Vo2 max таблица возможных результатов. Что такое VO2max и как работает дыхательная система при беге. На какие физические качества влияет VO2 max

Ученые уже более трёх десятков лет манипулируют различными физиологическими параметрами для повышения эффективности тренинга. Однако вопросов все еще остается значительно больше, чем ответов. Многие современные методики были созданы благодаря многочисленным ошибкам, но при этом лишь малая их часть имеют под собой научную основу.

Достаточно длительное время показатель VO2 max (максимальное потребление кислорода) используется для построения тренировочного процесса и именно с его помощью определяется производительность и прогресс спортсмена. Однако зачастую возникает вопрос в необходимости применения данного параметра. Сегодня мы расскажем, чем важен для бегунов показатель VO2 max.

VO2 max: что это и как расшифровать

Люди, интересующиеся бегом, наверняка слышали о невероятных значениях данного параметра у про-атлетов. Скажем, у Лэнса Армстронга VO2 max составляет 84 мл/кг/мин. Однако возникает вопрос - насколько этим цифрам можно доверить и стоит ли это делать вообще. Если не вдаваться в научную терминологию, то ответ будет - нет.

Вопреки расхожему мнению, VO2 max представляет собой простое измерение и не может в полной мере показать уровень тренированности спортсмена либо его потенциал. Если использовать только этот показатель для определения самого быстрого среди нескольких бегунов, то сделать это у нас не получится.

Дело в том, что данный показатель не способен точно отразить самые важные процессы - транспортировку и утилизацию кислорода в мускульных тканях. Чтобы понять, с чем это связано, следует узнать о VO2 max больше. Именно этим мы сейчас и займёмся. Впервые понятие «максимальное потребление кислорода» было описано и начало использоваться ещё в двадцатых годах. Основными постулатами данной теории были:

• Есть верхний предел потребления кислорода.
• Имеется значительная разница в показателях VO2 max.
• Чтобы успешно преодолевать средние и длинные дистанции атлет должен обладать высоким VO2 max.
• Ограничителем VO2 max выступает способность сердечнососудистой системы доставлять кислород в мускульные ткани.

Сегодня ученые используют следующую формулу для расчета данного показателя - VO2 max = Q x (CaO2 – CvO2), в которой Q - сердечный выброс, СаО2 - количество кислорода в артериальном кровотоке, CvO2 - количество кислорода в венозном кровотоке.

В свою очередь способность поглощать и утилизировать кислород зависит от различных факторов, которые можно увидеть на всем пути движения кислорода по организму. Чтобы определить, чем важен для бегунов показатель VO2 max, необходимо разобраться с движение кислорода от легких до митохондрий. Ученые называют этот путь кислородным каскадом, который состоит из нескольких этапов.

1. Потребление кислорода. После вдоха кислород поступает в легкие и свой путь по трахеобронхиальному дереву, попадая в результате в капилляры и альвеолы. С их помощью кислород оказывается в кровотоке.
2. Транспортировка кислорода. Сердечный мускул выбрасывает кровь, которая поступает в органы и ткани нашего организма. Через сеть капилляров кислород попадает в мускулы.
3. Утилизация кислорода. Кислород доставляется в митохондрии и используется для аэробного окисления. Кроме этого он принимает активное участие в цепочке переноса электролитов.

Влияние дыхательной системы на показатель VO2 max?

Количество кислорода, поступающего из дыхательных мешочков в капилляры, напрямую зависит от разности давления между сосудами и альвеолами. Также большое значение здесь имеет и количество капилляров, которое увеличивается по мере увеличения тренированности атлета.

Вполне очевидно, что количество используемого кислорода, напрямую, зависит от скорости бега. Чем она выше, тем активнее работают клеточные структуры мускульных тканей и им необходимо больше кислорода. Спортсмен среднего уровня подготовки развивает скорость около 15 км/ч и потребляет порядка 50 миллилитров кислорода в минуту на каждый кисло массы своего тела.

Но VO2 max не может увеличиваться до бесконечности. В ходе исследований было установлено, что при определенной скорости наступает плато, и показатель максимального потребления кислорода уже не увеличивается. Наличие этой своеобразной физиологической границы доказано в ходе многочисленных экспериментов и сомнению не подвергается.

Если вы хотите знать, чем важен для бегунов показатель VO2 max, то важно учитывать один фактор, касающийся интенсивности тренинга. Даже если спортсмен работает тяжело, то насыщение крови кислородом не может опуститься ниже 95 процентов. Это говорит нам о том, что потребление и транспортировка кислорода из легких в кровоток не могут ограничивать производительность атлета, ведь кровь хорошо насыщена.

В то же время ученые обнаружили у опытных бегунов феномен, названный «артериальной гипоксией». В этом состоянии показатель насыщения крови кислородом может упасть до 15 процентов. Между показателями VO2 max и насыщения крови кислородом существует прямая зависимость - снижение второго параметра на 1 процент, приводит к падению второго на 1–2 %.

Причина возникновения феномена «артериальной гипоксии» была установлена. При мощном сердечном выбросе кровь быстро проходит легкие, и не успевает насытиться кислородом. Мы уже говорили, что на показатель VO2 max оказывает влияние количество капилляров в альвеолах, скорость процесса диффузии и сила сердечного выброса. Однако здесь необходимо учитывать и работу мускулов, принимающих участие в процессе дыхания.

Это связано с тем, что дыхательный мускулы при выполнении своей работы также используют кислород. Во время тренинга у опытного атлета этот показатель составляет порядка 15–16 процентов от максимального потребления кислорода. Существует еще одна причина способности процесса дыхания ограничивать производительность бегуна - конкуренция за кислород между скелетными и дыхательными мускулами.

Говоря проще, диафрагма способна забирать часть кислорода, который в результате не достигнет мускулов ног. Это возможно в случае, когда интенсивность бега составляет 80 процентов от VO2 max. Таким образом, условно-средняя интенсивность бега способна вызвать усталость диафрагмы, что приведет к падению концентрации кислорода в крови. В ходе исследований было доказана эффективность дыхательной гимнастики, позволяющие повысить работоспособность бегунов.

Как влияет транспортировка кислорода на показатель VO2 max?

В первую очередь речь идет об адаптации сердечного мускула и сосудистой системы. Одним из самых сильных ограничителей показателя VO2 max принято считать сердечный выброс. Он зависит от ударного объема сердечного мускула и частоты его сокращений. Максимальная ЧСС не может изменяться во время тренинга. Зато ударный объем в состоянии покоя и под воздействием физических нагрузок отличается. Повысить его можно благодаря увеличению размера и сократительной способности сердца.

Второй важнейший фактор в транспортировке кислорода - гемоглобин. Чем больше в крови содержится красных телец, тем больше кислорода будет доставляться в ткани. Учеными было проведено много исследований на эту тему. В результате можно смело говорить о том, что концентрация красных телец в крови оказывает существенное влияние на показатель VO2 max.

Собственно именно поэтому многие атлеты используют препараты, позволяющие ускорить процесс производства красных телец. Их часто называют «допингом для крови». Достаточно много скандалов в большом спорте было связано с применение именно этих средств.

Как увеличить показатель VO2 max?

• Разминка длительностью в десять минут.
• Бег в течение 6 минут с максимальной скоростью.
• 10-минутный отдых.

Если вы обладаете достаточным тренировочным опытом, то можно использовать так называемые лактата интервалы. После разминки в высоком темпе преодолейте дистанцию от 800 до 1200 метров и переходите на медленный бег (400 метров). Однако напомним, что лактата интервалы можно использовать только хорошо тренированным бегунам.

Для тех, кто стремится улучшить свои спортивные результаты, очень важно корректно выбрать тренировочную программу, которая определит дальнейшее оптимальное развитие спортсмена. В век активно развивающегося профессионального спорта, где крутятся огромные деньги, также важно делать правильные ставки, выбирая перспективных атлетов.

Но как это сделать? Перспективность невозможно пощупать руками. Эластичность мышц и многие способности организма также невозможно измерить, и здесь на первый план выходит определение показателя VO 2 max, ведь именно он дает немалое представление о возможностях спортсмена.

В кроссфите это также является весьма полезной информацией, ведь появляется возможность грамотно строить и анализировать тренировочные процессы. В этом спортивном направлении, как и в любом виде спорта, прежде всего, следует рассматривать здоровье, и определение VO 2 max у каждого человека играет очень важную роль.

VO 2 max у спортсменов и обычных людей

VO 2 max - это способность организма к поглощению и усвоению кислорода, а измеряется этот показатель в количестве миллилитров за минуту на килограмм массы тела. У среднестатистического человека, который не занимается спортом, VO 2 max составляет около 45 мл/кг/мин. У женского пола этот показатель меньше приблизительно на 15%. Для сравнения, профессиональные спортсмены усваивают до 100 мл кислорода на килограмм.

Кто-то ежедневно бегает кроссы, не подозревая, что КПД его тренировок относительно низок. Чьи-то знакомые легко боксируют по 15 раундов, тренируясь по аналогичной схеме, но этот кто-то не выдерживает в этом темпе и десяти. Почему так происходит? Генетика, скажете вы. Увы, это так, отвечают ученые, но об этом подробнее чуть позже.

Кроме того, есть и более неприятная новость. Дети наследуют не только показатель VO2 max у своих родителей, но и даже возможность его развивать (о наиболее эффективных способах мы также поговорим чуть ниже).

Можно ли улучшить VO 2 max?

В начале двухтысячных годов ученые из Норвегии провели самый масштабный эксперимент, который когда-либо касался исследований, связанных с VO 2 max. В нем приняли участие более 4,5 тысяч мужчин и женщин, вследствие чего было установлено, что каждый человек на каком-то этапе своих тренировок может прийти к очень хорошему показателю. Да, он не сравнится с профессиональным спортсменом, но его VO2 max вполне может достичь 70 и даже 80 мл/кг/мин.

В ходе этих исследований было также установлено, что занятия спортом в значительно степени снижают вероятность заболеваний, связанных с сердечно-сосудистой системой.

Таким образом, определяющим фактором для развития этого ключевого показателя станет специфика, направленность тренировок, а также правильное их построение.

Как улучшить VO 2 max?

В 1996-1997 годах мир увидела статья, опубликованная японским ученым, имя которого Идзуми Табата. Именно он положил начало развитию небезызвестной сегодня тренировочной формуле по . Исследования доктора из Японии ставили перед собой цели по возможности улучшения метаболических показателей и увеличения степени усвоения кислорода мышцами с помощью активных нагрузок

В ходе экспериментов было установлено, что интервальная нагрузка (20 секунд взрыв, 10 секунд отдых) эффективно улучшает ключевые показатели при регулярных тренировках уже через несколько недель.

Как мы уже сказали, норвежские ученые утверждают о возможности улучшения VO 2 max. А в методах они единогласны с Идзуми Табата, указывая на интервальный тренинг , коим является и кроссфит во всех своих направлениях. Вариантов построения интервальных тренировок может быть множество. В качестве беговых программ особое внимание следует обратить на фартлек - здесь тренировка может стать не только эффективной, но и увлекательной.

Если речь идет, например, о бегуне, то свои навыки можно совершенствовать взрывными спринтами на гору или вверх по ступенькам в интервальном режиме (подробные схемы я описывал в одной из статей о видах интервальной тренировки).

Также в тренировочную программу должны быть включены силовые упражнения, поскольку именно они развивают мышцы, увеличивая при этом капиллярную сеть для транспортировки кислорода, что в конечном итоге приводит к возможности улучшения показателя VO 2 max. Особенно этот вопрос касается тех, кто не может похвастаться генетическими «просторами».

Не забывайте также об обычных кардиотренировках , которые являются основой основ любого вида спорта и здоровья сердечно-сосудистой системы. Знание VO 2 max позволяет индивидуально выстраивать тренировки по кроссфиту, варьируя и смещая акценты между аэробными и анаэробными упражнениями.

Послесловие

Не нужно искать поводы пенять в адрес природы. Человеческий организм имеет массу резервов, и кому-то дано одно, а кому-то другое. Ведь большим мальчикам было бы скучно жить, если бы более маленькие не имели своих преимуществ. Фокус в том, что эти преимущества нужно лишь развивать, как можно развивать и показатели VO 2 max.

В кроссфите можно тягать большие веса, но отставать в прыжках, беге и координации. В единоборствах размеры в немалой степени определяют возможности, но крупные дядьки в ринге или на борцовском ковре двигаются все же медленнее мелких. Да, первые всегда сильнее, но это ведь совершенно не повод забить на свое развитие, упрекая в чем-то природу.

Кроссфит, бокс, борьба, легкая атлетика - неважно - везде есть свои высоты, для достижения которых нужна упорная работа. Немаловажно найти мотивацию , которая будет определять желание этих высот достигать.

Занимайтесь с пользой для души и здоровья, и делайте это с умом.

На нашем сайте - о концепции VO2max, дыхании в беге и том, как эту информацию может с пользой применить обычный бегун вроде нас с вами.

Бегуны всех уровней, от увлеченных любителей до профессионалов, ищут пути для повышения эффективности тренировок для улучшения результатов и новых рекордов.

Бег на длинные дистанции требует от спортсмена большого объема тренировок на выносливость для преодоления постоянного физиологического стресса. Различные способы манипуляции физиологическими параметрами для улучшения выносливости и эффективности бегунов ведутся вот уже более 30 лет, хотя остается достаточное количество вопросов (1). Большинство методик, известных сегодня, появились в результате многочисленных проб и ошибок, а чёткое научное обоснование получили лишь некоторые из них (2, 3, 4).

Длительное время показатель максимального потребления кислорода (VO2max) используется в качестве некоей «магической пули», позволяя выстраивать тренировки на основании его значения и проводить анализ производительности и прогресса атлета. Но так ли он хорош, всем ли подходит и можно ли на него полагаться?

Считается, что для каждого увлеченного бегом человека, показатель VO2max (или VDOT у Дэниелса) фактически определяет его талант или потенциал. Величина VO2max определяет максимальное потребление кислорода (МПК), и это один из наиболее часто используемых показателей для отслеживания прогресса в тренировках. Конечно, все мы слышали про невероятные цифры VO2max у многих профессиональных спортсменов: Lance Armstrong (84 мл/кг/мин), Steve Prefontaine (84,4 мл/кг/мин), Bjørn Dæhlie (96 мл/кг/мин) и многих других.

Но нужно ли уделять такое пристальное внимание этим цифрам? Если говорить вкратце, то нет.

В противоположность бытующему мнению, VO2max - это просто измерение, оно не характеризует тренированность или потенциал атлета. Фактически, среди нескольких тренированных бегунов невозможно определить быстрейшего, основываясь только на показателе VO2max.

Измерение VO2max не очень точно отражает важнейшие процессы транспорта и утилизации кислорода в мышцах. Попробуем для начала внимательно рассмотреть этот показатель, его составляющие, а также влияние, которые различные этапы транспорта кислорода оказывают на VO2max.

Концепция VO2max

Термин «максимальное потребление кислорода» впервые был описан и использован Hill (5) и Herbst (6) в 1920-х годах (7). Основные положения теории VO2max гласили:

• Существует верхняя граница потребления кислорода,
• Существует естественная разница в значениях VO2max,
• Высокий VO2max необходим для успешного участия в забегах на средние и длинные дистанции,
• VO2max ограничен способностью сердечно-сосудистой системы переносить кислород к мышцам.

Показатель VO2max характеризует максимальное количество используемого кислорода, и рассчитывается путем вычитания количества выдохнутого кислорода из количества поглощенного кислорода (8). Поскольку VO2max используется для количественного описания ёмкости аэробной системы, показатель находится под влиянием большого количества факторов на длинном пути кислорода от окружающей среды до митохондрий в мышцах.

Формула для расчета VO2max:
VO2max= Q х (CaO2-CvO2),

где Q – сердечный выброс, CaO2 – содержание кислорода в артериальной крови, CvO2 - содержание кислорода в венозной крови.

Это уравнение принимает в расчет объем крови, перекачиваемый нашим сердцем (сердечный выброс = ударный объем х частота сердечных сокращений), а также разницу между уровнем кислорода в крови, притекающей в мышцы (CaO2 - содержание кислорода в артериальной крови) и уровнем кислорода в крови, оттекающей от мышц к сердцу и лёгким (CvO2 - содержание кислорода в венозной крови).

По сути, разница (CaO2-CvO2) представляет собой количество кислорода, поглощенного мышцами. Хотя для практических целей измерение VO2max имеет небольшое значение, развитие способности более эффективно потреблять и утилизировать кислород влияет на производительность бегуна. Поглощение и утилизация кислорода, в свою очередь, зависят от целого ряда факторов, которые встречаются на длинном пути кислорода.

Движение кислорода от атмосферного воздуха до митохондрий называется кислородным каскадом. Вот его основные этапы:

• Потребление кислорода

Поступление воздуха в лёгкие
- Движение по трахеобронхиальному дереву до альвеол и капилляров, где кислород поступает в кровь

• Транспорт кислорода

Сердечный выброс – кровь поступает к органам и тканям
- Концентрация гемоглобина
- Объем крови
- Капилляры, из которых кислород поступает в мышцы

• Утилизация кислорода

Транспорт в митохондрии
- Использование в аэробном окислении и цепи переноса электронов

Потребление кислорода

Первый этап путешествия кислорода состоит в его поступлении в лёгкие и в кровоток. За эту часть, в основном, отвечает наша дыхательная система (рис. 1).

Воздух попадает из ротовой и носовой полости в лёгкие благодаря разнице давлений между лёгкими и внешней средой (во внешней среде давление кислорода больше, чем в лёгких, и кислород «засасывается» внутрь наших лёгких). В лёгких воздух движется по бронхам к более мелким структурам, называемым бронхиолы.

На конце бронхиол есть специальные образования - дыхательные мешочки, или альвеолы. Альвеолы – это место переноса (диффузии) кислорода из лёгких в кровь, а точнее в капилляры, оплетающие альвеолы (Представьте себе шарик, опутанный паутиной – это и будут альвеолы с капиллярами). Капилляры - самые мелкие кровеносные сосуды в организме, их диаметр равен всего 3-4 микрометра, это меньше диаметра эритроцита. Получая кислород из альвеол, капилляры затем несут его в более крупные сосуды, которые в конечном итоге впадают в сердце. Из сердца по артериям кислород разносится во все ткани и органы нашего тела, в том числе и мышцы.

Количество поступающего в капилляры кислорода зависит как от наличия разницы давлений между альвеолами и капиллярами (содержание кислорода в альвеолах больше, чем в капиллярах), так и от общего количества капилляров. Количество капилляров играет определенную роль, особенно у хорошо тренированных атлетов, поскольку позволяет большему объему крови протекать через альвеолы, способствуя поступлению большего количества кислорода в кровь.

Рис. 1. Строение лёгких и газообмен в альвеоле.

Использование или потребность в кислороде зависит от скорости бега. При повышении скорости, большее количество клеток в мышцах ног становится активно, мышцам необходимо больше энергии для поддержания проталкивающего движения, а значит, мышцы потребляют кислород с более высокой скоростью.

Фактически, потребление кислорода линейно связано со скоростью бега (выше скорость - больше кислорода потребляется, рис. 2).

Средний бегун, развивающий скорость 15 км/ч, скорее всего, будет потреблять кислород со скоростью 50 мл на килограмм веса в минуту (мл/кг/мин). При 17,5 км/ч, скорость потребления вырастет почти до 60 мл/кг/мин. Если бегун способен развить скорость 20 км/ч, потребление кислорода будет еще выше – около 70 мл/кг/мин.

Тем не менее, показатель VO2max не может расти бесконечно. В своем исследовании Hill описывает ряд изменений VO2 у атлета бегущего по травяному треку с разной скоростью (9). После 2.5 минут бега на скорости 282 м/мин, его VO2 достиг значения 4.080 л/мин (или 3.730 л/мин выше измеренного значения в покое). Поскольку VO2 при скоростях 259, 267, 271 и 282 м/мин не возрастал выше значения полученного при скорости бега 243 м/мин, это подтвердило предположение, что при высоких скоростях VO2 достигает максимума (плато), превысить который невозможно, как бы ни увеличилась скорость бега (рис.3).

Сегодня общепринят факт существования физиологической верхней границы возможностей организма потреблять кислород. Это наилучшим образом было проиллюстрировано на классическом графике Åstrand и Saltin (10), показанном на рисунке 4.

Говоря про интенсивность работы, необходимо уточнить один факт. Даже при высокой интенсивности насыщение крови кислородом не падает ниже 95% (это на 1-3% ниже показателя здорового человека в состоянии покоя).

Этот факт используется как показатель того, потребление и транспорт кислорода из лёгких в кровь не являются ограничивающими факторами производительности, поскольку насыщение крови остается высоким. Однако у некоторых тренированных атлетов описан феномен, известный как «артериальная гипоксемия (гипоксемия – низкий уровень кислорода в крови, кислородное голодание), вызванная физической нагрузкой» (11). Это состояние характеризуется падением насыщения кислорода на 15% при выполнении упражнений, относительно уровня покоя. Падение кислорода на 1% при насыщении кислорода ниже 95% приводит к снижению VO2max на 1-2% (12).

Причина развития этого феномена следующая. Высокий сердечный выброс тренированного атлета приводит к ускорению кровотока через лёгкие, и кислород попросту не успевает насытить протекающие через лёгкие кровь. Для аналогии, представьте поезд, проходящий через небольшой городок в Индии, где люди часто запрыгивают в поезда на ходу. При скорости поезда 20 км/ч в поезд смогут запрыгнуть, скажем, 30 человек, тогда как при скорости поезда 60 км/ч, в него запрыгнут 2-3 человека в лучшем случае. Поезд - это сердечный выброс, скорость поезда - это кровоток через лёгкие, пассажиры – это кислород, старающийся попасть из лёгких в кровь. Таким образом, у некоторых тренированных атлетов, потребление и диффузия кислорода из альвеол в кровь все-таки может влиять на величину VO2max.

Помимо диффузии, сердечного выброса, количества капилляров, на VO2max и насыщение крови кислородом может влиять сам процесс дыхания, точнее мышцы, участвующие в процессе дыхания.

Так называемая «кислородная цена» дыхания оказывает значимое влияние на VO2max. У «обычных» людей при умеренно интенсивной физической активности на дыхание тратится примерно 3-5% от поглощенного кислорода, а при высокой интенсивности эти затраты вырастают до 10% от величины VO2max (13). Другими словами, на процесс дыхания (работу дыхательных мышц) затрачивается какая-то часть от поглощенного кислорода. У тренированных атлетов в ходе интенсивных нагрузок на дыхание тратится 15-16% от VO2max (14). Более высокая цена дыхания у хорошо тренированных атлетов подтверждает предположение о том, что потребность в кислороде и факторы, ограничивающие производительность у тренированных и нетренированных людей разные.

Другая возможная причина того, что процесс дыхания может ограничивать производительность атлета, это существующая «конкуренция» за кровоток между дыхательными мышцами (в основном диафрагмой) и скелетными мышцами (например, мышцы ног). Грубо говоря, диафрагма может «оттягивать» на себя часть крови, которая не попадает из-за этого в мышцы ног. Из-за такого соперничества, усталость диафрагмы может произойти при уровне интенсивности выше 80% от VO2max (15). Другими словами, при условно-средней интенсивности бега, диафрагма может «устать» и работать менее эффективно, что приводит к обеднению организма кислородом (поскольку диафрагма отвечает за вдох, при усталости диафрагмы его эффективность снижается, и лёгкие начинаю работать хуже).

В проведенном обзоре Sheel и соавторы показали, что после включения в тренировочный цикл специальных дыхательных упражнений, атлеты показали улучшение производительности (16). Эту гипотезу подтвердило исследование, проведенное на велосипедистах, когда во время 20 и 40-километровых отрезков у спортсменов развивалась глобальная усталость мышц вдоха (17). После тренировки дыхательных мышц у атлетов было обнаружено улучшение производительности на 20 и 40-километровых отрезков на 3,8% и 4,6%, соответственно, а также уменьшение усталости дыхательных мышц после отрезков.

Таким образом, дыхательные мышцы влияют на VO2max, причём степень этого влияния зависит от уровня тренированности. Для атлетов более высокого уровня важными ограничивающими факторами будут утомление дыхательных мышц и гипоксемия (недостаток кислорода), вызванная физической активностью.

В связи с этим хорошо тренированные спортсмены должны использовать дыхательную тренировку, тогда как бегуны начального уровня, скорее всего, не получат от нее такого же эффекта.

Самым простым способом тренировки дыхательных мышц, применяющимся и в клиниках, является выдох через неплотно сжатые губы. Необходимо почувствовать, что выдыхаешь всей диафрагмой, начать с медленных и глубоких вдоха и выдоха, постепенно наращивая скорость выдоха.

Транспорт кислорода

Со времен первых экспериментов A.V. Hill по измерению VO2max, транспорт кислорода всегда считался главным ограничивающим фактором для показателя VO2max (18).

Было подсчитано, что транспорт кислорода (это весь путь от поступления кислорода в кровь до его поглощения мышцами) влияет на VO2max примерно на 70-75% (19). Одним из важных компонентов транспорта кислорода является его доставка к органам и тканям, которая также подвержена влиянию большого количества факторов.

Адаптация сердечно-сосудистой системы

Сердечный выброс (СВ) - это количество крови, выбрасываемой сердцем в минуту, также считается важным фактором, ограничивающим VO2max.

Сердечный выброс зависим от двух факторов - частоты сердечных сокращений (ЧСС) и ударного объема (УО). Следовательно, для увеличения максимального СВ, один из этих факторов должен быть изменен. Максимальная ЧСС не меняется под влиянием тренировок на выносливость, тогда как УО у спортсменов повышается как в состоянии покоя, так и при выполнении работы любой интенсивности. Повышение УО происходит за счет увеличения размеров и сокращаемости сердца (20).

Эти изменения в сердце вызывают улучшение способности быстро заполнять камеры сердца. Согласно закону Франка-Старлинга, при увеличении растяжения камеры сердца перед сокращением, само сокращение будет более сильным. Для аналогии можно представить себе полоску резины, которую растягивают. Сильнее растяжение - быстрее сокращение. Это означает, что заполнения камер сердца у атлетов вызовет более быстрое сокращение сердца, а значит, приведет к увеличению ударного объема. В дополнение к этому, у бегунов на длинные дистанции появляется способность быстро заполнять камеры сердца при высокой интенсивности нагрузки. Это достаточно важное физиологическое изменение, поскольку в норме при увеличении частоты сердечных сокращений остается меньше времени на заполнение камер сердца.

Гемоглобин

Другим важным фактором в транспорте кислорода является способность крови переносить кислород. Эта способность зависит от массы красных кровяных телец, эритроцитов, а также концентрации гемоглобина, который служит основным переносчиком кислорода в организме.

Повышение гемоглобина должно улучшить производительность благодаря повышению транспорта кислорода к мышцам. Исследования четко показывают эту взаимосвязь, изучая, как снижение уровня гемоглобина повлияет на производительность (21). Например, снижение уровня гемоглобина при анемии приводит к снижению VO2max (22).

Так, в одном из исследований после снижения уровня гемоглобина наблюдалось снижение VO2max, гематокрита и выносливости. Однако после двух недель было отмечено восстановление начального значения VO2max, а гемоглобин и выносливость оставались сниженными (23).

Факт сохранения нормальных значений VO2max может при низком уровне гемоглобина поднимает ряд вопросов и демонстрирует обширные адаптационные возможности организма, напоминая о том, что существует огромное количество способов оптимизировать доставку кислорода для повышения VO2max. Кроме того, возвращение VO2max, но не выносливости, к нормальным показателям, может говорить о том, что VO2max и выносливость не являются синонимами.

На другом конце спектра - исследования, где искусственно повышался уровень гемоглобина. Эти работы показали повышение как VO2max, так и производительности (24). Одиннадцать элитных бегунов, включенных в одно из исследований, продемонстрировали значительное удлинение времени до момента наступления истощения и VO2max после переливания крови и повышения уровня гемоглобина со 157 г/л до 167 г/л (25). В исследовании с кровяным допингом, который приводит к искусственному повышению гемоглобина, отмечалось улучшение VO2max на 4%-9% (Gledhill 1982).

Собранные вместе, все вышеперечисленные факты свидетельствуют о том, что уровень гемоглобина оказывает значительное влияние на VO2max.

Объем крови

С повышением гемоглобина кровь становится более вязкой, поскольку большая её часть содержит эритроциты, а не плазму. При повышении количества эритроцитов увеличивается вязкость и растет такой показатель, как гематокрит. Для аналоги, представьте себе, как текут по трубам одно и того же диаметра вода (это аналог крови с нормальным гемоглобином и гематокритом) и кисель (гемоглобин и гематокрит повышен).

Гематокрит определяет отношение между эритроцитами и плазмой. При высокой вязкости крови кровоток замедляется, затрудняя, а иногда и полностью прекращая доставку кислорода и нутриентов к органам и тканям. Причина - кровь с высокой вязкостью очень «лениво» течет, а в самые маленькие сосуды, капилляры, может и не попасть, попросту закупоривая их. Следовательно, чересчур высокий гематокрит может потенциально снизить производительность через нарушение доставки кислорода и нутриентов к тканям.

При тренировках на выносливость нормальной ситуацией является повышение как объема крови, так и гематокрита с гемоглобином, причем увеличение объема крови может доходить до 10% (26). В медицине достаточно много раз менялась концепция так называемого оптимального гематокрита, и до сих пор не утихают споры, какой же уровень этого показателя считать оптимальным.

Очевидно, что однозначного ответа на этот вопрос не существует, и для каждого атлета уровень гематокрита, при котором есть максимальная выносливость и работоспособность можно считать оптимальным. Однако необходимо помнить, что высокий гематокрит - это не всегда хорошо.

Атлеты, использующие запрещенные препараты (например, эритропоэтин (ЭПО) для искусственного повышения уровня эритроцитов) будут отличаться очень хорошей выносливостью и работоспособностью. Обратной стороной медали при этом может являться опасно высокий уровень гематокрита, а также повышение вязкости крови (27).

С другой стороны, есть атлеты с хорошей выносливостью, которые бегают с низким уровнем гематокрита и гемоглобина, что в обычной жизни может быть признаком анемии. Вполне возможно, что подобные изменения являются ответом на высотную адаптацию спортсменов.

Адаптация к высокогорью может быть трех разных видов (28):

• Эфиопия - поддержание баланса между насыщением крови и гемоглобином
• Анды - повышение уровня эритроцитов со снижением насыщения крови кислородом
• Тибет - нормальная концентрация гемоглобина со снижением насыщения крови кислородом

Несколько вариантов адаптации говорят о том, что существует несколько способов оптимизировать показатели крови. Ответа и на вопрос, у кого же из вариантов (низкий или высокий гематокрит) в спорте лучше доставка кислорода, до сих пор нет. Скорее всего, как бы ни банально это прозвучало, ситуация с каждым атлетов индивидуальная.

Другим важнейшим параметром, играющим роль во время бега, является так называемое шунтирование крови.

Этот механизм полезен, когда мышцам необходимо больше крови и кислорода с нутриентами. Если в покое скелетная мускулатура получает только 15-20% от общего объема крови, то при интенсивной физической нагрузке примерно 80-85% от общего объема крови идут к мышцам. Процесс регулируется расслаблением и сокращением артерий. Кроме того, при тренировках на выносливость повышается плотность капилляров, по которым все необходимые вещества поступают в кровь. Доказано также, что плотность капилляров напрямую связана с VO2max (29).

Утилизация кислорода

Как только кислород поступил к мышцам, он должен быть утилизирован. За утилизацию кислорода отвечают «энергетические станции» наших клеток - митохондрии, в которых кислород используется для производства энергии. О том, как много кислорода поглотили мышцы, можно судить по «артериовенозной разнице», то есть разнице между содержанием кислорода в притекающей (артериальной) к мышце крови и содержанием кислорода в оттекающей (венозной) от мышцы крови.

Другими словами, если притекает 100 единиц кислорода, а оттекает 40, тогда артериовенозная разница составит 60 единиц - именно столько усвоилось мышцами.

Артериовенозная разница не является фактором, ограничивающим величину VO2max по ряду причин. Во-первых, эта разница достаточно схожа как у элитных бегунов, так и у непрофессионалов (30). Во-вторых, если посмотреть на артериовенозную разницу, то видно, что кислорода в вене остается очень немного. Содержание кислорода в крови, притекающей к мышцам примерно равняется 200 мл кислорода на 1 литр крови, а в оттекающей венозной крови кислорода содержится всего около 20-30 мл на литр крови (29).

Интересно, что показатель артериовенозной разницы может улучшаться в ходе тренировок, что означает большее поглощение кислорода мышцами. В нескольких исследованиях было показано увеличение показателя артериовенозной разницы примерно на 11% под влиянием систематических тренировок на выносливость (31).

Учитывая все эти факты, можно сказать, что хотя артериовенозная разница не является ограничивающим VO2max фактором, но во время тренировок на выносливость происходят важные и полезные изменения данного показателя, свидетельствующие о большем поглощении кислорода мышцами.

Кислород заканчивает свой длинный путь в митохондриях клетки. Митохондрии скелетной мускулатуры - это место выработки аэробной энергии. В самих митохондриях кислород участвует в цепи переноса электронов, или дыхательной цепи. Таким образом, количество митохондрий играет важную роль в генерации энергии. В теории, чем больше митохондрий, тем больше кислорода может утилизироваться в мышцах. Исследования показали, что количество митохондриальных ферментов увеличивается при тренировках, однако рост VO2max при этом небольшой. Роль митохондриальных ферментов заключается в усилении реакции в митохондриях, для значительного увеличения продукции энергии.

В одном исследовании, изучавшем изменения во время и после прекращения тренировок, мощность митохондрий увеличивалась на 30% в ходе тренировок, тогда как VO2max повышался всего на 19%. Однако, после прекращения тренировок показатель VO2max сохранялся дольше, чем мощность митохондрий (32).

Выводы:

1. Показатель VO2max характеризует максимальное количество используемого кислорода.
2. VO2max используется для количественного описания ёмкости аэробной системы.
3. Для практических целей измерение VO2max имеет небольшое значение, однако развитие способности более эффективно потреблять и утилизировать кислород влияет на производительность бегуна.
4. При повышении скорости бега мышцы потребляют кислород с более высокой скоростью.
5. Для показателя VO2max есть конечная точка роста, после чего он выходит на плато, или равновесное состояние
6. Сам процесс дыхания значимо влияет на VO2max.
7. Дыхательные мышцы влияют на VO2max, причем это степень этого влияния зависит от уровня тренированности.
8. Максимальная частота сердечных сокращений не меняется под влиянием тренировок на выносливость, тогда как ударный объем у спортсменов повышается как в состоянии покоя, так и при выполнении работы любой интенсивности.
9. Уровень гемоглобина оказывает значимое влияние на VO2max.
10. Чересчур высокий гематокрит может потенциально снизить производительность через нарушение доставки кислорода и нутриентов к тканям.

Список литературы:

1. Pollock ML. The quantification of endurance training programs. Exerc Sport Sci Rev. 1973; 1: 155-88
2. Hawley JA. State of the art training guidelines for endurance performance. S Afr J Sports Med 1995; 2: 70-12
3. Hawley JA, Myburgh KH, Noakes TD, et al. Training tech niques to improve fatigue resistance and endurance perform ance. J Sports Sci 1997; 15: 325-33
4. Tabata I, Irisawa K, Kouzaki M, et al. Metabolic profile of high intensity intermittent exercises. Med Sci Sports Exerc 1997; 29: 390-5
5. A.V. Hill and H. Lupton. Muscular exercise, lactic acid, and the supply and utilization of oxygen. Q. J. Med. 16:135–171, 1923
6. R. Herbst. Der Gasstoffwechsel als Mass der korperlichen Leistungsfahigkeit. I. Mitteilung: die Bestimmung des Sauerstoffaufnahmevermogens bein Gesunden. Deut. Arch. Klin. Med. 162: 33–50, 1928
7. B. Saltin and S. Strange. Maximal oxygen uptake: “old” and “new” arguments for a cardiovascular limitation. Med. Sci. Sports Exerc. 24:30–37, 1992
8. A.V. Hill, C.N.H. Long, and H. Lupton. Muscular exercise, lactic acid and the supply and utilisation of oxygen: Parts VII-VIII. Proc. Roy. Soc. B 97:155–176, 1924.
9. P.O. Åstrand, and B. Saltin. Oxygen uptake during the first minutes of heavy muscular exercise. J. Appl. Physiol. 16:971–976, 1961.
10. S.K. Powers, J. Lawler, J.A. Dempsey, S. Dodd, G. Landry. Effects of incomplete pulmonary gas exchange on VO2 max. J Appl Physiol. 1989 Jun; 66(6):2491-5.
11. J.A. Dempsey, P.D. Wagner. Exercise-induced arterial hypoxemia. J Appl Physiol. 1999 Dec; 87(6): 1997-2006
12. E.A. Aaron, K.C. Seow, B.D. Johnson, J.A. Dempsey. Oxygen cost of exercise hyperpnea: implications for performance. J Appl Physiol 1992; 72: 1818–1825.
13. C.S. Harms, T.J. Wetter, S.R. McClaran, D.F. Pegelow, G.A. Nickele, W.B. Nelson, P. Hanson, J.A. Dempsey. Effects of respiratory muscle work on cardiac output and its distribution during maximal exercise. J Appl Physiol. 1998; 85: 609–618.
14. B.D. Johnson, M.A. Babcock, O.E. Suman, J.A. Dempsey. Exerciseinduced diaphragmatic fatigue in healthy humans. J.Physiol 1993; 460; 385-405.
15. A.W. Sheel. Respiratory muscle training in healthy individuals: physiological rationale and implication for exercise performance. Sports Med 2002; 32(9): 567-81
16. L. M. Romer, A. K. McConnell, D. A. Jones. Effects of inspiratory muscle training on time-trial performance in trained cyclists. Journal of Sports Sciences, 2002; 20: 547-562
17. D.R. Bassett Jr, E.T. Howley. Limiting factors for maximum oxygen uptake and determinants of endurance performance. Med Sci Sports Exerc. 2000 Jan; 32(1):70-84.
18. P. E. di Prampero. Factors limiting maximal performance in humans. Eur J Appl Physiol. 2003; Oct; 90(3-4): 420-9.
19. G. C. Henderson, M. A. Horning, S. L. Lehman, E. E. Wolfel, B. C. Bergman, G. A. Brooks. Pyruvate shuttling during rest and exercise before and after endurance training in men. Journal of Applied Physiology Jul 2004; 97(1): 317-325
20. J.J. Lamanca, E.M. Haymes. Effects of iron repletion on VO2mx, endurance, and blood lactate in women. Med. Sci. Sports Exerc. 1993; Vol. 25, No. 12: 1386-1392
21. B. Ekblom, A.N. Goldbarg, B. Gullbring. Response to exercise after blood loss and reinfusion. Journal of Applied Physiology. 1972; 33: 175–180
22. J.A. Calbet, C. Lundby, M. Koskolou, R. Boushel. Importance of hemoglobin concentration to exercise: acute manipulations. Respir. Physiol. Neurobiol. 2006; 151: 132–140
23. F.J. Buick et al. Effect of induced erythocuthemia on aerobic work capacity. Journal of Applied Physiology 1980; 48: 636-642
24. D. Costill, S. Trappe. Running: The athlete within. 2002; Traverse City, MI: Cooper Publishing Group.
25. J.A. Calbet, C. Lundby, M. Koskolou, R. Boushel. Importance of hemoglobin concentration to exercise: acute manipulations. Respir Physiol Nerubiol. 2006; 151(2-3), 132–140.
26. C.M. Beall,M.J. Decker, G.M. Brittenham, I. Kushner, A. Gebremedhin, K.P. Strohl. An Ethiopian pattern of human adaptation to high-altitude hypoxia. Proc Natl Acad Sci; 2002, 99(26), 17215–17218.
27. D.R. Bassett, E.T. Howley. Limiting factors for maximum oxygen uptake and determinants of endurance performance. Medicine and Science in Sports and Exercise. 2000; 32, 70–84
28. J.M. Hagberg, W.K. Allen, D.R. Seals, B.H. Hurley, A.A. Eshani, and J.O. Holloszy. A hemodynamic comparison of young and older endurance athletes during exercise. J. Appl. Physiol. 1985; 58:2041-2046.
29. J.H. Wilmore, P.R. Stanforth, J. Gagnon, T. Rice, S. Mandel, A.S. Leon, D.C. Rao, S. Skinner, & C. Bouchard. Cardiac output and stroke volume changes with endurance training: The heritage family study. Med Sci Sports Exerc. 2001; 22(1): 99-106.
30. J. Henriksson, J.S. Reitman. Time course of changes in human skeletal muscle succinate dehydrogenase and cytochrome oxidase activities and maximal oxygen uptake with physical activity and inactivity. Acta Physiol. Scand. 1977; 99, 91–97

VO2 max или максимальное потребление кислорода (МПК), является одним из наиболее распространенных показателей физической формы спортсмена (особенно циклических видов спорта). Что он характеризует, от чего зависит и как его увеличить, вы узнаете, прочитав эту статью.

VO2 max показывает максимальное количество кислорода, которое организм может использовать в течение одной минуты и измеряется в мл / мин / кг. Чем выше это значение, тем больше кислорода попадает в мышцы, и тем дольше и быстрее вы сможете бежать. Также VO2 max влияет на и сердечно-дыхательную выносливость (этот параметр определяет, насколько эффективно сердце и легкие обеспечивают организм кислородом во время продолжительной физической нагрузки).

Существует два основных фактора, от которых зависит VO2 max:

Способность сердечно-сосудистой системы доставлять богатую кислородом кровь в работающие мышцы. Высокий ударный объем (количество крови, перемещаемое через сердце с каждым ударом), а также большие эластичные вены и артерии, способные переносить усиленный кровоток и высокую ЧСС увеличивают VO2 max.

Способность организма извлекать и усваивать кислород для получения энергии. Производство аэробной энергии происходит в структурах, которые расположены в мышечных клетках и называются митохондрии. Мышца, которая имеет больше митохондрий, может использовать больше кислорода и, следовательно, производить больше энергии. Также существует ряд мышечных ферментов, которые помогают перерабатывать кислород. Тренировки, направленные на развитие выносливости, позволяют повысить как количество и размер митохондрий в мышцах, так и активность ферментов.

Частота сердечных сокращений и VO2 max

Во время физической активности происходит рост потребления кислорода и повышение ЧСС. Так как эти показатели взаимосвязаны, то их часто используют для оценки уровня сердечно-дыхательной выносливости.

По утверждению Американского колледжа спортивной медицины, вы можете повысить уровень VO2 мax, тренируясь при пульсе 64-94 процентов от максимального не менее 20 минут три раза в неделю. Также установлено, что люди, которые имеют более высокое значение МПК, имеют более низкий сердечный ритм в состоянии покоя, более низкое кровяное давление и менее подвержены хроническим заболеваниям.

Как вес тела влияет на VO2 мax?

Индекс массы тела или ИМТ является величиной, которая обычно используется для оценки веса тела. Значение ИМТ между 18,5 и 24,9 соответствует нормальному состоянию, показатель в 25 и выше указывает на избыточный вес. Когда ИМТ превышает 30, состояние человека диагностируется как ожирение.

Согласно многочисленным исследованиям, опубликованным в "Journal of Sports Medicine and Physical Fitness", высокий ИМТ часто связан с пониженным VO2 max. В первую очередь это связано с изменениями в дыхательной способности легких и выносливости сердечно-сосудистой системы.

Исследование, опубликованное в журнале "Chest", продемонстрировало связь между высоким ИМТ и нарушениями функции легких. Ученые установили, что когда значение ИМТ достигает 30, функциональная остаточная емкость - объем воздуха, который остается в легких после нормального выдоха - снижается на 25 процентов, а резервный объем выдоха - дополнительный объем, который человек может выдохнуть после окончания спокойного выдоха - более чем на 50 процентов. Несмотря на то, что эти две функции измерения легких не присутствуют при нормальном дыхании, они ограничивают их способность достигать максимальной эффективности и приводят к уменьшению VO2 max.

Стандартные рейтинги VO2 Max

В этих таблицах перечислены стандартные классификации для расчетных значений VO2 Max по возрасту и полу

Другие факторы, которые влияют на VO2 max

Пол. Женщины имеют более низкий VO2 мах, чем мужчины. Это связано с тем, что последние имеют более крупные легкие и сердца, что позволяет им перекачивать больше крови и потреблять больше кислорода.

Возраст. Представители обеих полов в возрасте от 18 до 25 лет имеют максимальное значение VO2 мах, которое постепенно уменьшается по мере взросления. Примерно с 25 лет показатель VO2 max снижается примерно на 1 процент в год.

Генетика. Наследственность напрямую влияет на то, какой тип мышечных волокон будет преобладать в вашем сердце и какого размера будут сердце и легкие. Исследователи Cerritos College (Калифорния) установили, что генетика на 20- 30 процентов определяет величину VO2 max.

Высота над уровнем моря. Низкое давление воздуха на больших высотах делает кислород менее доступным, также снижается напряжение кислорода в артериальной крови.

Температура. В горячем воздухе содержится меньше кислорода, что повышает риск гипоксии и тоже может влиять на значение VO2 max.

Примеры тренировок для увеличения VO2 max

Интервальный бег 30/30 или 60/60

Этот метод создан французским физиологом Вероникой Биллат и прекрасно подойдет начинающим бегунам и тем, кто имеет скромную физическую форму.

Выполните легкий 10-минутный бег трусцой, затем бегите в течение 30 секунд в соревновательном темпе или же в самом быстром темпе, который вы сможете поддерживать 6 минут, затем снова перейдите на легкий бег. Продолжайте чередовать быстрые и медленные 30-секундные отрезки пока не сделаете 12-20 раз.

Более сложный вариант тренировки включает в себя увеличение времени интервалов до 60 секунд.

Интервальный бег в гору

Короткие отрезки в гору продолжительностью 20-90 секунд прекрасно подходят для развития мощности, силы и скорости, более длинные (120-180 с) - для повышения VO2 max.

Перед началом тренировки хорошо разомнитесь и легко побегайте 10 -15 мин.

Затем, в зависимости от вашего уровня подготовки, выполните бег в гору в течение 2-3 минут. Вернитесь в исходную точку легким, восстановительным бегом. Сделайте 3-4 повторения. Старайтесь рассчитать силы таким образом, что бы все отрезки выполнялись в одном темпе.

Интервальный бег на уровне анаэробного порога

Бег на уровне ПАНО требует хорошей физической формы и рекомендуется продвинутым любителям.

Для этого типа тренировки лучше всего подойдет легкоатлетический манеж или стадион. Хорошо разомнитесь и легко побегайте 10 -15 мин, затем пробегите 800м в соревновательном темпе, и снова перейдите на легкий бег (400м).

Выполните в общей сложности около 5000м быстрого бега (6-7 х 800м, 5 х 1000м или 4 х 1200м).

Старайтесь преодолевать все интервалы с равномерной интенсивностью.

По материалам сайта http://www.livestrong.com