Fizikai terhelés során a kardiovaszkuláris és respiratórikus rendszer összehangolt működése teszi lehetővé a működő izomzat megnövekedett energiaigényének támogatását. Mindkét rendszer megfelelő adaptációja biztosítja a sejtlégzés folyamatosságát, a homeostatsis fenntartását a megnövekedett metabolikus igény mellett is. A Wasserman-fogaskerekek (1.ábra) a rendszer fiziológiás komponenseinek összefüggéseit jelzik. A végtagizmok megnövekedett oxigén hasznosítását (QO₂) az izmokat perfundáló vérből történő nagyobb oxigén extractio, a perifériás vaszkulatúra dilatációja, a megnövekedett keringési perctérfogat (pulzustérfogat x szívfrekvencia), a pulmonáris érrendszer rekrutációja és dilatációja miatt megnövelt pulmonális véráramlás, továbbá a nagyobb percventiláció (légzési térfogat x légzési frekvencia) biztosítják. Az alveolusokból történő oxigénfelvétel (VO₂) arányos a pulmonáris véráramlással és a pulmonáris capilláris vérben a haemoglobin oxigén deszaturációjának mértékével. Egyensúlyi állapotban QO₂ = VO₂. A percventiláció (V_E) növekedésének mértéke arányos az újonnan termelt és a tüdőbe érkező CO₂-vel (QCO₂), ami a szén-dioxid és hidrogén ion homeostatsist biztosítja az alábbi összefüggés alapján:

VCO₂ = V_A x PaCO₂ / P_B

ahol VCO₂ a kilégzett szén-dioxid mennyisége, V_A az alveoláris percventiláció, PaCO₂ az artériás vagy ideális alveoláris szén-dioxid tenzió és P_B a barometrikos nyomás.

2. ábra: A laktát küszöb (lactate threshold, LT) kalkulálása a ventilációs lejtő („V-slope") módszer alapján. VO₂: oxigén felvétel, VCO₂: szén-dioxid leadás

A progresszív terhelés kezdeti, aerob szakaszában a szén-dioxid leadás lineárisan nő az oxigén felvétellel. Amikor az aerob metabolizmus mellé anaerob is társul, a görbe meredekebbé válik, mivel a tejsavat pufferoló bikarbonátból többlet szén-dioxid keletkezik. Az így megállapított laktát küszöb jelzi azt a legmagasabb intenzitást, ami munkafolyamatok vagy terhelés során tartósan tolerálható.

Egészséges egyénekben a terhelhetőséget nem a ventiláció, hanem keringési limitáció, az oxigén kínálat plafonja (VO₂max) határolja be. Ezt jól motivált egyéneknél lehet igazolni a növekvő terhelési intenzitás mellett plátó szakaszba hajló oxigénfelvétel görbével. A vérgáz értékek stabilak maradnak, de a laktát acidózis miatti hiperventiláció és a V_A/Q emelkedés miatt a PaCO₂ csökkenhet és a PaO₂ emelkedhet. Ez is azt igazolja, hogy a ventiláció nem limitáló tényező, mivel képes a légzés eliminálni hatékonyan a szén-dioxidot. Sportolókban extrém terhelésnél diffúziós limitáció (vvt kontakt idő kritikus érték alá csökken, nem történik teljes ekvilibráció az alveoláris oxigéntenzióval) miatt enyhe, terhelés-indukálta artériás hypoxaemia jöhet létre. Az oxigén kínálat két komponense a keringési perctérfogat (Q) és az izmok oxigén felvevő képessége /P(a-v)O₂/. Ez utóbbi függ a vázizmok capillarizáltságától és az aerob bioenergetikai folyamatok (pl. enzim aktivitás) regulációs szintjétől. Inaktív egyénekben tréninggel mindkettő javítható, ami nagyobb aerob kapacitást, jobb terhelhetőséget eredményez.