Effects of ageing on muscle O₂ utilization and muscle oxygenation during the transition to moderate-intensity exercise

摘要

At the onset of exercise, an increase in muscle and pulmonary O₂ consumption is met by increases in muscle O₂ delivery and muscle O₂ extraction. Thus, the study of pulmonary O₂ uptake kinetics reflects the integrated response between the convective and diffusive O₂ delivery systems and the muscle metabolic machinery (i.e., mitochondrial enzyme activation and provision of acetyl groups to the tricarboxcylic acid cycle) to increase muscle O₂ consumption. Pulmonary O₂ uptake kinetics are slowed in older adults compared with young adults and previous studies suggest that the slower O₂ uptake kinetics may be the result of an age-associated decline in the ability of older adults to increase O₂ delivery to active muscles. However, an inherent limitation to understanding the control of and limitations to pulmonary O₂ uptake kinetics is that it is methodologically difficult to examine the adaptation of muscle perfusion and O₂ delivery and muscle O₂ utilization in the muscle microcirculation of active muscles in the dynamically exercising human. In this review, we provide an overview of the effect of ageing on pulmonary O₂ uptake kinetics (reflecting the activation of muscle O₂ consumption) during the transition to moderate-intensity exercise. Age-related changes in O₂ delivery systems and muscle oxidative capacity are examined as potential limitations to pulmonary O₂ uptake kinetics. We then review recent studies from our laboratory that have investigated the control of pulmonary O₂ uptake kinetics at the level of the muscle microcirculation by examining the adaptation of muscle O₂ delivery and muscle O₂ utilization using near-infrared spectroscopy during the transition to exercise in healthy young and older adults.Au début d'un exercice physique, les muscles et les poumons consomment plus d'oxygène, car il y a une augmentation du transport d'oxygène et de sa captation par les muscles. Par conséquent, l'étude de la cinétique de la consommation d'oxygène pulmonaire nous donne la réponse intégrée des systèmes de transport et de diffusion de l'oxygène et de l'appareil métabolique dans le muscle (activation des enzymes de la mitochondrie et fourniture des groupes acétyles dans le cycle des acides tricarboxyliques), tous deux contribuant à l'augmentation de la consommation d'oxygène des muscles. Comparativement aux plus jeunes, on observe chez les personnes âgées un ralentissement de cinétique de la consommation d'oxygène pulmonaire; d'après des études, ce phénomène, observé au cours du vieillissement, serait dû à la diminution de la capacité de transport de l'oxygène vers les muscles sollicités. La compréhension des mécanismes de contrôle et des limites de cinétique de la consommation d'oxygène pulmonaire comporte néanmoins des difficultés méthodologiques, car il est difficile d'analyser les adaptations de la perfusion dans les muscles, du transport d'oxygène et de la captation musculaire d'oxygène dans la microcirculation des muscles actifs au cours d'un effort physique chez l'humain. Dans cet article-synthèse, nous présentons un bilan à propos de l'effet du vieillissement sur cinétique de la consommation d'oxygène pulmonaire (qui nous renseigne sur l'activation de la consommation d'oxygène musculaire) au cours de la transition vers un effort d'intensité modérée. Les modifications, attribuables au vieillissement, des systèmes de transport d'oxygène et de la capacité d'oxydation des muscles sont analysées en tant que limites potentielles de cinétique de la consommation d'oxygène pulmonaire. Par la suite, nous analysons des études récentes réalisées dans notre laboratoire à propos du contrôle de la cinétique de la consommation d'oxygène pulmonaire au niveau de la microcirculation dans les muscles ; nous analysons les systèmes de transport de l'oxygène et de la capacité d'oxydation des muscles en tant que limites potentielles dans la cinétique de la consommation d'oxygène pulmonaire.