Il valore del VO2: misura della salute o indicatore delle prestazioni?

La combinata nordica, una combinazione di sci di fondo e salto, fu uno dei cinque sport originali alle prime Olimpiadi invernali tenutesi in Francia nel 1924. Ancora oggi, sport di resistenza come il biathlon, lo sci di fondo e la combinata nordica continuano come baluardi della manifestazione quadriennale e, infatti, i sei olimpionici invernali più decorati di tutti i tempi sono tutti atleti di aerobica che hanno partecipato a queste estenuanti gare di resistenza.

Ma, considerando come le Olimpiadi invernali si tengono generalmente ad altitudini più elevate dove le pressioni di ossigeno sono inferiori rispetto a quote più basse, solleva interrogativi sul modo in cui questi ambienti influenzano il VO₂ e successivamente il loro allenamento e le loro prestazioni aerobiche - e se questi atleti di alta quota sono diversi dalle loro controparti estive che generalmente vivono e si allenano a quote inferiori?

Per comprendere queste e altre domande, dobbiamo prima scavare un po 'più a fondo nella scienza e nel valore della misurazione del consumo di ossigeno o VO₂.

Questo articolo esaminerà un po 'di fisiologia, applicazione e il valore della misurazione del VO_{2 -} dato che questo parametro è spesso considerato sinonimo di prestazione atletica.

• Se sei un allenatore personale e non sei sicuro di quale sia realmente la differenza tra VO2 assoluto e relativo, questo articolo ti aiuterà a chiarire il problema!
• E se sei un allenatore di prestazioni sportive, questo sarà quello che fa per te e può aiutarti a concentrarti sul destra misurazioni delle prestazioni.

VO assoluto e relativo₂

Nella sua forma più semplice, VO₂ è la differenza tra ossigeno inspirato e ossigeno espirato in un'unità di tempo (ad es. un minuto) e VO₂max sarebbe la quantità massima che il corpo è in grado di consumare. Come la parola denota, VO assoluto₂ riflette la quantità totale (assoluta) di ossigeno consumata da un corpo, indipendennte dalle dimensioni, dall'età o dal sesso, considerando il VO relativo₂ indica quel punteggio corretto con qualche riferimento, che risulta essere un'unità di massa o un chilogrammo (1 kg.). Le unità di misura sono tutte metriche:

• VO assoluto₂ = Litri al min (L / min)
• VO relativo₂ = millilitri al minuto per chilogrammo (un'unità di massa) che viene riscritta come millilitri per chilogrammo al minuto o mL / kg / min (1.000 mL = 1.0 L). Ad esempio, se Peter pesa 220 libbre. (100 kg) e ha un VO₂max di 4,0 L / min, il suo relativo VO₂max sarebbe 40 mL / kg / min (fare riferimento alla Tabella 1-1 di seguito).

utilizzando la Vo2 assoluta e relativa per misurare le calorie consumate

VO sia assoluto che relativo₂ fornire informazioni preziose. Considerando il ruolo dell'ossigeno nel metabolismo (cioè bruciare combustibili) quantificare la quantità totale di ossigeno consumato fornisce una stima delle calorie consumate. Sebbene non siano esatti, gli scienziati usano una media di cinque (5) calorie per ogni litro di ossigeno consumato. Pertanto, se Mary correva su un tapis roulant e consumava 2,0 L / min, consumerebbe 10 kcal al minuto o 200 kcal per un periodo di 20 minuti.

Calcolo dei punteggi relativi e assoluti

Sfortunante, VO assoluto₂ i punteggi non possono essere utilizzati per confrontare gli individui l'uno con l'altro o contro le norme (cioè i requisiti professionali) date le molte differenze esistenti, specialmente nel peso corporeo (una persona più pesante brucia più ossigeno a riposo).

Di conseguenza, VO assoluto₂ i punteggi vengono convertiti in punteggi relativi a scopo di confronto. Ad esempio, è Peter che pesa 200 libbre. (100 kg) con un VO₂max di 4,0 L / min più in forma di Jane che pesa 125 libbre. (56,8 kg) con un VO₂max di 2,5 L / min (Tabella 1-1)?

Tabella 1-1: Calcolo del VO relativo₂ punteggi

* 2,5 L / min = 2.500 mL / min ÷ 56,8 kg = 44 mL / kg / min

Perché VO₂ MAX VALUE non è una misura efficace delle prestazioni sportive

VO₂max è stato a lungo considerato un predittore di massimale prestazione di esercizio (cioè, punteggi VO2max più alti implicano prestazioni atletiche maggiori). Tuttavia, non è una misurazione efficace. Un picco di VO₂ o VO₂max è un tiro migliore una tantum - un test di laboratorio organizzato in modo incrementale - e non rappresenta un'intensità sostenibile, che è ciò che richiedono tutti gli sport di resistenza.

Se guardiamo il VO₂-pendenza del lavoro della Figura 1.1, mostra una relazione alquanto lineare con il lavoro incrementale (A-B) fino a raggiungere un punto di soglia sub-massimale (B) dopo di che VO₂ si livella. Ma è possibile eseguire ulteriori intensità di lavoro (B-C).

Si ritiene che questo plateau rappresenti una capacità massima di capacità ossidativa mitocondriale o un'incapacità di fornire ulteriore ossigeno ai mitocondri attraverso il sangue (4).

Figura 1-1: Relazione tra VO₂ e intensità di lavoro

Continua di seguito per una spiegazione più approfondita. E se non hai ancora perseguito un 150store Performance Enhancement Specialization, ci sono molte altre ot informazioni all'interno del corso!

Continuiamo.

Respiratory compensation point & Onset of blood lactate

Le prove di cui sopra hanno generato un cambiamento nella mentalità per misurare i marcatori chiamati Punto di compensazione respiratoria (RCP) o Inizio dell'accumulo di lattato nel sangue (OBLA) come predittori di prestazioni sostenibili piuttosto che VO₂max. Questi marcatori rappresentano la massima intensità che si può sostenere nel tempo e sono spesso indicati come soglia del lattato (LT), che non è corretto (1).

Anziché, La soglia del lattato rappresenta l'intensità dell'esercizio alla quale la quantità di lattato nel sangue inizia a salire in modo sproporzionato al di sopra dei normali valori di riposo e generalmente si verifica precocemente a intensità di esercizio da moderate a vigorose (3).

fattori che influenzano VO₂

VO₂ è influenzato da una miriade di altri fattori intra- e interpersonali che includono (5):

• Età: diminuzione graduale dei punteggi dopo la fine dell'adolescenza / primi vent'anni, sebbene molti atleti di livello mondiale raggiungano il picco solo tra la fine degli anni venti e l'inizio dei trenta.
• Genere: gli uomini hanno più emoglobina per trasportare ossigeno e una maggiore quantità di cellule muscolari per l'ossidazione mitocondriale.
• Genetica - forse la più influente.
• Livello di condizionamento (VO₂i punteggi massimi generalmente aumentano con l'allenamento).
• Altitudine e temperatura - discusse nella sezione successiva.
• Variazioni fisiologiche interpersonali: muscoli ventilatori, tipi di fibre muscolari, livelli di enzimi ossidativi, ecc.
• Economia di movimento: i corridori esperti corrono in modo più efficiente dei corridori alle prime armi, la corsa richiede più azione muscolare rispetto al ciclismo (cioè il coinvolgimento degli arti superiori)

VO₂ max è un migliore predittore della salute generale e non delle prestazioni

Mentre VO₂max detiene un valore limitato come stimatore delle prestazioni, ha un grande valore come predittore della salute generale e nel determinare gli standard di capacità lavorativa per varie professioni. Gli individui che sono fisicamente attivi generalmente hanno un VO più elevato₂punteggi massimi e presentano minori rischi di morbilità e mortalità.

Allo stesso modo, come VO₂ riflette la capacità lavorativa, molte occupazioni fisicamente impegnative (ad esempio, servizi antincendio, militari) fanno affidamento su questi punteggi per quantificare la capacità di un individuo di svolgere compiti lavorativi in ​​modo sicuro e competente.

VO₂ e prestazioni in ambienti più freddi e più alti

Gli aumenti di elevazione generalmente riducono la temperatura ambiente, entrambi i quali possono avere un impatto negativo sulle prestazioni atletiche. Un malinteso comune è che in quota l'aria trattiene meno ossigeno, rendendo più difficile la respirazione, il che a sua volta riduce la capacità di esercizio. Tuttavia, non è la concentrazione di ossigeno che presenta il problema, ma la diminuzione della pressione dell'aria ambiente che spinge l'ossigeno nei polmoni e nel sangue che è il problema.

La legge di Dalton delle pressioni parziali afferma che la pressione totale di un gas è la somma delle pressioni parziali dei singoli gas (ad esempio, ossigeno, anidride carbonica) (1-2). Ad altitudini più elevate, la pressione totale dell'aria atmosferica diminuisce, quindi anche la pressione parziale dell'ossigeno.

Ad esempio, a livello del mare, l'aria atmosferica esercita una pressione totale di 760 mm Hg e con l'ossigeno che comprende il 20,93% di tale valore, mantiene una pressione parziale di 159 mm Hg (760 x 0,2093 = 159 mm Hg). A 14.000 piedi (4.267 metri) tuttavia, l'aria atmosferica esercita solo una pressione totale di 447 mm Hg e con l'ossigeno che comprende il 20,93% di tale valore, mantiene una pressione parziale di 94 mm Hg (447 x 0,2093 = 94 mm Hg). In poche parole, questo significa che meno ossigeno viene convogliato nei polmoni e nel sangue.

Cos'è l'ertrropoiesi? e quanto dura?

Pressioni inferiori riducono la capacità dell'ossigeno di attraversare i polmoni nel sangue e legarsi all'emoglobina per il trasporto alle cellule, con il risultato che è disponibile meno ossigeno per l'ossidazione mitocondriale. Per compensare questa diminuzione, il corpo inizia a produrre ulteriori globuli rossi subito dopo essere arrivato in quota con globuli rossi maturi (eritrociti) che compaiono nel sangue dopo circa sette giorni di esposizione in altitudine (6). Questo processo è chiamato eritropoiesi ed è regolato dall'ormone eritropoietina (EPO) *.

Questo aiuta a spiegare perché gli atleti hanno tradizionalmente viaggiato in quota per allenarsi, tornando in seguito a quote più basse per esibirsi perché hanno più globuli rossi per trasportare l'ossigeno. Questo effetto di solito dura al massimo alcune settimane perché i globuli rossi hanno una durata di vita di circa 4 settimane. La realtà, tuttavia, è che questa tecnica non garantisce miglioramenti delle prestazioni perché per migliorare le prestazioni è necessario più di un semplice aumento della capacità di trasporto dell'ossigeno alla cellula.

* Alternative sintetiche a EPO sono molto diffusi negli sport di resistenza: alcuni atleti potrebbero scegliere di usarli e barare.

come cambia il nostro respiro nell'aria fredda

All'arrivo in quota, la nostra meccanica respiratoria cambia drasticamente. L'aria è più freddo e più secco, e deve essere riscaldato e umidificato quando entra nel corpo. Ciò si traduce in perdite più rapide di liquidi vitali e disidratazione, nonché potenziale broncospasmo che può contrastare i normali effetti di broncodilatazione che si verificano durante l'esercizio con il rilascio di adrenalina e norepinefrina (1).

Le perdite di liquidi diminuiscono il nostro volume sanguigno che riduce il volume della corsa, o il volume di sangue espulso dal cuore ad ogni contrazione. Per compensare e mantenere la gittata cardiaca (una misura di quanto sia duro il lavoro del cuore), il cuore batte più velocemente, il che può limitare la capacità di esercizio di intensità più elevate.

ventilazione e livelli di lattato nel sangue

Un altro adatnto immediato sperimentato in quota risiede nella ventilazione. Per tenere conto delle pressioni parziali dell'ossigeno più basse, aumentiamo i nostri volumi correnti, il volume d'aria che si muove con la respirazione normale. Questo è accompagnato da espirazioni più forti (iperventilazione) che spinge più anidride carbonica (CO₂) dai nostri polmoni e dal sangue. Considerando CO₂Ruolo nella regolazione della respirazione e del pH del sangue, il corpo risponde producendo più CO₂ cosa che fa utilizzando il nostro prezioso tampone lattato e riduce la quantità disponibile per lavori ad alta intensità.

Gli atleti spesso sperimentano livelli di lattato nel sangue notevolmente più elevati e una ridotta capacità di lavoro con lavori ad alta intensità quando si allenano inizialmente in altitudine. Questo ridotto tampone di lattato nel sangue può anche compromettere le prestazioni quasi massime quando l'atleta ritorna ad altitudini inferiori.

Dopo alcune settimane in quota, tuttavia, i nostri sistemi cardiopolmonari subiscono diversi aggiusnti per cercare di tornare alla normalità, ma il consenso della scienza è che l'allenamento in quota potrebbe non essere così vantaggioso come si credeva.

Come ottenere i benefici dell'allenamento in altitudine senza gli svantaggi

Le strategie successive, grazie in parte alle tecnologie emergenti, ottimizzano molti dei guadagni derivanti dall'allenamento in elevazione senza i potenziali svantaggi, tra cui:

• Camere per dormire ipossiche in cui le persone vivono in alloggi che simulano l'altitudine respirando concentrazioni di ossigeno inferiori, ma si allenano normalmente a quote inferiori.
• Esposizione ipossica intermittente (cioè, dal vivo in alto treno basso) - pendolarismo 33 miglia tra Salt Lake City e Park City - una differenza di quasi 3.000 piedi (800 m).
• Usare ossigeno supplementare quando si vive ad altitudini più elevate, ma non durante l'allenamento.

altri fattori che possono ostacolare le prestazioni atletiche ad alta quota e al freddo

Gli atleti che gareggiano in quota e al freddo devono anche fare i conti con altri fattori fisiologici che possono ostacolare le prestazioni complessive (1):

• Termoregolazione - la corretta applicazione di tessuti e strati per garantire un'adeguata rimozione del calore in eccesso, senza che i tessuti bagnati rimangano a contatto con la pelle che possono innescare l'ipotermia.
• La diminuzione della mobilizzazione degli acidi grassi liberi dalle nostre riserve di grasso sottocutaneo a causa della vasocostrizione periferica nei climi freddi può ridurre la disponibilità di grassi come combustibile per le cellule muscolari e forzare tassi di utilizzo del glicogeno più rapidi e il potenziale di esaurimento.
• Funzione fisiologica nervosa e muscolare alterata, modelli di reclunto delle fibre muscolari alterati e velocità di accorciamento muscolare e capacità di generazione di forza ridotte, tutti fattori che possono ridurre la forza muscolare ei livelli di potenza.

Quindi come cambiano questi eventi l'atleta invernale rispetto a quello estivo? Cernte sarebbe difficile fare dichiarazioni inequivocabili, ma ciò che è evidente è che l'atleta invernale sembra dover affrontare maggiori ostacoli quando si tratta di allenamento e prestazioni.

Cernte dovrebbero riflettere e considerare più attennte la pianificazione dei loro regimi di allenamento se vogliono avere successo. Quindi, in queste Olimpiadi del 2018, apprezziamo questi atleti di resistenza con una prospettiva unica che è più grande di quella di uno spettatore che guarda i migliori atleti del mondo.

Con la tua comprensione più profonda di ciò che ogni atleta di resistenza ha sopportato solo per arrivare a questi giochi, spero che il tuo apprezzamento per i loro sforzi sia veramente ammirato e rispettato.

E se stai allenando atleti per competere al freddo o in alta quota, spero che questo sia stato un ripasso della scienza alla base del VO2.

Riferimenti:

1. Pocari J, Bryant CX e Comana F, (2015). Fisiologia dell'esercizio. Philadelphia, PA. F.A. Davis Company.
2. Katch VA, McArdle Wd e Katch FI, (2011). Elementi essenziali della fisiologia dell'esercizio (4^th). Baltimora, MD. Lippincott, Williams e Wilkins.
3. Kenny WL, Wilmore JH e Costill DL, (2015). Fisiologia dello sport e dell'esercizio (5^th). Champaign, IL. Cinetica umana.
4. Tipton CM (a cura di), (2006). Fisiologia avanzata dell'esercizio di ACSM. Baltimora, MD. Lippincott, Williams e Wilkins
5. Noakes T, (2003). La tradizione della corsa. (4a ed.). Champaign, IL. Cinetica umana.
6. Robergs RA e Roberts SO (1997). Fisiologia dell'esercizio - Prestazioni fisiche e applicazioni cliniche. St. Louis, MO., Mosby Year Book, Inc.