Fattori che limitano il consumo muscolare di ossigeno

Tre fattori potrebbero limitare il consumo di ossigeno nel muscolo:

1. Il flusso di sangue
2. La pressione parziale di ossigeno
3. L'utilizzazione mitocondriale.

La capacità del cuore di mantenere la pressione arteriosa e il flusso di sangue agli organi può essere un fattore importante, specialmente quando l'esercizio interessa contemporaneamente molto gruppi muscolari.
Questo fenomeno dovrebbe essere meno importante quando l'attività, anche se intensa, è limitata a pochi gruppi muscolari.
In questo caso, la vascolarizzazione dei muscoli interessati e la loro capacità di utilizzare l'O2 diventato i fattori preminenti.
Specialmente negli esercizi di durata medio lunga, il lavoro muscolare dipende dalla capacità del sangue di trasportare ossigeno e substrati energetici al tessuto muscolare in attività e di rimuoverne i prodotti di rifiuto.
L'aumento della gittata cardiaca per far fronte alle aumentate esigenze del muscolo in attività deve essere sostenuta da un maggior ritorno di sangue al cuore; d'altro canto la pressione deve essere mantenuta.
Questi due obiettivi sono raggiunti tramite alcuni compensi cardiocircolatori:

1. Vasocostrizione in molti distretti
2. Costrizione generalizzata dell'albero venoso (le vene contengono la maggior parte del sangue a riposo)
3. Le contrazioni muscolari, specialmente nelle gambe, provocano uno schiacciamento delle vene. Poiché le vene sono munite di valvole e premettono il flusso del sangue dalla periferia al cuore, ma non viceversa, questo fatto spinge sangue verso il cuore.
4. Durante la fase inspiratoria della respirazione la pressione intratoracica diminuisce, mentre la contrazione del diaframma fa aumentare la pressione intraddominale. Ciò facilità il movimento di sangue dell'addome verso il torace e il cuore.

La gittata cardiaca aumenta sino a  25-30 litri durante l'esercizio.
L'aumento può essere maggiore in atleti di élite.
L'aumento della gittata cardiaca è legata all'intensità dell'esercizio ed è sostenuta sia da un aumento della frequenza sia dal volume pulsatorio.
Dentro la cellula la pressione parziale di O2 è di circa 3mm/Hg,  che corrisponde a una saturazione della mioglobina del 60%.
Quindi, almeno dal punto di vista teorico, la saturazione della mioglobina in un esercizio di intensità sovramassimale, non dovrebbe scendere sotto il 50%.
Queste considerazioni hanno permesso di formulare il cosiddetto ciclo della mioglobina.
In questo modello, la mioglobina funziona come un riserva di O2 posto tra arteriola e mitocondrio.
Può essere interessante sapere quanto O2 può essere utilizzato dal mitocondrio del muscolo in attività.
Hoppeler ha fatto alcune misure e ipotesi che potrebbero far luce su questo problema.

Si prende come esempio un uomo sedentario di 75 kg di peso corporeo, con massa muscolare del 40% e con il 5% di densità mitocondriale nel muscolo vasto esterno (biopsia), una Vo2 max misurata di 50 ml e un consumo mitocondriale dell'O2 valutabile intorno al 90% del consumo totale.
Utilizzando questi dati e paragonandoli con quelli di altri autori, Hoppeler valuta che per l'uomo il consumo massimo di O2 si situi tra i 250 e i 500 ml/min/kg.
Nel soggetto allenato, il consumo massimale di O2 nei mitocondri muscolari è pari a 250-400 mL di O2/min/kg di muscolo.
Il problema consiste nel sapere se il limite del consumo di O2 è l'apporto di questo gas al muscolo oppure la capacità del muscolo di utilizzarlo.
I dati a nostra disposizione non permettono di concludere definitivamente circa questa questione. Forse il problema è posto in modo troppo semplicistico.
Il tipo di esercizio e l'interessamento di più gruppi muscolari in modo differente potrebbero essere fattori che originano variabilità.