Значение VO2 — показатель здоровья или маркер производительности?

Скандинавское двоеборье, сочетание лыжных гонок и прыжков с трамплина, было одним из первых пяти видов спорта на первых зимних Олимпийских играх, состоявшихся во Франции в 1924 году. продолжают оставаться бастионами четырехлетних соревнований, и, по сути, шесть самых титулованных зимних олимпийцев всех времен — это спортсмены-аэробики, участвовавшие в этих изнурительных гонках на выносливость.

 

Но, учитывая, что зимние Олимпийские игры обычно проводятся на возвышенностях, где давление кислорода ниже, чем на более низких высотах, возникают вопросы о том, как эти условия влияют на VO.₂ и, следовательно, их аэробная подготовка и производительность — и отличаются ли эти высотные спортсмены от своих летних коллег, которые обычно живут и тренируются на более низких высотах?

Чтобы понять эти и другие вопросы, нам нужно сначала немного углубиться в науку и ценность измерения потребления кислорода или VO2.₂.

В этой статье будут рассмотрены некоторые аспекты физиологии, применения и ценности измерения VO2._{2 —} учитывая, что этот параметр часто считается синонимом спортивных результатов.

• Если вы являетесь личным тренером и не совсем уверены, в чем на самом деле разница между абсолютным и относительным VO2, эта статья поможет прояснить этот вопрос!
• И если вы тренер по спортивным достижениям или тренер по силовой и физической подготовке, это будет как раз для вас и поможет вам сосредоточиться на правильно измерения производительности.

Абсолютный и относительный VO₂

В простейшей форме VO₂ это разница между вдыхаемым кислородом и кислородом, выдыхаемым в единицу времени (например, одну минуту), и VO₂max будет наибольшим количеством, которое тело может потреблять. Как обозначает это слово, абсолютный VO₂ отражает общее (абсолютное) количество кислорода, потребляемого организмом, независимо от размера, возраста или пола, тогда как относительный VO₂ указывает на то, что оценка скорректирована до некоторого эталона, который является единицей массы или одним килограммом (1 кг). Все единицы измерения метрические:

• Абсолютный голос₂ = литров в минуту (л/мин)
• Относительный ВО₂ = миллилитры в минуту на килограмм (единица массы), которая переписывается как миллилитры на килограмм в минуту или мл/кг/мин (1000 мл = 1,0 л). Например, если Питер весит 220 фунтов. (100 кг) и имеет ВО₂max 4,0 л/мин, его относительный VO₂max будет 40 мл/кг/мин (см. Таблицу 1-1 ниже).

использование абсолютного и относительного Vo2 для измерения затраченных калорий

Как абсолютный, так и относительный VO₂ предоставить ценную информацию. Принимая во внимание роль кислорода в обмене веществ (т. е. в сжигании топлива), количественная оценка общего количества потребляемого кислорода позволяет оценить количество затраченных калорий.

На самом деле вы можете использовать VO2, чтобы получить точную картину потери веса за счет метаболических эквивалентов.

Хотя это и не точно, ученые используют в среднем пять (5) калорий на каждый литр потребляемого кислорода. Следовательно, если бы Мэри бежала на беговой дорожке и потребляла 2,0 л/мин, она тратила бы 10 ккал в минуту или 200 ккал за 20-минутный период.

Расчет относительных и абсолютных баллов

К сожалению, абсолютное ВО₂ баллы нельзя использовать для сравнения людей друг с другом или с нормами (т. е. профессиональными требованиями), учитывая множество существующих различий, особенно в массе тела (более тяжелый человек сжигает больше кислорода в состоянии покоя).

Следовательно, абсолютный VO₂ баллы конвертируются в относительные баллы для целей сравнения. Например, это Питер, который весит 200 фунтов. (100 кг) с ВО₂максимум 4,0 л/мин, больше подходит, чем Джейн, которая весит 125 фунтов. (56,8 кг) с ВО₂максимум 2,5 л/мин (таблица 1-1)?

Таблица 1-1: Расчет относительного VO₂ баллы

	Питер	Джейн
Масса	220 фунтов. (100 кг)	125 фунтов. (56,8 кг)
Абсолютный голос2Максимум	4,0 л/мин	2,5 л/мин
Относительный ВО2Максимум	40 мл/кг/мин *	44 мл/кг/мин *

* 2,5 л/мин = 2500 мл/мин ÷ 56,8 кг = 44 мл/кг/мин

Почему ВО₂ МАКСИМАЛЬНОЕ ЗНАЧЕНИЕ не является эффективным показателем спортивных результатов.

голос за кадром₂max уже давно считается предиктором максимальной работоспособности при выполнении упражнений (т. е. более высокие показатели VO2max означают более высокие спортивные результаты). Тем не менее, это не эффективное измерение. Пиковый голос₂ или за кадром₂max — это одноразовый лучший выстрел — поэтапный лабораторный тест — и он не представляет собой устойчивую интенсивность, которая требуется во всех видах спорта на выносливость.

Если мы посмотрим на ВО₂-наклон работы на рис. 1.1, он демонстрирует несколько линейную зависимость от дополнительной работы (AB) до тех пор, пока не будет достигнута субмаксимальная пороговая точка (B), после которой VO₂ выравнивается. Но могут выполняться дополнительные интенсивности работы (BC).

Считается, что это плато представляет либо максимальную способность митохондриальной окислительной способности, либо неспособность дальнейшего снабжения митохондрий кислородом через кровь (4).

Рисунок 1-1: Отношения между ВО₂ и интенсивность работы

Следуйте ниже для более подробного объяснения. И если вы еще не прошли специализацию NASM Performance Enhancement, в курсе есть еще много полезной информации!

Продолжим.

Точка компенсации дыхания и начало лактата в крови

Вышеупомянутые данные вызвали сдвиг в мышлении к измерению маркеров, называемых Точка дыхательной компенсации (RCP) или Начало накопления лактата в крови (OBLA) как предикторы устойчивой производительности, а не VO₂Максимум. Эти маркеры представляют собой наивысшую интенсивность, которую можно поддерживать с течением времени, и их часто называют лактатным порогом (ЛП), что неверно (1).

Вместо, лактатный порог представляет собой интенсивность упражнений, при которой количество лактата в крови начинает непропорционально увеличиваться по сравнению с нормальными значениями в состоянии покоя, и обычно это происходит рано при умеренной или высокой интенсивности упражнений (3).

факторы, которые влияют голос за кадром₂

голос за кадром₂ находится под влиянием множества других внутри- и межличностных факторов, включая (5):

• Возраст — постепенное снижение результатов после позднего подросткового возраста / начала двадцатых годов, хотя многие спортсмены мирового класса достигают пика только в конце двадцатых — начале тридцатых годов.
• Пол – у мужчин больше гемоглобина для переноса кислорода и большее количество мышечных клеток для митохондриального окисления.
• Генетика – пожалуй, самая влиятельная.
• Уровень кондиционирования (VO₂максимальные баллы обычно увеличиваются с обучением).
• Высота над уровнем моря и температура – ​​обсуждаются в следующем разделе.
• Межличностные физиологические различия — вентиляционные мышцы, типы мышечных волокон, уровни окислительных ферментов и т. д.
• Экономия движения – опытные бегуны бегают более эффективно, чем бегуны-новички, бег требует большего мышечного напряжения, чем езда на велосипеде (т.е. вовлечение верхних конечностей).

голос за кадром₂ max лучше предсказывает общее состояние здоровья, а не производительность

Пока ВО₂max имеет ограниченное значение как показатель производительности, но имеет большое значение как предсказатель общего состояния здоровья и при определении стандартов работоспособности для различных профессий. Люди, которые физически активны, обычно имеют более высокий VO2.₂максимальные баллы и имеют более низкий риск заболеваемости и смертности.

Так же, как и ВО₂ отражает работоспособность, многие физически требовательные профессии (например, пожарные службы, военные) полагаются на эти баллы для оценки способности человека выполнять рабочие обязанности безопасно и компетентно.

голос за кадром₂ и производительность в более холодных и высоких средах

Увеличение высоты обычно снижает температуру окружающей среды, что может негативно сказаться на спортивных результатах. Распространенным заблуждением является то, что на высоте воздух содержит меньше кислорода, что затрудняет дыхание, что, в свою очередь, снижает физическую работоспособность. Однако проблема заключается не в концентрации кислорода, а в пониженном давлении окружающего воздуха, выталкивающего кислород в легкие и кровь.

Закон Дальтона о парциальных давлениях гласит, что общее давление газа равно сумме парциальных давлений отдельных газов (например, кислорода, углекислого газа) (1-2). На больших высотах общее давление атмосферного воздуха падает, поэтому падает и парциальное давление кислорода.

Например, на уровне моря атмосферный воздух имеет общее давление 760 мм рт. ст., а с кислородом, составляющим 20,93% от этого значения, парциальное давление составляет 159 мм рт. ст. (760 x 0,2093 = 159 мм рт. ст.). Однако на высоте 14 000 футов (4267 метров) атмосферный воздух создает общее давление только 447 мм рт. ст., а с кислородом, составляющим 20,93% от этого значения, парциальное давление составляет 94 мм рт. ст. (447 x 0,2093 = 94 мм рт. ст.). Проще говоря, это означает, что в ваши легкие и кровь поступает меньше кислорода.

Что такое эртропоэз? и как долго это длится?

Более низкое давление снижает способность кислорода проникать из легких в кровь и связываться с гемоглобином для транспортировки к клеткам, в результате чего меньше кислорода доступно для митохондриального окисления. Чтобы компенсировать это снижение, организм начинает вырабатывать дополнительные эритроциты вскоре после достижения высоты, а зрелые эритроциты появляются в крови примерно через семь дней пребывания на высоте (6). Этот процесс называется эритропоэз и регулируется гормоном эритропоэтином (ЭПО)*.

Это помогает объяснить, почему спортсмены традиционно поднимались на высоту, чтобы тренироваться, а затем возвращались на более низкие высоты, чтобы выступить, потому что у них больше эритроцитов для переноса кислорода. Этот эффект обычно длится не более нескольких недель, потому что продолжительность жизни эритроцитов составляет всего около 4 недель. Реальность, однако, такова, что этот метод не гарантирует улучшения производительности, потому что для повышения производительности требуется нечто большее, чем просто увеличение способности переноса кислорода к клетке.

* Синтетические альтернативы ЭПО широко распространены в видах спорта, требующих выносливости, — некоторые спортсмены могут предпочесть использовать их и обманывать.

как меняется наше дыхание на холодном воздухе

По прибытии на высоту наша механика дыхания резко меняется. Воздух холоднее и суше, и его необходимо согревать и увлажнять при попадании в организм. Это приводит к более быстрой потере жизненно важных жидкостей и обезвоживанию, а также к потенциальному бронхоспазму, который может противодействовать обычным эффектам бронходилатации, возникающим во время физических упражнений с высвобождением адреналина и норадреналина (1).

Потери жидкости уменьшают объем нашей крови, что снижает ударный объем или объем крови, выбрасываемой сердцем при каждом сокращении. Чтобы компенсировать и поддерживать сердечный выброс (показатель того, насколько интенсивно работает сердце), сердце бьется быстрее, что может ограничивать способность к более интенсивным упражнениям.

вентиляция легких и уровень лактата в крови

Другая непосредственная адаптация, возникающая на высоте, связана с вентиляцией. Чтобы учесть более низкое парциальное давление кислорода, мы увеличиваем наши дыхательные объемы, объем воздуха, перемещаемый при нормальном дыхании. Это сопровождается более сильным выдохом (гипервентиляция), который выталкивает больше углекислого газа (CO₂) из наших легких и из крови. Учитывая CO₂роль в регулировании дыхания и pH крови, организм реагирует, производя больше CO₂ что он делает, используя наш драгоценный буфер лактата, и уменьшает его количество, доступное для высокоинтенсивной работы.

Спортсмены часто испытывают заметно более высокий уровень лактата в крови и снижение работоспособности при высокоинтенсивной работе при первоначальной тренировке на высоте. Этот уменьшенный буфер лактата в крови также может поставить под угрозу почти максимальную производительность, когда спортсмен возвращается к более низким высотам.

Однако после нескольких недель пребывания на высоте наша сердечно-легочная система подвергается нескольким корректировкам, чтобы попытаться вернуться к нормальному состоянию. но ученые сходятся во мнении, что тренировки на высоте могут быть не такими полезными, как считалось раньше.

Как получить пользу от тренировок на высоте без недостатков

Последующие стратегии, отчасти благодаря новым технологиям, оптимизируют многие преимущества тренировок на высоте без потенциальных недостатков, в том числе:

• Гипоксические спальные камеры, где люди живут в помещениях, имитирующих высоту, вдыхая более низкие концентрации кислорода, но обычно тренируются на более низких высотах.
• Прерывистое гипоксическое воздействие (т. е. живое высокопоставленное низкое) — поездка на работу на 33 мили между Солт-Лейк-Сити и Парк-Сити — перепад почти 3000 футов (800 м).
• Использование дополнительного кислорода при проживании на больших высотах, но не во время тренировок.

другие факторы, которые могут препятствовать спортивным результатам на больших высотах и ​​​​на морозе.

Спортсмены, соревнующиеся на высоте и на холоде, также должны бороться с другими физиологическими факторами, которые могут препятствовать общей производительности (1):

• Терморегуляция – правильное наложение тканей и слоев для обеспечения надлежащего отвода избыточного тепла без остаточного контакта мокрых тканей с кожей, что может вызвать гипотермию.
• Снижение мобилизации свободных жирных кислот из запасов подкожного жира из-за периферической вазоконстрикции в холодном климате может уменьшить доступность жиров в качестве топлива для мышечных клеток и вызвать более высокую скорость использования гликогена и потенциал истощения.
• Измененная физиологическая функция нервов и мышц, измененные модели рекрутирования мышечных волокон и снижение скорости сокращения мышц и способности генерировать силу — все это может снизить уровень мышечной силы и мощности.

Так как же эти события меняют зимнего спортсмена по сравнению с летним спортсменом? Конечно, было бы трудно делать какие-либо однозначные заявления, но очевидно, что зимние спортсмены сталкиваются с большими препятствиями, когда дело доходит до их тренировок и выступлений.

Им, безусловно, следует более тщательно продумать и обдумать планирование своих тренировочных режимов, если они хотят добиться успеха. Итак, на этой Олимпиаде 2018 года давайте оценим этих спортсменов на выносливость с уникальной точки зрения, которая больше, чем просто зритель, наблюдающий за лучшими спортсменами мира.

Благодаря вашему более глубокому пониманию того, через что пришлось пройти каждому спортсмену на выносливость, чтобы попасть на эти игры, я надеюсь, что ваша оценка их усилий вызовет искреннее восхищение и уважение.

И если вы тренируете спортсменов для соревнований в холодных или высокогорных условиях, я надеюсь, что это было освежением в науке, лежащей в основе VO2.

Использованная литература:

1. Покари Дж., Брайант С.С. и Комана Ф. (2015). Физиология упражнений. Филадельфия, Пенсильвания. Компания Ф. А. Дэвис.
2. Катч В.А., МакАрдл В.Д. и Катч Ф.И. (2011). Основы физиологии упражнений (4^й). Балтимор, Мэриленд. Липпинкотт, Уильямс и Уилкинс.
3. Кенни В.Л., Уилмор Дж.Х. и Костилл Д.Л. (2015). Физиология спорта и физических упражнений (5^й). Шампейн, Иллинойс. Кинетика человека.
4. Типтон CM (редактор), (2006). Расширенная физиология упражнений ACSM. Балтимор, Мэриленд. Липпинкотт, Уильямс и Уилкинс
5. Ноукс Т. (2003). История бега. (4-е изд.). Шампейн, Иллинойс. Кинетика человека.
6. Робергс Р.А. и Робертс С.О. (1997). Физиология упражнений – выполнение упражнений и клиническое применение. Сент-Луис, Миссури, Mosby Year Book, Inc.