VO2max

Do napisania tekstu sprowokował mnie mój powrót do treningów po prawie 9 miesięcznej przerwie. Za cel postawiłem sobie start na Akademickich Mistrzostwach Polski, które odbędą się w pierwszą rocznicę mojego debiutu w Biegu Rzeźnika. Planując trening biorę pod uwagę wiele czynników zewnętrznych takich jak pogoda, plan zajęć czy miejsce w jakim się znajduję, ale kieruję się również wewnętrznymi wyznacznikami takimi jak samopoczucie, tętno, a czasem nawet tajemniczo brzmiący VO2max (pułap tlenowy).

Parametr ten określa zdolność organizmu do pochłaniania tlenu, który determinuje możliwości jego metabolizmu tlenowego. Wysoki VO2max daje możliwość intensywnej pracy na bazie ekonomicznego metabolizmu tlenowego, ale również zwiększa "zdolność kredytową" przy zaciąganiu długu tlenowego!

VO2max jest parametrem określającym zdolność organizmu do pochłaniania tlenu. Nazwa składa się z litery V jako symbolu objętości, O2 rozumianego jako tlen, oraz przydawka max sugerującego że chodzi o maksymalne wartości tej objętości. MAKSYMALNA OBJĘTOŚĆ TLENOWA, jest więc ilością tlenu wyrażoną w mililitrach, pochłoniętych przez organizm w ciągu jednej minuty, co jest następnie przeliczane na 1kg masy ciała. Bardziej obrazowo charakteryzuje to wzór:

Aby osiągnąć maksymalny pułap takiej wymiany gazowej nie wystarczy szybko, albo głęboko oddychać – trzeba wywołać maksymalną różnicę między ciśnieniem parcjalnym tlenu we krwi tętniczej, a powietrzem atmosferycznym. Najprostszą drogą do osiągnięcia takiego stanu jest spalenie jak największej ilości tlenu krążącego w ustroju, do czego wykorzystuje się najczęściej bieżnię mechaniczną, a w przypadku sportowców dowolne urządzenie stacjonarne dające możliwość narzucenia wysiłku o dużej intensywności. Kilka lat temu kiedy urządzenia mechaniczne tego typu nie posiadały dokładnego komputerowego sterowania dającego możliwość dokładnej kontroli narzucanego obciążenia, radzono sobie w bardziej oryginalny sposób - tak jak na zdjęciu na samej górze z laboratorium załadowanym na melexa :) Osoba badana zakłada maskę do której podawana jest mieszanka gazów atmosferycznych o stałych proporcjach i ciśnieniu , oraz odprowadzenie do analizatora składu powietrza wydychanego. Test trwa zazwyczaj 15 – 20 minut przy stale rosnącym obciążeniu i jest prowadzony do odmowy czyli do momentu w którym badany stwierdzi że nie jest w stanie kontynuować wysiłku. Na przykładowej bieżni mechanicznej obciążenie można dawkować w dwojaki sposób : albo przez stałe podnoszenie prędkości, albo poprzez zmianę kąta jej nachylenia. Można również wykorzystać rower stacjonarny, ergometr wioślarski lub dowolne inne urządzenie, pod warunkiem że umożliwi ono osiągnięcie badanemu maksymalnego zmęczenia na drodze obciążania jego najbardziej wydolnych mięśni. W mojej karierze dwukrotnie wyznaczałem ten parametr będąc w okolicach szczytu zimowych przygotowań wytrzymałościowych. Pierwszy raz na Politechnice Opolskiej w 2010r, oraz rok później w laboratorium Katowickiej AWF. Nie mam żadnej pamiątki z tego eksperymentu, ale na potrzeby tego artykułu Szyman Braciszewski zgodził się udostępnić na blogu nagrania z końcówki pomiaru w którym brał niedawno udział w Bydgoszczy.

W drugiej części filmiku zostały zamieszczone wyniki testu wraz z analizą poziomu kwasu mlekowego. Jego kumulacja w organizmie wynika ze wrastającej intensywności pracy. Zależność jest taka, że dopóki kwas mlekowy nie przekroczy umownej granicy stężenia 4,0 mmol/l krwi, pochłaniany tlen jest w stanie pokryć potrzeby energetyczne mięśni tak, aby przy stałym obciążeniu kwas mlekowy był jednocześnie usuwany z krwiobiegu przez co w obliczu kontynuacji wysiłku jego stężenie będzie utrzymywać się na stałym poziomie. Jeśli natomiast intensywność wysiłku spowoduje, że przekroczy się tą granicę, układ krwionośny nie nadąży już z usuwaniem kwaśnych metabolitów z organizmu i będą się one gromadzić, do momentu kiedy intensywność obciążenia nie zmniejszy się, by umożliwić ich usunięcie. Czas przywracania wyjściowego stężenia mleczanu we krwi trwa stosunkowo krótko i nagromadzone kwaśne produkty na pewno nie są przyczyną powysiłkowego bólu zwanego popularnie zakwasami. Granica 4,0mmol/l o której już wspomniałem jest oczywiście umowna i zmienna osobniczo, należy więc traktować ją orientacyjnie. Na wykresie Szymona wyraźnie widać, że kwas mlekowy zaczął gromadzić się tuż przed pomiarem uzyskanym na odcinku z prędkością 18km/h. Wynik ten świadczy o wysokim wytrenowaniu zawodnika, ponieważ tak duża szybkość dla wielu amatorów biegania jest nie osiągalna, a u Szymona dopiero wtedy przemiany beztlenowe zaczynają przeważać nad tlenowymi, pozostawiając mu jeszcze spory zapas możliwości dla sposobów spożytkowania swojej energii.

Na poziom VO2max wpływ mają różne czynniki choć w przeważającej mierze jest on ograniczony przez genetykę. Różnice między płcią męską a żeńską wynikają przede wszystkim z faktu przeliczenia parametru na kilogram masy ciała, co przy większej zawartości tkanki tłuszczowej i mniejszej masie mięśniowej nie pozwala kobietom osiągać takich samych wyników co mężczyźni. Analizując pomiar należy mieć na uwadze, że nie bez znaczenia jest tu również wysokość nad poziomem morza – im wyżej, tym niższe ciśnienie parcjalne tlenu atmosferycznego, przez co przyjmuje się, że każde 1000m n.p.m. może pociągać za sobą ubytek 10%VO2max. Osoba o dużej wydolności bez wątpienia poradzi sobie w Polskich górach, jednak jeśli ktoś na poziomie morza dysponuje wartościami rzędu 30ml/kg/min, bardzo prawdopodobne że na wysokości 2000m n.p.m. będzie mu towarzyszyć wrażenie, że nie potrafi efektywnie zaczerpnąć powietrza. Odnosząc wyniki testu VO2max do wieku obserwuje się samoistny przyrost jego wartości od momentu urodzin do 20 roku życia. Potem parametr ten zmniejsza się w tempie około 9% na dekadę, przy czym nie bez znaczenia jest tutaj aktywność fizyczna, która może spowolnić ten proces. Co do samego treningu, kwestią sporną jest w jakim stopniu jest to właściwość podlegająca adaptacji. Prawdopodobnie można nawet dosyć znacząco poprawiać zdolności pochłaniania tlenu, ale nie jest możliwe przesunąć limitów narzuconych przez genetykę. Niektórzy badacze podają, że maksymalny pobór tlenu stanowi granicę wysiłku dla organizmu sportowca zmagającego się z rekordami. Mając jednak świadomość jak wiele czynników może mieć znaczenie w osiągnięciu wymiernego wyniku sportowego, można odrzucić takie założenie popierając to dowodami z historii sportu.

Dave Bedford, który w swoich treningach wyróżniał się kolosalną objętością treningową, biegając 320-330 km tygodniowo, przy wcale nie małej intensywności, wyróżniał się wynikiem VO2max rzędu 85ml/kg/min! Międzynarodowe wyniki zaczął osiągać już w wieku 16 lat a dzięki katorżniczemu treningowi w wieku 23 lat pobił rekord świata na 10 000m (27,30; 1973r.). Zakończył karierę w wieku 25 lat z powodu wyniszczenia kontuzjami które nieustanie towarzyszyły jego karierze.

Niewiele niższy VO2max osiągnął mistrz techniki biegowej Steven Preafontaine – 84,4ml/kg/min – będąc rekordzistą świata na 1milę - 3,54; 1977. Cztery lata później jego rekord został pobity przez Sebastiana Coe z wynikiem 3,47,33 co wydaje się być wbrew logice biorąc pod uwagę, że legitymował się on VO2max rzędu 77ml/kg/min. Oboje mieli nienaganną technikę biegu, jednak Coe miał prawdopodobnie trudniejszych rywali na arenie międzynarodowej, a nawet na swoim własnym angielskim podwórku, co widocznie kazało mu przekraczać psychologiczne bariery jego fizycznych możliwości.

Wili Motolo, i Derek Clayton to maratoczycy z wynikami niemal 70ml/kg/min, zdolni biegać dystans maratoński w 2 godziny 8 minut z niewielkim hakiem. Szymon Braciszewski schodząc z bieżni - co widać na załączonym filmiku - wykręcił równe 70ml/kg/min, ja w 2011r dobrnąłem do 69 ml/kg/min,co mogło by sugerować naszą konkurencyjność wobec wyżej wymienionych Maratończyków. Jednak wynik 2:08 leży jak na razie daleko poza naszym zasięgiem - jeszcze 2 lata temu rekordu Polski należał do Grzegorza Gajdusa - 2:09:23 (obecnie 2:07:29 - Henryk Szost).

Podając takie różne wartości VO2max możemy nie bardzo orientować się czy to dużo czy mało, ponieważ nie mamy punktu odniesienia. Mogła nim być np. antylopa, której VO2max wynosi aż 300ml/kg/min, co jest wartością nie osiągalną dla człowieka, ale dla samego zwierzęcia również możliwa do utrzymania jedynie przez kilka sekund. Nie zmienia to jednak faktu, że człowiek na drodze polowania nie ustępliwego jest w stanie taką antylopę zabiegać na śmierć.

Cyfry bardziej realne w ramach których funkcjonują przeciętni zjadacze chleba tak bardzo się między sobą różnią, że podawanie jakiejkolwiek średniej populacyjnej było by w każdym wariancie kłamliwą wartością. Niezbędne minimum potrzebne do prowadzenia samodzielnego życia w pożądanym komforcie wynosi 15-18ml/kg/min.  Idąc tropem wyliczeń narzuconych danymi przytaczanymi przy analizie VO2max w zależności do wieku, dojdziemy do wniosku, że te minimalne wartości osiągnięte zostają statystycznie w wieku 74lat, a przy aktywnym trybie życia dopiero około 88 r.ż. Znajduje to spore potwierdzenie w praktyce, natomiast liczne badania dowodzą, że duże znaczenie dla wydłużania tego okresu dobrej jakości życia, ma VO2max osiągnięte do 25roku życia. Stoi to jednak w opozycji do opinii negujących plastyczność tego parametru pod wpływem treningu. Jako zupełne minimum dla maksimum pochłaniania tlenu uznaje się 13 ml/kg/min, poniżej którego osoba nie jest w stanie wykonać samodzielnie niektórych czynności dnia codziennego.

Znajomość VO2max nie daje więc żadnych podstaw aby porównywać zawodników, jest jednak bardzo przydatna w planowaniu treningu. Pozwala ona oszacować jakie reakcje zachodzą w organizmie sportowca pod wpływem wybranych obciążeń, oraz daje możliwość rozgraniczenia tych obciążeń np. na skali procentowej.

Przyjmuje się, że wysiłek fizyczny angażujący 30% VO2max, jest dla Człowieka najbardziej "ekonomiczny". Co to znaczy. Otóż przy takiej intensywności nie dochodzi w ustroju do kumulacji kwaśnych produktów przemiany materii; Energia pozyskiwana jest na bazie utleniania węglowodanów i tłuszczy, które są bardzo wydajne, a koszt energetyczny usunięcia zbędnych produktów ich przemiany jest niewielki. Bardziej lub mniej intensywna praca niż na tym poziomie sprawi że stosunek wykonanej pracy względem użytej energii będzie mniej korzystny. Jako, że tętno wzrasta wraz ze wzrostem obciążenia VO2max, wybierając się na Rzeźnika warto oszacować przy jakich wartościach tętna angażujemy VO2max na poziomie wspomnianych 30%. 

Na potrzeby treningu dokonuje się konkretnych podziałów intensywności wysiłku, aby dozować pożądane bodźce, które pozwolą realizować wybrane cele. W dyscyplinach o aerobowym charakterze wysiłku podstawę stanowi praca na poziomie 50% VO2max. Jest to również intensywność zalecana osobom uprawiającym sport w celach rekreacyjnych i terapeutycznych ze względu na szeroki wachlarz korzyści płynący z wysiłku o charakterze tlenowym, który ze względu na właściwości  wzmacniające serce i korzystnie wpływające pozostałe organy jest popularnie zwany treningiem kardio.