Φυσιολογία της Άσκησης Αερόβια ικανότητα Μέγιστη Πρόσληψη Οξυγόνου (VO 2 max) Βασίλειος Σπ. Τράνακας MSc Διαιτολόγος Διατροφολόγος Καθηγητής Φυσικής Αγωγής & Αθλητισμού, Επιστημονικός συν. Α.Τ.Ε.Ι. Κρήτης
Αερόβια ικανότητα Η αερόβια ικανότητα αντιπροσωπεύει τη γενική λειτουργία του οργανισμού & έχει άμεση σχέση με την φυσική κατάσταση κάθε ατόμου
Αερόβια ικανότητα Η αερόβια ικανότητα εκφράζει την καρδιοαναπνευστική αντοχή και ορίζεται ως: η ικανή εκτέλεση ενός μακρόχρονου σε διάρκεια, αλλά υπομέγιστου σε ένταση έργου κάτω από ένα επαρκές ενεργειακό ισοζύγιο Ο 2 μεταξύ πρόσληψης και κατανάλωσής του.
Αερόβια ικανότητα Διακρίνεται στη: μέγιστη αερόβια που εκφράζει τα όρια επάρκειας της μεταφοράς του Ο 2 και είναι ισοδύναμη με τη μέγιστη πρόσληψη Ο 2 στη μονάδα του χρόνου VO 2 max. υψηλή αερόβια που εκφράζει τη μέγιστη χρησιμοποίηση και κατανάλωση του Ο 2 από τους εργαζόμενους μυς, χωρίς τη συμμετοχή του αναερόβιου μεταβολισμού και υποδηλώνεται ως το αναερόβιο κατώφλι του μεταβολισμού. χαμηλή αερόβια που εκφράζει την άνετη χρησιμοποίηση και κατανάλωση του Ο 2 από τους εργαζόμενους μυς, προκαλούμενη από το ελαφρύτερο, από άποψης επιβάρυνσης, ερέθισμα ικανό να προκαλέσει λειτουργικές προσαρμογές, υποδηλώνεται δε ως το αερόβιο κατώφλι του μεταβολισμού.
Θεωρητική βάση αερόβιας ικανότητας Η ικανότητα του οργανισμού για πρόσληψη και χρησιμοποίηση του οξυγόνου (Ο 2 ) προς παραγωγή ενέργειας, μπορεί να περιγραφεί με διάφορους ορισμούς η αερόβια ικανότητα, η αερόβια ισχύς, η μέγιστη πρόσληψη οξυγόνου και η μέγιστη κατανάλωση οξυγόνου (VO 2 max), αποτελούν συνώνυμους όρους οι οποίοι χρησιμοποιούνται εναλλακτικά, για να προσδιορίσουν την καρδιοαναπνευστική ικανότητα και την εν γένει λειτουργική ικανότητα του οργανισμού.
Αερόβια ικανότητα Η αερόβια ικανότητα, αντιπροσωπεύει την ικανότητα πρόσληψης, μεταφοράς και κατανάλωσης οξυγόνου στη μονάδα του χρόνου. Όσο μεγαλύτερη είναι η αερόβια ικανότητα, τόσο μεγαλύτερη είναι η ικανότητα παραγωγής έργου (ενέργειας) ενός ατόμου.
Αερόβια ικανότητα Η αερόβια ικανότητα, αποτελεί ίσως το πιο συχνά αξιολογούμενο δείκτη της φυσικής κατάστασης, τόσο των αθλητών όσο και του γενικού πληθυσμού. Πρόκειται για έναν σημαντικό παράγοντα που έχει άμεση σχέση με την επίτευξη υψηλής αγωνιστικής επίδοσης, ενώ σχετίζεται επίσης και με την προαγωγή της υγείας του μέσου πληθυσμού.
Αερόβια ικανότητα Οι αθλητές αντοχής, εξαρτώνται πρωτίστως από τα υψηλά επίπεδα αερόβιας ικανότητας καθώς ο ρυθμός παροχής ενέργειας κατά την άσκηση βασίζεται σε μεγάλο βαθμό από: την ικανότητα οξείδωσης των διαφόρων υποστρωμάτων και την παραγωγή της τριφωσφορικής αδενοσίνης (ΑΤΡ) υπό την παρουσία Ο 2
Αερόβια ικανότητα Οι αθλητές οι οποίοι συμμετέχουν σε διαλειμματικής φύσεως αναερόβια αγωνίσματα, θα πρέπει να διαθέτουν μια καλά ανεπτυγμένη αερόβια ικανότητα. Η αποκατάσταση των πηγών αναερόβιας ενέργειας επιτυγχάνεται μέσα από αερόβιες διαδικασίες.
Μεταβολισμός λιπών
Αερόβια γλυκόλυση
Συστήματα μεταφοράς διάθεσης αξιοποίησης Ο 2 Συνεργασία αναπνευστικού, καρδιαγγειακού και μυϊκού συστήματος Όσο μεγαλύτερη είναι η ικανότητα των συστημάτων αυτών να επιτελούν το έργο της μεταφοράς και χρησιμοποίησης του Ο 2, τόσο μεγαλύτερο θα είναι και το ποσοστό ενέργειας που θα παράγεται χωρίς την εμφανή παρουσία κόπωσης.
Συστήματα μεταφοράς διάθεσης αξιοποίησης Ο 2 Μια ενδεχόμενα μειωμένη καρδιοαναπνευστική ικανότητα, οφείλεται πρωτίστως σε: αδυναμία του καρδιαγγειακού συστήματος να διανείμει το Ο 2 στους εργαζόμενους μυς, παρά στην ικανότητα των μυών να το χρησιμοποιήσουν (ACSM 2000).
Συστήματα μεταφοράς διάθεσης αξιοποίησης Ο 2 Το σύστημα μεταφοράς του Ο 2, καθορίζει σε σημαντικό βαθμό την αερόβια ικανότητα ενός ατόμου. Επιδέχεται και τις ανάλογες προπονητικές προσαρμογές, συγκριτικά με το σύστημα κατανάλωσής του.
Καθορισμός βελτίωση VO 2 max η αερόβια ικανότητα ενός ατόμου βασίζεται περισσότερο στις γενετικές του καταβολές και λιγότερο στην προπόνηση, ενώ ιδιαίτερη σημασία έχει και το αρχικό επίπεδο φυσικής κατάστασης. Οι μεταβολές που επέρχονται μέσω της προπόνησης σε νεαρά απροπόνητα άτομα, κυμαίνονται μεταξύ 15-20% ενώ σε αθλητές υψηλού επιπέδου η βελτίωση ανάμεσα στους επιμέρους προπονητικούς κύκλους είναι πολύ πιο περιορισμένη.
Μέγιστη Πρόσληψη Οξυγόνου VO 2 max= Κ.Σ χ Ο.Π χ (Α.Ο- Φ.Ο) Καρδιακή Συχνότητα, Όγκος Παλμού, Αρτηριακό Φλεβικό Οξυγόνο Μονάδες μέτρησης Σε απόλυτες τιμές (l x min ¹) Σε σχετικές τιμές α) (ml x kg ¹x min ¹) Μεταβλητή Γυναίκα Άνδρας VΟ 2 max (l/min) VΟ 2 max (ml/kg/min) VΟ 2 max (ml/kg LBM/min) Σωματική μάζα (kg) Ποσοστό διαφοράς 2 3.5-43 40 50-20 53,3 58.8-9 50 70-29 Ποσοστό % BF 25 15 +67 β) (ml x kgασμ ¹x min ¹) Άλιπη σωματική μάζα(kg) - LBM 37,5 59,5-37
Μονάδες έκφρασης της VO2max (ACSM, 2000)
Μονάδες έκφρασης της VO 2 max Ενδεικτικά οι τιμές VΟ 2 max, κυμαίνονται από 30 ml/kg/min για ένα μη ασκούμενο άτομο ηλικίας μέσης ηλικίας και φθάνουν μέχρι και 80-87 ml/kg/min, σε νεαρούς αθλητές αγωνισμάτων αντοχής. (υψηλότερη τιμή 91ml/kg/min) Τα ποσοστά όσον αφορά στις γυναίκες, τείνουν να είναι κατά 15-30% χαμηλότερα των ανδρών, διαφορά η οποία παύει όμως να υφίσταται όταν το αποτέλεσμα σταθμιστεί ως προς τη σωματική σύσταση και τη συγκέντρωση της αιμοσφαιρίνης.
Μέτρηση VO 2 max
Προσδιορισµός VO 2 max
Κριτήρια επίτευξης VO 2 max Θεωρείται ότι έχει επιτευχθεί VO 2 max όταν η πρόσληψη Ο 2 δεν μπορεί να αυξηθεί περαιτέρω. Θεωρείται ότι η πρόσληψη Ο 2 είναι η μέγιστη όταν τα επίπεδα γαλακτικού οξέος στο αίμα είναι 70-80 mg/100 ml (8-10 mmol) ή περισσότερο Θεωρείται ότι η πρόσληψη είναι η μέγιστη όταν προσεγγίζεται η μέγιστη τιμή των καρδιακών παλμών που προβλέπεται από την ηλικία ή το πηλίκο αναπνευστικής ανταλλαγής αερίων είναι μεγαλύτερο της μονάδας.
Αερόβια ικανότητα Η αερόβια ικανότητα (VO 2 max) αποτελεί απαραίτητο στοιχείο για την αξιολόγηση της φυσικής κατάστασης κάθε αθλητή
Υπολογισμός VO 2 max VΟ 2 max = Κ.Σ x Ο.Π x (Α.Ο - Φ.Ο) Όπου: ΚΣ = Καρδιακή Συχνότητα, ΟΠ = Όγκος Παλμού, ΑΟ- ΦΟ = Αρτηριοφλεβική διαφορά οξυγόνου Μονάδες μέτρησης VΟ2max Σε απόλυτες τιμές (l x min- 1) Σε σχετικές τιμές α) (ml x kg ˉ¹x min- 1) β) (ml x kgασμ x min-1)
Αξιολόγηση VO 2 max - οφέλη Ο περιοδικός έλεγχος της αερόβιας ικανότητας βοηθά στον καθορισμό των παρακάτω: της ικανότητας του οργανισμού να παράγει ενέργεια αερόβια. της λειτουργικής κατάστασης του καρδιοαναπνευστικού συστήματος. του επιπέδου απόδοσης του αθλητή σε μια δεδομένη στιγμή. της καταλληλότητας ενός αθλητή για συμμετοχή σε ένα συγκεκριμένο τύπο αθλήματος. της έμφασης που θα πρέπει να δοθεί στην αερόβια προπόνηση. του τύπου της αερόβιας προπόνησης που θα πρέπει να εφαρμοστεί (πχ: συνεχούς ή διαλειμματικής μορφής). της επίδρασης που έχει ένα προπονητικό πρόγραμμα στη πρόοδο του αθλητή. της τακτικής συμπεριφοράς του αθλητή στο άθλημα ή αγώνισμα το οποίο συμμετέχει (πχ στο ποδόσφαιρο για την κάλυψη των θέσεων του κέντρου επιλέγονται αθλητές με υψηλά επίπεδα αερόβιας ικανότητας).
Μέγιστη Πρόσληψη Οξυγόνου Η μέγιστη δυνατή ποσότητα οξυγόνου που καταναλώνει ένα άτομο στη μονάδα το χρόνου κατά την έντονη μυϊκή προσπάθεια ελάχιστης διάρκειας 3 λεπτών ορίζεται ως μέγιστη πρόσληψη οξυγόνου (VO 2 max) Αντανακλά την αναπνευστική, καρδιοαγγειακή και μυϊκή ικανότητα του οργανισμού να προσλαμβάνει, να μεταφέρει και να καταναλώνει αντίστοιχα τη μέγιστη δυνατή ποσότητα οξυγόνου στην μονάδα του χρόνου Δείκτης της λειτουργικής προσαρμοστικότητας ενός ατόμου και θεωρείται το πιο σημαντικό κριτήριο βιολογικής αξίας
Παράγοντες που επηρεάζουν Ηλικία (Αυξάνεται μέχρι την εφηβεία, διατήρηση 20-30 με κάποια προπονητικά ερεθίσματα και μείωση 1% κάθε χρόνο μετά την ηλικία των 25) Φύλο (άνδρες μεγαλύτερη VO 2 απ ότι γυναίκες) πριν την ήβη καμία διαφορά ενώ στην ηλικία των 20 η διαφορά φθάνει 30% Κληρονομικότητα Σωματικό μέγεθος μάζα - σύσταση
Παράγοντες που επηρεάζουν Θερμοκρασία περιβάλλοντος (υγρασία) Υψόμετρο (αντιστρόφως ανάλογη) Ατμοσφαιρική ρύπανση Άσκηση
Μέτρηση VO 2 max Άμεσα Εργαστηριακή μέτρηση με εργοσπιρομέτρηση Συνεχής διαδικασία από 5-15 λεπτά Διακοπτόμενη διαδικασία μέχρι και 65 λεπτά Έμμεσα α)υπομέγιστη προσπάθεια και βάση νόρμας β)δρομικές δοκιμασίες στην ύπαιθρο
Πίνακας αξιολόγησης VO 2 max* The Physical Fitness Specialist Certification Manual, The Cooper Institute for Aerobics Research, Dallas TX, revised 1997 printed in Advance Fitness Assessment & Exercise Prescription, 3rd Edition, Vivian H. Heyward, 1998.p48
Σχέση καρδιακής συχνότητας VO 2 max
Μέγιστη καρδιακή συχνότητα - ηλικία HR vs. Age HR (beats/min) 240 190 140 90 10 20 30 40 50 60 70 80 HR - max Age (years)
Υπομέγιστα τεστ 1. YMCA - bike 2. Astrand Rhyming bike 3. ACSM - bike 4. Bruce Protocol - treadmill 5. McCardles Step Test
Μέγιστα τεστ Laboratory Tests 1. Open Circuit Indirect Calorimetry 2. Cycle 3. Treadmill (Bruce)
Δρομική οικονομία
Η έννοια της αντοχής Μεγαλύτερη διάρκειας προσπάθεια σε συγκεκριμένη ένταση της VO 2 max
Αντοχή
Αερόβιο - αναερόβιο κατώφλι Αερόβιο κατώφλι η ένταση της άσκησης με σταθερή συγκέντρωση γαλακτικού οξέος στο αίμα υψηλότερη από αυτή της ηρεμίας. Ορίζεται στα 2,5 millimol /L (Mm/L) Αναερόβιο κατώφλι - η ένταση της άσκησης πάνω από την οποία η συγκέντρωση του γαλακτικού οξέος στο αίμα αυξάνει σημαντικά. Ορίζεται στα 4 millimol /L (Mm/L). Σχετίζεται έντονα με την απόδοση σε αγωνίσματα αντοχής γι αυτό και η προπόνηση των αθλητών σχεδιάζεται με βάση το αναερόβιο κατώφλι.
Αερόβιο - αναερόβιο κατώφλι Υψηλό αναερόβιο κατώφλι σημαίνει καθυστέρηση της συσσώρευσης του γαλακτικού οξέος, με άλλα δηλ. λόγια ότι ο αθλητής θα μπορέσει να συνεχίσει για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα την προσπάθειά του πριν εξαντληθεί. Συνήθως το αναερόβιο κατώφλι αντιστοιχεί στο 83%- 87% της μέγιστης καρδιακής συχνότητας και βέβαια είναι υψηλότερο στους καλύτερους αθλητές.
Αναερόβιο κατώφλι & προπόνηση
Αναερόβια ικανότητα Η αναερόβια ικανότητα ορίζεται ως η ικανή εκτέλεση ενός σύντομου σε διάρκεια, αλλά μέγιστου σε ένταση έργου, κάτω από συνθήκες έλλειψης Ο 2. Διακρίνεται σε: αναερόβια μυϊκή ισχύ αναερόβια μυϊκή αντοχή
Aναερόβια μυϊκή ισχύς Αναερόβια μυϊκή ισχύ που εκφράζει τη τιμή της μέγιστης δύναμης που εφαρμόζεται στη μονάδα του χρόνου (αναερόβια αγαλακτική φάση). Για το προσδιορισμό της αξιολογείται στο κυκλοεργόμετρο ή στο δαπεδοεργόμετρο η υψηλότερη τιμή (way ή km/hr) στο συνολικό παραγόμενο έργο μιας μέγιστης προσπάθειας των 5-10 sec.
Αναερόβια μυϊκή αντοχή Αναερόβια μυϊκή αντοχή που εκφράζει τη τιμή της μέσης μέγιστης συνολικής δύναμης που εφαρμόζεται σε ένα σύντομο χρονικό διάστημα (αναερόβια γαλακτική φάση). Για το προσδιορισμό της αξιολογείται η μέση τιμή (way ή km/hr) στο συνολικό παραγόμενο έργο μιας μέγιστης προσπάθειας των 30-45 sec και η συγκέντρωση γαλακτικού στο αίμα μετά το τέλος της προσπάθειας. Επίσης προσδιορίζεται ένας δείκτης της απώλειας ισχύος μέσα στο δοκιμαζόμενο χρόνο (% κόπωσης).
Βιβλιογραφία Γεωργάτσος Ι. Εισαγωγή στη βιοχημεία. Εκδόσεις Γιαχούδη, 2001. Διονυσίου- Αστερίου Α. Βιοχήμεία στην Ιατρική - Μεταβολικά διαγράμματα ΙΙ. Ιατρικές εκδόσεις Πασχαλίδη Αθήνα 2004. Davis M. Nutri on, Neurotransmiyers, and Central Nervous System Fa gue. In: Nutri on in sport, R.J. Gleeson M. Biochemistry of exercise. In: Nutri on in sport, R.J. Maughan (Ed.). Oxford: Blackwell Science Publishers, 2000, pp. 17-38. Guyton A, Hall J, Ιατρική Φυσιολογία. Εκδόσεις Παρισιάνου Αθήνα 1998. Κλεισούρας Β. Εργοφυσιολογία. Εκδόσεις Συμμετρία 1997. Maughan (Ed.). Oxford: Blackwell Science Publishers, 2000, pp. 171-183. Mc Ardle W, Katch F, Katch V, Φυσιολογία της άσκησης, Ιατρικές εκδόσεις Πασχαλίδη, Αθήνα 2001. Τζιαμούρτας Α. (2012) Βιοχημεία της άσκησης (διαλέξεις μαθήματος) Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών, Πανεπιστημίων Δημοκρίτειου Θράκης, Θεσσαλίας. Τοκμακίδης Σ. (2012) Εφαρμοσμένη Φυσιολογία της άσκησης (διαλέξεις μαθήματος) Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών, Πανεπιστημίων Δημοκρίτειου Θράκης, Θεσσαλίας. Wilmore H J, Cos ll LD. Φυσιολογία της άσκησης. Ιατρικές εκδόσεις Πασχαλίδη, 2006.