Plíce: Spotřeba 1 800 litrů na kilometr

Když kůň protne cílovou čáru po 1 km dlouhém dostihu, dokončí parkur na úrovni GP nebo absolvuje jednu šestinu tříhvězdové cross-country, pak během tohoto výkonu přemístí 1800 litrů vzduchu do plic a ven. Pokud si 1800 litrů těžko vizualizujete, tak si představte šest van plných vzduchu. To odpovídá dvěma dvaceti litrovým nádobám vzduchu, který jde do plic a z plic každou vteřinu.

Dr. David Marlin je jedním z předních světových vědců, pracoval přes 30 let v oblasti equinního výzkumu. Je prezidentem UK National Equine Welfare Council a Prezident Sport Horse Welfare Foundation. Především jsou známé jeho výzkumy a působení v oblasti fyziologie zátěže, termoregulace a vytrvalostních závodů.

Vdechovaný vzduch během dostihu obsahuje asi 380 litrů kyslíku (zbytek tvoří dusík). Kůň si převezme do krve a využije asi čtvrtinu tohoto kyslíku, tzn. 95 litrů. Z celkové energie, kterou kůň na jeden kilometr dostihu potřebuje, je 70 % právě z aerobního metabolismu. To samé platí pro výkon v parkuru (70 %) nebo v části cross country (90 %).

Pohon aerobní vs. anaerobní – s kyslíkem vs. bez kyslíku

Aerobní metabolismus je v podstatě proces využití kyslíku k tvorbě energie – a k tomu dochází v organelách uvnitř buňky – v mitochondriích. Není tak rychlý. Chvíli trvá, než ho organismus nastartuje, ale je velmi efektivní; a tento způsob generování energie může kůň využívat minuty až hodiny. Špičkoví vytrvalostní jezdci s tím umí velmi sofistikovaně pracovat. Ale i v dostihu nebo v parkuru, který trvá méně než jednu minutu, musí větší část energie generované svaly vycházet z využití kyslíku. Dokonce i v dostihu quarter horse na krátkou vzdálenost ve výbušné rychlosti zajistí 40 % energie aerobní metabolismus.

Anaerobní metabolismus kyslík nepotřebuje a obstarává zbylá procenta potřebné energie. Je velmi rychlý a dá se využít okamžitě, ale jen na krátkou dobu a navíc se při tom tvoří kyselina mléčná. To jsou ty bolesti svalů, když přepálíte rychlost. Jde v podstatě o sebe-limitující mechanizmus, který znemožní běžet maximální rychlostí příliš dlouho a organismus tak poškodit. Kyselina mléčná je nezbytná pro akceleraci a rychlost, je však velmi neefektivní při běhu na dlouhé vzdálenosti. Ale můžete si ji představit jako velký vysavač, který vysává glykogen prostřednictvím celé série reakcí.

Aerobní způsob produkuje až 20× více energie z metabolismu glykogenu v porovnání s anaerobním. Čím více kůň pracuje, tím více potřebuje kyslíku – a když zdvojnásobí rychlost, potřebuje dostat do plic a ven dvakrát tolik vzduchu.

Vandry a náročné vyjížďky

Pokud chcete jet delší trasu vyšší rychlostí, zvolte submaximální tempo (obvykle cca 20 % pod fyziologickým maximem jedince), abyste koně drželi v aerobním režimu. Je známo, že nastupuje pomaleji – cca po půl hodině pohybu submaximální intenzity.

Znáte ten pocit, že jedete přírodou, dlouho klušete nebo pomalu cváláte a cítíte, že kůň se zdá neunavitelný? Pak jeho mitochondrie pracují na plné obrátky v aerobním režimu. Ale aby se mohl tento zdroj „podpálit“ a naběhnout, nevyčerpejte si potřebný glykogen hned na začátku tryskem do kopce, kdy kůň v anaerobním režimu vyplení jeho zásobu. Ne, že byste si nemohli občas dovolit jet rychleji, někde na hranici, kde se aerobní metabolismus překlápí do anaerobního. Ale vyplatí se s ním šetřit. Vytrvalci, kteří po 120 kilometrech cválají tryskem do cíle, evidentně koni ušetřili dostatek glykogenu pro závěrečný sprint v anaerobním zóně.

Dlouhá cesta pro kyslík

Jak jsme uvedli, mitochondrie jako takové „buněčné elektrárny“ potřebují stálý přísun kyslíku, aby uvolnily potenciální energii, která je uložena ve svalech ve formě tuku a glykogenu. Je tu ovšem jeden problém – k mitochondriím to má kyslík od koňských nozder daleko. Pokud jste malý organizmus jako třeba bakterie, pak můžete lehce kyslík získávat tím, že plynule přichází do organismu skrze jeho povrch (z místa s vysokou koncentrací do místa s nízkou koncentrací). U koně, byť kůže má určitou propustnost, by to ale nepokrylo ani základní potřebu.

Natož výkon, kdy je potřeba kyslíku až 70× vyšší. Takže pro velký organizmus jako je kůň potřebujeme jiné řešení – a tím je kardiovaskulární systém.

Kapacita plic 
 u koně je 
 cca 55 litrů.

Dýchací systém přemístí vzduch obsahující kyslík dovnitř těla, do plic – co nejblíže k cirkulující krvi. Přesněji, když se k sobě krev a kyslík přiblíží nejvíc, pak je mezi nimi vzdálenost 1/10 šířky lidského vlasu. V této fázi dochází k difuzi, tzn., že se kyslík dostává z místa, kde je ho nejvíc, do místa, kde je ho méně. (Difuze = veškeré látky mají tendenci přecházet z prostředí se svou vyšší koncentrací do prostředí s nižší koncentrací.)

Jakmile je kyslík v krvi, váže se s hemoglobinem (molekuly v červených krvinkách, které způsobují jejich červenou barvu) a poté okysličenou krev srdce pumpuje do těla. Ve svalech dochází k opačnému procesu – kyslík opouští červené krvinky a prostupuje do svalových buněk (opět difúzí, tzn., že v krvi je více kyslíku, proto má tendenci dostat se do místa s nižší koncentrací), do svalových buněk a do mitochondrií. V okamžiku, kdy se kyslík dostane do mitochondrie, je jeho koncentrace 80× nižší než ve vzduchu kolem koně. Už jste pravděpodobně přišli na to, že tohle je důležitý a limitující krok, pokud jde o výkon koně. Vlastně je už dokumentováno, že někteří z těch nejlepších dostihových koní nemají větší plíce, ale mají velké srdce, a tím i vysokou kapacitu využívat kyslík. Primární funkcí plic je tedy dostat kyslík do plic, kde přechází do krve a pak ho srdce pumpuje do těla.

Kdyby se veškeré dýchací cesty v plících vyndaly a položily na zem, zabraly by plochu o výměře cca 10 tenisových kurtů.

Plíce mají vysoce vyvinutý imunitní systém, který je jiný než v ostatních částech těla. Má dokonce specializované bílé krvinky.

Co má ještě dýchací systém na práci?

■ Zbavit tělo kysličníku uhličitého, odpadního produktu, který produkují mitochondrie. Je to efektivně stejné jako proces transportu kyslíku, jen obrácený. Koncentrace CO2 v buňkách je větší než v krvi > CO2 přejde do krve > v krvi je ho víc než v dýchacích cestách > CO2 projde do dýchacích cest > a je vydechován. Akumulace CO2 je nebezpečná. Přispívá k únavě během cvičení, proto je potřeba dýchat tak rychle, jak to výkon vyžaduje.

■ Plíce jsou také výkonným filtrem. Veškerá krev vracející se z těla prochází plícemi, a ty jsou ideálním místem pro filtraci jakýchkoliv shluků (trombů) nebo vzduchových bublinek (emboli). Plicní embolie není nic dobrého, ale je to pořád „lepší“ než ucpání koronárních nebo mozkových cév, protože dýchací systém má lepší kapacitu vypořádat se se vzduchovými bublinkami nebo tromby než jiné orgány.

■ Plíce jsou také schopny aktivovat a deaktivovat určité hormony v oběhu a v některých případech dokonce fungují jako endokrinní orgán, kdy uvolňují hormony, které ovlivňují celé tělo (histamin).

■ Kůže, plíce a gastrointestinální trakt tvoří rozhraní mezi tělem a vnějším světem. Proto mají plíce vysoce vyvinutý imunitní systém, který je jiný než v ostatních částech těla. Má specializované bílé krvinky pro boj s látkami, které mohou být vdechovány, jako částice, bakterie, plísně a viry.

■ A nakonec, možná jednou z nejdůležitějších funkcí, je termoregulace. Pokud kůň přejde z chladného prostředí do teplého, kde je např. kolem 30 °C, pak je rychlejší dýchání první věcí, které si všimneme. Kůň také rozšíří kožní kapiláry pro větší uvolňování tepla a lehce se začne potit, ale i zbavování se tepla dýcháním patří k důležitému termoregulačnímu mechanizmu. Tady je příležitost vyvrátit jeden z mýtů – obvykle jsou lidé přesvědčeni, že kůň po výkonu rychle dýchá, protože se snaží dostat do krve více kyslíku. Studie na běžícím pásu, kdy se měřil obsah kyslíku během výkonu a po jeho ukončení, prokázaly, že hladina kyslíku sice během výkonu poklesla, ale po jeho ukončení se vrací do normálu a dokonce se zvýší. Hlavní věcí, která má vliv na dýchání po cvičení, je teplota, nikoliv hladina kyslíku v krvi.

Unikátní sytém

Do jisté míry je kůň pořád ještě hádankou. Žádné jiné zvíře nedokáže nést člověka (který představuje dalších 10–15 % váhy) a pohybovat se rychlostí 56 km/h a více. Proto není zas tak překvapivé, že dýchací systém koně je oproti našemu skutečně unikátní.

Podivná náplast, která uspoří mnoho energie

Je zřejmé, že dýchací systém koně pracuje až na hranici svých možností a může být pod značným tlakem. Také se ukázalo, že nemá žádnou kapacitu pro odpověď na trénink. Ale má vliv na výkon? Na základě různých studií se dá říct, že pravděpodobně ano. Například, pokud mechanicky podpoříme horní cesty dýchací vnějšími prostředky (někteří sportovní koně mají nosní náplast – nasal strip). Jistě jste už viděli koně se zvláštní náplastí na nose. Náplast jemně podporuje nozdry, aby zůstaly otevřené. Tak se sníží odpor vzduchu, kůň ho dostane do plic a ven více. Tím pádem se zvýší množství kyslíku dodávaného svalům a také se oddálí nástup únavy, zvýší se kapacita pro trénink (úspora až 7 % energie) a také se rychleji zbaví tepla po námaze. Jde o jednorázové použití pro maximální zátěž.

Co bychom si z toho měli odnést

Kulhání majitel koně vidí hned a je to obvyklý důvod zavolat veterináře. Při špatné nebo zhoršené výkonnosti je snadné změřit srdeční tep v klidu nebo jej monitorovat během zátěže a případně změny řešit s veterinářem. Avšak na dýchací systém se často zapomíná. Když se „ozvou“, bývá už pozdě. V čem je problém s plícemi? Nuže, nevidíme je a často ani neslyšíme. Přesto je to systém pracující na hranici svých možností. Vyžaduje řádnou péči a veškerou podporu, kterou jim můžeme dát. ●

10 věcí, které o dýchacím systému koně možná nevíte

(1) Kůň nedýchá hubou jako my. Dýchá pouze nozdrami. Nosní pasáž je u koně oddělená od dutiny ústní. Dýchají hubou jedině při zranění nebo abnormalitě měkkého patra.

(2) V kentru a ve cvalu kůň dýchá dokonale v rytmu každého cvalového skoku. Říká se tomu respiratorně-lokomoční spřažení. Kůň normálně může polknout jednou nebo dvakrát během výkonu, víckrát ne. Množství vzduchu vdechnutého je stejné jako množství vzduchu vydechnutého.

(3) Množství vdechovaného a vydechovaného vzduchu se zvyšuje úměrně s rychlostí koně. Když kůň rychlost zdvojnásobí, musí zdvojnásobit množství vzduchu, který nadechne a vydechne.
(4) Při dýchání během výkonu tvoří 90 % odporu pohybu vzduchu dýchací cesty v hlavové části – nozdry, nosní pasáž a hrtan. Když kůň vydechuje, většina odporu (55 %) vzniká v plicní části dýchacích cest.

(5) Když příliš utáhnete podbřišník, ovlivní to výkon koně – ne proto, že stáhnete hrudník a bráníte roztažení plic, ale protože snížíte efektivitu práce svalů, které hýbou předníma nohama.

(6) Koně nedokážou dýchat ve cvalu a trysku rozšiřováním a kontrakcí hrudníku – to dělají v klidu, v kroku a v klusu a velmi výrazně po těžkém výkonu. Ovšem ve cvalu a v trysku veškerý pohyb vzduchu obstarává bránice.

(7) Koně zadrží dech nad skokem a nezačnou dýchat dřív než při doskoku, kdy začnou výdechem.

(8) Dýchací systém koně nenatrénujete, přestože se v mnohých knihách dočtete, že se natrénovat dá. Řada studií dokázala opak. Množství vdechovaného a vydechovaného vzduchu u netrénovaného koně při stejné rychlosti bude stejné i po půl roce, kdy se kůň dostane do plné kondice.

(9) Tlak v plicních krevních cévách (pulmonární cévy) je během rychlého cvalu 4–5× vyšší než v klidovém stavu. To je jeden z faktorů, který zatěžuje tenké cévní stěny, a některé mohou prasknout (Exercise induced pulmonarry hemarrhage) – EIPH. Výzkum prokázal, že nosní náplast je pro snížení tohoto rizika stejně účinná jako diuretikum Furosemid (Lasix), které je ostatně v den dostihu zakázanou látkou.

(10) Kdyby se veškeré dýchací cesty v plících vyndaly a položily na zem, zabraly by plochu o výměře cca 10 tenisových kurtů.