Aerobní výkon- to je schopnost těla vykonávat práci, která zajišťuje výdej energie díky kyslíku absorbovanému přímo během práce.
Spotřeba kyslíku při fyzické práci se zvyšuje s náročností a délkou práce. Ale pro každého člověka existuje hranice, nad kterou se spotřeba kyslíku nemůže zvýšit. Běžně se nazývá největší množství kyslíku, které tělo dokáže spotřebovat za 1 minutu při extrémně těžké práci maximální spotřeba kyslíku(IPC). Tato práce by měla trvat alespoň 3 minuty, protože... člověk může dosáhnout své maximální spotřeby kyslíku (VO2) teprve ve třetí minutě.
MPK je ukazatelem aerobního výkonu. MOC lze určit nastavením standardní zátěže na cyklistickém ergometru. Znáte-li velikost zátěže a výpočet tepové frekvence, můžete pomocí speciálního nomogramu určit úroveň MOC. Pro ty, kteří se nevěnují sportu, je hodnota MOC 35-45 ml na 1 kg hmotnosti a pro sportovce na základě specializace 50-90 ml/kᴦ. Nejvyšší úrovně VO2 max dosahují sportovci provozující sporty vyžadující velkou aerobní vytrvalost, jako je běh na dlouhé tratě, běh na lyžích, rychlobruslení (dlouhá trať) a plavání (dlouhá trať). V těchto sportech závisí výsledek z 60–80 % na úrovni aerobního výkonu, ᴛ.ᴇ. Čím vyšší úroveň MPC, tím vyšší sportovní výsledek.
Úroveň BMD zase závisí na schopnostech dvou funkčních systémů: 1) systému zásobování kyslíkem, včetně dýchacího a kardiovaskulárního systému; 2) systém, který využívá kyslík (zajišťující absorpci kyslíku tkáněmi).
Žádost o kyslík.
K provádění jakékoli práce, stejně jako k neutralizaci metabolických produktů a obnově energetických zásob je zapotřebí kyslík. Množství kyslíku potřebné k provedení určité práce se běžně nazývá spotřeba kyslíku.
Rozlišuje se celková a minutová spotřeba kyslíku.
Celková spotřeba kyslíku- to je množství kyslíku, které je nesmírně důležité pro provedení veškeré práce (například pro uběhnutí celé vzdálenosti).
Minutová potřeba kyslíku- to je množství kyslíku potřebné k provedení dané práce v kteroukoli minutu.
Minutová spotřeba kyslíku závisí na síle vykonané práce. Čím vyšší výkon, tím vyšší minutový požadavek. Největší hodnoty dosahuje na krátké vzdálenosti. Například při běhu na 800 m je to 12-15 l/min a při běhu maratonu 3-4 l/min.
Čím delší je doba provozu, tím větší je celkový požadavek. Při běhu na 800 m je to 25-30 litrů a při běhu maratonu 450-500 litrů.
Přitom MOC ani u sportovců mezinárodní třídy nepřesahuje 6-6,5 l/min a mělo by být dosaženo až do třetí minuty. Jak tělo za takových podmínek zajistí výkon práce např. s minutovou potřebou kyslíku 40 l/min (běh na 100 m)? V takových případech práce probíhá v bezkyslíkatých podmínkách a je zajišťována anaerobními zdroji.
Anaerobní výkon.
Anaerobní výkon- to je schopnost těla vykonávat práci v podmínkách nedostatku kyslíku, zajišťující výdej energie z anaerobních zdrojů.
Práce je zajišťována přímo zásobami ATP ve svalech, dále anaerobní resyntézou ATP pomocí CrF a anaerobním rozkladem glukózy (glykolýza).
Kyslík je potřebný k obnově zásob ATP a CrP a také k neutralizaci kyseliny mléčné vznikající v důsledku glykolýzy. Ale tyto oxidační procesy mohou nastat po skončení práce. K výkonu jakékoli práce je zapotřebí kyslík, pouze na krátké vzdálenosti tělo pracuje na dluh a odkládá oxidační procesy na období zotavení.
Množství kyslíku potřebné pro oxidaci metabolických produktů vznikajících při fyzické práci se obvykle nazývá - kyslíkový dluh.
Kyslíkový dluh lze také definovat jako rozdíl mezi potřebou kyslíku a množstvím kyslíku, které tělo spotřebuje během práce.
Čím vyšší je minutová spotřeba kyslíku a čím kratší je provozní doba, tím větší je kyslíkový dluh jako procento z celkové spotřeby. Největší kyslíkový dluh bude na vzdálenostech 60 a 100 m, kde je minutová potřeba cca 40 l/min a provozní doba se počítá v sekundách. Kyslíkový dluh na tyto vzdálenosti bude činit asi 98 % požadavku.
Na střední vzdálenosti (800 - 3000m) se doba provozu prodlužuje, jeho výkon klesá, a proto. při práci stoupá spotřeba kyslíku. V důsledku toho se kyslíkový dluh jako procento potřeby sníží na 70 - 85 %, ale díky výraznému nárůstu celkové potřeby kyslíku na tyto vzdálenosti se zvyšuje jeho absolutní hodnota, měřená v litrech.
Ukazatel anaerobního výkonu je - maximum
kyslíkový dluh.
Maximální kyslíkový dluh- jde o maximální možnou akumulaci anaerobních metabolických produktů, které vyžadují oxidaci, při které je tělo ještě schopno vykonávat práci. Čím vyšší je úroveň tréninku, tím větší je maximální obsah kyslíku. Takže například pro lidi, kteří se nevěnují sportu, je maximální kyslíkový dluh 4-5 litrů a pro sprintery vysoké třídy může dosáhnout 10-20 litrů.
Existují dvě frakce (části) kyslíkového dluhu: alaktická a laktátová.
Alactate podíl dluhu jde na obnovu zásob CrP a ATP ve svalech.
Laktát frakce (laktáty – soli kyseliny mléčné) – většina kyslíkového dluhu. Jde o odstranění kyseliny mléčné nahromaděné ve svalech. Oxidací kyseliny mléčné vzniká voda a oxid uhličitý, které jsou pro tělo neškodné.
Alaktická frakce převládá u fyzických cvičení trvajících maximálně 10 sekund, kdy je práce vykonávána především kvůli zásobám ATP a CrP ve svalech. Laktát převládá při anaerobní práci delšího trvání, kdy intenzivně probíhají procesy anaerobního štěpení glukózy (glykolýza) za vzniku velkého množství kyseliny mléčné.
Při práci sportovce v podmínkách kyslíkového dluhu se v těle hromadí velké množství metabolických produktů (především kyseliny mléčné) a pH se posouvá na kyselou stranu. Aby sportovec mohl za takových podmínek vykonávat práci významného výkonu, musí být jeho tkáně uzpůsobeny pro práci s nedostatkem kyslíku a posunem pH. Toho je dosaženo tréninkem na anaerobní vytrvalost (krátká, vysokorychlostní cvičení s vysokým výkonem).
Úroveň anaerobní výkonnosti je důležitá pro sportovce, práci
která netrvá déle než 7-8 minut. Čím delší je pracovní doba, tím menší vliv má anaerobní kapacita na sportovní výkon.
Práh anaerobního metabolismu.
Při intenzivní práci trvající alespoň 5 minut přichází okamžik, kdy tělo není schopno pokrýt rostoucí potřebu kyslíku. Udržení dosaženého pracovního výkonu a jeho další zvyšování zajišťují anaerobní zdroje energie.
Objevení se prvních známek anaerobní resyntézy ATP v těle se obvykle nazývá práh anaerobního metabolismu (TAT). V tomto případě jsou anaerobní zdroje energie zahrnuty do resyntézy ATP mnohem dříve, než tělo vyčerpá svou schopnost poskytovat kyslík (ᴛ.ᴇ. než dosáhne MIC). Jedná se o jakýsi „bezpečnostní mechanismus“. Navíc, čím méně je tělo trénované, tím dříve se začne „pojišťovat“.
PAHO se vypočítá jako procento MIC. U netrénovaných osob lze první známky anaerobní resyntézy ATP (ANR) pozorovat již při dosažení pouhých 40 % úrovně maximální spotřeby kyslíku. Pro sportovce na základě jejich kvalifikace se PANO rovná 50-80 % MOC. Čím vyšší PANO, tím více příležitostí má tělo k výkonu těžké práce s využitím aerobních zdrojů, které jsou energeticky prospěšnější. Z tohoto důvodu bude mít sportovec, který má vysoké PANO (65 % MPC a více), za jinak stejných okolností, vyšší výsledek na střední a dlouhé vzdálenosti.
Fyziologické charakteristiky tělesného cvičení.
Fyziologická klasifikace pohybů
(podle Farfela B.C.).
I. Stereotypní (standardní) pohyby.
1. Pohyby kvantitativní hodnoty.
Cyklický.
Pracovní síly: Druhy pohybu:
‣‣‣ maximum - pohyby prováděné nohama;
‣‣‣ submaximální - pohyby prováděné s
‣‣‣ hodně pomoci z vašich rukou.
‣‣‣ střední.
2. Pohyby kvalitativního významu.
Druhy sportů: Posuzované kvality:
Sportovní a umělecké - síla;
gymnastika; - Rychlost;
Akrobacie; -koordinace;
Krasobruslení; - Zůstatek;
Potápění; - flexibilita;
Freestyle atd. - nepodporované;
Expresivita.
Velká skupina tělesných cvičení se provádí za přísně konstantních podmínek a vyznačuje se přísnou návazností pohybů. Toto je skupina standardů (stereotypické) pohyby. Taková tělesná cvičení jsou tvořena podle principu motorického dynamického stereotypu.
Tím, že dělá nestandardní pohyby neexistuje žádný rigidní stereotyp. Ve sportech s nestandardními pohyby existují určité stereotypy – techniky obrany a útoku, ale základem pohybů je reakce na neustále se měnící podmínky. Akce sportovce souvisí s řešením problémů konkrétního okamžiku.
3. Faktory určující aerobní výkonnost
Nejdůležitější ze všech uvažovaných parametrů bioenergetických mechanismů je ukazatel síly aerobních mechanismů - ukazatel MIC, který do značné míry určuje celkovou fyzickou výkonnost. Příspěvek tohoto ukazatele ke speciální fyzické výkonnosti v cyklických sportech, na vzdálenostech, počínaje středními vzdálenostmi, se pohybuje od 50 do 95%, v týmových sportech a bojových uměních - od 50 do 60% nebo více. Alespoň ve všech sportech podle A.A. Guminsky (1976), hodnota MPC určuje tzv "obecný tréninkový výkon".
MOC u fyzicky nepřipravených mužů ve věku 20-30 let je v průměru 2,5-3,5 l/min nebo 40-50 ml/kg.min (u žen asi o 10 % méně). U vynikajících sportovců (běžci, lyžaři atd.) dosahuje MOC 5-6 l/min (až 80 ml/kg/min a více). Pohyb atmosférického kyslíku v těle z plic do tkání určuje účast následujících tělesných systémů na transportu kyslíku: vnější dýchací systém (ventilace), krevní systém, kardiovaskulární systém (cirkulace), systém využití kyslíku v těle. .
Zvyšování a zlepšování (zvyšování účinnosti) aerobního výkonu (AP) během tréninku je spojeno především se zvyšováním výkonu ventilačních systémů, následně cirkulace a využití; k jejich zařazení nedochází paralelně a postupně najednou, ale heterochronně: v počáteční fázi adaptace dominuje ventilační systém, poté cirkulace a ve fázi vyššího sportovního ducha systém využití (S.N. Kuchkin, 1983, 1986) .
Všeobecné velikost nárůstu AP je různými autory stanovena od 20 do 100 %, nicméně studie v laboratoři fyziologie Všeruské státní akademie tělesné kultury (S.N. Kuchkin, 1980, 1986) ukázaly, že celkový nárůst relativní ukazatel MIC je v průměru 1/3 počáteční (geneticky podmíněné hladiny) - tzn. asi 35 %. Navíc ve fázi počátečního tréninku je nárůst VO2 max nejpatrnější a činí až 20 % (polovina celkového nárůstu), ve fázi sportovního zlepšení (fáze II adaptace) nárůst VO2 max/hmotnost zpomaluje a činí asi 10 % a ve fázi vyššího sportovního mistrovství (3. stupeň adaptace) je nárůst minimální - do 5-7 %.
Počáteční období adaptace je tedy pro trénink aerobních schopností nejpříznivější a konec této fáze je důležitý pro stanovení vyhlídek daného sportovce ve vztahu k aerobnímu výkonu.
Podívejme se stručně na hlavní změny v tělesných systémech odpovědných za transport kyslíku během rozvoje vytrvalosti.
V vnější dýchací systém Především se zvyšují silové rezervy - to jsou ukazatele vitální kapacity, MVL, síly a vytrvalosti dýchacích svalů. Pro vysoce kvalifikované plavce a akademické veslaře tak mohou ukazatele vitální kapacity dosáhnout 8-9 litrů a MVL - až 250-280 l/min a vyšší. Výkonové rezervy jsou rezervami prvního stupně a jsou zahrnuty do nárůstu AC již v počátečních fázích adaptace. Proto všem začínajícím sportovcům a na začátku celkového přípravného období mohou bezpečně doporučit různá dechová cvičení, která přispějí k lepší aerobní adaptaci.
V pozdějších fázích adaptace se zlepšuje schopnost mobilizace energetických rezerv a později se zvyšuje efektivita (účinnost) vnějšího dýchání (S.N. Kuchkin, 1983, 1986, 1991). Mistrovští sportovci tak mohou při tvrdé práci využít vitální kapacitu o 60-70 % (oproti 30-35 % u začátečníků). Kyslík je efektivněji absorbován z vdechovaného vzduchu (co se týče faktoru využití kyslíku, ventilačního ekvivalentu atd.), což zajišťuje vysoké hodnoty MIC při ventilaci „jen“ 100-120 l/min a nízké dechové frekvenci. Přispívají k tomu i mechanismy pro efektivnější práci. systémy likvidace tkání kyslíku v pracujících svalech, které dokážou využít téměř 100 % do nich dodaného kyslíku.
V krevního systému Zpravidla nedochází ke zvýšenému obsahu červených krvinek a hemoglobinu. Ale zvýšení výměny cirkulující krve (zejména díky plazmě), vznik tzv hemokoncentrace(zvýšení obsahu hemoglobinu v důsledku uvolnění části plazmy do tkáně), v důsledku čehož má při operaci cirkulující krev o 10-18 % více hemoglobinu, což vede ke zvýšení tzv. kapacita kyslíku v krvi.
K výrazným změnám v průběhu vývoje vytrvalosti dochází v oběhový systém – kardiovaskulární systém. V první řadě to ovlivňuje zvýšení výkonových rezerv - srdeční výkon (systolický objem může dosáhnout 180-210 ml, což při efektivní tepové frekvenci 180-190 tepů/min může dát IOC 32-38 litrů/min. ). To je způsobeno povinným zvýšením celkového objemu srdce ze 750 ml na 1200 ml nebo více, způsobené pracovní hypertrofií a tonogenní dilatací (rozšířením) srdečních dutin.
Rezervy regulačních mechanismů spočívají ve vzniku klidové bradykardie a relativní pracovní bradykardie při provádění aerobní práce. Porovnejte: rezerva tepové frekvence pro trénované osoby je: a pro netrénované osoby je:
. Čili jen z hlediska tepové frekvence bude rezerva s tréninkem 164 %.
Další důležitý regulační mechanismus: mnohem více krve prochází cévami pracujících svalů u trénovaných lidí a do svalů nepracujících. V.V. Vasilyeva (1986) ukázal, že je to způsobeno změnami v lumen krevních cév v odpovídajících svalech. Zlepšení recyklační systémy spojené převážně se změnami pracujících svalů: zvýšení počtu pomalých svalových vláken s aerobními mechanismy tvorby energie; pracovní hypertrofie sarkoplazmatického typu a zvýšení počtu mitochondrií; výrazně vyšší kapilarizace a v důsledku toho vyšší přívod kyslíku; významné aerobní biochemické změny ve svalech (zvýšení kapacity a výkonu aerobního mechanismu v důsledku zvýšení obsahu a aktivity enzymů oxidativního metabolismu 2-3krát, zvýšení obsahu myoglobinu 1,5-2krát, stejně jako jako glykogen a lipidy o 30-50% atd.).
Vytrvalostní trénink má tedy následující hlavní funkční efekty:
Zvyšování a zlepšování všech kvalitativních a kvantitativních ukazatelů mechanismu aerobního zásobování energií, což se projevuje při maximální aerobní práci.
Zvyšování efektivity činnosti organismu, které se projevuje snížením nákladů na jednotku práce a menšími funkčními změnami při standardní zátěži (tep, ventilace, laktát atd.).
Zvyšování odolnosti – schopnost těla odolávat změnám vnitřního prostředí těla, udržování homeostázy, kompenzace těchto změn.
Zlepšení termoregulace a zvýšení zásob energetických zdrojů.
Zvyšování účinnosti koordinace motorických a autonomních funkcí s přímou regulací prostřednictvím nervových a humorálních mechanismů.
Omezení aerobního výkonu je spojeno s nízkou rychlostí dodávky kyslíku do svalů, nedostatečnou difuzní kapacitou a oxidačním potenciálem svalů a nadměrnou akumulací metabolitů anaerobní glykolýzy.
Systém dodávky a využití kyslíku je poměrně složitý a zahrnuje několik stupňů. Není divu, že nelze identifikovat jediný, „hlavní“ důvod, omezení aerobní výkonnosti lidí různé úrovně funkční zdatnosti. Problém identifikace faktorů omezujících aerobní výkon se stává zvláště aktuálním u vysoce trénovaných sportovců pracujících s extrémním napětím v systémech autonomní podpory svalové aktivity.
V současnosti je nejčastěji používaným parametrem charakterizujícím aerobní výkon MOC. Ve stejný čas mnohokrát se to ukázalo sportovní výsledky na dlouhé vzdálenosti (práce trvající více než 3-4 minuty) závisí na síle vyvinuté na úrovni PANO.
S rostoucí trénovaností se zvyšuje míra využití laktátu pracujícími svaly, což je doprovázeno poklesem koncentrace laktátu v krvi. Čím vyšší je tedy aerobní kapacita sportovce, tím nižší je příspěvek anaerobní glykolýzy při odmítnutí práce při testu se zvyšující se zátěží. Z toho vyplývá, že je možná situace, kdy se spotřeba kyslíku na úrovni ANSP velmi blíží maximální hodnotě (MIC).
Za předpokladu, že se měrná spotřeba kyslíku (spotřeba kyslíku dělená hmotností svalů) blíží maximální hodnotě, pak lze dalšího zvýšení spotřeby kyslíku (pracovního výkonu) dosáhnout pouze zvýšením aktivní svalové hmoty. Je logické předpokládat, že nejúčinnějším způsobem je v tomto případě zvýšení spotřeby kyslíku zvýšením objemu svalových vláken s vysokou oxidační schopností, tzn. primárně vlákna typu I (pomalá svalová vlákna).
Tyto úvahy naznačovaly, že PANO by mělo záviset hlavně na celkovém objemu vláken typu I ve svalu, tedy pomalých svalových vláken.
Závěry:
- Při práci s malou svalovou hmotou (např. protažení nohy v kolenním kloubu) vede zvýšení zátěže vždy k úměrnému zvýšení prokrvení pracujícího svalu a spotřebě kyslíku tělem. V případě namáhání velké svalové hmoty (například: práce na cyklistickém ergometru) u některých lidí při dosažení maximálního výkonu dosáhne spotřeba kyslíku a prokrvení pracujícího svalu plató a periferní mechanismy nedosáhnou ovlivnit tento efekt.
- Při práci s velkou svalovou hmotou se výkon, při kterém klesá prokrvení pracujícího svalu, shoduje s prahem anaerobního metabolismu, nicméně u poloviny trénovaných lidí dochází k zesílení anaerobní glykolýzy bez poklesu prokrvení.
- U vysoce kvalifikovaných vytrvalostních sportovců byla zjištěna negativní korelace (r=-0,83; p<0,05) между ПАНО, определяющим уровень тренированности, и концентрацией лактата в крови при максимальной аэробной нагрузке. У 20% высококвалифицированных спортсменов порог анаэробного обмена практически совпадает с максимальной мощностью, достигнутой в тесте. Соответственно, потребление кислорода достигает максимума при низкой концентрации лактата в крови (5,6±0,4 ммоль/л).
- U sportovců trénujících vytrvalost při práci s velkou svalovou hmotou (například: práce na cyklistickém ergometru) koreluje spotřeba kyslíku na úrovni PANO (r=0,7; p<0,05) с объемом волокон I типа (медленных) в основной рабочей мышце и не зависит от объема волокон II типа (быстрых).
- Nízkointenzivní silový trénink (50 % maximální dobrovolné síly) bez relaxace vede ke zvětšení velikosti převážně I. typu (pomalých) svalových vláken. Tato tréninková technika tedy umožňuje dále zvyšovat aerobní výkonnost (spotřebu kyslíku na úrovni ANNO) u sportovců s nízkou koncentrací laktátu při maximální aerobní zátěži.
Zdroj informací: na základě materiálů Popova D.V. (2007)
ZÁKLADY ANALÝZY ANAEROBNÍHO VÝKONU Při posuzování provozního výkonu různých systémů na výrobu energie je důležité porozumět rozdílu mezi kapacitou systému a výkonem. Energetická kapacita je celkové množství energie, která je spotřebována k výkonu práce a je vyrobena v daném energetickém systému. Energetický výkon systému je maximální množství energie ATP, které je generováno při zatížení za jednotku času daným energetickým systémem.
METABOLICKÉ PROCESY TVORBY ENERGIE A JEJICH INTEGRACE □ Kreatinfosfokináza (alaktát) - okamžitý mechanismus doplňování ATP (ATP-Cr. F systém); regenerace ATP ze systému ATP-Cr. F cestou kreatinkinázy a adenylátkinázy nevede k tvorbě laktátu a nazývá se alaktický. □Glykolytický, laktát (systém přeměny glykogenu na laktát) představuje fosforylaci adenosindifosfátu (ADP) cestou glykogenolýzy a glykolýzy, vede k produkci laktátu a nazývá se laktát. K tvorbě energie ATP v těchto procesech dochází bez použití kyslíku a je proto definována jako anaerobní produkce energie.
Vysoce intenzivní anaerobní práce může způsobit 1000násobné zvýšení rychlosti glykolýzy ve srovnání s klidovým stavem. Doplňování ATP během maximálního trvalého cvičení není nikdy dosaženo pouze jedním systémem produkce energie, ale spíše je výsledkem koordinované metabolické reakce, ve které všechny energetické systémy přispívají k výstupnímu výkonu rozdílně.
PRAKTICKÉ PŘÍSTUPY Je snazší měřit špičkový provozní výkon v obdobích od několika sekund do téměř 90 sekund. Při takové délce práce závisí resyntéza ATP především na alaktické a laktátové anaerobní dráze. Z výsledků testů lze získat jednoduché odhady anaerobního energetického výdeje, pokud možno doplněné o biochemické nebo fyziologické
1. Předpokládá se, že zásoby svalového ATP podporují pouze několik kontrakcí a lze je lépe posoudit měřením svalové síly a maximální okamžité síly. 2. Předpokládá se, že maximální cvičení trvající několik minut nebo déle je primárně aerobní a vyžaduje informace o aerobním metabolismu. Pokud je nutné sbírat údaje o anaerobních složkách speciálního výkonu sportovců vykonávajících sporty, ve kterých je doba trvání maximálního úsilí asi 2 minuty nebo o něco více, je třeba vzít v úvahu interakci
KRÁTKODOBÁ ANAEROBNÍ PRACOVNÍ KAPACITA Tato složka je definována jako celkový pracovní výkon během maximální doby trvání silového cvičení do 10 s. Lze jej považovat za měřítko alaktické anaerobní výkonnosti, kterou zajišťuje především svalová koncentrace ATP, systém ATP-Cr. F a mírně anaerobní glykolýza. Nejvyšší produktivita práce za sekundu v procesu
STŘEDNÍ VÝKON ANAEROBNÍ PRÁCE Tato složka je definována jako celkový pracovní výkon během maximální doby cvičení do 30 s. Za takových podmínek je pracovní výkon anaerobní s hlavní laktátovou (asi 70 %), významnou alaktickou (asi 15 %) a aerobní (asi 15 %) složkou. Pracovní výkon během posledních 5 s testu lze považovat za nepřímé hodnocení laktátového anaerobního výkonu.
NEPŘETRŽITÝ VÝKON ANAEROBNÍ PRÁCE Definovaný jako celkový pracovní výkon při maximálním pracovním zatížení do 90 s. Charakterizuje hranici doby trvání práce, kterou lze využít k posouzení anaerobní kapacity systému zásobování energií sportovců. Výhody těchto testů spočívají v tom, že umožňují posoudit celkový provozní výkon anaerobních systémů při maximálních nárocích na ně a kvantifikovat pokles provozního výkonu z jedné části testu do další (například prvních 30 s versus posledních 30
VĚK, POHLAVÍ A SVALOVÁ HMOTA Anaerobní výkonnost se zvyšuje s věkem během růstu u chlapců a dívek. Maximálních hodnot tohoto typu výkonu je dosahováno ve věku 20 až 29 let a poté začíná jeho postupný pokles. Pokles s věkem je stejný u mužů i žen. Zdá se, že tento pokles je téměř lineární s věkem a činí 6 % za desetiletí. Muži dosahují lepších výsledků než ženy v 10-, 30- a 90-sekundových maximálních testech a pracovní výkon na kilogram tělesné hmotnosti u žen je přibližně 65 % pracovního výkonu na kilogram tělesné hmotnosti u mužů. Podobný
Maximální výkon je spojen s: anaerobní velikostí těla, zejména beztukové svalové hmoty. Některé věkově a pohlavně specifické rozdíly v maximální anaerobní výkonnosti souvisejí spíše se změnami svalové hmoty než s jinými faktory.
STRUKTURÁLNÍ A FUNKČNÍ FAKTORY OVLIVŇUJÍCÍ ANAEROBNÍ VÝKON. Svalová struktura a složení vláken Svalová struktura hraje významnou roli v úrovni síly a množství práce, kterou může generovat. Stupeň polymerace aktinových a myosinových filament, jejich uspořádání, délka sarkomer, délka svalových vláken, průřezová plocha svalu a celková svalová hmota jsou strukturální prvky, které přispívají ke svalové výkonnosti v anaerobních podmínkách, zejména k absolutnímu pracovnímu výkonu. . Vztah mezi složením svalových vláken a anaerobním výkonem není jednoduchý. Sportovci, kteří se specializují na sporty anaerobní povahy nebo sporty, které vyžadují vysokou anaerobní sílu a kapacitu, vykazují vyšší podíl rychlých vláken (FTF). Čím více vláken BS nebo čím větší plochu zabírají, tím vyšší je schopnost vyvinout se 1
2. DOSTUPNOST SUBSTRÁTU Energetický výdej pro maximální výkon po velmi krátkou dobu je vysvětlen především rozkladem endogenních fosfagenů bohatých na energii, ale zdá se (alespoň u lidí), že generování maximálního výkonu i po velmi krátkou dobu je zajištěno současným rozpadem CP a glykogenu. Vyčerpání rezerv F limit anaerobního výkonu při zatížení maximálním výkonem a velmi krátkou dobou trvání. Ale hlavní role Kr. Ph ve svalu je úlohou nárazníku mezi koncentracemi ATP a ADP.
3. AKUMULACE REAKČNÍCH PRODUKTŮ Anaerobní glykolýza se rozvíjí s velmi krátkým zpožděním po začátku svalové kontrakce a je doprovázena hromaděním laktátu a tím i zvýšením koncentrace vodíkových iontů (H+) v tělesných tekutinách. Koncentrace svalového laktátu se výrazně zvyšuje po krátkodobé zátěži a při vyčerpání může dosáhnout hodnot kolem 30 mmol kg-1 mokré hmotnosti. Systémy svalového pufru vytvářejí částečný pufr pro vodíkové ionty. Například koncentrace svalového bikarbonátu klesá ze 100 mmol L-1 tekutého média
Sval však nedokáže dlouho tlumit produkované ionty vodíku a p. H svalu klesá ze 7,0 před zátěží na 6,3 po maximální zátěži, což způsobuje vyčerpání. Pokles řeky Sarkoplazmatický H narušuje interakci Ca 2+ s troponinem, která je nezbytná pro rozvoj kontrakce a vysvětluje se konkurencí vodíkových iontů (H+) o místa vázající vápník. Frekvence tvorby aktomyosinových křížových můstků tedy klesá s klesající p. H a také se snižuje rychlost syntézy a odbourávání energie (podle principu zpětné vazby a v důsledku narušení aktivity katalyzátorů a enzymů) Zvyšuje se schopnost odolávat acidóze
ÚČINNOST METABOLICKÝCH DRÁH Je určena rychlostí nasazení energetického procesu. Rychlost kreatinkinázové reakce je určena aktivitou kreatinkinázy. Jeho aktivita se zvyšuje s poklesem ATP ve svalu a akumulací ADP. Intenzita glykolýzy může být stimulována nebo zpožděna různými signály (hormony, ionty a metabolity). Regulace glykolýzy je do značné míry určena katalytickými a regulačními vlastnostmi dvou enzymů: fosfofruktokinázy (PFK) a fosforylázy. Jak bylo uvedeno výše, vysoce intenzivní cvičení vede k nadměrnému zvýšení H+ a rychlému poklesu p. N svaly. Koncentrace amoniaku, který je derivátem deaminace adenosin-5"-monofosfátu (AMP), v kosterním svalstvu stoupá při maximální zátěži. Tento nárůst je ještě výraznější u subjektů s vysokým procentem BS vláken. Amoniak je však In vitro studie prokázaly, že fosforyláza a PPK jsou téměř úplně inhibovány, když se hodnoty pH blíží 6,3, za takových podmínek by měla být rychlost resyntézy ATP značně snížena. čímž se zhoršuje schopnost pokračovat v mechanické práci v důsledku anaerobní dráhy
Závisí na kvalitě a množství svalových vláken: BS vlákna jsou ve srovnání s vlákny s pomalými záškuby bohatá na ATP, CK a glykolytické enzymy. Z tohoto shrnutí je zřejmé, že trénink maximalizuje anaerobní výkon, protože většina omezujících faktorů se ve své interakci přizpůsobuje v reakci na vysoce intenzivní trénink.
CHARAKTERISTIKA SVALŮ POTŘEBNÝCH K DOSAŽENÍ VYSOKÉ ÚROVNĚ ANAEROBNÍ VÝKONNOSTI A VÝSLEDKY VLIVU VYSOKOINTENZITNÍHO TRÉNINKU NA UKAZOVATELE, KTERÉ TO URČUJÍ Charakteristika svalů Faktory anaerobního výkonu Hodnota ATP Kapacita fermentace Glyp N při vyčerpání Podíl BS vláken Nábor BS vláken Aktivita CK Aktivita fosforylázy Aktivita FFK Ano Pravděpodobně ne Pravděpodobně ano Pravděpodobně ne Ano Ano Ano Pravděpodobně ano Ano Efekt tréninku = nebo = nebo ↓ = = nebo
SYSTÉM DODÁVKY KYSLÍKU Všechny ostatní faktory jsou stejné, systémy dodávky a využití kyslíku pravděpodobně velmi významně přispívají ke špičkovému provoznímu výkonu během trvání zátěže 90 sekund nebo déle. Je zřejmé, že čím delší zátěž, tím větší význam má oxidační systém. Za podmínek kratšího trvání maximálního zatížení nebude systém dodávky kyslíku fungovat na své maximální úrovni a oxidační procesy v závěrečné části práce
Při práci se zátěží o maximální intenzitě v délce od 60 do 90 s bude překonán nedostatek kyslíku spojený se začátkem práce a oxidace substrátů v mitochondriích na konci práce povede ke zvýšení podílu aerobních procesů. v zásobování energií práce. V tomto případě budou mít jedinci, kteří jsou schopni rychle mobilizovat systémy dodávky a využití kyslíku a mají odpovídající vysokou aerobní sílu, výhodu v podmínkách středně dlouhého trvání a
DĚDITELNOST Nyní je zjištěno, že genotyp jedince do značné míry určuje předpoklady pro vysokou aerobní sílu a vytrvalost, stejně jako vysokou nebo nízkou úroveň reakce na trénink. O dědičnosti anaerobního výkonu víme mnohem méně. Krátkodobý anaerobní pracovní výkon (založený na 10sekundovém maximálním pracovním výkonu na cyklistickém ergometru) měl významný genetický vliv přibližně 70 %, když byly údaje vyjádřeny na kilogram netukové hmoty. Nedávno bylo analyzováno několik studií sprintu zahrnujících dvojčata a jejich rodiny, které byly provedeny v Japonsku a východní Evropě. Odhady dědičnosti pro výkon ve sprintu se pohybovaly od 0,5 do 0,8 Tyto údaje naznačují, že genotyp jedince má významný vliv na krátkodobý anaerobní pracovní výkon. Dosud neexistují spolehlivé důkazy o roli dědičnosti v dlouhodobém anaerobním pracovním výkonu. Na druhou stranu jsme nedávno získali důkazy o genetických vlivech na distribuci typů vláken a
TRÉNINK Trénink zvyšuje výkon a kapacitu při krátkodobé, střednědobé a dlouhodobé anaerobní práci. Rozsáhle byly studovány variace tréninkové odezvy (trénitelnosti) na specifický anaerobní tréninkový režim. Odpověď na krátkodobý anaerobní výkonnostní trénink nebyla významně závislá na genotypu jedinců, zatímco odpověď na dlouhodobý anaerobní výkonnostní trénink byla do značné míry určena genetickými faktory. Trénovatelnost celkového 90sekundového pracovního výkonu byla charakterizována genetickým vlivem, který představoval přibližně 70 % variací v reakci na trénink. Tyto údaje jsou pro trenéry velmi důležité. Na základě výsledků testů je snazší najít talentované lidi pro krátkodobou anaerobní práci než pro dlouhodobou anaerobní práci. S
Aerobní vytrvalost- jedná se o schopnost podávat (nízká práce) po dlouhou dobu a odolávat únavě. Přesněji řečeno, aerobní vytrvalost je určena prahem laktátu. Čím vyšší, tím větší aerobní vytrvalost.
Aerobní práh je bodem vrcholné aerobní kapacity těla, po jehož dosažení začnou anaerobní „energetické kanály“ pracovat s formací. Dochází k němu, když dosáhnete zhruba 65 % své maximální tepové frekvence, což je zhruba 40 tepů pod anaerobním prahem.
Aerobní vytrvalost se dělí na typy:
- Krátké - od 2 do 8 minut;
- Průměr - od 8 do 30 minut;
- Dlouhé - od 30 nebo více.
Aerobní vytrvalost se trénuje pomocí průběžného a.
- Neustálé školení pomáhá při zlepšování;
- Intervalový trénink je nezbytný pro zlepšení svalové činnosti srdce.
Základní článek o aerobním vytrvalostním tréninku:
Metody měření aerobní kapacity
Bohužel je nemožné přímo odhadnout celkové resyntetizované množství v důsledku aerobních reakcí v pracujících svalech a dokonce ani v jednotlivém svalu. Je však možné měřit index úměrný množství ATP resyntetizovaného v aerobních reakcích.
K nepřímému posouzení rychlosti resyntézy ATP během svalové práce se používají následující hlavní metody:
- přímé měření spotřeby kyslíku;
- nepřímá kalorimetrie;
- 1H a 31P magnetická rezonanční spektroskopie;
- pozitronová emisní tomografie;
- infračervená spektrometrie.
Je třeba poznamenat, že jsou zde uvedeny pouze nejoblíbenější metody používané ke studiu energie během svalové práce.
Přímé měření spotřeby kyslíku. Spotřeba kyslíku (OC) se rovná součinu průtoku krve a arteriovenózního rozdílu kyslíku v dané oblasti. Lokální průtok krve ve studované oblasti je určen termodilucí, ředěním štítků nebo ultrazvukovými technikami. Fickova metoda se zpravidla používá ke stanovení PC v samostatném pracovním svalu (například v izolovaném preparátu) nebo v samostatné oblasti (například v tkáni nohy). To je výhoda této metody. Nevýhodou metody je invazivita a značná metodická náročnost při provádění měření spojená jak s postupem katetrizace tepen a žil, tak s metodickými obtížemi při stanovení lokálního průtoku krve a napětí plynů ve vzorcích krve. Pokud se navíc měření neprovádí na izolovaném preparátu, pak je třeba vzít v úvahu, že analyzovaná žilní krev pochází nejen z pracujícího svalu, ale také z neaktivních tkání, což může zkreslit skutečné výsledky. Přesto se stanovení PC podle Ficka aktivně využívá v maximálních testech při lokální práci (např. při prodlužování nohy v kolenním kloubu) a při práci s velkou svalovou hmotou (cyklistická ergometrie).
Nepřímá kalorimetrie (analýza plynů vdechovaného a vydechovaného vzduchu). Celková PC je úměrná celkovému množství ATP resyntetizovaného v důsledku oxidačních reakcí v těle. PC se vypočítá jako součin indikátoru plicní ventilace, normalizovaný na standardní podmínky, rozdílem mezi podílem kyslíku ve vdechovaném a vydechovaném vzduchu. Výpočtem respiračního kvocientu (poměr uvolněného oxidu uhličitého ke spotřebovanému kyslíku) lze určit, který substrát se při oxidaci používá. Poté lze pomocí kalorického ekvivalentu kyslíku vypočítat množství energie, kterou tělo získá oxidací daného substrátu.
Výhodou této metody je její neinvazivnost, snadné použití a možnost provádět měření téměř v jakémkoli druhu svalové aktivity. Možnosti použití metody se výrazně rozšířily s příchodem přenosných analyzátorů plynů. Nevýhody analýzy plynů zahrnují následující. Pomocí nepřímé kalorimetrie je možné odhadnout PC a energetický výdej pouze pro celý organismus.
To znamená, že není možné určit, kolik kyslíku se spotřebuje k napájení aktivních svalů, srdce, dýchacích svalů a dalších tkání. Tento úkol se stává zvláště důležitým při práci, při které je zapojena malá svalová hmota. V tomto případě může spotřeba kyslíku srdcem a dýchacími svaly významně přispět k celkové spotřebě kyslíku.
1H a 31P magnetická rezonanční spektroskopie. Metoda je založena na měření elektromagnetické odezvy jader atomů vodíku na jejich vybuzení určitou kombinací elektromagnetických vln v konstantním magnetickém poli vysoké intenzity. Metoda umožňuje neinvazivní hodnocení změn koncentrace vodíkových iontů, anorganického fosforu, kreatinfosfátu, ATP a deoxymyoglobinu ve specifické oblasti studované tkáně. Tato metoda je standardem pro hodnocení změn energie makroergů jak v podmínkách klidu, tak během fyzické aktivity. Za určitých podmínek je změna koncentrace kreatinfosfátu přímo úměrná aerobní resyntéze ATP. Proto se tato metoda aktivně používá k hodnocení aerobního metabolismu.
V současné době se pomocí této metody také izoluje signál úměrný koncentraci deoxygenovaného myoglobinu a vypočítá se parciální tlak kyslíku v myoplazmě. Změna parciálního tlaku kyslíku a absolutní hodnota tohoto ukazatele jsou charakteristické pro změnu poměru dodávky kyslíku k mitochondriím/využití kyslíku mitochondrií a kritériem pro přiměřenost fungování systému dodávky kyslíku. do mitochondrií. I přes nepochybné výhody metody je její použití výrazně limitováno velmi vysokou cenou zařízení a objemností zařízení a také silným magnetickým polem vznikajícím při měření.
Pozitronová emisní tomografie. Metoda je založena na záznamu dvojice gama paprsků produkovaných během anihilace pozitronů. Pozitrony vznikají při rozpadu pozitronu beta radioizotopu, který je součástí radiofarmaka, které je zavedeno do těla před studií. Pomocí speciálního skeneru je sledována distribuce biologicky aktivních sloučenin značených radioizotopy s krátkou životností v těle. K posouzení spotřeby kyslíku tkání se používá dýchání směsi plynů se značenou molekulou kyslíku - O 2 . Spotřeba kyslíku pracujícím svalem se vypočítá jako součin koncentrace kyslíku v arteriální krvi, regionálního extrakčního koeficientu a regionálního perfuzního koeficientu. Omezení metody jsou spojena s vysokou cenou skeneru a cyklotronu, zařízení nutného pro výrobu radioizotopů.
Infračervená spektrometrie. Metoda je založena na skutečnosti, že biologická tkáň je propustná pro světlo v oblasti blízké infračervenému záření. Světelný zdroj a přijímač jsou umístěny na povrchu těla ve vzdálenosti 3-5 cm. Průměrná hloubka průniku světla se bude rovnat polovině vzdálenosti mezi nimi. Změny koncentrace okysličeného a odkysličeného hemoglobinu v měřené tkáni (svalu) lze vypočítat pomocí různých vlnových délek v infračervené oblasti (600-900 nm), při kterých je světlo převážně absorbováno okysličeným nebo odkysličeným hemoglobinem a myoglobinem. Vzhledem k tomu, že koncentrace hemoglobinu je několik (4-5)krát vyšší než koncentrace myoglobinu, budou hlavní změny zaznamenané touto metodou souviset především se změnami v okysličení hemoglobinu. Zaznamenaný signál bude obsahovat informaci o celkové změně okysličení všech tkání nacházejících se v oblasti měření.
Za předpokladu konstantní lineární rychlosti průtoku krve nebo při absenci průtoku krve (okluze) budou změny v koncentraci odkysličeného hemoglobinu přímo úměrné změnám PC v měřené oblasti. Sečtením změn koncentrací okysličeného a odkysličeného hemoglobinu lze vypočítat změny koncentrace hemoglobinu. Tento indikátor odráží prokrvení měřené oblasti. Metoda také umožňuje vypočítat celkový index okysličení tkání – poměr okysličeného hemoglobinu k celkovému – vyjádřený v procentech.
Mezi výhody infračervené spektrometrie patří neinvazivnost, snadné použití a možnost provádět měření téměř při jakémkoli druhu fyzické aktivity, a to jak v laboratorních, tak v polních podmínkách, pomocí přenosných zařízení. Nevýhodou metody je integrální hodnocení okysličení tkání nacházejících se v oblasti měření. Například výrazná vrstva kůže a tuku může značně zkreslit signál z aktivní svalové tkáně.
Zátěžové testy ke studiu aerobní kapacity
Pro zjištění aerobních schopností těla v laboratorních podmínkách se využívá simulace reálné svalové aktivity - zátěžové testy. Hlavními požadavky na tyto testy by měla být spolehlivost, informační obsah a specifičnost. Poslední požadavek je obzvláště důležitý, protože při výběru testu je nutné, aby použité cvičení zahrnovalo stejné svalové skupiny jako u soutěžního pohybu a také využívalo pohybového vzorce co nejblíže reálným podmínkám (soutěžní pohyb). . Například běžec by měl být testován při běhu na běžeckém pásu a veslař by měl být testován při práci na speciálním veslařském ergometru. Zjišťovat obecnou fyzickou zdatnost plavce v testu na cyklistickém ergometru (práce nohou) nemá smysl, přičemž hlavními pracovními svaly jsou v tomto případě svaly paží a trupu.
Všechny testy používané ve fyziologii svalové aktivity spočívají v měření fyziologických reakcí v reakci na danou nebo zvolenou zátěž. Při růstu jakéhokoli fyziologického ukazatele v reakci na zvýšení zátěže existuje fáze rychlého růstu (0,5-2 min), fáze pomalého růstu (kvazi-ustálený stav) a fáze, kdy ukazatel dosáhne skutečně ustáleného stavu. Stát. Při maximálním zatížení není vždy třetí stupeň dosažitelný. Aby bylo možné jasně popsat reakci těla na konkrétní zátěž, je nutné dosáhnout fyziologických ukazatelů dosahujících skutečně ustáleného stavu nebo maximální úrovně. Zpravidla může dosažení skutečného ustáleného stavu u různých ukazatelů trvat 5-15 minut, a to i při relativně malém (10-15 % maximální hodnoty) zvýšení zátěže.
V ideálním případě je při testování nutné určit, jak se mění určité fyziologické ukazatele v reakci na zátěže různé intenzity, až do maxima. V tomto případě, čím menší je nárůst zatížení, tím přesnější bude dynamika změn ve studovaném ukazateli. Pokud však počkáte, až indikátor dosáhne skutečného ustáleného stavu, bude test trvat příliš dlouho.
Na základě těchto úvah je navržena zkušební metoda s postupně se zvyšujícím zatížením. Tento testovací model umožňuje vyhodnotit odezvu organismu v celém rozsahu zátěže od minimální až po maximální aerobní zátěž. Maximální aerobní zátěž (výkon) bude dále chápána jako maximální výkon dosažený v testu při rostoucí zátěži, tzn. výkon srovnatelný s výkonem, při kterém je dosaženo (MPC).
Následně se objevila obdoba tohoto testu - test s neustále se zvyšující zátěží. Oba způsoby nastavení zátěže se rozšířily a jsou téměř všeobecně uznávanými modely pro testování aerobní výkonnosti.
Nevýhody těchto modelů jsou přítomnost období zpoždění mezi zvýšením zátěže a zvýšením fyziologického indikátoru, protože fyziologický indikátor v tomto případě nemá čas dosáhnout skutečného ustáleného stavu. Proto budou výsledky testu (ukazatel související s výkonem) poněkud nafouknuté oproti dlouhému testu s konstantní zátěží. Období prodlevy je zvláště výrazné při nízkém zatížení a je poněkud silnější v testu s plynule se zvyšujícím zatížením než v testu s postupně se zvyšujícím zatížením.
Na druhou stranu má neustále se zvyšující zátěžový test řadu výhod. Různé fyziologické ukazatele mají různou rychlost dosažení kvazistabilního stavu, proto je při náhlém zvýšení zátěže nevyhnutelná heterogenita: například rychlost nárůstu spotřeby kyslíku bude v tomto případě vyšší než rychlost nárůstu uhlíku. emise oxidu uhličitého. To může zkreslit některé výpočty, jako je aerobně-anaerobní přechod určený metodou V-slope. Navíc, pokud je v testu s postupně se zvyšující zátěží velikost nárůstu výkonu poměrně velká (50 W), pak může sportovec odmítnout pracovat v poslední fázi, aniž by kdy dosáhl svého individuálního maxima. Proto jsou testy s neustále se zvyšující zátěží stále oblíbenější pro posouzení aerobní kapacity těla.
Ukazatele charakterizující aerobní schopnosti organismu
V literatuře je mnoho ukazatelů diskutováno jako kritérium pro aerobní výkon, v té či oné míře spojené se sportovními výsledky na vzdálenostech delších než 5 minut, tzn. kde resyntézu ATP při práci zajišťují především aerobní reakce. Pro kontrolu informačního obsahu zvoleného kritéria se zpravidla zjišťuje jeho vztah ke sportovnímu výsledku a posuzuje se jeho podíl na rozptylu. Kromě dostatečného informačního obsahu by pro metodu hodnocení aerobní kapacity měla být důležitou charakteristikou její neinvazivnost a snadnost použití. Proto se tato část bude zabývat především rutinními metodami hodnocení aerobní kapacity. V moderní literatuře lze identifikovat následující nejoblíbenější přístupy k testování aerobního výkonu:
- hodnocení maximálních ukazatelů charakterizujících výkon systému transportu kyslíku;
- přímé posouzení maximálního výkonu, při kterém je pozorován kvazi-ustálený stav mezi produkcí a využitím glykolytických produktů;
- nepřímé hodnocení aerobně-anaerobního přechodu.
Ukazatele charakterizující maximální výkon systému transportu kyslíku. Maximální schopnosti systému transportu kyslíku se obvykle zjišťují v maximálním testu s rostoucí zátěží při globálním provozu. Nejpoužívanějšími maximálními měřítky jsou maximální srdeční výdej (CO) a VO2 max.
Srdeční výdej (CO) je vysoce informativní ukazatel charakterizující aerobní výkon, protože určuje dodávku kyslíku do všech aktivních tkání (nejen pracujících svalů). Maximální CO je podle řady autorů klíčovým faktorem určujícím aerobní schopnosti organismu.
Maximální SV lze určit buď přímou Fickovou metodou, nebo nepřímo. Přímá metoda je invazivní, a proto se nemůže stát rutinou. Z neinvazivních metod se jako nejspolehlivější (srovnání s přímou metodou r = 0,9-0,98) ukázala metoda inhalace plynné směsi obsahující rozpustné a málo rozpustné (biologicky inertní) plyny. Testovací procedurou je dýchání se směsí plynů (6-25 dechových cyklů), které lze organizovat buď podle typu zpětného dýchání, nebo podle typu dýchání v otevřeném okruhu (výdech do atmosféry). Metoda je založena na principu hmotnostní bilance: rychlost spotřeby rozpustného plynu (acetylen, oxid uhelnatý), s přihlédnutím k koeficientu rozpustnosti, je úměrná průtoku krve v plicním okruhu. V prvních respiračních cyklech závisí množství celkové spotřeby rozpustného plynu nejen na jeho rozpustnosti v krvi, ale také na jeho smíchání s alveolárním vzduchem. Ke korekci celkové spotřeby rozpustného plynu se proto používá biologicky inertní plyn (helium, hexofluorid sírový) jako marker charakterizující úplné naplnění alveolárního objemu směsí dýchacích plynů. Metoda není široce používána kvůli vysoké ceně plynových hmotnostních spektrometrů, nejvhodnějších měřicích přístrojů pro tuto techniku.
Jedná se o integrální ukazatel, který charakterizuje PC celého těla (nejen pracujících svalů), tzn. celkové množství ATP resyntetizovaného oxidací. MIC lze stanovit neinvazivně nepřímou kalorimetrií (analýza plynů). Díky rozšířenému používání analyzátorů plynů se MIC stalo jedním z nejoblíbenějších kritérií charakterizujících aerobní schopnosti těla.
Nevýhodou těchto dvou ukazatelů (maximální SV a MIC) je integrovatelnost. Je známo, že při globálním aerobním cvičení se hlavní podíl prokrvení a spotřeby kyslíku odehrává v pracovních a dýchacích svalech. Navíc distribuce kyslíku mezi tyto dvě svalové skupiny závisí na zátěži a při maximální zátěži je 75-80%, respektive 10-15%. Během submaximální práce může plicní ventilace exponenciálně narůstat. K zajištění funkce dýchacích svalů je zapotřebí energie. Bránice – hlavní dýchací sval – má vysoké oxidační schopnosti/potřeby, proto k zásobování bránice energií dochází především aerobní cestou. To znamená, že podíl kyslíku spotřebovaného dýchacími svaly se může přesně na konci práce zvýšit. Tento předpoklad byl potvrzen ve studiích hodnotících výkon vyvíjený dýchacími svaly při aerobním cvičení různé intenzity až do maxima a v experimentech, kde byl PC dýchacích svalů zjišťován při simulaci pracovního dechového vzoru v klidu. Redistribuci průtoku krve z pracujících do dýchacích svalů může usnadnit metaboreflex, ke kterému dochází při únavě dýchacích svalů.
Nelze také vyloučit možnost dodatečného přerozdělení průtoku krve z hlavních pracovních svalů do svalů, které jsou navíc aktivovány při maximální zátěži. V důsledku působení těchto faktorů se může podíl průtoku krve/spotřeby kyslíku, který lze připsat pracujícím svalům, prudce snížit právě při téměř maximální a maximální aerobní zátěži. Změny maximálního CO a VO2 max však nemusí nutně odrážet změny spotřeby kyslíku hlavními pracujícími svaly. Další nevýhodou maximálních indikátorů CO a MOC by měl být samotný testovací postup. K dosažení skutečně maximálního výkonu musí být subjekt vysoce motivovaný a odhodlaný podávat maximální výkon, což není vždy možné. Tato podmínka ukládá další omezení na kvalitu maximálních testů a četnost jejich provádění.
Ukazatel maximálního ustáleného stavu krevního laktátu. Při práci s nízkou intenzitou dochází k resyntéze ATP v aktivních svalech téměř výhradně díky aerobním reakcím. Konečnými produkty oxidace jsou oxid uhličitý a voda. Oxid uhličitý difunduje do krve, váže se na hemoglobin a je odstraňován z těla plícemi. Počínaje určitým výkonem je resyntéza ATP zajištěna nejen oxidací, ale také glykolýzou. Produktem je pyruvát a vodík. Pyruvát se působením enzymu pyruvátdehydrogenázy může přeměnit na acetyl-CoA a vstoupit do cyklu trikarboxylových kyselin. Pokud má svalové vlákno vysokou aktivitu laktátdehydrogenázy svalového typu, pak se pyruvát přemění na laktát. Pokud je ve svalové buňce vysoká aktivita enzymu laktátdehydrogenázy srdečního typu, pak se laktát přemění na pyruvát a dále se používá jako substrát pro cyklus trikarboxylových kyselin.
Laktát hromadící se v cytoplazmě může být uvolňován do intersticia difúzí nebo pomocí speciálních nosičů. Z mezibuněčného prostoru se dostává do sousedních vláken, kde může vstoupit do cyklu trikarboxylových kyselin, alespoň při nízké koncentraci laktátu v intersticiu, tzn. při práci s nízkou intenzitou, nebo do krve. V krvi je laktát transportován do aktivních kosterních svalů a dalších tkání (například srdce, játra, kosterní svalstvo), kde může být využit. Pokud je produkce laktátu a vodíkových iontů (kyseliny mléčné) v buňce větší než jejich využití a odstranění, pak se koncentrace laktátu ve svalovém vláknu začne zvyšovat a snižovat. Zvýšení koncentrace laktátu přispívá ke zvýšení osmotického tlaku uvnitř buňky (jeden z mechanismů fungující hemokoncentrace). Podle některých autorů laktát nemá přímý negativní vliv na kontraktilitu svalového vlákna. Laktát však může nepřímo přispívat ke snížení pH ovlivněním metabolismu Na+/H+ a Na+/Ca2+ v buňce. U zvířecích svalů bylo prokázáno, že laktátové ionty jsou schopny inhibovat fungování vápníkových kanálů a aktivovat ATP-dependentní draslíkové kanály v sarkoplazmatickém retikulu a buněčné membráně, což může také nepřímo ovlivnit kontraktilitu svalového vlákna.
Na druhé straně zvýšení intracelulární koncentrace vodíkových iontů negativně ovlivňuje kontraktilitu svalového vlákna. Jak známo, při silné svalové únavě může pH uvnitř vlákna klesnout na 6,17-6,5. Předpokládá se, že v tomto případě mohou vodíkové ionty ovlivnit proces připojení myosinových křížových můstků k aktinu snížením citlivosti troponinu na vápník. To vede ke snížení síly kontrakce svalového vlákna a v extrémních případech při výrazném poklesu pH k výrazné ztrátě kontraktility. Pokles pH má navíc inhibiční účinek na aktivitu některých enzymů anaerobního metabolismu, zejména klíčového článku glykolýzy, fosfofruktokinázy.
Únava, ke které dochází při svalové práci, by neměla být spojena pouze s hromaděním vodíkových iontů a laktátu. S největší pravděpodobností má rozvoj únavy komplexní charakter, způsobený změnami koncentrace různých metabolitů a iontů, změnami velikosti membránových potenciálů a excitability. Nicméně tyto změny jsou přímo či nepřímo spojeny s výrazným zintenzivněním glykolýzy.
Nepřímo lze míru aktivity svalové glykolýzy při práci velké svalové hmoty posoudit stanovením koncentrace laktátu nebo pH krve, neboť transport protonů a laktátu ze svalového vlákna je úměrný jejich tvorbě. Navíc byl nalezen významný vztah mezi koncentrací laktátu ve svalové tkáni a v krvi po dynamické zátěži. Hodnocení aktivity glykolýzy podle změn pH a koncentrace laktátu v krvi dává platné výsledky pouze při práci s velkou svalovou hmotou. Jinak jsou změny v koncentraci laktátu v krvi malé. Samozřejmě nelze srovnávat koncentraci laktátu v krvi nebo pH krve s aktivitou glykolýzy, protože část laktátu může být využita jinými tkáněmi (játra, srdce atd.). Nejobjektivnější metodou pro hodnocení aktivity glykolýzy je proto výpočet celkového výdeje laktátu z buněk jako produktu průtoku krve a venoarteriálního rozdílu v laktátu, jedná se však o invazivní metodu, která není vhodná pro rutinní testování.
Změny koncentrace laktátových a/nebo vodíkových iontů při zátěži se posuzují také přímo v intersticiu nebo ve vlastním svalovém vláknu, a to pomocí metod mikrodialýzy nebo jehlové biopsie a neinvazivní metodou 1H a 31P magnetické rezonanční spektroskopie. Moderní technologie mikrodialýzy umožňuje vyhodnotit dynamiku intersticiální chemie přímo při statické i dynamické práci. Studie s paralelním měřením laktátu v intersticiu a žilní krvi při zvyšujícím se zátěžovém testu ukázala podobnou dynamiku těchto ukazatelů. Koncentrace laktátu v žilní krvi se navíc v druhé polovině testu nelišila od koncentrace laktátu v intersticiu 1H a 31P magnetická rezonanční spektroskopie také umožňuje vyhodnotit změnu přímo v průběhu práce, ale vzhledem k metodickým omezením , měření je možné pouze při místní práci.
Pokud je při dlouhodobé práci (10-30 minut) při konstantním výkonu aktivita glykolýzy nízká, dojde po nějaké době ve svalové buňce k nastolení rovnováhy mezi produkcí a využitím glykolytických metabolitů. S větší silou se zvýší glykolytická aktivita a rovnováha se ustaví na nové zvýšené úrovni. V určitém okamžiku povede zvýšení výkonu k výraznému zvýšení aktivity anaerobních reakcí: produkce metabolitů bude větší než jejich využití. Koncentrace vodíkových a laktátových iontů v buňce, intersticiu a krvi se začne neustále zvyšovat při konstantním provozním výkonu. V konečném důsledku pH buňky klesne na extrémně nízké hodnoty, sníží se kontraktilní schopnosti svalu a člověk bude nucen odmítnout pokračovat v práci (udržování dané úrovně výkonu).
Tyto argumenty byly potvrzeny v experimentech s lidskými účastníky, kdy byl při práci s konstantní zátěží měřen laktát a/nebo pH krve. Koncentrace laktátu v reakci na začátek cvičení se rychle mění během prvních 1-4 minut. Poté indikátor pomalu dosáhne plató. Většina autorů používá empirické kritérium pro posouzení, zda tento ukazatel dosahuje plató: zvýšení koncentrace laktátu pod 0,025-0,05 mmol/l/min v období od 15. do 20. minuty testu s konstantní zátěží. Výkon, při kterém je pozorován maximální stabilní stav mezi uvolňováním do krve a využitím produktů glykolýzy (závislost koncentrace laktátu na provozní době při daném výkonu dosahuje plató), se nazývá maximální stabilní stav pro laktát. Zpravidla není možné dokonale přesně zvolit zátěž odpovídající výkonu maximálního ustáleného stavu pro laktát. Proto se provedou dvě nebo tři zátěže s empiricky zvoleným výkonem a extrapolací se určí výkon, při kterém je pozorována kritická rychlost růstu laktátu.
Ukázalo se, že populační průměrná koncentrace laktátu v maximálním ustáleném stavu je 4 mmol/l. V tomto případě lze pozorovat poměrně široké odchylky (2-7 mmol/l). Nebylo možné identifikovat vztah mezi koncentrací laktátu v maximálním ustáleném stavu a úrovní tréninku. Byl však identifikován jasný vztah mezi výkonem, při kterém se projevuje maximální rovnovážný stav pro laktát, a úrovní aerobního výkonu: čím vyšší je fyzická zdatnost člověka, tím větší je výkon, při kterém je dosaženo maximálního rovnovážného stavu pro laktát. Z pohledu trénujících sportovců maximální ustálený stav laktátu charakterizuje maximální výkon (rychlost pohybu na vzdálenost), který je sportovec schopen udržet po dobu několika desítek minut. V tomto případě neuvažujeme ultra dlouhé (maratonské) vzdálenosti, kde jedním z faktorů limitujících výkon může být vyčerpání sacharidových zásob.
Indikátory, které nepřímo hodnotí aerobně-anaerobní přechod. Přes zřejmý prognostický význam ukazatele maximálního ustáleného stavu pro laktát má tento způsob hodnocení aerobní kapacity významný nedostatek – je pracnější a stresující. To představuje vážná omezení pro použití tohoto testu jako rutinního diagnostického nástroje. Vzhledem k tomu, že většina fyziologických ukazatelů se rychle mění v reakci na zvýšení zátěže - během první jedné až dvou minut, je možné v testu s postupným zvyšováním zátěže hodnotit přechod z „čistě“ aerobního na aerobně-anaerobní metabolismus. s délkou kroku 2-3 minuty . Následně byla pro stejné účely použita zkouška s plynule rostoucí zátěží s podobným gradientem zvyšování zátěže. Mnoho autorů se pokusilo navrhnout vlastní kritéria pro identifikaci výkonu (spotřeby kyslíku), při kterém dochází k aerobně-anaerobnímu přechodu. Nejoblíbenější kritéria pro hodnocení aerobně-anaerobního přechodu jsou diskutována níže.
Jak již bylo uvedeno, test zvyšující se zátěže je model, který umožňuje vyhodnotit celý rozsah fyziologických reakcí na zátěž od minimální po maximální. Pro rozumnou interpretaci získaných výsledků je nutné si představit, co se děje v těle při změně výkonu z minima na maximum. Předpokládá se, že během testu zvyšující se zátěže dochází k rekrutování svalových vláken v souladu s Hennemanovým pravidlem. Na začátku testu se při minimálním výkonu aktivují převážně svalová vlákna I. typu. S nárůstem výkonu se do práce zapojují vysokoprahové motorické jednotky, tzn. jsou zahrnuta vlákna typu IIA a II B Přestože přímá měření při dynamické práci v experimentech na lidech nelze provést, existuje mnoho nepřímých důkazů potvrzujících správnost tohoto předpokladu. Při práci na cyklistickém ergometru s konstantní zátěží střední intenzity tak bylo prokázáno vyčerpání glykogenu ve svalech