Fizjologia wysiłku i treningu fizycznego. Отсутствует
fakt, że w wyniku treningu wytwarzanie w mięśniach ATP na drodze przemian tlenowych rozpoczyna się wcześniej niż u nietrenowanych. Po zaprzestaniu wysiłku, w okresie odnowy, pobór tlenu nie wraca natychmiast do wartości spoczynkowej, lecz zmniejsza się stopniowo. To podwyższone powysiłkowe zużycie tlenu nazywamy długiem tlenowym (ryc. 1.6). Wspomnieć tu należy, że termin dług tlenowy proponuje się zastąpić innymi terminami, a zwłaszcza terminem powysiłkowe nadmierne zużycie tlenu (EPOC – excess post-exercise oxygen consumption). Wyróżniamy dwie fazy długu tlenowego: fazę szybką (pierwsze 2–3 min) i fazę wolną (nawet ponad 30 min). Dług tlenowy (licząc w litrach zużytego O2) jest większy od deficytu tlenowego. Oznacza to, że nie jest on prostym „zwrotem” objętości tlenu, którego niedobór wystąpił na początku wysiłku. Obecnie różnicę tę wyjaśnia się jak następuje. W fazie szybkiej długu następuje odbudowa zasobów ATP i fosfokreatyny, a także zapasów tlenu związanego z mioglobiną i tlenu rozpuszczonego w płynie pozakomórkowym w pracujących mięśniach. Stanowi to ok. 20% długu. Również zwiększona praca mięśnia sercowego i mięśni oddechowych wraca do wartości spoczynkowej stopniowo, co wymaga zwiększonej dostawy tlenu. Tlen jest także zużywany do produkcji energii niezbędnej do konwersji mleczanu do glukozy w wątrobie. Do wzrostu powysiłkowego zużycia tlenu przyczynia się również podwyższona ciepłota ciała i katecholaminy, wydzielane w zwiększonej ilości w czasie wysiłku.
Rycina 1.6.
Deficyt tlenowy i dług tlenowy (EPOC). Dług tlenowy jest większy niż deficyt tlenowy.
1.2.2. Pobór tlenu w czasie wysiłku o stałym obciążeniu
W czasie wysiłków o stałym obciążeniu plateau zużycia tlenu występuje jedynie przy obciążeniach poniżej progu mleczanowego (próg mleczanowy, p. str. 21 i 22), natomiast przy obciążeniach powyżej progu mleczanowego plateau nie występuje. W miarę kontynuowania wysiłku po fazie szybkiego wzrostu poboru tlenu następuje faza powolnego wzrostu poboru tlenu (nazwano ją wolnym komponentem kinetyki poboru tlenu) (ryc. 1.7).
Rycina 1.7.
Pobór tlenu w czasie wysiłku o stałym obciążeniu. Przy obciążeniu poniżej progu mleczanowego ustala się steady state, natomiast przy obciążeniu powyżej progu mleczanowego następuje stały wzrost poboru tlenu (wg Żołądź J.A.: Wydolność fizyczna człowieka. W: Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego, red. J. Górski. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2006).
1.2.3. Pobór tlenu w czasie wysiłku o wzrastającym obciążeniu; V̇O2max
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 (V̇O2max). V̇O2max wyraża się w litrach/minutę lub w mililitrach/kilogram masy ciała/minutę. Ten drugi sposób jest bardziej obiektywny, gdyż uwzględnia masę ciała. Wartości V̇O2max 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 V̇O2max. 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 V̇O2max. 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 V̇O2max jest obciążeniem porównywalnym dla badanych o różnej wydolności. Przy tym sposobie doboru obciążenia osoba o małej wydolności (niskim V̇O2max) wykonuje wysiłek ze znacznie mniejszym obciążeniem niż osoba o dużej wydolności. Wielkość V̇O2max jest uznawana za najlepszy miernik wydolności fizycznej ustroju. Pomiar V̇O2max 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 V̇O2max.
Tabela 1.4.
Wielkości V̇O2max w zależności od wieku i płci (wg S.K. Powers, E.T. Hoowley, 2009, zmodyfikowano)
1.2.3.1. Metody pomiaru V̇O2max
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 V̇O2max. 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 V̇O2max zależy od sposobu dozowania wysiłku. Najwyższe wartości V̇O2max uzyskano w czasie biegu na bieżni ustawionej pod kątem (zwykle od +3 do +10°). Zaleca się, by do oceny V̇O2max 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 V̇O2max 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 V̇O2max.
V̇O2max 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 V̇O2max jest odczytywane z nomogramu. Szczegółowy opis tej metody znajduje się na str. 90.
Metoda ta nie jest tak dokładna jak pomiar bezpośredni V̇O2max. Skrupulatnie wykonana pozwala na określenie V̇O2max z dokładnością ok. 10%.
Opracowano wiele innych pośrednich metod określania V̇O2max. 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