Terveellä henkilöllä fyysistä suorituskykyä rajoittavat tavallisimmin yleinen väsymisen tunne, lihasten väsyminen tai hengästyminen. Esimerkiksi polkupyöräilyssä reisilihasten väsyminen saattaa rajoittaa suoritusta ennen kuin hengästyminen tulee rajoittavaksi tekijäksi. Kävellessä tai juostessa tai muussa liikunnassa, jossa työskentelevät suuremmat lihasryhmät, hengästyminen ilmaantuu usein ennen lihasväsymystä.

Hengästyminen rasituksessa liittyy keskeisesti keuhkojen tuuletuksen kiihtymiseen. Kun fyysistä rasitusta lisätään, täytyy keuhkojen tuuletusta lisätä kasvavan hapentarpeen vuoksi, jotta valtimoveren happipitoisuus pysyisi normaalina. Rasituksen alkaessa yleensä hengitys syvenee ja myöhemmässä vaiheessa samalla myös hengitystaajuus kasvaa. Näin keuhkojen tuuletus saadaan riittäväksi.

Fyysisen rasituksen kasvaessa aluksi keuhkojen tuuletuksen määrä kasvaa lähes suoraviivaisesti niin kauan, kun toimivat lihakset saavat riittävästi hapetettua verta. Tällöin siis lihasten energia-aineenvaihdunta on puhtaasti aerobista, happea käyttävää. Tietyllä rasitustasolla, joka harjoittelemattomilla tai huonokuntoisilla henkilöillä voi olla melko matalakin, keuhkojen tuuletus alkaa kasvaa aikaisempaa jyrkemmin. Tätä kohtaa kutsutaan anaerobiseksi kynnykseksi (AT) eli vaiheeksi, jossa lihakset eivät enää saa tarvittavaa energiantuotantoaan tyydytetyksi pelkästään happea käyttävän energia-aineenvaihdunnan avulla. Tällöin hapetetun verenkierron määrä lihaksiin ei enää riitä rasituksen tarpeeseen. Silloin lihassolujen tarvitsema energialisä saadaan glukoosista happea käyttämättömän aineenvaihdunnan avulla (anaerobinen metabolia). Tämän reaktion lopputuotteena soluihin ja vereen alkaa kertyä maitohappoa. Kansanomaisesti sanotaankin usein, että lihakset menivät hapoille.

Kun maitohappoa alkaa kertyä vereen, se kiihdyttää keuhkojen tuuletusta lisää. Tämä sen vuoksi, että maitohappo on omiaan laskemaan veren pH-arvoa eli lisäämään veren happamuutta. Koska happamuuden lisääntyminen ei ole edullista solujen toiminnalle yleensäkään, elimistön säätelyjärjestelmä on niin hieno, että välittömästi maitohapon ilmaannuttua vereen sen happamuus puskuroidaan kemiallisesti veren bikarbonaattipuskurilla, jolloin syntyy hiilihappoa. Tämä puolestaan hajoaa hiilidioksidiksi (CO₂) ja vedeksi (H₂O), mutta samalla käynnistyy ylimääräisen hiilidioksidin poistamiseksi keuhkojen tuuletuksen kasvu eli hengityksen lisäkiihdytys. Tapahtuman kemiallinen yhtälö on ohessa.

Laktaatti + Na HCO₃ → NaLaktaatti + H₂CO₃ ↔ H₂O +CO₂

Hengityskeskukset ovat herkkiä sekä veren happamuuden (pH) että hiilidioksidin kasvulle. CO₂-pitoisuuden nousu ja pH:n lasku kiihdyttävät hengitystä. Kuvassa on esitetty, kuinka hapenkulutuksen kasvaessa tiettyyn pisteeseen veren maitohappopitoisuus alkaa nopeasti nousta ja samanaikaisesti keuhkojen tuuletus alkaa kiihtyä aikaisempaa nopeammin. Tämä on juuri anaerobisen kynnyksen kohta (AT).

Miten tämä kaikki sitten liittyy hengästymiseen tai hengenahdistustuntemukseen rasituksessa?

Tiedetään erittäin hyvin, että mitä suurempi on keuhkojen minuutissa hengittämä ilmamäärä, sitä herkemmin koetaan hengästymistä. Kuvassa on esitetty koetun hengästymisen määrä suhteessa keuhkotuuletukseen terveillä henkilöillä. Kun keuhkotuuletus on noussut tasolle 80 l /min, mikä vastaa raskasta rasitusta, hengästymisen aste on jo 60/100 VAS-asteikolla.

Keskimäärin terve henkilö kokee hengästymistä tai hengenahdistusta rasituksessa, jos hänen minuutissa hengittämänsä ilmamäärä on yli 70 % hänen maksimaalisesta keuhkojen tuuletuskapasiteetistaan. Hänen keuhkojensa tuuletusreservistä on silloin jäljellä alle 30 %.

Miksi sitten kasvanut keuhkojen tuuletus lisää hengenahdistusherkkyyttä? Kyseessä on hengitykseen käytetyn lihastyön eli hengitystyön kasvu, joka aistitaan hengenahdistuksena. Nämä mekanismit on selostettu aikaisemmin (luvussa 5).