Próg progowi nie równy?

Próg progowi nie równy?

Progi, progi, progi… więcej ich niż schodów w jednej z starych polskich piosenek. Próg beztlenowy, próg anaerobowy, próg wentylacyjny, a to dopiero początek… jak w tym wszystkim się połapać, jak tu znaleźć jakiś porządek? No właśnie. I tutaj dochodzimy do pierwszego problemu. Wyżej wymienione terminy zaczerpnięte są z fizjologii sportu, gdzie, jak się okazuje jest wiele niespójności, zwłaszcza w nazewnictwie i definicjach. Nawet w podręcznikach akademickich do fizjologii można znaleźć różne, rozmijające się definicje lub zamienne stosowanie terminów. Co więcej, właściwie każde laboratorium wykonujące komercyjne badania wydolnościowe używa innych metod, protokołów badań i ich nazewnictwa, co utrudnia interpretacje wyników i właściwie uniemożliwia porównanie między sobą. W tym artykule postaramy się w przystępny sposób usystematyzować wiedzę na temat progów i ich wykorzystania w monitorowaniu treningu.

Aby jednak zrozumieć samą istotę progów metabolicznych należy rozważyć z jakich systemów energetycznych korzystamy podczas wysiłku w danym czasie trwania. Wbrew temu, co można przeczytać w wielu opracowaniach, uważamy, że nie istnieje „czysty” beztlenowy wysiłek. Nasz organizm nie działa w systemie 0:1 i zachodzące w nim zmiany są względem siebie komplementarne. Wszystkie systemy energetyczne (fosfagenowy, glikolityczny i aerobowy) przenikają się nawzajem, zmieniają się proporcjami w udziale dostarczania energii. Zależności te obrazuje kontinuum energetyczne (Rysunek 1.). W związku powyższym trudno o znalezienie progu metabolicznego, który idealnie będzie wyznaczał moment, w którym przeważał będzie metabolizm beztlenowy (glikolityczny).

Rysunek 1. kontinuum energetyczne (Billat i wsp. 2003)

Maksymalny stan równowagi mleczanowej – MLSS (Maximal Lactate Steady State)

Termin maksymalnego stanu równowagi mleczanowej oznacza zależność między maksymalnym stężeniem mleczanu we krwi, a zadaną stałą intensywnością, która to w ciągu ostatnich 20 minut z 30minutowego wysiłku, nie spowoduje wahań stężenia mleczanu większych niż 1mmol l-1. Mówiąc prościej – jest to stan równowagi między produkcją a utylizacją mleczanu, zakres w którym to organizm wykorzystuje wszystkie możliwości buforowe do utrzymania stałego stężenia mleczanu, a tym samym pozwala na kontynuowanie wysiłku na zadanej wysokiej intensywności. Głównym źródłem energii podczas intensywności MLSS są węglowodany, które pokrywają około 80% zapotrzebowania na energię.

Rysunek 2. Maksymalny stan równowagi mleczanowej

Sam MLSS jest przez wielu naukowców uważany za złoty standard w ocenie i diagnozie wytrzymałości zawodników. Czyżby zatem złoty gral został odnaleziony? Nie do końca. Metoda, mimo swoich wielu zalet, ma również kilka wad, a jako jedną z najważniejszych należy wymienić jej złożoność i długotrwałość – aby wyznaczyć dokładnie MLSS musimy przystąpić zazwyczaj do kilku 30-minutowych prób o zadanej stałej intensywności, pomiędzy którymi należy uwzględnić wystarczający czas regeneracji, co w efekcie daje kilka dni spędzonych w laboratorium. Świetnie obrazuje to wykres na Rysunku nr 2, który przedstawia 3 próby testowe – z stałą mocą 290W, która okazała się zbyt wysoka i doprowadziła do ciągłej akumulacji mleczanu w kolejnych minutach wysiłku, z mocą 260W, która okazała się za mała ze względu na zauważalny spadek mleczanu w kolejnych minutach i wreszcie próba 275W, która wydaję się właściwą intensywnością MLSS. Co ciekawe MLSS występuje średnio w okolicy stężenia mleczanu 4 mmol , lecz wykazuje bardzo dużą zmienność osobniczą i jego zakres wynosi aż od 2 do 8 mmol, co pokazuje jak dużym błędem jest przyjmowanie stałej wartości mleczanu dla progu beztlenowego, co niestety w wielu laboratoriach jest dalej praktykowane.

Moc krytyczna – (CP) Critical power

Moc krytyczna to matematyczny model opierający się na hiperbolicznej zależności między czasem trwania maksymalnego wysiłku, a jego intensywnością. Aby wyznaczyć moc krytyczną (CP) należy wykonać od 3 do 5 maksymalnych wysiłków w przedziale czasu od 2 do 15 minut (nie mniej i nie więcej), wykonywanych docelowo w kolejne dni, na pełnym wypoczynku. W oparciu o punkty umieszczone w układzie współrzędnych (oś X – czas trwania, oś Y moc maksymalna) wyznaczamy funkcję hiperboliczną i jej asymptotą będzie moc krytyczna. Wyznaczając CP, otrzymujemy również pojemność CP- nazywana W’, która jest stałą wyznaczoną w kJ.

Rysunek 4. Moc krytyczna (Dekerle i wsp. 2003)

Założeniem mocy krytycznej (CP) jest wyznaczenie granicy wysiłku poniżej, której jest możliwe osiągnięcie stedy-state i kontynuowanie wysiłku o wysokiej intensywności przez względnie długi czas. Powyżej CP intensywność jest bardzo wysoka, a parametry fizjologiczne zmieniają się aż do osiągnięcia granicy tolerancji wysiłku. Przekroczenie CP skutkuje zmianami w parametrach metabolizmu mięśniowego, neuromięśniowego, wymiany gazowej i wentylacji, równowagi kwasowo-zasadowej oraz stężenia mleczanu. W praktyce (popartej również badaniami) moc CP jest wyższa niż osiągana podczas MLSS, a przeciętny trenujący zawodnik jest w stanie utrzymać moc CP od 20 do 40 min. Jednakże intensywność 95% mocy krytycznej powinno silnie korelować z MLSS u większości zawodników.

Progi wentylacyjne

Koncepcja progów wentylacyjnych opiera się na dwóch punktach: pierwszym progiem wentylacyjnym – VT1 oraz drugim progiem wentylacyjnym -VT2,  zwanym także punktem kompensacji oddechowej (RCP). Progi te można wyznaczyć przy użyciu ergospirometrii podczas testu rampowego (z ciągłym progresywnym obciążeniem) lub testem progresywnym (obciążenie przyrasta stopniowo o określoną wartość, np. co 25W). W literaturze można spotkać różne sposoby wyznaczania progów wentylacyjnych.

Pierwszy próg wentylacyjny VT1

Jako VT1 zazwyczaj uznaje się pierwszą nieliniową zmiana wentylacji minutowe (VE) w stosunku do poboru tlenu (VO2). Druga metoda to wyznaczenie VT1 podczas wzrostu parametru VE/VO2 w stosunku do VO2. Bardziej dokładna definicja to punkt w którym wzrasta parametr VE/VO2 oraz PETO2 bez równoczesnego wzrostu VE/VCO2.

Próg wentylacyjny przypada szacunkowo na intensywności 45-53%VO2max, co w przypadku tętna daje intensywność 71%-78%  tętna maksymalnego. W praktyce wysiłek na progu VT1 przypada na 11-12 w 20 stopniowej skali RPE Borga – jeśli jesteśmy w stanie swobodnie rozmawiać to jesteśmy pod VT1. Jeśli jednak jesteśmy w stanie rozmawiać, ale sprawia to trudność to prawdopodobnie przekroczyliśmy VT1. nPierwszy próg wentylacyjny pokrywa się również z obciążeniem poprzedzającym pierwszy wzrost mleczanu we krwi.

Drugi próg wentylacyjny VT2 (RCP – respiratory compensation point)

Drugi próg wentylacyjny nazywany również punktem kompensacji oddechowej (RCP) wyznaczany jest podczas wzrostu obydwu parametrów VE/VO2 oraz VE/VCO2 przy równoczesnym spadku PETCO2. VT2, powinien również wystąpić podczas hiperwentylacji, czyli drugim nieliniowym wzrostem VE w stosunku do VO2.

Próg VT2 przypada na intensywność około 85%VO2max, a w przypadku tętna 87-92% tętna maksymalnego. Subiektywne odczucie wysiłku na progu to około 14-15 w skali Borga. Intensywność VT2 silnie koreluje z intensywnością mocy krytycznej, ale przewyższa MLSS. Dlatego strefy mocy oparte o RCP mogą w praktyce być zawyżone.

Próg mleczanowy LT (lactate threshold)

Wreszcie jest i on, ten najpopularniejszy. Ten, z którym jest najwięcej zamieszania i niespójności. W Przeciwieństwie do wcześniej wspominanych progów wentylacyjnych, nie ma tutaj podziału na pierwszy i drugi, co dodatkowo utrudnia jego dokładne wyznaczenie. We wczesnych pracach próg LT był interpretowany jako intensywność, podczas której mleczan zaczyna wzrastać o 0,5 lub 1 mmol. Kolejna koncepcja, progu OBLA 4 mmol, była identyfikowany jako próg beztlenowy, na którym zawodnik jest w stanie utrzymywać intensywność przez dłuższy czas. Aktualne, kolejne koncepcje różnią się od siebie nawzajem i należy być świadomym z jaką metodą mamy do czynienia. Na chwilę obecną w literaturze jest ponad 25 metod [sic!] wyznaczania progu LT i niestety, żadna nie jest idealna.

Próg mleczanowy OBLA 4 mmol (Onset of Blood Lactate Accumulation)

Obecnie ta koncepcja jest szeroko krytykowana i coraz rzadziej wykorzystywana w fizjologii sportu. Próg wyznaczany jest tutaj podczas testu progresywnego (bez określonego ściśle protokołu) na intensywności, która odpowiada stężeniu 4 mmol. Jednakże wystąpienie progu mleczanowego przy stężeniu 4 mmol ma charakter życzeniowy. O ile większość wytrenowanych osób będzie przez około godzinę tolerowała intensywność z takim stężeniem, o tyle znajdą się wyjątki dla których będzie to zbyt mała lub zbyt duża intensywność. Są jednostki, które osiągają MLSS przy 8 mmol, dla których próg OBLA będzie bardzo zaniżony. Ponadto dieta niskowęglowodanowa lub przetrenowanie będzie paradoksalnie przesuwać próg 4 mmol w stronę wyższych obciążeń, a zdolności wysiłkowe będą spadały. Metoda ta jest również bardziej podatna na błąd pomiarowy urządzenia. Wielkość obciążenia na progu będzie również ściśle zależna od zastosowanego protokołu badań – czas trwania każdego stopnia i wielkości jego obciążenia.

Indywidualny próg mleczanowy, próg LT wyznaczony metodą Dmax

W opozycji do progu 4 mmol OBLA wymyślono metody, które będą brały pod uwagę dynamikę zmiany stężenia mleczanu we krwi, która to dla każdego zawodnika jest inna. Metody te, chociaż nie są idealne, nie będą skrajnie przeszacowywały progu LT, jak chociażby wyżej wspomniany test OBLA. Indywidualny próg mleczanowy, nazywany czasem IAT, próg LT Dmax lub zmodyfikowany Dmax będą bliższe MLSS, jednak nadal mocno zależne od zastosowanego protokołu badań. Porównanie wyżej omówionych metod przedstawia rysunek nr 4, który ilustruje wartość mocy i mleczanu dla 14 progów dla danego zawodnika, dla protokołu o czasie trwania stopnia 4 min i indywidualnie dobranego obciążenia kolejnych stopni. Próg Dmax i OBLA dla tego przypadku różni się aż o 77W!. 

Rysunek nr 4. Porównanie metod wyznaczania progu (Jamnick i wsp. 2018)

Podsumowanie

Można powiedzieć, że wyznaczenie progu jest prostym zadaniem. Ale wyznaczenie go poprawnie i relatywnie dokładnie jest bardzo trudne, a ciągle powiększająca się liczba koncepcji dodatkowo przyprawia o zawrót głowy. Nie bez powodu na początku artykułu wymieniłem metody MLSS i moc krytyczną. Są to dwa progi, których nie powinniśmy oczywiście używać zamiennie, mają jednak jasną definicje i relatywnie łatwo je wyznaczyć. Nie każdy utrzyma taki sam czas do odmowy na intensywności MLSS, to samo dotyczy mocy krytycznej. Co do pozostałych progów, to ich dokładność zawsze będzie kwestionowana i zależna od użytego protokołu. Niestety, wyżej wspomniany święty graal nie istnieje. Wciąć trwają kolejne badania, które sprawdzają nowe koncepcje testowania, zwłaszcza w obrębie stosowanego protokołu testu. W jednym z kolejnych postów poruszę kwestię znanego i lubianego przez kolarzy FTP oraz jego relacji z  wymienionymi dzisiaj progami.

Źródła:

  1. Billat V.L., Sirvent P., Koralsztein J.P., Mercier J., The concept of maximal lactate steady state: a bridge between biochemistry, physiology and sport science, Sports Med. 2003;33(6):407-26.
  2. Caiozzo V.J., Davis J.A., Ellis J.F., Azus J.L., Vandagriff R., Prietto C.A., McMaster W.C. A comparison of gas exchange indices used to detect the anaerobic threshold. J Appl Physiol Respir Environ Exerc Physiol. 1982 Nov;53(5):1184-9.
  3. Dekerle J., Baron B., Dupont L., Vanvelcenaher J., Pelayo P., Maximal lactate steady state, respiratory compensation threshold and critical power. Eur J Appl Physiol. 2003 May;89(3-4):281-8.
  4. Faude O., Kindermann W, Meyer T. Lactate threshold concepts: how valid are they? Sports Med. 2009;39(6):469-90.
  5. Fontana P., Boutellier U., Knöpfli-Lenzin C., Time to exhaustion at maximal lactate steady state is similar for cycling and running in moderately trained subjects. Eur J Appl Physiol. 2009 Sep;107(2):187-92.
  6. Gaskill S.E., Ruby B.C., Walker A.J., Sanchez O.A., Serfass R.C., Leon A.S. Validity and reliability of combining three methods to determine ventilatory threshold. Med Sci Sports Exerc. 2001 Nov;33(11):1841-8.
  7. Grossl de Lucas R.D., de Souza K.M., Guglielmo L.G. Time to exhaustion at intermittent maximal lactate steady state is longer than continuous cycling exercise. Appl Physiol Nutr Metab. 2012 Dec;37(6):1047-53
  8. Jamnick N.A., Botella J., Pyne D.B., Bishop D.J., Manipulating graded exercise test variables affects the validity of the lactate threshold and VO2max PLoS One. 2018 Jul 30;13(7):e0199794.
  9. Jones A.M., Burnley M., Black M.I., Poole D.C., Vanhatalo A., The maximal metabolic steady state: redefining the ‚gold standard’. Physiol Rep. 2019 May;7(10):e14098. doi: 10.14814/phy2.14098.
  10. Jones A.M., Vanhatalo A. The ‚Critical Power’ Concept: Applications to Sports Performance with a Focus on Intermittent High-Intensity Exercise. Sports Med. 2017 Mar;47(Suppl 1):65-78.
  11. Lucía A., Hoyos J., Pérez M., Chicharro J.L., Heart rate and performance parameters in elite cyclists: a longitudinal study. Med Sci Sports Exerc. 2000 Oct;32(10):1777-82.
  12. McLellan T. M., Skinner J. S., Blood Lactate Removal During Active Recovery Related to the Aerobic Threshold. Int J Sports Med 1982; 03(4): 224-229
  13. McLellan T.M., Ventilatory and plasma lactate response with different exercise protocols: a comparison of methods. Int J Sports Med. 1985 Feb;6(1):30-5.
  14. Pallarés Jesús G., Morán-Navarro R., Ortega J.F, Fernández-Elías V.E., Mora-Rodriguez R.,  Validity and Reliability of Ventilatory and Blood Lactate Thresholds in Well-Trained Cyclists. PLoS One. 2016 Sep 22;11(9):e0163389
  15. Prusaczyk W.K., Cureton K.J., Graham R.E., Ray C.A. Differential effects of dietary carbohydrate on RPE at the lactate and ventilatory thresholds. Med Sci Sports Exerc. 1992 May;24(5):568-75.
  16. Wasserman, K., & McIlroy, M. B. (1964). Detecting the threshold of anaerobic metabolism in cardiac patients during exercise. The American Journal of Cardiology, 14(6), 844–852.
Imię (wymagane)E-mail (wymagane)Strona internetowa

Dodaj komentarz