length_tension_muscle.jpg) 3.2 ความเร็วของการหดสัน้ เม่ือยกน้ําหนักที่มีขนาดเบาใหเคลื่อนที่ดวยวิธีการหดตัวชนิดคอนเซนตริก (concentric) นั้น จะทําใหเกิดการเคลื่อนไหวไดอยางรวดเร็วมากกวาและใชแรงนอยกวาการยก นํ้าหนักท่ีมีขนาดหนักกวา ความสัมพันธระหวางแรงของกลามเนื้อและความเร็วของการหดส้ันไดมี ผูแสดงไวแลวดวยการใชเคร่ืองไอโสไคเนติค (sokinetie) เพ่ือวัดแรงของกลามเน้ือท่ีเคล่ือนไหวดวย ความเร็วตางๆ กัน ความสัมพนั ธทเี่ ปนสว นกลับระหวางแรงและความเร็วของการเหยียดเขา ไดแสดง ไวใ นรูปท่ี 3.14 3.3 ขนาดของกลา มเนอื้ ความสามารถในการเพ่ิมแรงของกลามเนื้อนั้น สวนใหญเกี่ยวของกับการเพ่ิม พื้นที่หนาตัดของกลามเน้ือ เนื่องจากพ้ืนที่หนาตัดที่มากแสดงวามีเนื้อเย่ือท่ีใชในการหดตัวอยูใน กลามเน้ือมาก (รูปที่ 3.14) 3.4 การควบคุมทางระบบประสาท กลามเนื้อของกบที่ตัดแยกออกมาจากตัว และทําการกระตุนดวยไฟฟาใหหดตัว ภายใตสภาพท่ีแตกตางกันในสภาพการอยางหนึ่งนั้น กลามเน้ือถูกยืดใหมีความยาวเหมือนกับที่อยูใน ตัวกบและหลังจากใหพักเปนเวลาหลายวินาทีจึงกระตุนใหหดตัว สวนอีกสภาพหน่ึงน้ันกลามเนื้อถูก ยืดเชนเดียวกัน แตทําการกระตุนดวยไฟฟาทันที เม่ือเปรียบเทียบแรงท่ีไดจากการทดลองท้ังสอง พบวาภายใตสภาพการณอยางหลังน้ัน จะทําใหไดแรงมากกวาอยางแรก ซ่ึงหมายความวาเม่ือ กลามเนือ้ ถกู ยดื แลว ใหหดตัวทนั ทีจะไดแ รงมากกวา ใหย ืดแลวหยุดพักไว

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 41 รูปที่ 3.14 กราฟแสดงความสมั พนั ธระหวางแรงของกลา มเน้ือกบั ความเรว็ ในการเหยียดขอ เขา (อา งอิงจาก www.cvphysiology.com/Cardiac%20Function/CF006.htm) ปรากฏการณเชน เดียวกันน้ีไดทดลองกับคน คือนักศึกษาวิทยาลัย 20 คน ไดทดลองยืด กลามเนื้อออกกอนแลวใหหดตัวทันที จะไดแรงมากกวาเมื่อยืดและพักไวกอน ตามความจริงแลว ปรากฏการณน ี้ ไดนํามาใชในการทํางานและการออกกําลังกาย คือเม่ือจะกระโดดหรือจะขวางสิ่งใดก็ ตามการโยกหรือแกวงตัวไปขางหลังกอนที่จะมีการเคล่ือนไปขางหนา จะไดแรงมากกวาในนักกีฬาก็ เชนเดียวกัน มักไดเรียนรูวาเขาจะตองไมหยุดพักระหวางที่โยกตัวไปขางหลัง กอนที่จะโยกตัวไป ขางหนาเพ่ือขวางหรือกระโดด หรือนักยกน้ําหนักก็ไดเรียนรูวาเมื่อลดระดับของบารเบลลลงสูต่ํา แหนงเรม่ิ ตน แลวรบี ยกขึน้ ทนั ทีจะสามารถยกนา้ํ หนกั ไดมาก มผี อู ธบิ ายวา การที่เปนเชนน้ี เน่ืองจากมี การยืดของ muscle spindle ในกลามเนื้อ และจะสงพลังประสาทข้ึนไปเรงเซลลประสาทยนตในไข สนั หลงั แตถ า รอนานไปพลงั ประสาททเ่ี รงเซลลป ระสาทยนตข องไขสันหลงั จะหมดไป ตัวรับความรูสึก ที่เรียกวา กอลไจเทนดอน ออรแกน(golgi tendon organ) ที่อยูท่ีเอ็นของกลามเน้ือลายจะมีผลตอ แรงหดตัวของกลามเน้ือ เพราะมีบทบาทชวยในการปองกัน ถาความตึงของเอ็นมีมากถึงระดับหน่ึง กอลไจเทนดอน ออรแกนจะถูกกระตุนและสงพลังประสาทกลับไปยังไขสันหลังเพ่ือยับย้ังการทํางาน ของเซลลประสาทยนต จงึ ทาํ ใหกลามเนอื้ มคี วามตงึ ลดนอยลง แตเมื่อใดก็ตามที่รีเซปเตอรนี้มีความไว ตอความตงึ เชนจากการฝก แรงที่เกิดข้นึ ในกลามเนือ้ จะเพ่ิมขน้ึ 3.5 ระบบคาน คนที่มีแขนหรอื ขาสั้น จะมกี ารไดเ ปรียบทางเชงิ กลในการยกนํ้าหนัก ทั้งน้ีเนื่องจากมี แรงของความตา นทาน (resistance arm) ส้ันกวา ตัวอยางเชน ถาคนสองคนมีกลามเนื้อไบเซปสที่มี แรงเทากัน คือ 200 ปอนด และกลามเนื้อนี้ไปเกาะท่ีกระดูก ซึ่งหางจากขอตอดวยระยะทางเทากัน คือ 0.125 ฟุต แตคนหนึ่งมีแขนยาวคือ 1.2 ฟุต และอีกคนหนึ่งมีแขนยาวหน่ึงฟุต คนที่มีแขนยาว เพียง 1 ฟุตจะยกน้ําหนักได 25 ปอนด สวนคนท่ีมีแขนยาวกวาคือ 1.2 ฟุต จะยกนํ้าหนักไดเพียง 20.33 ปอนด เปน ตน

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 42 3.6 เพศ ในชว งอายไุ มเกนิ 10 - 12 ปน ั้น เด็กชายจะแข็งแรงกวาเด็กหญิงเล็กนอย และความ แตกตางน้ีจะมากขนึ้ เม่ืออายุเพ่มิ ขึ้นจนถึงวยั หนมุ สาว (รูปที่ 3.5) ท้ังน้ีเนื่องจากความแตกตางระหวาง เพศทางสรีรวิทยาและกายภาพ รวมทั้งขนบธรรมเนียมประเพณี ทําใหเด็กชายมีการออกกําลังกาย มากกวาเดก็ หญิง และเน่อื งจากมีฮอรโมนเทสโทสเตอโรน (testosterone) ซึ่งจะชวยทําใหขนาดของ กระดกู และกลา มเนอื้ โตขน้ึ ความแตกตา งทางกายภาพของชายและหญิง จะเพิ่มขึ้นในชวงอายุ 12-18 ป สําหรับชายจะยังเพิ่มขึ้นตามอายุ แตสําหรับหญิงน้ันจะเปลี่ยนแปลงไปมาก ผูชายในวัยระดับ นกั ศึกษาในวทิ ยาลยั จะมีพลังมากกวา หญงิ 2 เทา โดยเฉพาะท่ีบริเวณแขน แตบริเวณขานั้นจะมีพลัง มากกวาหญิงเพียง 1 ใน 3 ความแข็งแรงของกลามเนื้อน้ีแบงเปน 2 ชนิด คือ ความแข็งแรงสมบูรณ (absolute strength) ซึ่งหมายถึงแรงท้ังหมดที่กลามเน้ือสามารถทําได และความแข็งแรงสัมพัทธ (relative strength) เปนแรงที่คดิ ตอนํ้าหนักของรา งกาย 3.7 อายุ ความเจริญเติบโตของรางกายและการใชงานของกลามเนื้อ จะมีสวนอยางมากใน การพัฒนาความแข็งแรงกลามเน้ือ เมื่อเด็กมีรางกายเจริญเติบโตข้ึน แรงของกลามเนื้อจะเพ่ิมข้ึนโดย รวดเรว็ การเพมิ่ แรงของกลามเนื้อนี้ไดสัดสวนโดยตรงกับขนาดของกลามเนื้อ แตเม่ือรางกายโตเต็มที่ แลว แรงของกลามเน้อื นัน้ สามารถเพ่มิ ไดจากการฝก ชนิดทใ่ี หม ีโหลดเกินเทาน้ัน มิฉะน้ันแลวกลามเน้ือ จะคอยๆ เส่ือมลงไปตามอายุและแรงของกลามเน้ือจะคอยๆ ลดลง เชนเดียวกับอวัยวะอ่ืนๆ ใน รางกาย การฝกชนิดแรงตานเกิน (overload training) จะสามารถเพิ่มพลังของรางกายใหมากกวาท่ี เปนอยไู ดแ ละการเปล่ียนแปลงของพลังกลามเนื้อตามอายุนั้นแสดงไวในรูปท่ี 3.15 พลังสูงสุดจะอยูที่ อายุระหวาง 20-30 ป และคอยๆลดลงอยางชาๆจนเม่ือมีอายุ 65 ป ความแข็งแรงกลามเน้ือจะลดลง ประมาณ 20% รูปท่ี 3.15 แสดงความสัมพันธของอายุ เพศ และความแขง็ แรง (อา งองิ จาก http://www.medsci.org/v06/p0184/ijmsv06p0184g05.jpg)

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 43 การทํางานของระบบประสาทและกลามเนือ้ ถูกตรวจวดั ไดดว ยคาตา งๆ ดงั นี้ ก) การประสานงาน (co-ordination) ของการเคลื่อนไหว การเคล่ือนไหวที่มีประสิทธิภาพ ตองเกิดจากการทํางานประสานงานที่ดีระหวางระบบ ประสาททั้งที่ควบคุมการเคล่ือนไหวภายใตอํานาจจิตใจ คือ สมองใหญ และที่ควบคุมการเคลื่อนไหว นอกอํานาจจิตใจ คือ สมองนอย เบซัลแกงเกลีย และไขสันหลัง เปนตน เพื่อใหเกิดการทํางานของ กลามเนอื้ กลุม ท่ีอยูตรงขามกัน (antagonist) และกลุมเดียวกัน (agonist) ที่ทําใหไดการเคล่ือนไหวท่ี แมนยาํ ราบเรยี บ และรวดเรว็ ข) เวลาปฏกิ ิริยา และเวลาการเคลอ่ื นไหว เวลาปฏิกิริยา (reaction time) หมายถึง เวลาท่ีใชตั้งแตมีการกระตุนตัวรับความรูสึก ใหรับความรูสึก (response time) จนถึงกลามเน้ือมีการหดตัว เวลาปฏิกิริยาน้ันเปนเพียงสวนหน่ึง ของเวลาการตอบสนองท้ังหมด ซ่ึงประกอบดวยเวลาปฏิกิริยารวมกับเวลาการเคล่ือนไหว (movement time) ซ่งึ เปน เวลาทีเ่ ร่ิมจากการเคล่อื นไหวครัง้ แรกจนถงึ การสนิ้ สดุ การเคล่ือนไหว การ ทดสอบเวลาปฏิกิริยาท่ีทราบกอนแลววาจะเคลื่อนไหวไปท่ีใด กอนท่ีจะไดรับการกระตุน เรียกวา เวลาปฏิกิริยาอยางงาย (simple reaction time) และเวลาการเคลื่อนไหวอยางาย (simple movement time) แตถ า ผถู ูกทดลองไมทราบทิศทางท่ีจะเคล่ือนไหวและจะตองเลือกการตอบสนอง การทดสอบเชน นี้ ทําใหไดเ วลาท่ีเรยี กวาเวลาการเคลื่อนไหวทตี่ องเลือก (choice movement time) เวลาปฏิกิริยาและเวลาการเคลื่อนไหวของรางกายสวนตางๆ ไมขึ้นกับกัน หรือมีแบบ แผนการเคลื่อนไหวที่เหมือนกัน เชน การเคลื่อนไหวหรือการตอบสนองเร็วเมื่อใชแขน ไมได หมายความวาขาจะเคลื่อนไหวหรือตอบสนองเร็วดวย ดังน้ันเม่ือตองการลดเวลาปฏิกิริยาหรือเวลา การเคล่ือนไหวในกิจกรรมใดก็ตามกย็ อมจะตองฝกการเคล่ือนไหวท่ีสว นของรางกายน้นั ๆ การตอบสนองของรางกายจะลดลงเมอื่ อายมุ ากข้ึน โดยชวงอายุ 10-20 ป เวลาของการ ตอบสนองจะเรว็ มากทีส่ ดุ และคอยๆลดลง เม่อื อายตุ ง้ั แต 30 ปขึ้นไป ซึ่งใหผูถ กู ทดลองเคล่ือนไหวเปน วงกลม 36 ฟุตโดยใชมือและแขน ผูชายจะมีเวลาการเคลื่อนไหวเร็วกวา สวนเวลาปฏิกิริยานั้นชาย และหญิงเล็กนอยแตกตางกัน ซ่ึงอาจเนื่องจากมีความแข็งแรงมากกวา ซึ่งอาจเกิดจากฮอรโมนเพศ ชายหรอื กจิ กรรมประจําวันทีต่ างกันในเพศตางกนั ค) ความแขง็ แรง (strength) ความแข็งแรงเปนความสามารถท่ีกลามเน้ือสามารถทํางานตานนํ้าหนักท่ีมากระทํา ซึง่ ตอ งมีการส่ังการจากสมองใหญใหมีการทํางานของหนวยยนตขนาดใหญและจํานวนมาก ทําใหเกิด การรวมแรงอยา งมาก 4. ผลของการฝกออกกําลังกายตอการทํางานของระบบประสาทและกลา มเนอื้ การฝก ออกกาํ ลังกายทเ่ี ฉพาะเจาะจง สามารถเพิ่มคาตรวจวดั ดงั ที่กลาวได 4.1 การฝกการเคล่ือนไหวที่เนนใหตรงเปาหมาย ราบเรียบ และรวดเร็ว จะทําใหเพ่ิม การประสานงานของการเคล่ือนไหว เชน ในการเลนบนบารเดี่ยวตางระดับ นักยิมนาสติกจะฝกการ หมนุ ตวั การเหวี่ยงตวั การงอตัวหรือเคลื่อนไหวลําตัว แขนและขาใหสวยงาม แมนยํา และรวดเร็วซ่ึง การซอมการเคล่ือนไหวเหลานชี้ วยทําใหเกดิ การประสานงานที่ดี

44 4.2 การฝกการเคลื่อนไหวท่ีเนนความเร็วจะทําใหไดการเคล่ือนไหวท่ีมีเวลาปฏิกิริยา และเวลาการเคลื่อนไหวนอย เชน นักมวยตองฝกทาหลบคูตอสูเพ่ือไมใหโดนหมัดของคูตอสู หรือฝก ออกหมัดเพอื่ ใหโ ดนคตู อ สู เพ่อื ใหไดค ะแนน 4.3 การฝกที่ทําใหกลามเน้ือทํางานตานแรงตานสูงๆ จะทําใหไดความแข็งแรงของ กลา มเน้อื มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง

45 แบบฝกหัด 1. จงอธิบายกายวิภาคศาสตรของระบบประสาทและกลามเนื้อท่ีเก่ียวของกับการ เคล่ือนไหว 2. จงอธิบายบทบาทของระบบประสาทและกลามเน้ือตอการออกกําลงั กาย 3. จงบอกปจ จยั ท่มี ตี อ แรงการหดตวั ของกลา มเนื้อ 4. จงบอกผลของการฝก ออกกําลงั กายตอ การทาํ งานของระบบประสาทและกลา มเน้อื มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบงบทท่ี 4 ระบบหัวใจและหลอดเลอื ดและการออกกําลังกาย เนื้อหาประจําบท 1. หัวใจกับการออกกําลังกาย 1.1 อตั ราการเตนของหัวใจ (heart rate) 1.1.1 อัตราการเตน ของหัวใจกบั ชนดิ ของการออกกําลงั กาย 1.1.2 ปจจยั ทมี่ ผี ลตออัตราการเตน ของหัวใจในขณะออกกําลังกาย 1.2 ปรมิ าตรเลือดท่ีออกจากหวั ใจใน 1 ครงั้ (stroke volume) 1.2.1 ปริมาตรเลือดทอี่ อกจากหัวใจใน 1 คร้ัง กับชนดิ ของการออกกาํ ลังกาย 1.2.2 ปจจัยทม่ี ีผลตอ ปริมาตรเลอื ดท่อี อกจากหวั ใจใน 1 คร้ัง ในขณะออกกําลงั กาย 1.3 ปริมาตรเลือดทอี่ อกจากหัวใจใน 1 นาที (cardiac output) 1.3.1 ปรมิ าตรเลือดท่ีออกจากหวั ใจใน 1 นาที กับชนิดของการออกกาํ ลงั กาย 1.3.2 ปจจัยที่มีผลตอ ปรมิ าตรเลอื ดท่ีออกจากหัวใจใน 1 นาที ในขณะออกกาํ ลังกาย 2. ระบบการไหลเวียนเลือดกับการออกกาํ ลังกาย 2.1 ความดนั เลือด (blood pressure) 2.2 การเปลี่ยนแปลงความดันเลอื ดกบั ชนิดของการออกกาํ ลังกาย 2.3 การกระจายการไหลเวียนของเลือดในขณะออกกําลังกาย (redistribution of blood flow) 3. ผลการฝกออกกาํ ลงั กายตอการทํางานของระบบหวั ใจและหลอดเลือด ระบบหัวใจและหลอดเลือดมีความสําคัญตอรางกาย เน่ืองจากเปนสวนท่ีนําออกซิเจน และอาหารไปใหเซลลตางๆ ท่ัวรางกาย เพื่อใหสามารถทํางานไดขณะเดียวกันเปนสวนท่ีนําเอาของ เสียที่เกิดจากการทํางานของเซลลไปกําจัดที่ตับ ปอด และไต ทั้งน้ีระบบน้ีประกอบดวยหัวใจและ หลอดเลอื ด ทั้งหลอดเลอื ดแดงและหลอดเลือดดาํ โดยมรี ายละเอียดดงั นี้ 1. หัวใจกับการออกกาํ ลังกาย 1.1 อตั ราการเตน ของหวั ใจ (heart rate) 1.1.1 อัตราการเตน ของหัวใจกบั ชนดิ ของการออกกําลังกาย ขณะพัก อัตราเตนของหัวใจในชายวัยผูใหญ ปกติมีคาเฉลี่ยประมาณ 12 ครั้ง/นาที ซึ่งคาปกติน้ีอาจตางกันไปไดตามวัย เพศ และสถานภาพสมรรถภาพทางกาย (training status) โดยผูหญิงมอี ตั ราเตนของหวั ใจขณะพักเรว็ กวา ผชู ายประมาณ 10% และผูท่ฝี กออกกําลังกาย เปน ประจาํ โดยเฉพาะการออกกําลังกายประเภทเพม่ิ ความอดทน จะมีอัตราการเตนของหัวใจขณะพัก ต่ํากวาผูที่ไมไดฝกออกกําลังกายเปนประจํา เน่ืองจากผูที่ฝกออกกําลังกายประเภทเพิ่มความอดทน เปนประจาํ มปี รมิ าตรหัวใจหอ งลา งใหญข้ึนและมแี รงสบู ฉดี เลือดมากข้ึน ทําใหมีปริมาตรเลือดที่สูบฉีด

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 47 ใน 1 นาทีเพิ่มขึ้น จึงลดความจําเปนที่ตองมีอัตราการเตนของหัวใจสูง ซึ่งชวยใหลดงานของหัวใจ ในขณะพกั ทาํ ใหหัวใจทํางานมีประสิทธภิ าพมากข้ึน 1.1.2 ปจ จัยท่ีมผี ลตออตั ราการเตน ของหัวใจในขณะออกกาํ ลังกาย ก) อารมณ อัตราการเตนของหัวใจสามารถเพิ่มไดกอนออกกําลังกายจริง โดยเกิดจาก อารมณต นื่ เตน เตรียมทีจ่ ะออกกําลงั กาย มผี ลไปกระตนุ ระบบประสาทอัตโนมัติชนิดซิมพาเธติก ทําให หัวใจเตนเร็วขึ้นและสบู ฉีดเลือดแรงขึ้น ข) สมรรถภาพทางกาย อัตราการเตนของหัวใจเมื่อออกกําลังกายจนถึงระยะคงท่ีในผูที่ฝกออกกําลัง กายเปนประจํา (trained) มีคาต่ํากวาผูที่ไมฝกออกกําลังกายเปนประจํา (untrained) (รูปที่ 4.1) เน่อื งจากการฝกทาํ ใหหัวใจทาํ งานอยางมีประสิทธิภาพโดยการลดอตั ราการเตน ของหวั ใจ ค) ระดับความหนกั ของการออกกาํ ลังกาย อัตราการเตนของหัวใจจะเพ่ิมข้ึนตามระดับความหนักของการออกกําลังกาย จนกระท่งั ถึงคาสูงสดุ เมื่อออกกาํ ลังกายในระดับความหนักสูงสุด (รูปท่ี 4.2) ขณะออกกําลังกายระดับ เบา อตั ราเตนของหัวใจเพ่มิ ขึ้นทนั ทแี ตเ พ่มิ ไมมากและตอมากลับจะลดลงเล็กนอย แลวคงเพ่ิมอยูดวย อัตราน้ันตลอดระยะของการออกกําลังกาย ท่ีเปนเชนนี้เกิดจากตอนเร่ิมตนออกกําลังกาย หัวใจ เตรยี มพรอมที่จะทาํ งานมากกวา งานที่ตอ งทําจริง แตเ ม่ือออกกําลงั กายไประยะหน่ึงรางกายจึงปรับให พอเหมาะกบั งานทจี่ ะทาํ ได เม่อื หยดุ ออกกาํ ลงั กายอัตราเตนของหัวใจจะคอยๆ เขาสูระดับปกติโดยใช เวลาเพยี ง 1 -2 นาทีเทาน้นั ในการออกกําลังกายปานกลาง อัตราเตนของหัวใจท่ีเพ่ิมขึ้นจะเปนสัดสวนโดยตรงกับ การใชพลังงานของรางกายในการออกกําลังกายได ฉะน้ันในทางปฏิบัติ วิธีหนึ่งท่ีจะทําใหทราบอัตรา การใชพลงั งานของรา งกายในการออกกําลังกายไดค ือ การวัดอัตราเตนของหวั ใจ รูปท่ี 4.1 แสดงอัตราการเตนของหัวใจกอน ระหวา ง และหลงั การออกกาํ ลังกาย (อางองิ จาก http:/www.arrowvale.worcs.sch.uk/sportscollege/pe_effectsofexercise.htm)

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 48 ในการออกกําลังกายอยางหนัก อัตราเตนของหัวใจจะเพ่ิมข้ึนสูระดับสูงโดยทันที แลว หลงั จากน้ันคอ ยๆ เพ่มิ ข้ึนเรื่อยๆ ตลอดระยะของการออกกําลังกาย เม่ือหยุดออกกําลังกายอัตราการ เตนของหัวใจจะคอยๆ ลดลงเชนกัน แตใชระยะพักฟนยาวนานกวา 2 ระดับแรกมาก ในการออก กําลังกายชนิดนี้รางกายสามารถทําไดเพียงระยะสั้น เพราะเม่ือทําตอไปจะทนไมไหวเกิดภาวะหัวใจ ลมเหลวขนึ้ ได รปู ที่ 4.2 แสดงความสมั พนั ธร ะหวา งอัตราการเตนของหัวใจและระดบั ความหนักของ การออกกําลังกาย (อางอิงจาก http://www.mfi.ku.dk/ppaulev/chapter18/kap.18.htm) ง) ระบบประสาทอตั โนมัติ การเพ่ิมอัตราเตนของหัวใจในระยะตนเกิดจากกลไกทางระบบประสาท อัตโนมัติท่ีควบคุมโดยตรง โดยมีการทํางานของระบบประสาทอัตโนมัติแบบซิมพาเธติกมากข้ึนและ ประสาทอัตโนมตั แิ บบพาราซิมพาเธติกลดลง จ) กลไกทางรีเฟล็กซ ในการออกกาํ ลงั กายระยะตอมามผี ลของกลไกทางรีเฟล็กซท่ีเน่ืองจากผลผลิต ของการออกกําลังกายมากระตุนรว มดวย เชน กรดแลคติค การขาดออกชเิ จน ฉ) อายุ อัตราเตนของหัวใจที่เพิ่มข้ึนอยางมากในขณะออกกําลังกายอยางหนัก จะ เพ่มิ ขึ้นถึงระดับหนึ่ง ที่จะมีคาประมาณ 200 ครั้ง/นาที และคอยๆ ลดลงเมื่ออายุมากขึ้น ผูสูงอายุวัย 70 ป จะมีอัตราเตนของหัวใจสูงสุด เพียง 150 ครั้ง/นาที อัตราการเตนของหัวใจสูงสุดขึ้นอยูกับอายุ และสภาพของการฝก American College of Sport Medicine ใหอัตราเตนของหัวใจสูงสุดมีคา เทากับ 220-อายุ เชน 20 ป อัตราเตนของหัวใจสูงสุดจะเทากับ 220-20 เทากับ 200 ครั้ง/นาที เปน ตน (รูปที่ 4.3)

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 49 รปู ที่ 4.3 แสดงอัตราการเตน ของหัวใจสูงสุดท่ีอายตุ า งๆ (อางอิงจาก http://www.acsm.org/AM/Template.cfm?Section=brochures2&Template=/ CM/ContentDisplay.cfm&ContentID=8110) 1.2 ปรมิ าตรเลือดทอ่ี อกจากหวั ใจใน 1 ครง้ั (stroke volume; SV) 1.2.1 ปริมาตรเลอื ดทอ่ี อกจากหัวใจใน 1 ครั้ง กบั การออกกาํ ลังกาย ในคนปกติปริมาตรเลือดที่หัวใจบีบตัวแตละครั้งมีคาประมาณ 60-70 ลบ.ซม. ขณะออกกําลังกายปริมาตรของเลือดที่ออกจากหัวใจใน 1 คร้ัง เพิ่มขึ้นอยางรวดเร็ว และจะถึงระดับ หน่ึงซง่ึ คงทีอ่ ยูน าน 5-10 นาที เมอื่ ออกกาํ ลงั กายเตม็ ที่ SV อาจสงู ไดถ งึ 150-170 ลบ.ซม.และสําหรับ นกั กฬี าระดับโลก อาจมีปรมิ าตรเลือดท่ีหวั ใจบบี ตวั แตละคร้ัง มีคาประมาณ 80 ลบ.ซม.เละเพิ่มสูงสุด ไดถ งึ 200 ลบ.ซม. (รูปท่ี 4.4) รูปท่ี 4.4 แสดงปริมาตรเลอื ดท่ีออกจากหัวใจ 1 คร้ัง ขณะออกกาํ ลังกายทรี่ ะดบั ความหนักตา งๆ (อา งองิ จาก http://btc.montana.edu/olympics/physiology/cf06.html)

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 50 1.2.2 ปจจยั ที่มผี ลตอ ปริมาตรเลือดทอี่ อกจากหัวใจใน 1 ครั้งในขณะออกกาํ ลงั กาย ปริมาตรเลือดท่ีออกจากหัวใจใน 1 ครั้ง ขึ้นอยูกับขนาดของรางกาย เพศ และ ทาทางผูหญิงมีคานอยกวาผูชาย 25% ในทานั่งหรือยืน ขณะเปล่ียนทาพักมาเปนทาออกกําลังกาย จํานวนเลือดดําท่ีสงกลับเขาหัวใจ (venous return) จะเพ่ิมมากขึ้น ในทายืนเม่ือใหออกกําลังกาย ปริมาตรของเลือดท่ีออกจากหัวใจใน 1 คร้ัง จะเพ่ิมขึ้นไดเต็มที่ถึง 40-50% จากทายืน ซ่ึงในผูชาย และผูหญิงคานี้จะไมแตกตางกัน ถาออกกําลังกายในทานอน ปริมาตรของเลือดที่ออกจากหัวใจใน 1 คร้ัง จะเพิ่มขึ้นเพียงเล็กนอย ถึงแมวาจะออกกําลังเต็มท่ีจนอัตราการเตนของหัวใจ มีคา 200ครั้ง/ นาที กต็ าม ก็ยงั มีคา คงทีอ่ ยใู นระดบั สูงสุดเชนเดิม จนเปนขอ บง ชีไ้ ดวา เวลาของเลือดที่ไหลมาบรรจุใน หัวใจหองลาง (ventricles) ในขณะท่ีอัตราเตนของหัวใจมีคา 200 ครั้ง/นาที ยังเพียงพอที่จะทําให จาํ นวนเลอื ดท่หี วั ใจบบี ตวั มคี าสูงสุดได 1.3 ปรมิ าตรเลอื ดที่ออกจากหัวใจใน 1 นาที (cardiac output) 1.3.1 ปริมาตรเลือดทส่ี งออกจากหวั ใจใน 1 นาที กบั การออกกาํ ลังกาย ในขณะพัก ปริมาตรของเลือดที่ออกจากหัวใจใน 1 นาที มีคาประมาณ 5 ลิตร แตข ณะออกกาํ ลังกาย ปรมิ าตรของเลือดที่ออกจากหัวใจใน 1 นาที จะเพ่ิมข้ึน ซึ่งข้ึนอยูกับความหนัก เบาของการออกกําลังกาย ในคนปกติอาจเพิ่มข้ึนไดถึง 20-30 ลิตร/นาที ในระยะแรกของการออก กาํ ลงั กายปริมาตรของเลอื ดทอี่ อกจากหัวใจใน 1 นาที เพิ่มขน้ึ อยา งรวดเร็วภายใน ½-1 นาที หลังจาก นั้นจะเพิ่มขึ้นชาๆ จนเขาสูภาวะคงที่ตลอดระยะการออกกําลังกาย เม่ือหยุดออกกําลังกายแลว ปรมิ าตรของเลอื ดทอ่ี อกจากหัวใจใน 1 นาที จะคอยๆ ลดลงสูร ะดบั ปกติ (รปู ที่ 4.6) 1.3.2 ปจจัยท่ีมีผลตอปริมาตรเลือดที่ออกจากหัวใจใน 1 นาที ในขณะออกกําลัง กาย ปริมาตรของเลือดที่ออกจากหัวใจใน 1 นาที ขึ้นอยูกับขนาดของรางกาย ดังน้ันเพ่ือการ เปรียบเทียบจึงใชคา cardiac index (C.I.) ซึ่งคิดตอพื้นที่ผิวกาย 1 ตารางเมตร ปกติมีคา 3.0-3.5 ลิตร/นาที/ตารางเมตร คาของปริมาตรของเลือดที่ออกจากหัวใจใน 1 นาที ยังขึ้นอยูกับทาทางของ รางกายดวย ในขณะนอนราบปริมาตรของเลือดท่ีออกจากหัวใจใน 1 นาที มีคามากกวาในขณะนั่ง หรือยนื เนื่องจากปรมิ าตรเลือดดาํ ไหลกลับเขา หวั ใจมคี ามากกวา นอกจากน้ีในการออกกาํ ลังกายระยะตน ซึ่งเกิดขึ้นเร็วเนื่องมาจากกลไกทางระบบประสาท และระยะท่ีสองซึ่งเกิดชากวา เปนผลมาจากกลไกทางรีเฟล็กซท่ียังไมทราบแนนอนในการออกกําลัง กายระดับเบาและระดับปานกลาง การปรับตัวใชเวลา 1-2 นาที แตถาเปนการออกกําลังกายระดับ หนัก จะใชเวลาในการปรับตัวนานกวานี้ ผูมีรางกายแข็งแรงจะสามารถปรับตัวไดรวดเร็วกวาผูที่มี รา งกายออนแอกวา ภาวะคงที่ของปริมาตรของเลือดที่ออกจากหัวใจใน 1 นาที มีความสัมพันธกันอยางใกลชิด กับอัตราการใชพ ลงั งานของรา งกาย แตความสมั พนั ธน จี้ ะไมเ ปนเสน ตรงเสียทีเดียว เมื่อออกกําลังกาย หนักข้ึน ปริมาตรของเลือดท่ีออกจากหัวใจใน 1 นาที จะเพิ่มข้ึนมากกวาการจับออกซิเจนที่เพ่ิมข้ึน ทําใหความสัมพันธเปนเสนโคง ทั้งนี้เนื่องจากวาเมื่อการออกกําลังกายดําเนินไปนานเขาผิวหนัง ตองการเลือดไปเล้ียงมากขึ้น ถาเลือดท่ีไปเล้ียงผิวหนังมีคาคงที่ในขณะออกกําลังกายเชนเดียวกับ ในขณะพักแลว จะไดความสัมพันธของปริมาตรของเลือดท่ีออกจากหัวใจใน 1 นาที กับการจับ ออกซิเจนเปนเสนตรง

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 51 รปู ท่ี 4.5 แสดงการเปล่ยี นแปลงของปริมาตรของเลือดท่ีออกจากหวั ใจใน 1 คร้งั และอัตราการ เตน ของหัวใจใน 1 นาที ทคี่ วามหนักของงานระดับตางๆ ซ่งึ แสดงโดยคา การใชออกซิเจน (อางอิงจาก McArdle et al, 2001) รูปที่ 4.6 แสดงการเปลี่ยนแปลงของปรมิ าตรเลอื ดท่ีหัวใจสูบฉดี ใน 1 นาที ในระยะพัก ระยะการออกกําลังกาย และระยะหลงั การออกกําลังกาย (อางองิ จาก http://www.mfi.ku.dk/ppaulev/chapter18/kap.18.htm) กลไกการควบคุมการทาํ งานของหวั ใจ ก) การควบคมุ ปรมิ าตรเลือดสง ออกจากหวั ใจตอ นาที ในขณะพักหัวใจจะสงเลือดออกประมาณ 5 ลิตร/นาที แตในขณะออกกําลังกาย อยางหนักหัวใจอาจสงเลือดออกไปเปนจํานวนมากถึง 5-6 เทาได การท่ีหัวใจสามารถเพ่ิมปริมาณ เลือดสงออกตอนาทีไดมากขึ้นนั้น เน่ืองจากเมแทบอลิซึมที่เพ่ิมขึ้นจากการออกกําลังกายจะมีผล กระตุนตอปริมาตรของเลือดท่ีออกจากหัวใจใน 1 ครั้ง และอัตราการเตนของหัวใจใน 1 นาที เมื่อมี การเร่ิมออกกําลังกาย การเพิม่ ข้นึ ของปริมาตรของเลือดที่ออกจากหัวใจใน 1 นาที ในระยะแรกอยาง รวดเร็วนั้นเกิดจากการยายเลือดจากอวัยวะภายในและกลามเน้ือที่ไมไดทํางานออกมาใชงาน (รูปท่ี 4.7)

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 52 รูปที่ 4.7 แสดงสดั สวนของการกระจายของเลอื ดไปยังอวัยวะตา งๆ ในขณะหัวใจสบู ฉีดใน 1 นาที ในขณะออกกาํ ลังกาย (อา งอิงจาก http:/www.mfi.ku.dk/ppaulev/chapter18/kap.18.htm) ข) กลไกการควบคุมภายใน (intrinsic control) การควบคุมปริมาตรเลือดที่สงออกจากหัวใจแตละคร้ังโดยปจจัยภายในนั้น เกิดจาก ปริมาตรเดือดท่ีไหลเขาสูหัวใจ (venous return) ทําใหความดันภายในหัวใจเพิ่มข้ึนมีผลไปยืด กลามเนอื้ หัวใจ ความยาวของกลามเน้ือหัวใจนี้จะเปนตัวกําหนดแรงหดตัวของหัวใจ ถาเลือดไหลเขา หัวใจมากก็จะทําใหบีบตัวแรงมากข้ึนดวย เมื่อออกกําลังกายเลือดจํานวนมากจะถูกยายจากอวัยวะ ภายในและกลามเนื้อท่ีไมไดทํางานเขาไปสูระบบไหลเวียนเลือด จึงทําใหจํานวนเลือดไหลผานระบบ ไหลเวยี นไปยังกลามเน้ือท่ีทํางานเพ่ิมข้ึน ปริมาตรเลือดท่ียายน้ีข้ึนอยูกับความหนักของการออกกําลัง กาย สําหรับการออกกําลังกายอยางหนัก จํานวนเลือดจากอวัยวะภายในจะถูกยายออกมาถึง 80% แตใ นการออกกาํ ลังกายปานกลางจะมคี า ตํ่าประมาณ 40% เทา นัน้ (รูปท่ี 4.7) อตั ราเตนของหัวใจนั้นจะถูกควบคมุ จากกลไกภายในโดยปริมาณการไหลของเลือด และ จากกลไกภายนอกโดยระบบประสาทอัตโนมัติเชนกัน ถึงแมวาจังหวะการเตนของหัวใจจะถูกควบคุม ภายในโดยปริมาณเลอื ดไหลกลบั เขาสหู วั ใจ แตส วนใหญแ ลวจะถกู ควบคุมโดยระบบประสาทอัตโนมัติ ดังรูปที่ 4.8 โดยท่ีในขณะออกกําลังกายน้ันจะมีการยับย้ังระบบประสาทพาราซินพาเธติกคือ เสนประสาทวากัส (vagus nerve) ท่ีทําใหหัวใจเตนชาลง และมีการกระตุนเสนประสาทซิมพาเธติก ทาํ ใหหัวใจเตน เร็วขนึ้ โดยในการออกกาํ ลังกายน้ันจะเปนผลใหมีการกระตุนรีเซปเตอรตางๆดวย เชน ออกซิเจนท่ีลดต่ําลงและคารบอนไดออกไซดที่เพ่ิมมากข้ึนจะกระตุนตัวรับการกระตุนดวยสารเคมี (chemoreceptor) ตัวรับการกระตุนดวยความดัน (baroreceptor) ก็ถูกกระตุนจากการออกกําลัง กายดว ย เพราะในขณะออกกาํ ลังกายนัน้ ความดันเลือดจะเพิ่มข้นึ

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 53 นอกจากน้ีการหายใจที่เพ่ิมขึ้นขณะออกกําลังกาย มีผลเพิ่มการไหลเวียนของเลือดดวย และทําใหค วามดนั เลือดเพิ่มขึน้ อันเปน การชวยดันเลือดใหไหลผานหลอดเลอื ดดําเขาสูหวั ใจ สวนแรง บีบตัวของหัวใจนั้น ขึ้นอยูกับความมากนอยในการยืดของกลามเน้ือหัวใจ ซึ่งเกิดจากปริมาตรเลือดที่ ไหลเขาไปในหัวใจ ค) กลไกการควบคุมภายนอก (extrinsic control) การควบคุมภายนอกน้ี (หรอื เรียกวา neurohumoral factor) ไดแสดงไวไนรูปที่ 4.8 และ 4.9 เม่ือระบบประสาทซิมพาเธติกท่ีสงลงมายังหัวใจถูกกระตุน จะทําใหแรงบีบตัวของ กลามเนื้อหัวใจหองบนและลางเพ่ิมมากขึ้น ผลทํานองเดียวกันน้ีจะเกิดกับประสาทซิมพาเธติกท่ีไป เลี้ยงแกนตอมหมวกไต (adrenal medulla) เปนผลทําใหมีการหล่ังฮอรโมนเอพิเนฟรีน (epinephrine) ออกมา 80 % และนอรเอพิเนฟรีน (norepinephrine) 20% ซึ่งจะไหลตามกระแส เลือดไปยังหัวใจ ผลที่มีตอหัวใจน้ันก็เชนเดียวกันกับผลท่ีเกิดจากประสาทชิมพาเธติกกระตุนหัวใจ โดยตรง แตกตางกันที่ผลการออกฤทธ์ิคือ จะเกิดอยูนานกวาประมาณ 10 เทา เพราะจะถูกกําจัดไป จากกระแสเลอื ดอยา งชาๆ รปู ท่ี 4.8 แสดงการควบคุมอัตราการเตน ของหวั ใจ ปริมาตรเลือดท่อี อกจากหัวใจใน 1 คร้งั และ 1 นาที และความดันเลือดเฉลย่ี (อา งอิงจาก http:/www.cvphysiology.aom/Blood%20Pressure/BP022.htm) SV = stroke volume; CO = cardiac output; MAP = mean arterial pressure; HR = heart rate; SVR = systemic venous return; Na+ = sodium ion; H2O = water

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 54 รูปที่ 4.9 แสดงการควบคุมอัตราการเตน ของหัวใจโดยระบบประสาทอัตโนมตั ิ (อา งอิงจาก Guyton และ Hall 2006) ระบบประสาทซิมพาเธติกควบคุมปริมาตรของเลือดที่ออกจากหัวใจใน 1 ครั้ง ทั้งหัวใจ และหลอดเลือดของกลามเนื้อ โดยทําใหมีการหดตัวของหลอดเลือดของกลามเนื้อท่ีไมไดทํางานและ ของอวัยวะภายในบีบตัว จึงท่ีทําใหเพิ่มปริมาตรเลือดดําที่ไหลกลับเขาสูหัวใจ ผลเชนนี้เกิดข้ึนแม กอนที่จะเร่ิมออกกําลังกายดวย พรอมกับมีการขยายตัวของหลอดเลือดซึ่งอยูในกลามเนื้อท่ีทํางาน การขยายตวั น้ีเกิดจากการกระตุนของผลิตผลท่ีเกิดจากเมแทบอลิซึมของกลามเน้ือที่ทํางาน ผลเชนน้ี ทําใหมีการเพิม่ ปรมิ าตรเลือดท่ีสงออกจากหัวใจตอนาที ผลการกระตุนของระบบประสาทซิมพาเธติก อยางเดียวจะทําใหปริมาตรของเลือดที่ออกจากหัวใจใน 1 นาที เพ่ิมข้ึนได 2 เทา แตเมื่อหลอดเลือด ในกลามเน้ือที่ทํางานมีการขยายตัวอีกดวย จะย่ิงชวยใหปริมาตรของเลือดท่ีออกจากหัวใจใน 1 นาที ของหัวใจเพมิ่ ขึน้ ไดม ากจนถึง 4 เทา

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 55 2. ระบบการไหลเวียนเลือดกบั การออกกาํ ลังกาย 2.1 ความดนั เลือด (blood pressure) ในขณะที่หัวใจบีบตัวสูงสุดน้ันเลือดจะไหลออกจากหัวใจเขาสูหลอดเลือดท่ีสง เลือดออกจากหัวใจ และเม่ือหัวใจคลายตัวความดันเลือดในหัวใจจะตกลง แลวทําใหเลือดไหลเขาสู หัวใจ (รูปที่ 4.10) ความดันเลือดสําคัญมากตอการสงเลือดไปยังเซลลตางๆ ทั่วรางกาย โดยเฉพาะ สมอง ดังน้ันรางกายจึงตองพยายามรักษาความดันเลือดเฉลี่ยใหคงท่ี แมจะออกกําลังกายที่ระดับ ความหนักตา งๆ รูปที่ 4.10 แสดงการไหลของเลอื ดเขาและออกจากหัวใจ (อา งอิงจาก: http://www.i-am-pregnant.com/encyclopedia/B/Blood-Pressure/) 2.2 การเปลย่ี นแปลงความดนั เลือดกับชนดิ ของการออกกาํ ลังกาย ถึงแมห ลอดเลอื ดของกลา มเนือ้ ทอี่ อกกาํ ลังกายจะมกี ารขยายตัว แตความดันเลือดแดงก็ ไมลดลง กลับจะเพ่ิมข้ึนไปอีก ทั้งนี้เพราะปริมาตรของเลือดท่ีออกจากหัวใจใน 1 นาที เพ่ิมข้ึนความ ดันเลอื ดแดงจะเพิม่ ข้นึ ในระยะ 1-2 นาที หลังจากน้ันจะเขาสูภาวะคงท่ี ระดับของความดันเลือดแดง ข้ึนอยูก บั ความหนัก-เบาของการออกกําลังกาย เมื่อหยุดออกกําลังกายความดันเลือดลดลงทันที และ ตํ่ากวา ระยะพกั เล็กนอยเพียงภายใน 5-10 นาที หลังจากนั้นความน้ันความดันเลือดจะคอยๆ เพ่ิมขึ้น จนสูงกวา ระดับกอนการออกกําลังกายเล็กนอย ความดันไดแอสโตลิค (diastolic pressure) จะยังคง ไมเปล่ียนแปลง เม่ือออกกําลังกายอยางเบาและปานกลาง แตอาจจะเพิ่มขึ้นเล็กนอยเมื่อออกกําลัง กายอยางหนัก แลว หลังจากนัน้ กเ็ ปน ไปตามความดันซิสโตลิค (systolic pressure) ความดันซิสโตลิค ที่วัดไวเมื่ออยูในภาวะคงที่ จะไดสัดสวนอยางหยาบกับความหนักของการออกกําลังกายในขณะออก กาํ ลังกายถงึ ระดับสูงสุด ความดนั เลอื ดแดงอาจถึงระดับ 200 มม.ปรอท หรอื สงู กวาในขณะพกั 50% 2.3 การกระจายการไหลเวียนของเลือดในขณะออกกําลังกาย (redistribution of blood flow) เลือดไหลเวียนผานสว นตา งๆ ของรางกายแบงไดเปน 2 ระบบ ดังรูปที่ 4.11

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 56 รปู ที่ 4.11 แสดงการไหลเวยี นเลอื ดผานปอดและผานบริเวณตา งๆของรางกาย (อา งองิ จาก http:/www.nsbri.org/HumanPhysSp...re7.html) 2.3.1 การไหลเวียนผานปอด (pulmonary circulation) ในขณะออกกําลังกาย ในวงจรของเลือดที่ผานปอดน้ัน มีการปรับใหไดสมดุลระหวางความดันกอนและ หลังผา นหลอดเลอื ดฝอยเพ่ือไมใหความดันในหลอดเลือดฝอยเพ่ิม ทั้งน้ีเพื่อปองกันปอดบวมเนื่องจาก น้าํ ถูกกรองออกภายนอกหลอดเลือดมากเกนิ ไป ในทาน่ังขณะพักความดันซิสโตลิคในหลอดเลือดพัลโมนารีย (pulmonary artery) มีคา 15-20 มม.ปรอท และความดันไดแอสโตลิค มีคา 5-8 มม.ปรอท ความดันเฉลี่ย 8-12 มม.ปรอท ในทานอนราบความดนั สูงกวานี้บาง เมอ่ื มีการออกกาํ ลงั กายความดันในหลอดเลือดแดงพัล โมนารียเพิ่มข้ึนไดสัดสวนกับการเพิ่มปริมาตรของเลือดท่ีออกจากหัวใจใน 1 นาที ทั้งๆท่ีความดันใน หลอดเลือดแดงพัลโมนารียเพิ่มขึ้นแตความตานทานรอบนอกรวม (total peripheral resistance) ไมเ ปล่ยี นแปลง ในขณะพกั ทานัง่ เลือดไหลผานปอดสวนลา งมากกวาสว นบน แตในขณะออกกําลังกาย มีการเพ่มิ ความดนั เลือดมากขน้ึ รวมทั้งปรมิ าตรของเลือดท่ีออกจากหัวใจใน 1 นาทีเพิ่มขึ้นดวย จึงทํา ใหเลือดไหลผานปอดสวนตางๆ เทากัน ในขณะพักเม็ดเลือดอยูในหลอดเลือดฝอยของปอดเพ่ือ

57 แลกเปลี่ยนกาซเปนเวลา 1 วินาที แตในขณะออกกําลังกายเลือดไหลเร็วขึ้นจึงมีโอกาสอยูในหลอด เลอื ดฝอยเพียง 0.5 วนิ าทเี ทา น้ัน ในขณะพักหลอดเลือดฝอยของปอดมีเลือดประมาณ 70-100 ลบ.ซม. เลือดในวงจร ไหลเวียนผานปอดท้ังหมดมีประมาณ 700-900 ลบ.ซม. แตในขณะออกกําลังกายอยางหนักจํานวน เลือดทอี่ ยูในหลอดเลือดฝอยเพิม่ ขึน้ ถงึ 2 เทา 2.3.2 เลอื ดไหลผานบรเิ วณตา งๆ ในขณะออกกาํ ลังกาย ในขณะออกกาํ ลังกาย นอกจากจะมกี ารเพ่ิมปริมาตรของเลือดท่ีออกจากหัวใจใน 1 นาทแี ลวยังตอ งมกี ารแบง กระจายเลอื ดไปยงั อวยั วะตางๆ โดยอาศัยหลักที่วา ตองมเี ลือดไปเลี้ยงมาก ในบรเิ วณที่ใชงาน แตเ ลอื ดไปเลี้ยงบรเิ วณท่ีไมไดใ ชงานนอ ยลง (ตารางท่ี 4.1) มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง ตารางท่ี 4.1 แสดงการกระจายของเลือดท่ีสงออกจากหัวใจไปยังอวัยวะตางๆ ในขณะพักและ ในขณะออกกําลงั กาย ระดับความหนักของการออกกาํ ลงั กาย ขณะพัก เบา ปานกลาง หนกั สดุ (มิลลลิ ติ ร/นาท,ี %) Splanchnic 1,400, 24 1,100, 12 600, 3 300, 1 Renal 1,100, 19 900, 10 600, 3 250, 1 Cerebral 750, 13 750, 8 750, 4 750, 3 Coronary 250, 4 350, 4 750, 4 1,000, 4 Skeletal m. 1,200, 21 4,500, 47 12,500, 71 22,000, 88 Skin 500, 9 1,500, 15 1,900, 12 600, 2 Other organs 600, 10 400, 4 400, 3 100, 1 รวม 5,800, 100 9,400, 100 17,500,100 25,000, 100 (อางองิ จาก ชูศกั ด์ิ และกนั ยา 2528) 3.3 การไหลเวียนเลือดผานกลามเนื้อลาย เลอื ดไหลผา นกลา มเน้อื ในขณะพกั เพยี ง 4-7 ลบ.ซม./100 ลบ.ซม. แตในขณะออกกําลัง กายอยางหนักจะเพิ่มข้ึนได 15-20 เทา และจํานวนเลือดท่ีไหลผานกลามเนื้อจะเปล่ียนแปลงตาม จังหวะการหดตัวของกลามเนื้อ คือมีคานอยในระยะกลามเน้ือหดตัว และมีคามากในระยะกลามเนื้อ คลายตวั ในระยะตนของการออกกําลังกายจํานวนเลือดท่ีไหลผานกลามเนื้อจะเพ่ิมข้ึนทันทีแลว เขา สูส ภาวะคงที่ ซึ่งจะใชเวลา 1-2 นาทีในการปรับเขาสูสภาวะคงที่ เมื่อออกกําลังกายอยางเบาหรือ ปานกลาง แตจะนานกวานี้เม่ือออกกําลังกายอยางหนัก เมื่อการออกกําลังกายมีระยะเวลานาน จํานวนเลือดจะลดลงไปบาง และภายหลงั หยุดการออกกาํ ลังกายจํานวนเลอื ดจะคอยๆ ลดลงซึ่งขึ้นอยู กับการใชหนี้ออกซเิ จนและการเสรมิ สรางกลามเนื้อ

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 58 แมวาเลือดที่ไหลผานกลามเนื้อในขณะออกกําลังกายเพ่ิมข้ึนมากถึง 15-20 เทา แต ปริมาณของเลอื ดที่อยใู นกลา มเนื้อจริงๆ เพ่มิ ข้ึนเพียง 50% เมแทบอลิซึมท่ีใชออกซิเจนของกลามเนื้อ อาจเพิ่มถึง 100 เทา แตอัตราการไหลของเลือดเพิ่มเพียง 15-20 เทา (แสดงวากลามเน้ือตองดึง ออกซิเจนมาจากเลือดมากข้ึน เนื้อเยื่ออ่ืนๆ ใชออกซิเจนไดเพียง 20-25% สวนกลามเนื้อสามารถดึง ออกซเิ จนจากเลอื ดไดถ ึง 80% 2.3.4 การไหลเวยี นเลอื ดผา นอวยั วะภายใน ขณะพักอวัยวะภายในไดรับเลือดประมาณ 50% ของปริมาตรของเลือดที่ออกจาก หัวใจใน 1 นาที แตในขณะออกกําลังกายจํานวนเลือดท่ีไปยังอวัยวะภายในลดลงไปมาก โดยเฉพาะ เลือดทไี่ หลผานชอ งทอ ง ท้งั น้ีจากผลของการบบี ตวั ของหลอดเลือดโดยระบบประสาทซมิ พาเธตกิ ไตมีเลือดไหลผานประมาณ 1,200 ลบ.ซม/นาทีในภาวะพัก หรือคิดเปน 20-25% ของปริมาตรของเลือดที่ออกจากหัวใจใน 1 นาที ในขณะออกกําลังกายจํานวนเลือดที่ไหลผานไตจะ ลดลงไปมาก (อาจลดถึง 50-80%) ทั้งน้ีขึ้นอยูกับความหนักของการออกกําลังกาย ในขณะออกกําลัง กายอยางหนกั ในระยะสน้ั เลอื ดอาจไมไหลผา นไตเลยกไ็ ด 2.3.5 การไหลเวียนเลือดผา นหลอดเลอื ดหวั ใจ (coronary artery) ในขณะพักมเี ลอื ดไหลผานหลอดเลอื ดหวั ใจ 60-70 ลบ.ซม/นาที/เน้ือหัวใจ 100 ลบ. ซม. คา นเี้ พ่ิมไดอ ยา งนอ ย 5 เทา กลา มเนื้อหวั ใจสามารถดึงออกซเิ จนจากเลือดมาใชไดมาก แมในขณะ พักจะมีประมาณ 70-80% ดังน้ันถาหัวใจตองการใชออกซิเจนมากข้ึนจะตองเพ่ิมโดยการเพ่ิมจํานวน เลอื ด ส่งิ สาํ คัญท่ีจะตองนึกถึงดวย คือกลามเน้ือหัวใจไมสามารถใชเมแทบอลิสมท่ีไมใชออกซิเจนเปน ตนตอของพลงั งานได ถึงแมร ะบบประสาทซิมพาเธติกจะมผี ลทําใหหลอดเลอื ดหวั ใจขยายตัว แตอัตรา การไหลของเลือดในหลอดเลือดหัวใจถูกควบคุมโดยการปรับตนเอง (autoregulation) ดวยปจจัย 2 อยา ง คือ อัตราเมแทบอลิสมของกลา มเน้ือและความดนั ในหลอดเลอื ดแดงเอออรตา (aorta) 2.3.6 การไหลเวียนเลือดผา นผิวหนัง ในขณะพักมีเลือดไหลผานผิวหนังประมาณ 600 ลบ.ซม./นาที แตเม่ือหลอดเลือด ผิวหนังขยายตวั เต็มที่ จะทาํ ใหเ ลอื ดไหลผานผิวหนังเพ่ิมไดมากถึง 3 ลิตร/นาที ใจขณะออกกําลังกาย เลือดไหลผานผิวหนังลดลง เม่ือออกกําลังกายตอไปหลอดเลือดผิวหนังจะขยายเมื่อออกกําลังกาย อยางหนักเปนเวลานาน รางกายจําเปนจะตองขับเหง่ือออกจากรางกาย หลอดเลือดผิวหนังจึงตอง ขยายตวั เต็มที่ ท้ังในการหล่ังเหงื่อยอมตองการเลือดไปเลี้ยงผิวหนังมากดวย ดังน้ันเมื่อออกกําลังกาย อยา งหนงั ผิวหนังจะไดรบั เลอื ด 3 ลิตรหรอื 15-20% ของปริมาตรของเลือดท่ีออกจากหัวใจใน 1 นาที 3. ผลการฝกออกกาํ ลังกายตอ การทํางานระบบหวั ใจและหลอดเลอื ด การฝก ออกกําลังกายแบบเพิ่มความอดทนน้ัน มีผลไดหลายประการข้ึนอยูกับระดับของ ความหนักของการฝก (รูปท่ี 4.12 ) ท่ีบงชี้ไดจากอัตราการเตนของหัวใจโดยถาตองการลดปริมาณ ไขมันควรออกกําลังกายใหไดประมาณรอยละ 50-60 ของอัตราการเตนของหัวใจสูงสุด (ไดจากสูตร 220-อายุ) ถาตองการเพิ่มสมรรถภาพการทํางานของหัวใจและหลอดเลือดควรออกกําลังกายใหได ประมาณรอ ยละ 65-85 ของอตั ราการเตนของหัวใจสงู สดุ แตถ าตองการฝกเพื่อเพิ่มความแข็งแรงของ กลา มเนอ้ื ดวย ควรออกกาํ ลังกายใหไดประมาณรอยละ 85-100 ของอัตราการเตนของหวั ใจสูงสดุ

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 59 รูปท่ี 4.12 แสดงชว งของอัตราการเตนของหัวใจทเี่ หมาะสมสําหรับการเพมิ่ สมรรถภาพรา งกาย (อา งอิงจาก: http://www.healthgoods.com) 3.1 หลอดเลอื ดฝอยในหวั ใจ การฝกแบบแบบเพิ่มความอดทน ทําใหจํานวนหลอดเลือดฝอยในหัวใจเพ่ิมจากขึ้น โดยมีการศึกษาเปรียบเทียบกันโดยใชหนูเปนสัตวทดลอง พบวาหนูที่ไดรับการฝกแบบเพ่ิมความ อดทน จะมจี าํ นวนหลอดเลอื ดฝอยเพม่ิ ข้ึนมากกวา รอยละ 50 3.2 ปริมาตรและความหนาของหัวใจ ในปจจุบันน้ีไดมีเทคนิคท่ีเรียกวา echocardiography อันเปนเทคนิคที่อาศัย หลักการของอุลตราซาวด ทําใหสามารถทราบขนาดของหัวใจไดอยางแมนยําขึ้น รวมท้ังความหนา ของกลามเน้ือหัวใจและขนาดของหองหัวใจดวย โดยการใชวิธีดังกลาวน้ีจึงทําใหสามารถทราบขนาด หวั ใจของผูที่ไดร บั การฝกแลวทงั้ ชายและหญงิ คอื ก) ในนักนักกีฬาที่มีความอดทน เชน นักกีฬาวิ่งมาราธอน นักวายนํ้าระยะยาว ความหนาของผนังหัวใจหองลางเทาเดิม แตปริมาตรของเลือดที่อยูในหัวใจหองลางในขณะที่หัวใจ คลายตัวน้ันมีมากขึ้น จึงมีผลใหปริมาตรของเลือดท่ีออกจากหัวใจใน 1 ครั้ง มีขนาดมากกวาผูที่ไมได รบั การฝกหรือนกั กีฬาทไี่ มไดฝ ก เพอ่ื เพม่ิ ความอดทน ข) ในนักกฬี าทฝ่ี ก แบบเพ่ิมความแข็งแรง เชน นักทุมนํ้าหนัก นักมวยปล้ํา มีหอง หวั ใจของหัวใจหองลางปกติ แตผ นังของหัวใจหอ งลางหนาขนึ้ ดังนน้ั ถึงแมวาจะมีการขยายตัวเกินของ หวั ใจในกลมุ น้เี ชน เดียวกัน แตป ริมาตรของเลือดที่ออกจากหัวใจใน 1 ครั้ง จะไมแตกตางจากผูท่ีไมได เปน นกั กีฬา แตเ ดิมนั้นเคยเช่อื วากรรมพนั ธุมบี ทบาทสาํ คญั ในการกาํ หนดขนาดของหัวใจ แตเปน ท่ีชัดเจนในปจจุบันนี้วา การเพิ่มขนาดของกลามเน้ือหัวใจนั้นเก่ียวของกับการฝก และไมข้ึนอยูกับ กรรมพนั ธแุ ตอยา งใด

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 60 3.3 ผลของการฝกตอ การเพิ่มของปรมิ าตรของเลือดทอ่ี อกจากหัวใจใน 1 นาที เมือ่ ออกกาํ ลังกายสงู สดุ น้นั พบไดชดั เจนวาการฝกอยางหนักเปนเวลา 4 เดือน ทําให ปริมาตรของเลือดท่ีออกจากหัวใจใน 1 นาที เพิ่มข้ึน 60% ในขณะออกกําลังกายสูงสุด นักกีฬาท่ี ไดร ับการฝก เปน อยางดี จะมปี ริมาตรของเลือดทีอ่ อกจากหวั ใจใน 1 นาทีกวาผูที่ไมไดรับการฝก (รูปท่ี 4.13) รปู ที่ 4.13 การเปลยี่ นแปลงของปริมาตรเลือดทอ่ี อกจากหัวใจใน 1 นาที ในขณะออกกําลังกาย (อา งอิงจาก: http://hsc.csu.edu.au/pdhpe/core2/aerobic/4-2/4.2.3.3Cardiacoutput.html) 3.4 ผลของการฝกออกกาํ ลังกายตออัตราเตน ของหวั ใจ อัตราเตนของหัวใจชาลงเม่ือไดรับการฝกออกกําลังกายแบบเพ่ิมความอดทน ดังน้ัน จึงเปนที่ทราบกันดีวานักกีฬามีอัตราเตนของหัวใจในขณะพักชากวาคนธรรมดา อาจพบวาอัตราการ เตนของหัวใจนักกีฬาในภาวะพัก มีคาต่ําถึง 40 คร้ังตอนาทีได เม่ือออกกําลังกายอัตราเตนของหัวใจ ของนักกีฬาต่ํากวาคนธรรมดาตลอดการออกกําลังกายเมื่อใหมีการออกกําลังกายที่ไดแรงงานเทากัน (รูปท่ี 4.14) ของอัตราการเตนของหัวใจสูงสุด ในขณะออกกําลังกายจนหมดแรงน้ัน พบวานักกีฬามี คา เทา กับคนธรรมดา แตน ักกีฬาออกกําลังกายไดระดับความหนักมากกวา (รูปที่ 4.14) เน่ืองจากการ ฝกทําใหความสามารถในการบีบตัวของหัวใจเพิ่มข้ึนจนกระท่ังแมการออกกําลังเต็มที่ ผลของการฝก ตอหนาที่ของหัวใจเกิดขึ้นคอนขางเร็ว ทําใหหัวใจเปนเครื่องสูบที่มีประสิทธิภาพมากข้ึน (คือเพิ่ม ปริมาตรของเลือดท่ีออกจากหัวใจใน 1 ครั้ง และลดอัตราการเตนของหัวใจใน 1 นาที เพื่อท่ีจะใหได ปริมาตรของเลือดท่ีออกจากหัวใจใน 1 นาทีเทาเดิม โดยเกิดขึ้นภายใน 2 สัปดาห การเปล่ียนแปลง เหลานี้ ไมขึ้นอยูกับการเปล่ียนแปลงทางกายวิภาค เพราะเกิดขึ้นกอนที่จะพบวาลักษณะทางกาย วภิ าคเปลยี่ นแปลงไป

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 61 รูปที่ 4.14 แสดงผลของการฝก ตอ อัตราการเตนของหัวใจขณะออกกาํ ลังกาย (อา งองิ จาก: http://home.hia.no/-stepens/hrwlrel.htm) กลไกทท่ี ําใหอัตราเตนของหัวใจชาลงยังไมเปนท่ีทราบกันดี อาจอธิบายไดโดยกลไกการ ปรับตัวของสมอง โดยมีการลดพลังประสาทจากสมองใหญ (cerebrum) และฮัยโปธาลามัสในการ ควบคุมและปรับการทํางานของหัวใจลงมายังสวนลางใหใชกานสมอง (brainstem) มากขึ้น ผลท่ี เกดิ ข้นึ จึงทาํ ใหม กี ารเพ่มิ ฤทธิข์ องประสาทวากัส และยับย้ังการทํางานของประสาทซิมพาเธติก และมี ความปรวนแปรของอัตราการเตนของหัวใจ (heart rate variability) ซึ่งจะมีชวงความถี่สูง (high frequency domain) นอยลง กลไกอีกประการหน่ึงคือกลไกสวนรอบนอก (peripheral mechanism) เชน อาจเกิดจากความไวของรีเซปเตอรตอเอพิเนฟรีนลดนอยลง หรือเอพิเนฟรีนหล่ัง ออกมาจากตอมหมวกไตลดนอยลง หรืออาจเกิดจากอัตราของตัวกําหนดจังหวะหัวใจ (cardiac pacemaker) ชาลง 3.5 ความดันเลอื ดแดง มีผูวิจัยพบวาความดันเลือดขณะพักของนักกีฬาลดต่ํากวาคนธรรมดาเล็กนอย และ จากการศึกษาทดลองโดยการฝก พบวาการทํางานของระบบประสาทซิมพาเธติกลดลง เปนผลให ความตา นทานรอบนอก (peripheral resistance) ของหลอดเลือดลดลง ในขณะออกกําลังกายระดับ เบาถงึ ปานกลางจนมภี าวะคงทแี่ ลว ความดันเลอื ดและความตานทานของหลอดเลือดของนักกีฬาและ คนปกตจิ ะแตกตา งกนั เล็กนอ ย ขณะออกกําลังกายอยางหนัก ความดันซิสโตลิคในนักกีฬาเพ่ิมมากกวาคนท่ีไมไดรับ การฝก คือเกิน 200 มม.ปรอท ความดันในหลอดเลืองพัลโมนารียก็เชนเดียวกัน การเพ่ิมความดันใน หลอดเลือดพลู โมนรียใ นระหวา งการออกกําลงั กายอยางหนัก แสดงวานักกีฬามีเลือดอยูที่ปอดในขณะ ออกกําลังกายมากกวาคนธรรมดา ปริมาตรเลือดในสวนกลางนี้จะชวยเรงสมรรถภาพของหัวใจ โดย ชวยทําใหมีปริมาตรของเลือดที่ออกจากหัวใจใน 1 ครั้ง มากข้ึนในขณะออกกําลังกายอยางหนัก เพราะระยะเวลาที่เลอื ดจะไหลเขา หัวใจมนี อย จึงตอ งเตรียมจํานวนเลอื ดไวใ หมาก

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 62 3.6 การใชไกลโคเจนในกลา มเนือ้ หัวใจลดนอยลง ท้ังนี้เนื่องจากกลามเนื้อหัวใจมีความสามารถในการออกซิไดซกรดไขมันอิสระเพิ่ม มากข้ึน ดังนัน้ จงึ ทําใหม ีไกลโคเจนสํารองเพ่ิมข้ึนดวย ท้ังนี้เน่ืองจากมีการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีของ เมแทบอลิซึมของคารโบไฮเดรตและไขมันในกลามเน้ือ ผลที่ตามมาก็คือกลามเนื้อทํางานไดนานขึ้น เพราะไขมนั ใหพลังงานมากกวาคารโบไฮเดรตถาเทียบในจํานวนโมเลกุลเทากัน และทําใหเมื่อยลาชา ลง ทําใหค วามอดทนเพิ่มขึน้ 3.7 การเกิดกรดแลกตกิ นอ ยลง ในการออกกําลังกายระดับต่ํากวาระดับสูงสุดน้ัน การฝกออกกําลังกายจะทําใหมี ระดับกรดแลกติกในเลือดตํา่ กวา กอ นไดรับการฝกออกกําลังกาย (รูปที่ 4.15) ซึ่งกลไกทางสรีรวิทยาท่ี อธบิ ายถึงการทก่ี รดแลกตกิ คง่ั นอยลงน้นั ยงั ไมเ ปน ที่แนช ัด แตม คี ําอธิบายเสนอไวดงั น้ี ก) เนื่องจากมีการใชกรดไขมันมากข้ึน ทําใหมีการใชไกลโคเจนนอยลงจึงเกิดกรด แลกตกิ นอ ยลง ข) ในตอนเร่ิมออกกําลังกายมีการขาดออกซิเจนนอยกวา เน่ืองจากมีการเพ่ิมการใช ออกซิเจนเร็วกวา จึงทําใหกรดแลกติกคง่ั นอยลง ค) การออกกําลังกายในระดับน้ีมีการใชกรดแลกติกเปนเช้ือเพลิงในขณะออกกําลัง กายเพิม่ ขึ้น จงึ ทาํ ใหกรดแลกตกิ คงั่ นอยลง ปจ จัยน้มี ีความสําคัญในการออกกาํ ลงั กายระยะยาว ง) มีการเปล่ยี นแปลงทางชีวเคมีจากการฝก เชน มีการเพิ่มจํานวนและขนาดของมัย โตคอนเดรยี ในกลา มเน้ือทําใหใชพลังงานจากออกซิเจนไดมากข้ึนและมีการใชพลังงานจากไกลโคเจน ลดลง ทาํ ใหกรดแลกติกคั่งนอยลง ที่กรดแลกติกดคั่งนอยลงในขณะออกกําลังกายหลังการฝกแลวน้ัน ตรวจวัดโดยวัด ระดบั กน้ั แอนแอโรบิค (anaerobic threshold) ซึง่ เปนจุดที่มกี ารเพม่ิ สูงขนึ้ อยางมากของกรดแลกติก และแสดงถงึ การออกกาํ ลงั กายระดับหนัก ดังไดแสดงไวในรูปท่ี 4.15 อยางไรก็ตามถาเปนการออกกําลังกายระดับสูงสุด การฝกออกกําลังกายจะทําใหมี ความสามารถในการสลายไกลโคเจนเพิ่มขึน้ ทาํ ใหมีระดับกรดแลกติกในเลือดสูงกวากอนไดรับการฝก ออกกาํ ลงั กายประจํา เน่ืองจากกลามเนื้อมีความทนทานตอการคั่งของระดับกรดแลกติกในเลือด (รูป ท่ี 4.15) มผี ลทําใหมีพลังและความแข็งแรงในการออกกาํ ลงั กายเพมิ่ ขน้ึ 3.8 สมรรถภาพการใชออกซิเจนสูงสุด (maximum oxygen consumption; VO2max) เพิ่มข้ึนการฝกแบบเพ่ิมความอดทนมผี ลเพิ่มสมรรถภาพการใชออกซิเจนสูงสุดเฉลี่ยประมาณ 5-20% ภายหลังการฝก 8-12 สปั ดาห เกดิ จากการเปล่ียนแปลงท่สี าํ คญั 2 ประการ คอื ก) การขนสงออกซิเจนไปยังกลามเนื้อท่ีเพ่ิมขึ้น เนื่องจากปริมาตรของเลือดที่ออก จากหัวใจใน 1 ครัง้ และ 1 นาที เพิ่มขึน้ (รูปท่ี 4.16) ข) กลามเนอื้ สามารถดงึ ออกซิเจนออกมาจากเลือดเพ่ิมมากข้ึน ท้ังน้ีเปนผลเน่ืองจาก การเปลี่ยนแปลงของเอนซยั มแ ละการเปลีย่ นแปลงทางชวี เคมีอยา งอน่ื ทเี่ ปน ผลจากการฝก 3.9 ปริมาณเลือดท้ังหมดที่ไหลไปกลามเนื้อเพิ่มข้ึน แตปริมาณเลือดตอหนวย กลา มเนือ้ ไมเปล่ยี นแปลง

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 63 แมในขณะออกกําลังกายที่ระดับสูงสุด ปริมาณเลือดที่ไหลไปยังกลามเนื้อเมื่อคิดตอ นํ้าหนักกลามเนื้อ 1 กก. จะมีคาไมแตกตางกันระหวางผูที่ไดรับการฝกกับผูท่ีไมไดรับการฝก การที่ เปนเชนน้ี เนื่องจากกลามเนื้อของผูที่ไดรับการฝกมีขนาดโตกวาผูที่ไมไดรับการฝก จึงทําใหปริมาณ เลอื ดตอ หนวยกลา มเนอ้ื ไมเพิม่ ขึ้น รปู ท่ี 4.15 แสดงการปรับตวั ของระดับแลกตคิ จากการฝก ออกกําลังกาย (อางองิ จาก http://www.marathonphysicaltherapy.com/blood-lactate- threshold_clip_image002_0000.jpg) รูปที่ 4.16 กราฟแสดงความสมั พันธร ะหวา ง (ก) สมรรถภาพการใชออกซิเจน (Vo2max) (มลิ ลลิ ติ ร/น้าํ หนกั ตวั /นาท)ี กับ ปริมาตรของเลือดสูงสดุ ทีอ่ อกจากหวั ใจใน 1 นาที (ข) สมรรถภาพการใชออกซิเจน (Vo2max) กบั ปรมิ าตรของเลอื ดสงู สุดที่ออกจากหัวใจใน 1 คร้ัง (อา งอิงจาก ชศู ักด์ิ และกันยา 2528)

64 แบบฝกหัด 1. จงอธบิ ายอัตราการเตนของหัวใจกับชนดิ ของการออกกาํ ลังกาย 2. จงอธบิ ายปจจัยท่มี ีผลตอ อตั ราการเตนของหัวใจในขณะออกกําลงั กาย 3. จงอธิบายปริมาตรเลือดท่ีออกจากหัวใจใน 1 คร้ัง (stroke volume) กับชนิดของการ ออกกําลงั กาย 4. จงอธิบายปจจัยท่ีมีผลตอปริมาตรเลือดที่ออกจากหัวใจใน 1 คร้ัง (stroke volume) ในขณะออกกําลังกาย 5. จงอธิบายปริมาตรเลือดที่ออกจากหัวใจใน 1 นาที (cardiac output) กับชนิดของการ ออกกําลงั กาย 6. จงอธิบายปจจัยท่ีมีผลตอปริมาตรเลือดท่ีออกจากหัวใจใน 1 นาที (cardiac output) ในขณะออกกาํ ลังกาย 7. จงอธิบายการเปล่ียนแปลงความดันเลือดกบั ชนิดของการออกกําลงั กาย 8. จงอธบิ ายการกระจายการไหลเวยี นของเลือดในขณะออกกําลงั กาย 9. จงอธบิ ายผลการฝกออกกาํ ลงั กายตอการทาํ งานของระบบหัวใจและหลอดเลือด มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบงบทที่ 5 ระบบหายใจและการออกกําลงั กาย เน้อื หาประจําบท 1. การเปล่ียนแปลงการระบายอากาศหายใจ (ventilation) และการกําซาบ (perfusion) ในการออกกําลังกาย 2. การควบคุมการหายใจในการออกกําลงั กาย 3. ผลของการฝก ออกกําลังกายตอ การทาํ งานของระบบหายใจ บทบาทของการหายใจคือ จัดหาออกซิเจนใหกลามเนื้อ และขับถายของเสียในเลือดเพื่อ รักษาดุลกรด-ดาง ของเลือดใหคงท่ี ปกติเมแทบอลิซึมท่ีเกิดขึ้นในรางกายขณะพัก จะใชออกซิเจน ประมาณ 250 ลบ.ซม./นาที แตเม่อื มกี ารออกกาํ ลังกายอยา งหนกั อาจตองใชออกซิเจนมากข้ึนถึง 30 เทา เพ่ือท่ีจะทําใหการจัดหาออกซิเจนเพียงพอสําหรับเมแทบอลิซึมท่ีเพ่ิมขึ้น และกําจัดกาซ คารบอนไดออกไซดอ อกไป 1. การเปลี่ยนแปลงการระบายอากาศหายใจ (ventilation) และการกําซาบ (perfusion) ในการออกกําลงั กาย การระบายอากาศหายใจตอนาทีขึ้นกับความลึกและอัตราการหายใจ ในขณะพักคานี้มี คาประมาณ 6 ลิตร (500 มิลลิลิตร x 12 ครั้ง/นาที) แตเม่ือมีการออกกําลังกาย ปริมาตรนี้จะเพิ่มข้ึน อยางมากอาจถึง 120 ลิตร/นาที (= 3 ลิตร x 40 ครั้ง/นาที) ในการออกกําลังกายระดับเบาถึงปาน กลาง พบวามีความสัมพันธเปนเสนตรงระหวางปริมาตรอากาศหายใจตอนาที กับอัตราการใช ออกซิเจนของรางกาย แตเม่ือมีการออกกําลังกายอยางหนัก ความสัมพันธเชนน้ีจะหมดไป คือ ปริมาตรอากาศหายใจตอ นาทเี พิ่มมากขึน้ หรอื เกินสัดสวนความหนักของการออกกําลังกาย ดังตาราง ที่ 5.1 ซ่ึงแสดงปริมาตรการระบายอากาศของปอดที่สัมพันธกับปริมาตรการใชออซิเจนของรางกาย (oxygen consumption) ท่ีการออกกําลงั กายระดับตางๆ กอนการออกกําลังกายน้ัน การระบายอากาศเพิ่มข้ึนทันที การเปล่ียนแปลงนี้จึงไมนาที่จะ เก่ียวของกับผลของการออกกําลังกาย ดังนั้นส่ิงท่ีนาจะเปนไปไดมากท่ีสุดท่ีทําใหเกิดการเพิ่มขึ้นของ การระบายอากาศในระยะนี้ คือ การกระตุนซีรีบรัลคอรเทกซ ซึ่งเปนการเตรียมการกอนการออก กําลังกาย ในขณะออกกาํ ลงั กายมีการเปลี่ยนแปลงท่สี าํ คญั 2 ประการ (รปู ท่ี 5.1) คือ 1.1 เม่ือเริ่มออกกําลังกาย การระบายอากาศเพิ่มขึ้นอยางรวดเร็วภายในซึ่งการ เปลี่ยนแปลงน้ีนาจะเกี่ยวของกับการกระตุนของระบบประสาทท่ีมาจากตัวรับรูการเคล่ือนไหวจาก การออกกาํ ลงั กายท่ีขอตอ 1.1.2 ในการออกกําลังกายท่ีต่ํากวาระดับสูงสุด การระบายอากาศจะเพ่ิมขึ้นอยางชาๆ และเขาสูระดับคงที่ (steady state) แตในการออกกําลังกายสูงสุดน้ัน การระบายอากาศจะเพ่ิม

66 ขึ้นอยูเรื่อยๆ และไมมีระดับคงท่ี ซึ่งเช่ือวาเกิดจากคารบอนไดออกไซดที่เพิ่มขึ้นไปกระตุนตัวรับ ความรสู กึ และศูนยป ระสาท ทาํ ใหก ารระบายอากาศเพ่ิมขึน้ เรื่อยๆ ตลอดชวงการออกกาํ ลังกาย ตารางท่ี 5.1 แสดงอัตราการใชอ อซิเจนและการระบายอากาศของปอดในกิจกรรมตางๆ กจิ กรรมมหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบงอตั ราการใชออกซิเจนที่การระบายอากาศของ อุณหภมู ิ 0oC ปอดที่อุณหภมู ิ 20oC นอน นงั่ ความดันบรรยากาศ 760 มม. (ลติ ร/นาที) ยนื ปรอท (ลติ ร/นาท)ี เดนิ ดว ยความเรว็ 3.2 กโิ ลเมตร/ชว่ั โมง 6 เดินดวยความเรว็ 6.4 กิโลเมตร/ช่วั โมง 0.24 7 วิ่งชา 0.30 8 ออกกาํ ลงั กายหนักสงู สดุ 0.36 14 (อางองิ จาก ชศู กั ดิ์ และกนั ยา 2528) 0.65 6 1.20 43 2.00 65 ถึง 100 3.000 ถึง 4.000 1.1.3 การเปลี่ยนแปลงในระยะหยุดออกกําลังกาย การระบายอากาศแบงไดเปน 2 ระยะ (รูปที่ 5.1) คือ 1.1.3.1 เมื่อหยุดออกกําลังกายทันที การระบายอากาศจะลดลงอยางรวดเร็ว แตยัง สงู กวา ขณะพัก เน่อื งจากกจิ กรรมของศูนยประสาทยนตท่ีควบคุมการหายใจไดหยุดไปแลว แตยังคงมี การกระตุนระบบประสาทที่สงมาจากตัวรับความรูสึกการเคล่ือนไหว ซ่ึงอยูในกลามเนื้อและขอตอ ตอ ไป 1.1.3.2 เปนระยะที่การหายใจคอยๆ ลดลงชาๆ ในกรณีที่ออกกําลังกายอยางหนัก จะใชเวลากลับสูขณะพักนานกวาการออกกําลังกายที่เบากวา ที่เปนเชนน้ีเน่ืองจากความดันยอยของ คารบอนไดออกไซดที่คอยๆเพ่ิมขึ้นเมื่อเขาสูระยะนี้ เนื่องจากการระบายอากาศท่ีลดลงอยางเร็วใน ชว งแรก (รปู ท่ี 5.1)

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 67 รปู ที่ 5.1 การเปลย่ี นแปลงของการระบายอากาศขณะพกั ระหวาง และหลังการออกกําลังกาย (อา งอิงจาก http://www.mfi.ku.dk/ppaulev/chapter18/kap.18.htm) การระบายอากาศสูงสุดมีความสัมพันธกับสมรรถภาพการใชออกซิเจนสูงสุด (maximal oxygen consumption) แตไมสามารถใชก ารวัดการระบายอากาศสูงสุดเพ่ือคํานวณสมรรถภาพการ ใชออกซิเจนสูงสุดได เมื่อคิดการระบายอากาศตอการใชออกซิเจน 1 ลิตรแลวพบวาในขณะพักและ การออกกําลังกายปานกลางหรือเกือบหนักจะมีคา 20-25 ลิตร/ออกซิเจน 1 ลิตร เมื่อออกกําลังกาย สงู สดุ คา นจ้ี ะเพิ่มขน้ึ เปน 30-35 ลิตร/ออกซิเจน 1 ลติ ร (รูปที่ 5.2) รูปท่ี 5.2 ความสัมพนั ธร ะหวางการระบายอากาศสูงสุด (maximal ventilation) กับการจับ ออกซเิ จนสงู สดุ (maximal oxygen uptake) ขณะออกกําลังกายบนลูว่งิ เปนเวลา 6 นาที (อางองิ จาก Astrand และ Rodall 1970)

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 68 กลา มเนือ้ ท่ใี ชใ นการหายใจเขา นน้ั จะตองอาชนะแรงยืดหยุนของปอดและทรวงอก รวมท้ัง ตองเอาชนะความตานทานตอการไหลของอากาศซ่ึงเกิดขึ้นจากทางเดินหายใจ ในขณะพักงานที่ใช โดยกลามเนอ้ื หายใจมนี อยมาก ทงั้ นี้เนือ่ งจากปรมิ าตรอากาศท่ีหายใจเขา หรอื ออกใน 1 ครั้ง มีคานอย และอัตราการหายใจก็มีคานอยดวย ยิ่งกวานั้นการหายใจออกยังเกิดจากการคืนกลับเพราะความ ยืดหยุน (elastic recoil) ไมไดเกิดจากการทํางานของกลามเนื้อหายใจออก ซ่ึงใชออกซิเจนแคเพียง 1-2% ของการใชอ อกซิเจนของรางกายทงั้ หมดในขณะออกกําลังกาย ปริมาตรอากาศที่หายใจเขาหรือ ออกแตละคร้ัง และอัตราการหายใจเพิ่มขึ้น ซึ่งทําใหกลามเน้ือที่ใชในการหายใจท้ังเขา งานเพิ่มข้ึน โดยในขณะออกกําลังกายอยา งหนกั นั้น กลามเนือ้ หายใจจะใชอ อกซิเจน 8-10% ของการใชออกซิเจน ท้งั หมดในรา งกาย แมในการออกกําลังกายอยางหนักที่เลือดมีเวลาผานปอดเพียง 0.5 วินาที ก็ยังสามารถ แลกเปลี่ยนกา ซไดจนถึงสมดุล (ขณะไมไดออกกําลังกาย เลือดมีเวลาอยูในปอดนาน 0.75 วินาที) รูป ที่ 5.3 แสดงการเปลี่ยนแปลงความดันของออกซิเจนและคารบอนไดออกไซดของขบวนการ แลกเปล่ียนกาซในปอดเม่ือออกกําลังกาย ความสามารถในการแพรกระจาย (diffusing capacity) ของปอดเพิ่มข้ึน คือในระยะพักมีคา 20-30 ลบ.ซม. ของออกซิเจน/นาที/ความแตกตางของความดัน 1 มม. แตเม่ือออกกําลังกายอยางหนักจนสมรรถภาพในการจับออกซิเจน (oxygen uptake capacity) มีคา 5 ลิตร/นาที การแพรกระจายจะเพิ่มข้ึนถึง 75 มิลลิลิตร ความสามารถในการ แพรกระจายจะเพ่ิมขึ้นโดยรวดเร็วเมื่อเร่ิมออกกําลังกาย แตเม่ือออกกําลังกายหนักเกินระดับ 40% ของการออกกําลังกายสูงสุดแลว อัตราการเพิ่มของการแพรกระจายจะนอยลง การแพรกระจายท่ี เพิ่มข้ึนจากการออกกําลังกายนั้น เชื่อกันวาเกิดจากจํานวนหลอดเลือดฝอยของปอดท่ีปกติขณะพักท่ี ปด อยมู กี ารเปดใชง านเพ่มิ ขน้ึ 1.2 การกําซาบเลอื ด (perfusion) เน่ืองจากการระบายอากาศและการกําซาบเลือดที่ปอดสวนตางๆ ไมเทากัน จึงทําให การแลกเปลี่ยนกาซที่สวนตางๆ ของปอดไมเทากันดวย ขณะพักในทานอนราบ การกระจายของการ ระบายอากาศที่สวนตา งๆ ของปอดคอนขางเทา กนั แตเ ม่ือรางกายอยูในทา น่ังหรือยืน การกําซาบของ เลือดไมเทากัน คือปอดสวนบนไดรับเลือดนอยกวาปอดสวนลางเน่ืองจากผลของแรงโนมถวง แต ในขณะออกกําลังกาย สัดสวนของการระบายอากาศกับการกําซาบเลือดจะสม่ําเสมอขึ้น การเพิ่ม ความดันในหลอดเลือดแดงพัลโมนารียในขณะออกกําลังกาย มีสวนชวยใหการกําซาบเลือดสมํ่าเสมอ ขน้ึ ขณะออกกําลังกายเตม็ ที่ความดันของหลอดเลอื ดพลั โมนารยี อาจสงู เกิน 7 เทาของขณะพกั 2. การควบคุมการหายใจในการออกกาํ ลังกาย 2.1 การควบคมุ การหายใจโดยสารเคมี (รปู ที่ 5.4) ตัวรับรูการกระตุนจากสารเคมี (chemoreceptor) มี 2 กลุม 1) กลุมท่ีอยูรอบนอก (peripheral chemoreceptor) เรยี กวา คาโรตดิ บอด้ี (carotid bodies) และเอออรติคบอด้ี (aortic bodies) โดยจะถูกกระตุนเมื่อความดันออซิเจนในเลือดแดงมีคาลดลงจากคาปกติ นอกจากนั้นยังถูก กระตุนเมื่อความดันคารบอนไดออกไซดในเลือดเพิ่มขึ้นดวย 2) กลุมที่อยูสวนกลาง (central chemoreceptor) คือ ที่เมดัลลา ตัวรับรูกลุมนี้จะถูกกระตุนดวยคารบอนไดออกไซดและไฮโดรเจน

69 ไอออน แตไมถ ูกกระตนุ โดยออกซเิ จน ในขณะออกกาํ ลงั กายอยางหนักน้ัน ความดันออกซิเจนในเลือด แดงอาจลดลงอยูระหวาง 85-90 มม.ปรอท ในขณะท่ีคาปกติอยูระหวาง 99-100 มม.ปรอท สวน ความดันคารบอนไดออกไซดในเลือดแดงอาจลดลงถึง 35 มม.ปรอท หรือนอยกวาน้ี เม่ือเทียบกับ ขณะพกั มีคา 40 มม.ปรอท นอกจากนัน้ ความเขม ขน ของไฮโดรเจนไอออนเพ่ิมขึ้นดวย จากการคั่งของ กรดแลกติก อยางไรก็ดีการเปล่ียนแปลงความเขมขนของสารเคมีเหลานี้ ไมมากพอที่จะเพ่ิมการ ระบายอากาศอยางมากมายจาก 6 ลิตร/นาที ไปเปน 150 ลิตร/นาที เมื่อมีการออกกําลังกายอยาง หนักได แตตองมีกลไกอ่ืนที่มีผลทําใหมีการเพิ่มการระบายอากาศอยางมากในขณะออกกําลังกาย อยา งหนัก ซงึ่ จะไดก ลาวในเรื่องกลไกการควบคุมการหายใจ รูปที่ 5.3 การเปลี่ยนแปลงของความดันออกซิเจนและคารบอนไดออกไซดในเลือด เมอ่ื เลอื ดไหลผานหลอดเลือดฝอยในปอด (อา งองิ จาก Guyton และ Hall 2006) มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 70 รูปท่ี 5.4 ตัวรบั รพู รอมตัวกระตุน ตางๆ ในการควบคมุ การระบายอากาศหายใจ (อา งอิงจาก Guyton และ Hall 2006) 2.2 การควบคุมการหายใจโดยกลไกทางเชิงกล เม่ือเร่ิมออกกําลังกายนั้น การเคลื่อนไหวของกลามเน้ือลายและขอตอ จะกระตุนศูนย หายใจทันทีจึงทําใหการระบายอากาศนั้นเพ่ิมข้ึนทันทีเม่ือเร่ิมออกกําลังกาย หลังจากน้ันการ เปลี่ยนแปลงของสารเคมีในเลือดจะมีบทบาทชวยทําหนาท่ีควบคุมการหายใจ เมื่อการออกกําลังกาย ดําเนินตอไป ในการควบคุมการหายใจโดยกลไกทางเชิงกล เกิดขึ้นโดยการทํางานของตัวรับรูการยืด (stretch receptor) ท่มี ีอยมู ากในปอดและกลามเน้อื ของการหายใจ ตัวรับรูที่อยูในกลามเน้ือของการ หายใจนั้นถูกกระตุน 2 ทางดวยกัน คือ 1) เมื่อกลามเน้ือหายใจถูกยืด และ 2) เมื่อมีการกระตุน โดยตรงจากเสนประสาทแกมมา ในขณะท่ีมีการหายใจเขาและออก การยืดของกลามเน้ือจะกระตุน ตัวรับรูการยืด (muscle spindle) ซ่ึงมีบทบาทมากในการออกกําลังกาย ในขณะที่มีการออกกําลัง กายอยางหนัก อตั ราการหายใจเพ่มิ ขึน้ เพือ่ เพ่ิมออกซิเจนใหเ พยี งพอกับความตองการของกลามเน้ือท่ี ทํางาน กลา มเน้ือหายใจออกจะหดตัวเพื่อขับอากาศออกจากปอด กลามเน้ือหายใจออกน้ีจะถูกเรงให หดตัว โดยการยดึ ของ muscle spindle ในชว งการหายใจเขา เพราะในขณะหายใจเขาน้ันทรวงอกยืด ออก จงึ ทําใหกลามเน้ือหายใจออกถกู ยดื ดว ย สวนเสนประสาทแกมมานั้นถูกกระตุนเพ่ิมขึ้นจากการมี ภาวะตื่นตัวในขณะออกกาํ ลงั กาย ซึ่งทําใหตวั รบั รกู ารยดื มีความไวตอ การกระตนุ มากขน้ึ

71 ขณะออกกําลังกาย การระบายอากาศในการหายใจเพิ่มข้ึนเปนเสนตรงกับความหนัก ของการออกกําลังกาย แตเม่ือออกกําลังกายหนักมาก การเพ่ิมจะไมไดสัดสวนกัน ทั้งนี้กลไกการเพิ่ม การระบายอากาศยังไมทราบแนนอน การเปล่ียนแปลงของความดันยอยของออกซิเจน (PaO2) คารบอนไดออกไซด (PaCO2) และไฮโดรเจนอิออน (H+) ในเลือดแดง และ H+ ซ่ึงมีเพียงเล็กนอยนั้น ไมส ามารถอธบิ ายการเพิ่มการระบายอากาศได มีสมมติฐานวา การเพิ่มการทํางานของเซลลประสาท ยนตท ั้งชนิดแอลฟาและแกมมา ท่ีไปเลี้ยงกลามเนื้อของการหายใจ โดยไดรับกระแสประสาทนําเขามา จากตวั รับรูการยืด ซึ่งอยใู นกลา มเนอ้ื ท่ีใชในการหายใจ และยังรับกระแสประสาทนําเขามาจากระบบ ประสาทสว นกลางอกี ดวย เปนผลใหอ ตั ราและความลกึ ของการหายใจเพม่ิ ข้ึน เม่ือออกกําลังกาย สวน การปรบั ความลึกของการทายใจโดยตรงน้ัน ทําโดยกลไกการปอนกลับเชิงลบ (negative feedback) ซึ่งขึ้นอยูกับการเกิดคารบอนไดออกไซดและการขับคารบอนไดออกไซดออกไป โดยวิธีนี้ความดัน คารบอนไดออกไซดของเลือดแดง (PaCO2) โดยการผานทางศูนยหายใจจะชวยปรับปริมาณการ ระบายอากาศ สวนในการออกกําลังกายที่ไมใชออซิเจน (anaerobic exercise) จะทําใหความ เขมขนของไฮโดรเจนไอออนเพิ่มข้ึน อาจเปนการชวยกระตุนการหายใจเพ่ิมข้ึนเพ่ิมขึ้นไปอีกเม่ือออก กําลังกายอยางหนัก ตัวรับรูสารเคมีทางสวนรอบนอกซ่ึงอยูท่ีคาโรติคบอด้ีและเอออติคบอดี้ จะชวย กระตุนการหายใจอีกตอหน่ึงดวย ทั้งน้ีเพราะการออกกําลังกายมีการทํางานของระบบประสาทซิม พาเธติกเพมิ่ ขึน้ จึงทาํ ใหเ ลือดทไ่ี ปเล้ียงบริเวณตวั รับรูสารเคมีลดลงถงึ แมว าในเลือดแดงทั่วๆไปยังปกติ อยู ย่ิงไปกวานั้นเม่ือมีการออกกําลังกายสูงสุด ความดันออกซิเจนในหลอดเลือดแดงที่ลดต่ํากวาปกติ จะกระตุนการหายใจอกี ทางหน่ึงดว ย (รูปที่ 5.5) มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง ศูนยป ระสาทยนต ศูนยหายใจ องคป ระกอบของเลือดแดง รวมทง้ั เรตคิ ลู า รฟ อรเ มช่ัน และน้ําไขสันหลังและสมอง + หรือ - ศนู ยห ายใจ เซลลป ระสาทยนตแกมมา กลา มเนอื้ ทีใ่ ชในการหายใจ กลา มเนื้อทีก่ าํ ลงั ทํางานขณะออกกําลังกาย รูปที่ 5.5 การควบคุมการหายใจขณะออกกาํ ลังกาย (อา งองิ จาก ชูศักดิ์ และกนั ยา 2528)

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 72 การออกกําลงั กายไมถูกจํากัดโดยความสามารถของการหายใจ ในขณะออกกําลังกายอยางหนัก กลามเน้ือท่ีใชในการหายใจตองการพลังงานมากถึง 10% ของการใชออกซิเจนทั้งหมด แตการหายใจของคนท่ีมีระบบการหายใจปกติไมไดเปนตัวจํากัด ความสามารถของการออกกาํ ลังกาย ดวยเหตผุ ลดังตอไปนคี้ ือ ก) เม่อื มีการออกกําลังกายจนการจับออกซิเจนของรางกายถึงระดับสูงสุดแลว ผูถูกทดลอง ยงั สามารถทจี่ ะทาํ งานตอไปไดอ ีกโดยเมแทบอลิซึมแบบไมใชออกซิเจน ข) เมื่อออกกําลงั กายเต็มทีแ่ ลว ยังสามารถจะเพิ่มการระบายอากาศไดอีก โดยการควบคุมท่ี อยใู ตอ ํานาจจิตใจ แสดงวา กลามเนอื้ ของการหายใจยังสามารถท่ีจะทาํ งานตอไปไดอกี ค) เม่ือออกกําลังกายอยางหนัก ความดันออกซิเจนในถุงลมเพิ่มขึ้น และความดัน คารบ อนไดออกไซดล ดลง แสดงวาการแลกเปลี่ยนกาซในปอดยังมีประสทิ ธิภาพดอี ยู 3. ผลของการฝก ออกกําลังกายตอ การทํางานของระบบหายใจ 3.1 อตั ราการหายใจ การฝกมผี ลตอระบบการหายใจ เชน เดยี วกบั ระบบอื่น คือทําใหทรวงอกขยายและความ ลกึ ของการหายใจเพิ่มขึ้น กระบังลมเคล่ือนท่ีไดมาก สวนอัตราการหายใจชาลง ผลจากการฝกจะเกิด ชา และเห็นผลมากท่ีสุดใชเวลาประมาณ 7 สัปดาห แตบางงานวิจัยพบวา ปริมาตรอากาศหายใจตอ นาทีลดลง 15-23.5% แตการดูดซึมออกซิเจนเพิ่มข้ึน 120-18.5% แตเม่ือเลิกฝกคอยๆเปล่ียนแปลง กลบั สรู ะดับเดมิ สวนการเปล่ยี นแปลงอตั ราการหายขึ้นอยูกับรูปแบบของการออกกําลังกาย เชน การ ฝกดวยการเดินทําใหการหายใจเปลี่ยนแปลงนอย สวนการฝกดวยการวายน้ําดวยความเร็ว 2.5 ฟุต/ นาที ผูที่ไดรับการฝกจะมีอัตราการหายใจตอนาทีนอยกวาเม่ือเร่ิมตนฝก ผูที่ไดรับการฝกมี ประสทิ ธภิ าพในการใชออกซิเจนเพมิ่ ขึน้ 3.2 การระบายอากาศ ผูท่ีไดรับการฝกแบบใชออกซิเจน มีคาของการระบายอากาศตอนาทีตํ่ากวาผูท่ีไมไดรับ การฝก (รูปท่ี 5.6) เมื่อใหออกกําลังกายดวยความหนักเทากัน หรือเมื่อมีคาการใชออกซิเจนเทากัน และมีการเกิดคารบอนไดออกไซดท่ีเทากัน เหตุผลทางสรีรวิทยาของการเปล่ียนแปลงนี้ยังไมทราบดี แตไดมีผูเสนอแนะวาเกิดจากตัวรับรูการกระตุนทางเคมีที่อยูรอบนอกมีความไวลดลง และอาจ เกีย่ วกับกรรมพันธดุ วย 3.3 งานของการหายใจ เมื่อเปรียบเทียบการใชออกซิเจนของผูท่ีไดรับการฝกแลวกับผูท่ียังไมไดรับการฝก จะ พบวา เมอื่ ใหอ อกกาํ ลงั กายดว ยความหนักเทากันนน้ั ผทู ี่ไดรับการฝกจะใชออกซิเจนนอยกวา แสดงวา ผูทีไ่ ดรับการฝกมงี านจากการหายใจนอยกวา 3.4 ปริมาตรของปอด การฝก แบบเพ่ิมความอดทนทาํ ใหป รมิ าตรตา งๆ ของปอดเพ่ิมขึ้น เชน ทําใหความจุปอด (vital capacity) เพ่ิมขึ้น 130 ลบ.ซม.

73 3.5 ความสามารถในการแพรก ระจายของกา ซ การฝกมีผลเพิ่มความสามารถในการแพรกระจายของกาซของทั้งขณะพักและขณะออก กําลังกาย โดยเพิ่มขึ้นเกือบ 2 เทาของขณะพัก เปนที่ชัดเจนวาการฝกทําใหปริมาตรของปอดเพิ่มขึ้น ซง่ึ ทาํ ใหผวิ หนาสาํ หรบั แลกเปลี่ยนกาซเพ่ิมข้ึนมากถึง 100 ลบ.ม. (คนปกติประมาณ 70 ลบ.ม.) สวน ใหญคนทไ่ี มไ ดร ับการฝก จะมีถุงลมสวนหนงึ่ ไมไดใชงาน คือ ไมไ ดใชแลกเปล่ยี นกา ซ 3.6 การขนสง กาซออกซเิ จน ผูท่ีไดรับการฝกดีแลวจะมีการดึงออกซิเจนจากเลือดไปใชไดมากข้ึน จึงทําใหความ แตกตา งของออกซเิ จนในเลอื ดแดงและเลือดดํามากขึน้ รปู ท่ี 5.6 ความสัมพันธระหวางการระบายอากาศหายใจตอ นาทีกับการใชออกซิเจนสงู สดุ ในผทู ไี่ ดร บั การฝก แลว และในผทู ่ียังไมไดร ับการฝก (อา งอิงจาก http://www.mfi.ku.dk/ppaulev/cha...p.18.htm) มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง

74 แบบฝก หดั 1. จงอธิบายการเปล่ียนแปลงการระบายอากาศหายใจ (ventilation) และการกําซาบ (perfusion) ในการออกกาํ ลังกาย 2. จงอธิบายการควบคมุ การหายใจในการออกกาํ ลงั กาย 3. จงอธิบายผลของการฝก ออกกําลงั กายตอการทาํ งานของระบบหายใจ มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบงบทท่ี 6 ระบบตอ มไรทอกับการออกกาํ ลงั กาย เนื้อหาประจาํ บท 1. สรีรวทิ ยาของระบบตอมไรทอ 2. ชนดิ ของฮอรโ มน 3. หนาท่ีของฮอรโ มน 4. การออกกาํ ลงั กายกับการหล่ังฮอรโมน 5. ผลของฮอรโมนกบั การออกกาํ ลงั กาย ตอมไรทอ (Endocrine หรือ Ductless glands) ทําหนาที่สรางสารเคมีที่เรียกวาฮอรโมน ฮอรโมนเมื่อถูกผลิตออกมาจะซึมเขาสูกระแสเลือดไปยังสวนตางๆของรางกาย โดยออกฤทธิ์ตอเซลล หรืออวัยวะเปา หมายทเี่ ฉพาะเจาะจง ทาํ ใหเ กิดการเปล่ียนแปลงในรางกาย เชน เมตาบอลิซึมตางๆใน รางกาย ควบคุมปฏิกิริยาเคมีภายในเซลล การขนสงสารบางอยางผานเขาออกทางเย่ือหุมเซลล รวมท้ังเมตาบอลซิ มึ ของเซลลในลักษณะอ่ืนๆดว ย ทําใหกลา มเนื้อหดตวั และคลายตัว กระตุนการสราง โปรตีนและไขมัน ทําใหเซลลหล่ังสารตางๆ และเพ่ิมความสามารถของรางกายในการตอบสนองตอ ความเครียดทั้งทางรา งกายและจิตใจ 1. สรรี วิทยาของระบบตอ มไรทอ ตอมไรทอมีขนาดเล็ก น้ําหนักรวมท้ังหมดของตอมไรทอทั้งรางกายเฉลี่ยประมาณ 0.5 กิโลกรมั ตอ มไรท อท่สี ําคัญ ไดแก ตอมไฮโปทาลามัส ตอมพิทูอิทารี ตอมไทรอยด ตอมพาราไทรอยด ตอมอะดรนี ัล ตอมไพเนียล และตอ มไทมสั ตอมหนึ่งอาจเปนไดท้ังตอมมีทอและตอมไรทอ เชน ตับออน (Pancreas) ตอมเพศ (Gonads) โดยที่สวนตอมไรทอสรางฮอรโมนถูกขับออกสูกระแสเลือด ในขณะสวนท่ีเปนตอมมีทอ สรา งนา้ํ ยอ ยหรือเซลลเพศแลวสง ออกไปตามทอ เนื้อเยอ่ื และอวัยวะที่ผลิตฮอรโมน มดี ังนี้ (รปู ที่ 6.1) 1. ไฮโปทาลามสั 2. ตอมพิทูอทิ ารี 3. ตอมไพเนียล 4. ตอมไทรอยด 5. ตอ มพาราไทรอยด 6. ตอ มหมวกไต 7. ตับออน 8. หวั ใจ 9. ตอมไธมัส

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 76 10. เนอ้ื เย่ือไขมัน 11. ทางเดนิ อาหาร เชน กระเพาะอาหาร ลําไส 12. ไต 13. ลูกอัณฑะและรังไข 14. รก รูปที่ 6.1 เนอื้ เยอ่ื และอวยั วะท่ีผลติ ฮอรโมน (อา งอิงจาก Frederic H Martini & Edwin F. Bartholomew, 2021) 2. ชนดิ ของฮอรโมน ชนิดของฮอรโ มน สามารถจําแนกไดต ามโครงสรางทางเคมแี ละตําแหนงการออกฤทธิ์ ดงั น้ี 1. โครงสรา งทางเคมี (ถนอมวงศ กฤษณเ พช็ ร และสทิ ธา พงษพิบูลย, 2554) 1.1 โปรตนี และเปปไทดฮอรโมน (Protein and peptide hormones) มีโครงสราง และโมเลกุลประกอบดวยกรดอะมิโนมาตอกัน ไดแก ฮอรโมนจากไฮโปทาลามัส ตอมพาราไทรอยด ตอมใตสมอง และตับออน 1.2 เอมีนฮอรโมน (Amines hormone) ประกอบดวยกลุมของกรดอะมิโนที่เปน อนุพันธของไทโรซีน ไดแก ฮอรโมนเพศ และฮอรโมนจากตอมหมวกไตชั้นใน ไดแก เอพิเนฟริน (Epinephrine) และนอรเอพิเนฟริน (Norephrine)

77 2. ตําแหนงการออกฤทธ์ิ (รําแพน พรเทพเกษมสนั ต, 2561) 2.1 ฮอรโมนเฉพาะท่ี (Local hormone) มีผลเฉพาะท่ีมากกวา เชน อะซิติลโคลีน (Acetylcholine) ท่ีปลอยออกมาจากปลายประสาท Parasympathetic secretion ท่ีปลอยออกมา จากผนงั ของลาํ ไสเลก็ สวน Duodenum เปนตน 2.2 ฮอรโมนทวั่ ไป (General hormone) สรางโดยตอมไรทอแลวถูกนําไปในกระแส เลือด เพื่อไปมีผลทางสรีรวิทยาตอเน้ือเย่ือที่อยูไกลออกไป และยังมีฮอรโมนทั่วไป 2-3 อยาง ท่ีมีผล ทั่วรางกาย เชน ฮอรโมนเรงการเจริญเติบโต (Growth hormone) จาก Pituitary gland และ Thyroxine จาก Thyroid gland 3. หนา ท่ีของฮอรโมน ฮอรโมน ทําหนาที่นําขาวสารจากเซลลกลุมหน่ึงไปยังเซลลอีกกลุมหนึ่ง เพื่อควบคุมการ ทาํ งานของรางกายดังตอ ไปน้ี (ถนอมวงศ กฤษณเพ็ชร และสิทธา พงษพิบูลย, 2554) 1. กระบวนการเมแทบอลิซึม รวมท้ังการสราง การใชและการสะสมพลังงานของ รางกาย 2. ภาวะสมดุลของนาํ้ และอเิ ล็กโทรไลต 3. การเจริญเตบิ โต 4. การเจรญิ พันธุ 5. การตอบสนองตอภาวะเครยี ด 4. การออกกาํ ลังกายกับการหล่ังฮอรโมน การออกกาํ ลังกายทม่ี คี วามหนกั หรอื ความนานเพยี งพอ จะสามารถกระตุนการหล่ังฮอรโมน เชน ฮอรโมนทําใหเกิดพลังงานไดแก Epinephrine, Norepinephrine, Growth hormone, Cortisol, Glucagon เปน ตน ระดับฮอรโ มนเหลาน้ีจะสงู ขน้ึ ในกระแสเลือดขณะท่ีมีการออกกําลังกาย นอกจากนยี้ ังสามารถเพิม่ ระดับฮอรโ มนท่คี วบคุมองคประกอบสารนํ้าในรางกาย ไดแก Aldosterone และ Antidiuretic hormone ระดับฮอรโมนในเลือดที่สงผลตอการเจริญเติบโต ไดแก Growth hormone ฮอรโมนที่เพ่ิมอัตราการเมตาบอลิซึม ไดแก Thyroid hormone ขณะเดียวกันการออก กําลังกายสามารถยับย้ังการหล่ังฮอรโมนบางชนิด เชน Insulin hormone เปนผลใหกระแสเลือดมี ระดับของฮอรโ มนน้ีตาํ่ ลง ดังรูปท่ี 6.2 มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง

78 มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบงรปู ท่ี 6.2 รปู แสดง a) การตอบสนองของฮอรโ มนขณะที่ออกกําลังกาย b) การตอบสนองของ ฮอรโมนตอ การออกกําลังกายระดบั ปานกลางเปน ระยะเวลานาน (อา งอิงจาก Scott Powers & Edward Howley, 2018) ตารางท่ี 6.1 ตอมไรท อ การหลง่ั ฮอรโมน หนาท่ี และการตอบสนองตอ การออกกาํ ลังกาย ตอมไรทอ ฮอรโมน อวยั วะเปาหมาย หนา ท่ี การตอบสนองตอ การออกกําลังกาย ตอมใตสมอง ฮอรโมนเพ่อื การเตบิ โต ทกุ เซลลข อง ทําใหม ีการเจริญเติบโตของ สว นหนา (Growth Hormone, รา งกาย เซลลแ ละเน้อื เยอื่ ของ เพ่มิ ข้ึน (Anterior GH) โดยเฉพาะ รา งกาย เพ่ิมอัตราการ pituitary กลามเนื้อและ สงั เคราะหโปรตนี และการใช เพ่มิ ขึ้น gland) อะดรโี นคอรท โี คโทรปก กระดูก ไขมัน ฮอรโมน ลดการใชค ารโบไฮเดรต เพม่ิ ข้นึ (Adrenocorticotropic ตอ มหมวกไต มกี ารสรางกลโู คสจากสารอน่ื hormone, ACTH) ชั้นนอก (Adrenal กระตนุ การผลิตและการหลั่ง ไทโรโทรฟน cortex) คอรต ซิ อล อลั โดสเตอโรน (Thyrotropin หรือ และเอพิเนฟรนิ Thyroid stimulating ตอ มไทรอยด มกี ารสรา งสารกลโู คสจาก hormone, TSH) สารอนื่ การสลายกรดไขมนั และ โปรตนี ควบคมุ ปริมาณไทรอกซิน

79 ตอมไรทอ ฮอรโมน อวยั วะเปาหมาย หนาท่ี การตอบสนองตอ รังไข อณั ฑะ การออกกําลังกาย โกนาโดโทรฟกฮอรโ มน ทําใหมีการเจรญิ ของฟองไข หรือโกนาโดโทรฟน (Follicle) ในรงั ไขก อนมีการ ไมม กี าร (Gonadotrophic ตกไขในเพศหญงิ เปลยี่ นแปลง hormone หรือ กระตนุ การสรา งอสุจใิ น Gonadotropin) อณั ฑะเพศชาย มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบงประกอบดว ย FSH และ LH ฟอลลิเคลิ สตมิ ูเลตงิ ฮอรโ มน (Follicle stimulating hormone, FSH) ลูตไิ นซงิ ฮอรโ มน รังไข อณั ฑะ ทาํ ใหม กี ารตกไข ไมมีการ (Luteinizing (Ovulation) และกระตุน เปล่ียนแปลง hormone, LH) การหล่งั ฮอรโ มนเพศหญิง จากรงั ไข เพิ่มข้ึน โปรแลคตนิ เตานม กระตุน การหลงั่ ฮอรโ มนเพศ (Prolactin, PRL) ชายจากอัณฑะ เพิ่มขน้ึ ถา มีการ ทกุ เซลลใน ออกกาํ ลงั กาย เอน็ โดรฟน รางกาย กระตุน การเจริญเติบโตของ (Endorphins) เตา นม นานๆ การสรางน้ํานม เพ่ิมขน้ึ ตอ มใตสมอง แอนตไิ ดยเู รติกฮอรโ มน ไต สวนหลัง หรือวาโซเพรสซนิ ลดอาการเจ็บปวด (Posterior (Antidiuretic เพม่ิ อารมณสุข pituitary hormone หรือ มผี ลการใหนํ้านมลูกและการ gland) vasopressin) มรี อบเดอื นในหญงิ ทาํ ใหไ ตเพ่ิมการดดู กลบั ของ นํ้า ทาํ ใหห ลอดเลือดหดตวั เพ่มิ ความดนั เลอื ด ออกซโิ ตซนิ มดลูก เตา นม ทําใหมดลกู หดตวั ขณะท่มี ี ยังไมท ราบ (Oxytocin) การคลอด แนนอน ทําใหม กี ารหลงั่ นาํ้ นม ตอมไทรอยด ไทรอกซนิ (Thyroxine, ทกุ เซลลใน เพ่มิ ข้นึ เฉพาะ T4 (Thyroid T4) และไทรไอโอโดไท รางกาย ทาํ ใหเพิ่มอตั ราปฏกิ ิริยาเคมี gland) โรนีน ภายในเซลล ทาํ ใหเ มตาบอลิ (Triiodothyronine, ซึมของรางกายเพ่ิมข้ึน T3)

80 ตอมไรท อ ฮอรโ มน อวัยวะเปาหมาย หนา ท่ี การตอบสนองตอ กระดูก การออกกาํ ลังกาย แคลซิโทนนิ กระตนุ การเกบ็ สะสมของ (Calcitonin) กระดูก ลาํ ไส แคลเซียมท่ีกระดูก จงึ มีผล ยังไมท ราบ และไต ทาํ ใหค วามเขมขน ของ แนน อน ตอมพารา พาราทอรโมนมหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบงแคลเซียมในสารน้ําภายนอก ไทรอยด (Parathormone) ทกุ เซลลใ น เซลลลดลง ยงั ไมทราบ (Parathyroid รา งกาย ควบคมุ ความเขม ขน ของ gland) โดยเฉพาะ แคลเซียมไอออนในสารนาํ้ เพิ่มขน้ึ ถา ออก กลา มเนือ้ นอกเซลล โดยควบคมุ การ กําลังกายหนกั ตอ มหมวกไต คอรตซิ อล ดูดซมึ แคลเซียมในลาํ ไส การ ช้ันนอก (Cortisol หรือ ขับออกของแคลเซยี มโดยไต เทา นนั้ (Adrenal Glucocorticoids) และการปลอ ยออกของ cortex) แคลเซยี มจากกระดูก ควบคุมเมตาบอลซิ มึ ของ คารโ บไฮเดรต ไขมนั และ โปรตีน ตานทานการตดิ เชือ้ อลั โดสเตอโรน ไต ลดการขบั โซเดียมโดยไต เพม่ิ ขึน้ และเพ่ิมการขับโปแตสเซียม (Aldosterone หรอื จึงทําใหร างกายมโี ซเดยี ม เพมิ่ ขน้ึ Mineralocorticoids) ตอมหมวกไต แอนโดรเจน รังไข เตานม และ ชวยพัฒนาการของอัณฑะ ยังไมทราบ ชัน้ ใน (Androgen) อัณฑะ ความเปนหญิงและชาย (Adrenal เอสโตรเจน (Estrogen) เพม่ิ ขึ้นถา ออก medulla) ทุกเซลลใน กระตุน ระบบประสาท และมี กาํ ลงั กายหนัก อพี ิเนฟริน รางกาย ผลตอเมตาบอลิซึมของ (Epinephrine) โดยเฉพาะ รา งกาย โดยเฉพาะการใช กลา มเน้อื ไขมัน ไกลโคเจนจากตับและ และหวั ใจ กลา มเนอื้ ไขมนั จากเนื้อเยอ่ื อะดิโพสและจากกลามเนอื้ เพ่ิมการไหลเวยี นเลือด บริเวณกลามเน้อื ลาย เพิม่ อัตราการเตนของหวั ใจ การบีบตัวของหวั ใจและการ ใชอ อกซเิ จน นอรอ พี เิ นฟริน ทกุ เซลลใ น มีผลตอ หลอดเลอื ดและการ เพิ่มข้ึนถา มกี าร (Norepinephrine) รา งกาย เพมิ่ ความดันเลือด ออกกําลังกาย

81 ตอ มไรทอ ฮอรโมน อวัยวะเปา หมาย หนาที่ การตอบสนองตอ การออกกําลงั กาย ตบั ออ น อินซลู ิน โดยเฉพาะหลอด มกี ารสรา งกลโู คสจากสารอ่ืน (Pancreas) (Insulin) เลือด และไขมนั การสลายไขมนั เพมิ่ ขนึ้ ทกุ เซลลใน กระตุนการนาํ เขาเซลลของ รา งกาย กลูโคส จึงมีผลควบคมุ อตั รา ลดลง โดยเฉพาะ เมทาบอลซิ มึ ของ กลา มเน้ือ และ คารโบไฮเดรต เพมิ่ การใช ไขมัน กลโู คส และสังเคราะหเ ปน ไขมัน มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง กลูคากอน ทุกเซลลใ น เพ่ิมการปลอยกลโู คสจาก เพิม่ ขน้ึ ถาออก (Glucagon) รา งกาย เซลลต บั เขา สูกระแสเลือด กําลงั กายนานๆ โดยเฉพาะ กระตุนการเผาผลาญไขมนั กลา มเน้อื ไขมนั และโปรตีน และตับ โซมาโตสแตติน islets of ยับยั้งการหล่งั ของอนิ ซูลิน ยงั ไมทราบ (Somatostatin) langerhans และ และกลคู ากอน ลําไส ไต เรนนิ (Renin) ตอมหมวกไต ชวยในการควบคุมความดนั ยงั ไมทราบ ชนั้ นอก เลอื ด อรี โิ ทโพทนิ (Erythropoietin) ไขกระดกู (Bone กระตนุ การสรางเมด็ เลอื ด ยงั ไมทราบ marrow) แดง รังไข เอสโตรเจน (Estrogen) อวยั วะเพศและ กระตนุ การเจรญิ เติบโตของ เพ่ิมขนึ้ ตามระยะ โปรเจสเตอโรน เน้ือเยอ่ื ทอี่ ะดิ อวัยวะเพศหญิง เตา นม และ วงจรของ (Progesterone) โพส ลกั ษณะความเปน หญิง ประจาํ เดือน กระตุนการทํางานของมดลกู และเตานม อัณฑะ เทสโทสเตอโรน อวัยวะเพศ กระตนุ การเจริญเตบิ โตของ เพ่มิ ขน้ึ (Testosterone) กลา มเนื้อ อวัยวะเพศชาย และลกั ษณะ ความเปนชาย (อางองิ จาก ถนอมวงศ กฤษณเพช็ ร และสทิ ธา พงษพบิ ูลย, 2554 และ นฤมล ลีลายวุ ัฒน, 2553)

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 82 ตอมใตส มอง (Pituitary gland) ตอมใตสมอง เรียกวา pituitary gland หรือมีอีกชื่อเรียกวา Hypophysis cerebri เปน ตอมไรทอท่ีสําคัญ เพราะเปนตอมท่ีสรางฮอรโมนไปควบคุมการทํางานของตอมไรทออ่ืนๆ ตอมใต สมองแบงไดเปน 2 สวนคือ 1) ตอมใตสมองสวนหนา เรียกวา Anterior pituitary และ 2) ตอมใต สมองสว นหลงั เรียกวา posterior pituitary (รําแพน พรเทพเกษมสันต, 2561) ดงั แสดงในรูปที่ 6.3 1. ตอ มใตสมองสว นหนา (Anterior pituitary gland) ตอ มใตส มองสวนหนา หลั่งฮอรโ มนทส่ี าํ คัญหลายชนิดดังน้ี 1.1 Growth hormone (Somatotropic hormone) ชวยในการเจริญเติบโตของ เซลล ซ่ึงจะเพิ่มขึ้นทั้งขนาดและจํานวนของเซลลในอวัยวะตางๆ กระดูกจะใหญและยาวขึ้น นอกจากนีย้ ังมผี ลตอ เมตาบอลซิ ึมของโปรตีน ไขมัน และน้ําตาล 1.2 Thyroid stimulating hormone (TSH) เปนฮอรโมนที่ชวยควบคุมการ เจริญเติบโตของตอมไทรอยด และกระตุนใหตอมไทรอยดทํางานโดยสรางฮอรโมนไทรอกซิน (Thyroxine) ออกมา ทําให Metabolic rate เพ่ิมข้ึน หัวใจเตนเร็วขึ้น และไกลโคเจนที่ตับจะถูก เปลยี่ นเปน นํา้ ตาลกลโู คสมากขึน้ 1.3 Gonadotrophic hormone เปนฮอรโมนทกี่ ระตุนและควบคุมการเจริญเติบโต ของตอมเพศท้งั หญิงและชาย โดยทาํ หนาที่ดังนี้ 1.3.1 Follicle stimulating hormone (FSH) ในผหู ญิงจะกระตนุ การเจรญิ ของ ฟองไข (follicle) ทําใหไขสุก สําหรับผูชายจะกระตุนให Seminiferous tubule ในลูกอัณฑะผลิต อสจุ ิ 1.3.2 Luteinizing hormone (LH) ทําหนาที่กระตุนใหไขสุกและไขตกในเพศ หญิง เมื่อไขสุก follicle จะแตกและกลายเปน Corpus luteum และ Corpus luteum น้ีจะทํา หนาทผี่ ลิตฮอรโมน Progesterone ตอ ไป 1.3.3 ในผูชายจะมีฮอรโมน Interstitial cell stimulating hormone (ICSH) ทําหนาที่กระตุนใหลูกอัณฑะสรางฮอรโมนเพศชายคือ Testosterone และควบคุมการเกิดของ Spermatozoa ดวย 1.4 Adrenocorticotropic hormone (ACTH) ทําหนาที่ควบคุมและกระตุนตอม หมวกไตชั้นนอก (Adrenal cortex) ในการสรางฮอรโมนพวก Hydrocortisone 1.5 Prolactin เปนฮอรโมนในเพศหญิงกระตุนตอมน้ํานมใหทํางาน โดยขับนํ้านม ออกมาภายหลังการคลอด ระดับฮอรโมนนี้จะสูงในหญิงท่ีกําลังใหนมบุตร สําหรับผูชายหนาที่ของ Prolactin ยังไมทราบแนชดั

83 2. ตอมใตสมองสวนหลัง (Posterior pituitary gland) ไมไดทําหนาท่ีหลั่งฮอรโมนเปน เพียงแตโครงสรางใหประสาทและปลายประสาทมาเกาะอยู จึงมีช่ือเรียกอีกช่ือหนึ่งคือ Neurohypophysis (รูปท่ี 6.4) ทําหนาที่กักเก็บฮอรโมน 2 ชนิด ไดแก 1) Antidiuretic hormone หรอื ADH และ 2) Oxytocin 2.1 Antidiuretic hormone (ADH) มีชื่อเรียกอีกอยางหน่ึงคือ Vasopressin หนาที่ออกฤทธิ์โดยกระตุนใหทอไตดูดนํ้ากลับ นํ้าจึงถูกดูดกลับไวในรางกายมาก เปนผลใหปสสาวะ นอ ยลง และออกฤทธทิ์ ี่หลอดเลือด ทําใหหลอดเลอื ดหดตวั มีผลเพมิ่ ความดนั โลหติ 2.2 Oxytocin ออกฤทธ์ิที่มดลูกชวยทําใหกลามเน้ือมดลูกบีบตัวและยังกระตุนการ หล่งั นํ้านมอกี ดวย ในผชู ายชวยในการหล่ังน้ํากาม (Semen) ขณะเดียวกันในเพศหญิงจะออกฤทธ์ิเรง การเคล่ือนท่ีของ Sperm ในมดลกู เพ่ือเปน การชวยใหเกิดการผสมของอสจุ ิกบั ไข ระบบตอมไรทอชวยทําใหการทํางานของอวัยวะในรางกายเปนไปอยางสมดุล โดย ผลติ ฮอรโมนตางๆ สง ไปตามกระแสเลือดในรา งกาย ฮอรโมนทําปฏิกิริยาตอบสนองตอระบบประสาท รวดเรว็ มาก ตอมสําคัญๆ ในรางกายมีดงั น้ี ตอมใตส มองสว นหนา (Anterior pituitary gland) ตอมใตสมองสวนหนารับกระแสสัญญาณทางเคมีเรียกวา ฮอรโมนเรง (Releasing hormones, RH) และฮอรโ มนยับย้ัง (Inhibiting hormones, LH) ซ่ึงมาจากไฮโปทาลามัสไปยังตอม ใตสมองสวนหนา โดยผานหลอดเลือดในบริเวณน้ันทําใหบริเวณตอมใตสมองสวนหนามีการหลั่ง ฮอรโมนหรือยับยั้งการหล่ังฮอรโมนจากตอมใตสมองสวนหนาไดดังรูปที่ 6.5 (อักษรยอของฮอรโมนดู ไดจากตารางท่ี 6.1) มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 84 รูปที่ 6.3 ตอ มใตส มองและการหลงั่ ฮอรโ มน (อา งองิ จาก Frederic H Martini & Edwin F. Bartholomew, 2021, p.386) รูปที่ 6.4 ระบบการลาํ เลียงเลือดไปเลี้ยงตอมใตสมอง (อา งอิงจาก Frederic H Martini & Edwin F. Bartholomew, 2021)

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 85 รปู ท่ี 6.5 ตอ มใตสมองสวนหนาและการหลงั่ ฮอรโ มน (อา งองิ จาก Axen and Axen, 2001) ฮอรโมนเพอ่ื การเดิบโต (Growth hormone, GH) GH หรือ hGH (Human growth hormone or somatotropin hormone, STH) เปน โปรตีนฮอรโมนมีผลตอการเจริญเติบโตของกระดูกออนบริเวณสวนปลาย (Epiphyseal cartilage) ของกระดกู ยาว (Long bone) ทาํ ใหร า งกายสูงขึ้น การเพม่ิ ขนาดของกลามเน้ือและอวัยวะตางๆ และ มผี ลตอ เมแทบอลิซมึ ของรางกาย โดยเพิ่มอัตราการสรางโปรตีนในทกุ เซลลของรางกาย เพิ่มการสลาย ไขมันจากเนื้อเยื่อไขมันทําใหไดกรดไขมันมาใชสรางพลังงาน ลดอัตราการใชกลูโคสของเซลลในการ สรางเปนพลังงานจึงเพ่ิมการสะสมไกลโคเจน ลดการนํากลูโคสเขาสูเซลล ทําใหความเขมขนของ กลโู คสในเลอื ดสงู ขึ้นและเพ่ิมการหล่งั อนิ ซูลนิ การออกกําลังกายหนักเปนเวลาติดตอกันนาน มีการเพ่ิมระดับของ GH ในเลือด โดยมี ความเขม ขนสูงสุดหลังการออกกาํ ลังกายตดิ ตอกนั นาน 60 นาที และจากการศึกษาการออกกําลังกาย นําไปสูการผลิต GH เพ่ิมข้ึนในชวง 2-3 นาทีหลังการออกกําลังกาย การเพิ่มความหนักของการออก กําลังกายทําใหมีการหล่ัง GH มากขึ้น โดยการออกกําลังกายระดับท่ีหนักสูงสุดจะใหผลตอการหล่ัง GH สุงสดุ เชนกัน ซึ่งจะชวยสงเสริมกระบวนการเจริญเติบโตของกระดูก และการกระตุนใหกลามเนื้อ มีขนาดใหญข้ึน (เพ็ญพิมล ธัมมรัคคิต, 2537, จุไรพร สมบุญวงศ, 2546 และ McArdle, Katch and Katch, 2000) ระดับของ GH เปนสัดสวนโดยตรงกับอัตราการเจริญเติบโต ดังนั้นจึงหล่ังมากในวัยเด็ก (2-8 คร้ังตอวัน) หล่ังนอยลงในวัยผูใหญ และนอยที่สุดในวัยผูสูงอายุ (หลั่งเพียง 0-4 คร้ังตอวัน) ชวงเวลาทห่ี ลง่ั มากขน้ึ ขณะนอนหลับสนทิ (วไิ ลวรรณ ทองเจริญ, 2553)

86 ผลการวิจัย Nindl, Hymer, Deaver et al. (2001) ศึกษาการเพิ่มข้ึนของฮอรโมนเพ่ือการเติบโต (GH) ในการออกกําลังกายดวยแรงตานทานอยางหนักแบบทันที (Acute heavy resistance exercise) เพ่ือพิจารณาชนิดของการออกกําลังกายท่ีสามารถเปล่ียนแปลงการหลั่งฮอรโมนเพื่อการ เติบโต (GH) ใหผูเขารวมทดลองชาย 10 คน ท่ีผานการคัดกรองอยางละเอียดเพื่อตัดตัวแปรแทรก ซอนท่ีอาจมีอิทธิพลตอผลการทดลองสมรรถภาพทางกาย นํ้าหนักตัว ความอวน การใชอาหารเสริม และการรับประทานยาบางอยาง รวมทั้งการรับประทานอาหาร ในชวงเวลา 3 วันกอนการทดลองทํา การเจาะเลือดเปน ระยะ จากเวลา 18.00 น. ถึง 6.00 น. เพ่ือวัดระดับของ Growth hormone (GH) กอนการทดลอง และหลังจากผูร ว มทดลองออกกาํ ลังกายดวยแรงตานทานอยา งหนัก เปน เวลา 2 ชม. พบวา (1) หลังการออกกําลังกายดวยแรงตานทานอยางหนักแบบทันทีภายใน 1 ช่ัวโมง ระดบั ฮอรโมนเพอ่ื การเติบโต (GH) เพิ่มข้ึนและคอยๆ ลดลง (2) ฮอรโมน GH มีการเพิ่มขึ้นและลดลง เปน จังหวะภายในเวลา 12 ช่วั โมงซ่งึ แตกตางตามกลมุ คือกลุม ทดลองมีฮอรโมน GH ระดับสูงกวาเม่ือ เปรยี บเทียบกับกลุม ควบคมุ (3) ความเขมขน ของฮอรโ มน GH พบวาตํ่าในชวงกอนการทดลองและสูง ย่ิงขึน้ หลงั การออกกาํ ลังกายเมือ่ เปรยี บเทยี บกับกลุมควบคุม สรปุ ไดวาขณะออกกําลังกายแบบแรงตานทานอยา งหนกั แบบทันที มีผลโดยตรงตอการหล่ัง ฮอรโ มน GH อยางไรก็ตามระดับ Growth hormone เพิ่มขึ้นขณะออกกําลังกายหนักและมีแนวโนม สนองตอบเพ่ิมขึ้นตามความหนักของการออกกําลังกายแบบนานๆ (Chronic exercise) จนถึงความ หนักสูงสุด ผลของการฝก ซอมนําไปสูการเพ่ิมขน้ึ ของ Growth hormone ซ่ึงไมสามารถระบุไดชัดเจน เพราะจากผลการวิจัยบางเร่ืองมีการตอบสนองลดนอยลง แตบางการศึกษามีการตอบสนองเพ่ิมมาก ข้ึน และบางเร่ืองรายงานวาไมพบการเปลี่ยนแปลงของ Growth hormone ในขณะออกกําลังกาย เชนเดียวกับฮอรโมนหลายชนิดตอบสนองตอการออกกําลังกายซ่ึงความแตกตางกันอาจเกิดมาจาก ความแตกตางในความหนัก ระยะเวลา และชนิดของการออกกําลังกาย ระดับสมรรถภาพของ ผูเขารวมการทดลอง วิธีการเก็บตัวอยางเลือด และตัวแปรแทรกซอนอ่ืนๆ (Housh, Housh and devaries, 2006) มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง ตารางที่ 6.2 แสดงปจ จัยทม่ี ผี ลควบคุมการหลง่ั ฮอรโมนเพื่อการเติบโต ปจ จยั กระตนุ การหล่ัง GH ปจจัยลดการหลั่ง GH 1. ภาวะอดอาหารหรือภาวะน้ําตาลในเลอื ดตา่ํ 1. กลู โคส 2. ภาวะเครียด (การออกกําลังกาย จิตใจ และ 2. คอรท ิซอล ความเจ็บปวด) 3. กรดไขมนั อสิ ระ (Free fatty acid) 3. ระดบั กรดอะมโิ น (Argimine) สูงในเลือด 4. กลูคากอน วาโซเพรสซินหรือแอนติไดยูเรติก ฮอรโมน 5. ยาเบตา - บลอค (อา งอิงจาก วไิ ลวรรณ ทองเจริญม 2523)

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 87 แอดริโนคอรทิโคโทรปกฮอรโมน (Adrenocorticotropic hormone, ACTH หรือ Corticotropin) ควบคุมการหล่ังฮอรโมนของตอมหมวกไตสวนนอก ACTH ชวยเพ่ิมการเคล่ือนยาย ไตรกลีเซอไรดจากเน้ือเยื่อไขมัน (Adipose tissue) เพิ่มอัตราการสรางกลูโคสจากสารอ่ืน และการ เผาผลาญโปรตนี ความเขมขน ของ ACTH เพม่ิ ขึ้นดวยการออกกําลังกายที่มีระดับความหนักมากกวา 25 เปอรเ ซน็ ต ของความสามารถทางแอโรบกิ ที่ทาํ ได (Aerobic capacity) ไทโรโทรพิน (Tryrotropin หรือ Thyroid stimulating hormone, TSH) ชวยคงสภาวะ การเจริญเติบโตและพัฒนาการของตอมไทรอยด ควบคุมการหลั่งฮอรโมนจากเซลลไทรอยด และมี บทบาทสําคัญในการควบคุมขบวนการเมแทบอลิซึมของเซลลในรางกาย การมีกิจกรรมการ เคลือ่ นไหวรางกาย (Physical activity) มกั ทําให TSH เพิม่ ข้ึนได โกนาโดโทรพิน (Gonadotropins, Gn) มี 2 ชนิด คือ ฟอลลิเคิลสติมูเลติงฮอรโมน (Follicle-stimulating hormone, FSH) และลูท่ีไนซิงฮอร โมน (Luteinizing hormone, LH) ใน เพศหญิง FSH ออกฤทธ์ิกระตุนใหมีการเจริญเติบโตของฟอลลิเคิลปฐมภูมิ (Primary follicles) ท่ีอยู ในรังไข สวน LH กระตุนใหมีการตกไข (Ovalation) รวมทั้งกระตุนคอรปสลูเทียม (Corpus luteum) หลั่งฮอรโมนเอสโทรเจนและโพรเจสเทอโรน สวนเพศชาย FSH กระตุนใหทอเซมินิเฟอรัส (Seminiferous tubule) เจริญและสรางสเปรม LH ชวยกระตุนใหเซลลไลดิก (Leydig's cel) ให เจรญิ เตบิ โตและสรางฮอรโมนเทสโทสเทอโรน การออกกําลังกายแบบตางๆ ยังไมสามารถระบุไดวามี ความเกยี่ วของกบั ปริมาณการหล่ังฮอรโมน FSH และ LH โพรแลคทิน (Prolactin, PRL) ออกฤทธ์ิในการกระตุนการเจริญของเตานมและการสราง นํา้ นม และชว ยยบั ย้ังความตอ งการทางเพศทั้งในเพศชายและเพศหญงิ การออกกําลังกายในระดับที่หนัก ทําใหเพิ่มระดับ PRL และจะลดสูระดับปกติภายใน 45 นาทีหลังการฟนตัวแลว ดังน้ันนักกีฬาหญิงท่ีฝกออกกําลังกายหนักๆ ทําใหระดับ PRL เพ่ิมขึ้นจะ ไปยับยง้ั การทาํ งานของรังไขแ ละทําใหเกดิ การเปลย่ี นแปลงวงจรของประจําเดือนได เอนดอรฟน (Endorphins) ผลิตจากเซลลประสาทบางกลุมจากไฮโปทาลามัส เปนโมเลกุล เรมิ่ ตนจาก Pro-opiomelancortin (POME) แลวถูกแยกตัวออกจากตอมใตสมองสวนหนา แลวหล่ัง สารเคมีเหลานี้เขาสูระบบไหลเวียนเลือด เอนดอรฟนหนาท่ีเหมือนสารจากฝน คือ มอรฟน เพื่อลด อาการเจบ็ ปวดได การออกกําลังกายทําใหเบตา-เอนดอรฟนและเบตา-ลิโปโทรพิน (Beta-endorphin and Beta-lipotrophin) ในพลาสมา สําหรับเบตา-เอนดอรฟนในชายและหญิงขณะออกกําลังกายเพ่ิมขึ้น เปน 5 เทาจากขณะพัก และมีระดับสูงมากขึ้นเกิดในสมอง ผลของเอนดอรฟนทําใหคนที่ออกกําลัง กายดวยความหนักระดบั ปานกลางถงึ ระดบั หนกั จะอยูในภาวะเคลมิ้ สุข รา เรงิ เบิกบาน และชวยทําให เพิ่มความทนทานตอความเจ็บปวด เพิ่มการควบคุมความอยากอาหาร ลดความวิตกกังวล ความเครียด ความโกรธ และความสับสน ซ่ึงสิ่งเหลานี้จะเกิดข้ึนจากประโยชนของการเขารวมออก กาํ ลังกายเปน ประจาํ สมา่ํ เสมอเทา น้นั

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 88 2. ตอ มใตสมองสว นหลงั (Posterior pituitary gland หรอื Neurohypophysis) ประกอบดวยเซลลประสาทซึ่งไมไดมีหนาที่สรางและหลั่งฮอรโมนเลย แตมีเน้ือเย่ือ เก่ียวพันและเสนใยประสาทซึ่งเปนสวนของแอกซอน ที่มาจากกลุมเชลลประสาทในไฮโปทาลามัส 2 กลุมทําหนาท่ีสรางฮอรโมน 2 ชนิด คือ แอนติไดยูเรติกฮอรโมน (Antidiuretic hormone, ADH หรอื Vasopressin) และออกซิโทซิน (Oxytocin ถูกหลั่งมาเก็บไวที่ตอมใตสมองสวนหลัง (รูปท่ี 6.4) ADH มีความสําคญั เกย่ี วกบั การรักษาสมดลุ ของของเหลวและเกลือแรในรางกาย จึงออกฤทธ์ิที่ไตและ หลอดเลอื ด การออกกําลังกายชวยยับย้ังการสรางปสสาวะโดยเพิ่มการกระตุนการหล่ัง ADH ซึ่งจะ ลดการดูดกลับนํ้าของไตในขณะออกกําลังกายและหลังออกกําลังกาย ADH ถูกหลั่งออกมาโดยการ กระตุนของการหลั่งเหง่ือ เพ่ือเก็บรักษาสารของเหลวไวในรางกาย โดยเฉพาะในการออกกําลังกาย ขณะทม่ี อี ากาศรอนเม่ือการขาดนา้ํ เกดิ ข้ึนจะเปน อันตรายตอ รา งกาย ถาหากมีการดื่มนํ้ามากเกินไปจะ ไปยับย้ังการหลงั่ ADH ออกมานอยและไปเพิม่ ปรมิ าตรปสสาวะใหมากขน้ึ ตอมไทรอยด (Thyroid gland) ทําหนาท่ีหล่ังฮอรโมนไทรอกซินหรือเททราไอโอโดไทโรนีน (Thyroxin หรือ Tetraiodothyronine,T4) และไทรไอโอโดไทโรนีน (Triiodothyronine, T3) ฮอรโมนทั้งสองชนิดมี ผลตอการสรางเน้ือเย่ือรางกายคลายคลึงกัน มีขอแตกตางบางประการคือ T3 หลั่งเร็วกวา และมีผล ตอเน้ือเย่ือของรางกายไดเร็วกวา แต T3 เกาะติดอยูกับโปรตีนในพลาสมาไดไมดีเทา T4 ดังน้ัน T3 และ T4 มักเรียกรวมวาไทรอยดฮ อรโ มนซง่ึ มีหนาทก่ี ระตนุ กระบวนการเมแทบอลิซึมของรางกาย เพิ่ม การใชออกซิเจน (Oxygen consumption) ที่เน้ือเย่ือของรางกาย เปนฮอรโมนท่ีมีความจําเปนอยาง ย่ิงตอการเจริญเติบโตและพัฒนาการของรางกาย การทํางานของตอมไทรอยดถูกควบคุมโดย TSH จากตอมใตสมองสว นหนา การหลั่งฮอรโ มนซง่ึ มีกลไกการควบคุมยอนกลับเพื่อปรับระดับของไทรอยด ฮอรโ มนในเลอื ดใหค งที่ตลอดเวลา ดังรปู ท่ี 6.6 ระดับของ T4 (ที่ไมเกาะกับพลาสมาโปรตีน) ในเลือดเพิ่มขึ้นขณะออกกําลังกาย ซ่ึงอาจ เปนผลมาจากอุณหภูมิสวนลึกเพิ่มข้ึนจากการออกกําลังกาย ทําใหโปรตีนจับรวมกับฮอรโมนหลายๆ ชนิด ซึ่งรวมท้ังการเปล่ียนแปลง T4 เพียงเล็กนอย จากผลของการออกกําลังกายก็สามารถทําให เกดิ ผลตอการเจรญิ เตบิ โตของเนอ้ื เยือ่ ไดมากและยาวนาน ตอ มหมวกไต (Adrenal gland) ตอมหมวกไตแบงเปน 2 ชั้น คือ ตอมหมวกไตชั้นนอก (Adrenal cortex) และตอม หมวกไตชน้ั ใน (Adrenal medulla) แตละสวนหลง่ั ฮอรโมนแตกตา งกัน (รูปที่ 6.7)

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 89 รูปที่ 6.6 ระบบผลยอนกลบั สาํ หรบั การควบคมุ การหลัง่ ฮอรโ มนไทรอยด (อางอิงจาก McArdle, Katch and Katch, 2000) รูปท่ี 6.7 ตอ มหมวกไตและการหลั่งฮอรโมน (อางอิงจาก McArdle, Katch and Katch, 2000)