Потребление кислорода и аэробная производительность

Потребление кислорода (VO2) — это скорость, с которой организм поглощает и использует кислород, и во время физической нагрузки оно увеличивается пропорционально энергетическим потребностям работающих мышц. Максимальная скорость, которую человек может достичь, — максимальное потребление кислорода (VO2max) — является ключевым показателем аэробной производительности и отражает интегрированную функцию легких, сердца, крови и мышц.

Definition

Потребление кислорода — это скорость поглощения кислорода всем организмом, а аэробная производительность (максимальное потребление кислорода, VO2max) — это наивысшая скорость поглощения кислорода, достижимая во время физической нагрузки, определяемая интегрированной способностью доставлять кислород к работающим мышцам и извлекать его внутри них.

Scope

Эта тема охватывает потребление кислорода как маркер аэробного энергетического обмена, детерминанты максимального потребления кислорода, цепь транспорта и утилизации кислорода, выраженную принципом Фика, а также использование газообмена для характеристики аэробной производительности. Это справочный материал, который не предоставляет индивидуализированного тестирования физической подготовки или рекомендаций по тренировкам.

Core questions

• Почему потребление кислорода увеличивается с интенсивностью физической нагрузки?
• Что определяет максимальное потребление кислорода, и ограничивается ли оно в основном доставкой или экстракцией?
• Как цепь транспорта кислорода суммируется принципом Фика?

Key concepts

• Потребление кислорода (VO2)
• Максимальное потребление кислорода (VO2max)
• Принцип Фика (сердечный выброс x артериовенозная разница по кислороду)
• Центральная доставка кислорода против периферической экстракции
• Сердечный выброс и кислородная емкость
• Измерение аэробной производительности по газообмену

Mechanisms

Потребление кислорода увеличивается при физической нагрузке, потому что окислительное фосфорилирование в митохондриях мышц, основной источник АТФ для продолжительной работы, потребляет кислород пропорционально энергетическим потребностям. Скорость поглощения кислорода может быть выражена принципом Фика как произведение сердечного выброса и артериовенозной разницы по кислороду, связывая доставку кислорода с его извлечением. Максимальное потребление кислорода представляет собой потолок этой системы; совокупность данных указывает на то, что оно ограничивается главным образом доставкой кислорода, произведением максимального сердечного выброса и содержанием кислорода в артериальной крови, а не способностью мышц извлекать кислород (Bassett, 2000). Поскольку окисление как углеводов, так и жиров потребляет кислород, поглощение кислорода интегрирует использование топлива, описанное в связанных темах (Romijn, 1993). Измерения газообмена во время ступенчатой нагрузки количественно определяют поглощение кислорода и выявляют пороги в реакции (Beaver, 1986; McArdle, 2015).

Clinical relevance

Поглощение кислорода и его максимум являются центральными показателями в кардиопульмональном нагрузочном тестировании и при описании аэробной производительности в условиях здоровья и болезни. Эта статья объясняет основную физиологию в качестве справочной информации и не является основой для индивидуальной диагностики, назначения физических нагрузок или принятия решений о лечении.

Evidence & guidelines

Описания основаны на физиологических обзорах детерминант максимального потребления кислорода и первичной методологии газообмена, а не на клинических рекомендациях; подходы к измерениям получены из контролируемых лабораторных исследований (Bassett, 2000; Beaver, 1986).

History

Концепция максимального потребления кислорода восходит к работам А. В. Хилла и его коллег начала двадцатого века; последующие десятилетия усовершенствовали его измерение и длительные дебаты о том, что ограничивает его потолок — центральная доставка кислорода или периферическая экстракция, при этом доставка стала основным лимитирующим фактором в большинстве условий (Bassett, 2000; McArdle, 2015).

Debates

Ограничивается ли VO2max доставкой кислорода или экстракцией мышцами?

Десятилетиями обсуждалось, определяется ли максимальное потребление кислорода главным образом центральной доставкой кислорода (максимальный сердечный выброс и кислородная емкость) или способностью работающих мышц извлекать кислород, при этом совокупность данных свидетельствует в пользу доставки кислорода в большинстве случаев.

Key figures

• David R. Bassett
• Edward T. Howley
• Karlman Wasserman
• A. V. Hill

Seminal works

• bassett-2000
• beaver-1986

Frequently asked questions

Что такое VO2max?

Это максимальная скорость, с которой организм может поглощать и использовать кислород во время физической нагрузки, ключевой показатель аэробной производительности, отражающий комбинированную функцию легких, сердца, крови и мышц.

Что в основном ограничивает максимальное потребление кислорода?

Совокупность данных указывает на то, что оно ограничивается главным образом доставкой кислорода к мышцам, произведением максимального сердечного выброса и содержания кислорода в артериальной крови, а не способностью мышц извлекать кислород.