Proces treningowy z reguły wiąże się z postępującymi adaptacjami treningowymi. Coraz szybciej biegamy, podnosimy większe ciężary, czy nasz wyskok jest coraz wyższy. Wszystko to jest związane z przystosowaniem się naszego organizmu do podejmowanego wysiłku. W czasie treningów o charakterze wytrzymałościowym dochodzi do poprawy wydolności tlenowej. Można ją zdefiniować jako zdolność do wykonywania wysiłków, w których za odnawianie energii (ATP) są odpowiedzialne reakcje o charakterze tlenowym (glikoliza tlenowa, fosforylacja oksydacyjna). I właśnie jednym z najlepszych parametrów, który ocenia naszą wydolność tlenową będzie VO2max – pułap tlenowy [1]. Im większe zdolności do pochłaniania tlenu, tym (w uproszczeniu) nasze zdolności do wykonywania wysiłków o charakterze tlenowym są większe. Dodać można, że VO2max nie będzie oczywiście jedynym determinantem naszej wydolności tlenowej, jednak to właśnie pułap tlenowy, a także próg mleczanowy są najczęściej uzyskiwane i oceniane w czasie testów wytrzymałości człowieka.
Czym jest VO2max?
VO2 to ilość pochłanianego tlenu w czasie jednej minuty, przyjmuje się najczęściej wartości względne (ml/kg/min), lub bezwzględne, czyli takie, w których nie bierzemy pod uwagę masy ciała badanego. Natomiast VO2max to maksymalna ilość pochłanianego tlenu w czasie testu oceniającego wydolność tlenową. Najczęściej jest to test progresywny, ale o tym później. Jeżeli chodzi o VO2max – czynnik ten jest nieodłącznie związany z licznymi kontrowersjami. Pierwszą z nich jest rozróżnienie maksymalnego pochłanianego tlenu od jego peak’u. VO2peak jest najwyższą wartością osiągniętą podczas ćwiczeń i reprezentuje tolerancję wysiłku danej osoby, podczas gdy VO2max obrazuje najwyższą osiągalną wartość fizjologiczną [2]. Oznacza to, że VO2max zawsze będzie także VO2peak, natomiast nie zawsze dojdzie do odwrotnej zależności. Maksymalne zużycie tlenu będzie związane między innymi z aktywacją wszystkich kompleksów fosforylacji oksydacyjnej i bloku dostaw NADH, równolegle z aktywacją szlaków wykorzystania ATP [3].
Kofeina + Theainina od Apollos Hegemony – wspomaga zdolności wysiłkowe
Fizjologiczne adaptacje poprawiające VO2max
Wydolność tlenowa poprawia się na skutek treningu, a wraz z nią, co już wiemy, nasza zdolność do pochłaniania tlenu w czasie wysiłku. Jest to związane z różnorakimi modyfikacjami fenotypowymi [4]. Są one konwencjonalnie usystematyzowane w dwie szersze kategorie, zgodnie z ich podstawową rolą w łańcuchu oddechowym i wykorzystania tlenu (O2): wzmacnianie konwekcyjnego dostarczania tlenu lub jego ekstrakcji. Ta pierwsza obejmuje głównie zwiększenie objętości krwi, zdolności krwi do przenoszenia tlenu i powiększeniu pojemności minutowej serca, natomiast ta ostatnia na ogół obejmuje adaptacje mięśni szkieletowych, takie jak zwiększanie kapilaryzacji i zawartości mitochondriów [5]. Sugerowano także, że adaptacje związane z rekrutacją jednostek motorycznych są związane ze zmianami w pułapie tlenowym. Odrzucono je jednak i pozostano przy klasycznym poglądzie mówiącym, że VO2max jako ograniczonym przede wszystkim przez zdolność układu krążenia do dostarczania tlenu do pracujących mięśni [6]. Ciekawym zagadnieniem jest zwiększenie aktywności czynnika indukowanego hipoksją oraz nasilenie erytropoezy, co skutkuje zwiększeniem ilości erytropoetyny [7]. Mogą to być jedne z czynników, dzięki którym trening wysokościowy lub z wykorzystaniem hipoksji normobarycznej daje korzystne efekty przy treningu wytrzymałościowym.
Ocena VO2max
Ocena naszego pułapu tlenowego jest związana z przeprowadzeniem testów – pośrednich lub bezpośrednich. Te pierwsze będą charakteryzować się jedynie oszacowaniem VO2max – margines błędu może być stosunkowo duży. Dla przykładu możemy posłużyć się tutaj testem Coopera – jest maksymalny 12 minutowy wysiłek, w którym na podstawie dystansu przebiegniętego przez badanego oceniamy jego wydolność tlenową [7]. Do innego przykładu można zaliczyć test Astranda-Rhyming [8]. VO2max jest szacowany na podstawie skurczów serca i pracy wykonanej w czasie submaksymalnego wysiłku. Natomiast te drugie będą charakteryzować się dokładnym pomiarem pochłanianego tlenu – wykorzystywane będą specjalne maski, które będą analizowały każdy wdech i wydech badanego i na bieżąco pokazywać to co dzieje się z jego organizmem. Przy bezpośrednich ocenach wydolności tlenowej najczęściej stosuje się testy progresywne/rampowe. Stopniowane testy wysiłkowe służą do obserwacji dynamicznej zależności między obciążeniem wysiłkiem fizycznym a zintegrowanym układem sercowo-naczyniowym, płucnym, mięśniowo-szkieletowym i neuropsychologicznym [10].
Kreatyna od testosterone.pl – wspomaga zdolności wysiłkowe
Protokół wysiłkowy
W literaturze można spotkać całkiem sporo artykułów, które oceniały rzetelność wykonywanych testów do oceny VO2max. Z reguły poleca się testy, które w swoim protokole uwzględniają wysiłek o charakterze progresywnym, a czas trwania tego wysiłku wynosić powinien między 5, a 25 minut [11] lub według innej literatury – 8 do 16 minut [12]. Czas trwania wysiłku oczywiście zależny jest od osoby badanej, ponieważ każdy test wykonywany jest do odmowy. W związku z tym podane wyżej czasy trwania wysiłków stanowią pewną informacje, dotycząco dostosowania odpowiedniego protokołu wysiłkowego dla danej jednostki osobowej. W celu ocenienia wydolności tlenowej badanego, możemy zastosować również wysiłki o charakterze przerywanym. Okazuje się, że nie odnotowano znaczących różnic pomiędzy nimi, a wysiłkami ciągłymi [13,14]. Jednak w przypadku testów interwałowych notuje się wyższy odsetek wystąpienie plateau pochłanianego tlenu (o tym za chwilę), przez co ich efektywność może na tym ucierpieć [15], co może sugerować, że to taki typ wysiłku będzie lepszym wyborem. Literatura jest jednak w tym temacie mocno ograniczona i nie ma sensu brać tego jako jedyna słuszna opcja.
Kryteria potwierdzające osiągnięcie VO2max
Testy wydolności tlenowej, jak już wcześniej wspomniałem wykonywane są do odmowy, więc będzie to subiektywne odczucie badanego, który stwierdza, że więcej nie da rady i musi zakończyć test. Gdyby nie stworzenie pewnych kryteriów, których osiągnięcie jest obowiązkowe podczas wykonywania protokołu wysiłkowego, testy oceny wydolności tlenowej były by mocno nierzetelne. I stąd w czasie badania nie patrzy się tylko na ilość pochłanianego tlenu, ale także inne parametry. Zaczynając jednak o VO2, by ocena wydolności tlenowej mogła zostać uznana za, kolokwialnie pisząc, prawilną powinno dojść do plateau jego pochłaniania, to znaczy nie powinien nastąpić znaczący przyrost pochłaniania tlenu, pomimo zwiększenia intensywności wysiłku. Jednak definicja plateau wymaga większego opisu. Oczywiście przeprowadzono wiele badań, na których podstawie autorzy próbują dojść do wspólnego konsensusu. Bazując na pracy Taylora i wsp. [16], wystąpienie plateau ma miejsce, gdy przyrost pochłanianego tlenu jest mniejszy niż 150ml/kg (wartość bezwględna) lub 2,1 ml/kg/min (wartość względna). Matematycznie plateau definiuje się jako część funkcji o nachyleniu równym zero. Jednak odpowiedź VO2 oddech po oddechu wykazuje dużą zmienność, co jest spowodowane głównie nieprawidłowościami w częstości i głębokości wentylacji [17]. Stąd nawet przy osiągnieciu równowagi czynnościowej wartości pochłanianego tlenu przy kolejnych pomiarach, z reguły nie są takie same. Niekiedy wartość plateau może być osiągnięte już przy submaksymalnym wysiłku. Jasne jednak jest, że z pewnością nie będzie to nasz wartość VO2max. Stąd trzeba brać także pod uwagę inne parametry. Jednym z nich jest RER – współczynnik oddechowy. To nic innego jak stosunek wydalanego dwutlenku węgla do pochłanianego tlenu. Przyjmuje się, że współczynnik ten powinien osiągnąć wartość 1,15. Sugeruje nam to przejście w dużym stopniu na przemiany beztlenowe – duży wzrost wydalanego dwutlenku węgla jest związany z działaniem buforu dwuwęglanowego. Musi on poradzić sobie z utylizacją jonów wodorowych, których akumulacja jest właśnie związana z dużą pracą reakcji energetycznych o charakterze beztlenowym. Kolejnym parametrem jest częstość skurczów serca (HR). Tutaj dużej filozofii nie ma. HR powinien wynieść +- 10 uderzeń na minutę, w stosunku do szacowanej wartości ( na przykład 220-wiek). Można włączyć także do tego poziom mleczanu we krwi, czy skale RPE.
Fizjologia wysiłku – dlaczego plateau występuje?
Wiemy, że plateau VO2 jest jednym z kryteriów, które trzeba spełnić, by faktycznie doszło do wyznaczenia VO2max. Choć zwykle ta wiedza wystarczy, spróbuje odpowiedzieć na pytanie, dlaczego (od strony fizjologicznej) dochodzi do zaprzestania przyrostu pochłanianego tlenu. Hill and Lupton [18] zinterpretowali spłaszczenie zależności VO2 – prędkość biegu przy dużych prędkościach biegu jako wskazówkę, że „serce, płuca, krążenie i dyfuzja tlenu do aktywnych włókien mięśniowych osiągnęły swoje maksymalna aktywność. Okazuje się, że powód braku przyrostu VO2 jest dość prosty, jest on spowodowany niezdolnością serca do dalszego zwiększania tempa dostarczania tlenu do mięśni [15]. Innymi słowy osiągamy górną granice zdolności wysiłkowych, ze względu na osiągnięcie najwyższego stopnia możliwości transportu i wykorzystania tlenu przez nasz organizm [15].
Inne czynniki wpływające na wynik testu
W czasie bardzo intensywnego wysiłku nasz organizm zaczyna mieć kolejne problemy, pojawia się ból, a także może wystąpić brak motywacji. Będą to bardzo ważne czynniki, które będą mieć ostatecznie wpływ na osiągnięcie plateau przyrostu tlenu, a co za tym idzie na rzetelność wyniku naszego testu. Wyniki na ten temat są niejasne, bo choć na logikę mogło by się wydawać, że sportowcy zaadaptowani do towarzyszącego bólu i z reguły mocno zmotywowani (bo jednak systematycznie trenują i nie rezygnują z tego), powinni częściej osiągać wypłaszczenie funkcji VO2, od osób sedentarnych. Jednak sama tolerancja na ból czy motywacja nie są jedynymi czynnikami wpływającymi na wynik testu. Dla przykładu, Doherty et al. [19], którzy stwierdzili raczej niską częstość VO2plateau u elitarnych biegaczy, mimo że ta kohorta jest przyzwyczajona do dyskomfortu i bólu towarzyszącego intensywnym ćwiczeniom. Czynnikiem wpływającym na wynik testu jest także wiek. U dzieci z reguły występuje mniejsza detekcja plateau VO2, w porównaniu do osób dorosłych [15]. Co jednak bardzo ciekawe, jak to zwykle w literaturze naukowej, w badaniu, które stricte zajmowało się oceną wystąpienia wypłaszczenia funkcji pochłaniania tlenu, nie zanotowano istotnych różnic pomiędzy osobami nieletnimi, a dorosłymi [20]. Jedna praca sprawdzała czy płeć ma znaczenie dla VO2pl. Autorzy zauważyli większą detekcje braku przyrostu pochłaniania tlenu u kobiet niż u mężczyzn (osoby dorosłe) [21]. Dla rozwiania wszelkich wątpliwości, bardzo dużo prac nie zanotowało znaczących różnic dla wykrycia VO2plateau w odniesieniu do płci, masy ciała, wieku, czy BMI [15].
Ciekawym zagadnieniem jest aspekt wydolności beztlenowej. Chwila, chwila przecież testy VO2max to ocena wydolności tlenowej, więc czy nie ma tu pomyłki? Otóż nie, ponieważ ostatnie etapy testu progresywnego, to już praca na reakcjach beztlenowych i wydawać by się mogło, że osoby z wyższym poziomem wydolności anaerobowej powinny być w stanie pracować dłużej na ostatnich etapach, więc szansa na detekcje VO2plateau teoretycznie się zwiększa. Sposobem oceny wydolności beztlenowej jest Test Wingate. Wydaje się jednak bardzo mało prawdopodobne, aby maksymalna intensywność pracy podczas inkrementalnego testu wysiłkowego była ograniczona mocą beztlenową. Moc szczytowa 30 sekundowego testu Wingate lub 6 s testu sprintu jest 2–4 razy większa niż maksymalna szybkość pracy testu przyrostowego, który jest używany do pomiaru VO2max. Z drugiej jednak strony, niektóre prace potwierdzają, iż badani o wyższej wydolności beztlenowej są w stanie tolerować dalszy wzrost tempa pracy lub prędkości po osiągnięciu VO2max, co może skutkować większym prawdopodobieństwem wystąpienia VO2plateau [23].
Podsumowanie
Wydolność tlenowa to bez wątpienia bardzo istotny wskaźnik mówiący nam o poziomie wytrzymałości danej osoby. Wykorzystanie testów oceniający maksymalne pochłanianie tlenu na minutę, czyli główny czynnik oceniający wydolność tlenową, pozwala po pierwsze na ocenę wyjściowego poziomu sportowego człowieka, a powtarzanie tych testów, może dać jasny sygnał czy dany plan treningowy działa czy też nie. Możemy się tutaj także posłużyć tymi protokołami wysiłkowymi i ich oceną w kontekście szeroką pojętego przemęczenia czy przetrenowania. Tak czy inaczej, myślę że warto zaznajomić się z tematyką VO2max, bo w pracy trenerskiej czy karierze zawodniczej, z pewnością nieraz spotkamy się z takim zagadnieniem.
[1] Pedersen, B.K. & Saltin, B. 2015. Exercise as medicine – evidence for prescribing exercise as therapy in 26 different chronic diseases. Scand J Med Sci Sports 25,1–72.
[2] .R.Day,H.B.Rossiter, E.M. Coats, A. Skasick, andB.J.Whipp, “The maximally attainable Vȯ2 during exercise in humans: the peak vs. maximum issue,” Journal ofApplied Physiology,vol.95, no.5,pp. 1901–1907, 2003.
[3] 39. Korzeniewski B, Zoladz JA. Factors determining the oxygen consumption rate (VO2) on- kinetics in skeletal muscle. Biochem J 379: 703-710, 2004.
[4] Hawley, J.A., Hargreaves, M., Joyner, M.J. & Zierath, J.R. 2014. Integrative biology of exercise. Cell 159, 738–749.
[5] Hoppeler, H. & Weibel, E.R. 1998. Limits for oxygen and substrate transport in mammals. J Exp Biol 201, 1051– 1064.
[6] Lundby C, Montero D, Joyner M. Biology of VO2 max: looking under the physiology lamp. Acta Physiol (Oxf). 2017 Jun;220(2):218-228. doi: 10.1111/apha.12827. Epub 2016 Nov 25.
[7] Rundqvist, H., Rullman, E., Sundberg, C.J., Fischer, H., Eisleitner, K., Stahlberg, M., Sundblad, P., Jansson, E. & Gustafsson, T. 2009. Activation of the erythropoietin receptor in human skeletal muscle. Eur J Endocrinol 161, 427–434.
Saltin,
[8] Cooper KH. A mean of assessing maximal oxygen intake. lAMA 1968; 203: 201-4
[9] Astrand, P.O., &Rhyming, I. (1954). Anomogram for calcula- tion ofaerobic capacity (physical fitness) from pulse rate during submaximal work. Journal of Applied Physiology, 7, 218-221.
[10] K.Albouaini,M.Egred,A.Alahmar,and D. J. Wright,“Car- diopulmonary exercise testing and its application,” Postgraduate Medical Journal,vol.83, no.985,pp. 675–682, 2007
[11] Midgley AW, Bentley DJ, Luttikholt H, McNaughton LR, Millet GP. Challenging a dogma of exercise physiology: does an incre- mental exercise test for valid V̇O2max determination really need to last between 8 and 12 minutes? Sports Med. 2008;38(6):441–7.
[12] Yoon B-K, Kravitz L, Robergs R. V̇O2max, protocol duration, and the V̇O2 plateau. Med Sci Sports Exerc. 2007;39(7):1186–92.
[13] Duncan GE, Howley ET, Johnson BN. Applicability of V̇O2max criteria: discontinuous versus continuous protocols. Med Sci Sports Exerc. 1997;29(2):273–8.
[14] Shephard RJ, Allen C, Benade AJ, Davies CT, Di Prampero PE, Hedman R, Merriman JE, Myhre K, Simmons R. The maximum oxygen intake. An international reference standard of cardiores- piratory fitness. Bull World Health Organ. 1968;38(5):757–64.
[15] Niemeyer M, Knaier R, Beneke R. The Oxygen Uptake Plateau-A Critical Review of the Frequently Misunderstood Phenomenon. Sports Med. 2021 Sep;51(9):1815-1834. doi: 10.1007/s40279-021-01471-4. Epub 2021 Apr 29.
[16] Taylor HL, Buskirk E, Henschel A. Maximal oxygen intake as an objective measure of cardio-respiratory performance. J Appl Physiol. 1955;8(1):73–80.
[17] Robergs RA, Dwyer D, Astorino T. Recommendations for improved data processing from expired gas analysis indirect calorimetry. Sports Med. 2010;40(2):95–111.
[18] Hill AV, Lupton H. Muscular exercise, lactic acid, and the supply and utilization of oxygen. QJM. 1923;16(62):135–71.
[19] Doherty M, Nobbs L, Noakes TD. Low frequency of the “plateau phenomenon” during maximal exercise in elite British athletes. Eur J Appl Physiol. 2003;89(6):619–23.
[20] Astorino TA. Alterations in V̇O2max and the V̇O2 plateau with manipulation of sampling interval. Clin Physiol Funct Imaging. 2009;29(1):60–7.
[21] Chia M, Aziz AR, Teh KC. Oxygen uptake plateau occurrence in trained male and female adults. Biol Sport. 2007;24:13–9.
[22] Beneke R, Pollmann C, Bleif I, Leithäuser RM, Hütler M. How anaerobic is the Wingate Anaerobic Test for humans? Eur J Appl Physiol. 2002;87(4–5):388–92.
[23] Keiller DR, Gordon DA. The plateau at V̇O2max is associated with anaerobic alleles. J Sci Med Sport. 2020;23(5):506–11.
