Читать книгу Fizjologia wysiłku i treningu fizycznego - Группа авторов - Страница 11

W czasie wysiłku o wzrastającym obciążeniu zużycie tlenu przez ustrój wzrasta proporcjonalnie do wzrostu obciążenia, aż do pewnej jego wartości, a następnie stabilizuje się (osiąga plateau) pomimo zwiększania obciążenia (ryc. 1.8). Oznacza to, że organizm osiągnął maksymalną zdolność do poboru tlenu (V̇O_2max). V̇O_2max wyraża się w litrach/minutę lub w mililitrach/kilogram masy ciała/minutę. Ten drugi sposób jest bardziej obiektywny, gdyż uwzględnia masę ciała. Wartości V̇O_2max przedstawiono w tabeli 1.4 (dane podawane przez innych autorów są podobne).

U niektórych nietrenujących osób nie obserwuje się plateau zużycia tlenu w czasie wysiłku o wzrastającym obciążeniu. Nie oznacza to najczęściej, że osoba taka nie może osiągnąć swego V̇O_2max. Świadczy jedynie o tym, że właśnie osiągnęła tę wartość i nie może kontynuować wysiłku. Zaleca się zatem stosowanie u takich osób kryteriów dodatkowych (stężenie mleczanów we krwi powyżej 8 mmol/l, R > 1,15 i częstość skurczów serca wynosząca pod koniec wysiłku ± 10 wartości maksymalnej dla danego wieku). To ostatnie kryterium jest jednak kwestionowane.

Obciążenie wysiłkowe wyraża się zwykle w V̇O_2max. Jest to dogodna, obiektywna formuła, która pozwala na dobranie obciążeń stosownie do indywidualnych możliwości każdej osoby. Jest bowiem rzeczą oczywistą, że np. obciążenie 150 W nie jest takim samym obciążeniem dla osób o małej i dużej wydolności fizycznej. Natomiast obciążenie dobrane według odsetka V̇O_2max jest obciążeniem porównywalnym dla badanych o różnej wydolności. Przy tym sposobie doboru obciążenia osoba o małej wydolności (niskim V̇O_2max) wykonuje wysiłek ze znacznie mniejszym obciążeniem niż osoba o dużej wydolności. Wielkość V̇O_2max jest uznawana za najlepszy miernik wydolności fizycznej ustroju. Pomiar V̇O_2max wraz z pomiarem progu mleczanowego (p. dalej) dostarcza najlepszych informacji o postępie treningu wytrzymałościowego.

Rycina 1.8.

Pobór tlenu w czasie wysiłku o wzrastającym obciążeniu. Pobór tlenu rośnie proporcjonalnie do wzrostu obciążenia aż do osiągnięcia wartości maksymalnej. Wartość tę nazywamy maksymalną zdolnością do pochłaniania (poboru) tlenu i oznaczamy skrótem V̇O_2max.

Tabela 1.4.

Wielkości V̇O_2max w zależności od wieku i płci (wg S.K. Powers, E.T. Hoowley, 2009, zmodyfikowano)

1.2.3.1. Metody pomiaru V̇O_2max

Pomiar bezpośredni

W tej metodzie mierzy się pobór tlenu przez ustrój w czasie wysiłku o wzrastającym obciążeniu. Najwyższy pobór oznacza właśnie najwyższą zdolność ustroju do poboru tlenu, czyli V̇O_2max. Test wysiłkowy musi obejmować bardzo duże grupy mięśniowe (np. obie kończyny dolne). Wysiłek jest najczęściej dozowany na ergometrze rowerowym lub też na bieżni. Jednak okazało się, że wartość V̇O_2max zależy od sposobu dozowania wysiłku. Najwyższe wartości V̇O_2max uzyskano w czasie biegu na bieżni ustawionej pod kątem (zwykle od +3 do +10°). Zaleca się, by do oceny V̇O_2max u zawodników stosować rodzaj wysiłku zbliżony do uprawianej dyscypliny sportu (np. kolarza należy testować na ergometrze rowerowym, a biegacza na bieżni). Opracowano specyficzne testy wysiłkowe do oznaczania V̇O_2max u zawodników uprawiających wiele dyscyplin sportowych. Zainteresowany Czytelnik znajdzie ich opisy w publikacjach specjalistycznych.

Podkreślić należy, że bezpośrednia metoda pomiaru poboru tlenu w czasie wysiłku o wzrastającym obciążeniu jest najdokładniejszą metodą oceny V̇O_2max.

Pomiar pośredni

V̇O_2max można z dużym przybliżeniem określić także za pomocą metod pośrednich. Najczęściej stosuje się metodę opisaną przez Astranda i Ryhming, w której wykorzystuje się istnienie liniowej zależności pomiędzy częstością skurczów serca a obciążeniem wysiłkowym (p. str. 55). Podczas pomiaru są stosowane wysiłki o stałym obciążeniu, w czasie których częstość skurczów serca na minutę mieści się w przedziale 120–170. Wysiłek dozowany jest na ergometrze rowerowym lub badany wykonuje tzw. step-test (wchodzenie na stopień o wysokości 33 cm dla kobiet i 40 cm dla mężczyzn, w rytmie 22,5/min). Mierzy się częstość skurczów serca w fazie jej stabilizacji (plateau), a V̇O_2max jest odczytywane z nomogramu. Szczegółowy opis tej metody znajduje się na str. 90.

Metoda ta nie jest tak dokładna jak pomiar bezpośredni V̇O_2max. Skrupulatnie wykonana pozwala na określenie V̇O_2max z dokładnością ok. 10%.

Inne metody określania V̇O_2max

Opracowano wiele innych pośrednich metod określania V̇O_2max. Opis niektórych z nich znajdzie Czytelnik w rozdziale 2 niniejszej książki oraz w rozdziale „Wydolność fizyczna człowieka”, autorstwa J. Żołądzia, w podręczniku pod red. J. Górskiego Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego (Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2006).

Test PWC₁₇₀

W metodzie tej stosuje się dwa obciążenia o różnej mocy, w czasie których częstość skurczów serca nie przekracza 130 i 150 na minutę. Następnie ekstrapoluje się uzyskane wartości, tak aby uzyskać wartość mocy przy częstości skurczów 170 na minutę (opis metody na str. 94). U osób o mniejszej wydolności stosuje się testy o mniejszej mocy (PWC₁₅₀ i PWC₁₃₀).

1.2.3.2. Czynniki determinujące V̇O_2max

Wielkość V̇O_2max determinują przede wszystkim:

1. Zdolność układu oddechowego, układu krążenia i krwi do dostarczania tlenu do pracujących mięśni.

2. Zdolność mięśni do wykorzystania tlenu i wytwarzania ATP.

Czynniki determinujące dostawę tlenu

Transport tlenu do pracujących mięśni zależy od właściwego funkcjonowania układu oddechowego, serca i naczyń krwionośnych. Przyjmuje się, że u zdrowego człowieka układ oddechowy jest w stanie dostarczyć taką ilość tlenu, jaką są w stanie pobrać w płucach krwinki czerwone, a układ krążenia przetransportować do tkanek. Jest też w stanie wydalić każdą ilość dwutlenku węgla docierającego do pęcherzyków płucnych z krwią. Innymi słowy, układ oddechowy nie limituje maksymalnej zdolności do wykorzystania tlenu.

Tlen w płucach jest wiązany przez hemoglobinę (p. str. 67), która znajduje się w krwinkach czerwonych. Jedynie nieznaczna ilość tlenu jest transportowana w formie rozpuszczonej w wodzie osocza. Tak więc zdolność wiązania tlenu przez krwinki zależy od liczby krwinek docierających do płuc w jednostce czasu, a także od zawartości hemoglobiny w krwinkach. Z kolei liczba krwinek docierających do płuc w jednostce czasu zależy od liczby krwinek (prawidłowo 5,4 miliona/mm³ krwi u mężczyzn i 4,8 miliona/mm³ u kobiet) oraz objętości minutowej serca. Ani bezwzględna liczba erytrocytów, ani też zawartość hemoglobiny nie ulegają zmianie w czasie jednorazowego wysiłku, a więc czynnikiem determinującym transport tlenu jest objętość minutowa serca.

Czynniki determinujące wykorzystanie tlenu

Tlen uwolniony w mięśniach w wyniku dysocjacji oksyhemoglobiny (p. str. 67) dyfunduje, zgodnie z gradientem stężeń, do przestrzeni międzykomórkowej i dalej do komórek. Musi więc być przez te komórki szybko wykorzystywany, tak by istniał stały gradient stężeń skierowany do komórki. Jedynym miejscem wykorzystania tlenu w komórce są organelle zwane mitochondriami. Wydaje się, że mitochondria są w stanie zużyć każdą ilość tlenu dostarczonego przez układ krążenia. Przemawiałby za tym choćby fakt ogromnego wzrostu różnicy tętniczo-żylnej tlenu w pracującym mięśniu. Prawdopodobnie zatem czynnikiem limitującym jest raczej dostawa tlenu do mięśni, a nie możliwość jego utylizacji.

V̇O_2max a wiek

Maksymalną wielkość V̇O_2max osiąga się w wieku 20–25 lat; potem wielkość ta stopniowo się zmniejsza. Tempo spadku wynosi ok. 1% na rok. Jest on następstwem powolnego zmniejszania się masy mięśniowej oraz sprawności układu krążenia i oddechowego. Stała aktywność fizyczna zwalnia tempo zmniejszania się V̇O_2max wraz z wiekiem (p. str. 174).

Wpływ treningu na V̇O_2max

Trening wytrzymałościowy trwający 2–3 miesiące, w który są angażowane duże masy mięśni, zwiększa V̇O_2max o ok. 15%. Przyrost ten jest mniejszy u osób z wyjściowym wysokim V̇O_2max i większy u osób z wyjściowym niskim V̇O_2max. Większy wzrost V̇O_2max uzyskuje się w wyniku bardzo intensywnych, długotrwałych (wieloletnich) treningów. Predyspozycja do bardzo dużych wartości V̇O_2max jest zdeterminowana w dużym stopniu przez czynniki genetyczne. Wpływają one również w znacznej mierze na wielkość przyrostu V̇O_2max w czasie treningu. Głównymi przyczynami wzrostu V̇O_2max w czasie treningu są: wzrost objętości wyrzutowej serca, wzrost liczby mitochondriów oraz wzrost liczby naczyń włosowatych w mięśniach. Ostatnie dwa czynniki powodują zwiększenie ekstrakcji tlenu w pracującym mięśniu (zwiększenie różnicy tętniczo-żylnej wysycenia krwi tlenem).

Przerwanie treningu powoduje stopniowe obniżanie się V̇O_2max.

1.2.3.3. Wydolność fizyczna

Wydolność fizyczna obejmuje trzy aspekty, a mianowicie:

● zdolność do wysiłku fizycznego;

● zdolność do tolerowania zmian homeostazy w czasie wysiłku;

● zdolność do szybkiego przywracania spoczynkowej homeostazy w okresie powysiłkowej odnowy.