Съответстват ли зоните по сърдечен резерв на реалните метаболитни прагове?

Формулите за сърдечен резерв (HRR), изчислени по метода на Карвонен, предоставят приблизителна оценка на метаболитното натоварване на популационно ниво, но често не съответстват точно на индивидуалните вентилаторни и лактатни прагове [2, 17]. Въпреки че средните стойности за групи показват предвидими модели, индивидуалният пулс при праговете варира значително според нивото на тренираност, пола и здравословното състояние [8, 11, 19]. Стриктното разчитане на стандартните проценти от HRR често води до това атлетите и клиничните популации да тренират в по-високи или по-ниски метаболитни домейни от планираните [8, 14, 17].

Моделът на трите метаболитни домейна

Физиологията на тренировките за издръжливост разделя извършената работа на три основни домейна на метаболитен интензитет, разделени от две физиологични гранични точки [19]:

1. Умерен домейн (Moderate Domain): Работен интензитет под първия вентилаторен праг (VT1) или първия лактатен праг (LT1) [19]. В този домейн нивата на лактат в кръвта остават близо до изходните (често дефинирани като повишение с по-малко от 0,5 mM над изходното ниво), а окислението на мазнини е повишено [5, 17].
2. Тежък домейн (Heavy Domain): Работен интензитет между първия метаболитен праг (LT1/VT1) и втория метаболитен праг (LT2/VT2, критична мощност или критична скорост) [19]. Лактатът в кръвта се повишава над изходното ниво (често приемано като увеличение с $\ge$1,5 mM над изходното), но се стабилизира при продължително усилие, доближавайки се до максималното лактатно стабилно състояние (MLSS) [3, 17].
3. Тежък/Екстремен домейн (Severe Domain): Работен интензитет между втория метаболитен праг и максималната кислородна консумация ($\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$), характеризиращ се с неустойчиво повишаване на лактата и бързо настъпване на умора [3, 19].

Елитните спортисти в дисциплините за издръжливост обикновено разпределят около 80% от тренировъчния си обем в умерения домейн (Зона 2 и по-ниска), за да оптимизират метаболизма на мазнините, да изградят митохондриална ефективност и да щадят мускулния гликоген [5].

Средни стойности на HRR спрямо индивидуалната вариабилност

Формулата на Карвонен изчислява целевия пулс, като добавя част от сърдечния резерв към пулса в покой: $\text{Target HR}={\text{HR}}_{\text{rest}}+\text{intensity fraction}\times ({\text{HR}}_{\text{max}}-{\text{HR}}_{\text{rest}})$ [2]. Отчитането на пулса в покой помага да се отрази базовият парасимпатиков тонус, но въпреки това стандартните процентни зони често се разминават с директните физиологични измервания [2].

В контролирани колоездачни тестове средните стойности за групи показват сравнително добро съответствие между HRR и метаболитните маркери. В кохорта от 33 аеробно тренирани колоездачи мъже (средно $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$: 62,1 $\pm$ 4,6 ml·kg⁻¹·min⁻¹), физиологичните ориентири съответстват на следните средни стойности [3]:

• VT1: 184 $\pm$ 36 W (66 $\pm$ 9% HRR) [3]
• MLSS (подгрупа от $n=14$): 256 $\pm$ 31 W [3]
• VT2: 298 $\pm$ 36 W (88 $\pm$ 6% HRR) [3]
• $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$: 390 $\pm$ 34 W (100% HRR) [3]

Въз основа на тестове с прогресивно натоварване (стъпки от 25 W·min⁻¹) се дефинират пет тренировъчни зони: R0 (53–62% HRR), R1 (62–71% HRR), R2 (74–86% HRR), R3 (86–99% HRR) и R3+ (100% HRR) [3].

Въпреки това, обширни метааналитични данни показват, че индивидуалните прагове варират значително около тези средни стойности [17]. В метаанализ, обхващащ 25 проучвания и 412 бегачи, индивидуалният пулс при физиологичните прагове обхваща огромни диапазони [17]:

• Диапазон за LT1: 65% до 90% HRR (или 69% до 94% ${\text{HR}}_{\text{max}}$) [17]
• Диапазон за LT2: 73% до 95% HRR (или 80% до 98% ${\text{HR}}_{\text{max}}$) [17]

Поради този широк размах, предписването на произволна целева стойност като например 75% HRR може да постави един бегач безопасно под LT1 в умерения домейн, докато друг да попадне далеч над LT1 в тежкия домейн [17, 19]. За да се постигне 95% увереност за натоварване стриктно под LT1 без лабораторни изследвания, атлетът трябва да остане под 65% HRR (или под 70% ${\text{HR}}_{\text{max}}$) [17].

Причини за разминаването между формулите за пулс и метаболитните прагове

Няколко фактора обясняват защо базираните на формули модели за сърдечен резерв не съвпадат с реалните прагове на кръвния лактат и газообмена:

1. Присъща грешка при оценката на ${\text{HR}}_{\text{max}}$

Стандартните уравнения за прогнозиране на максималния пулс спрямо възрастта носят грешка в оценката от $\pm$10 до 12 удара в минута [2]. През 1999 г. Meyer и колеги наблюдават, че предписването на упражнения при фиксирани 85% от ${\text{HR}}_{\text{max}}$ води до реален интензитет на натоварване, вариращ от 87% до 116% от индивидуално измерения анаеробен праг на спортистите [2].

2. Аеробна форма и нелинейни измествания на праговете

Връзката между аеробния капацитет и позицията на прага не е еднаква при различните нива на тренираност [11]. В обобщено проучване на 863 участници кислородната консумация при VT спрямо резерва на кислородна консумация (VT%$\dot{V}{\text{O}}_2\text{R}$) показва U-образна крива [11]. Най-ниската точка е при приблизително 43% $\dot{V}{\text{O}}_2\text{R}$ при лица с $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$ около 40 ml·kg⁻¹·min⁻¹, докато средният VT%$\dot{V}{\text{O}}_2\text{R}$ се покачва до около 75% при участниците с най-ниски и най-високи стойности на $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$ [11].

3. Разлики между половете

Фиксираните целеви прагове не се проявяват идентично при мъжете и жените [19]. В кохорта от 165 любители бегачи жените показват значително по-висок относителен пулс, $\dot{V}{\text{O}}_2$ и скорост на бягане при LT1 в сравнение с мъжете ($p<0,001$), което подчертава, че универсалните целеви стойности на пулса не отразяват коректно метаболитното натоварване при различните полове [19].

4. Клинични популации и хронотропна некомпетентност

Разминаването между фиксираните насоки за целеви пулс и физиологичните прагове е особено силно изразено при клиничните групи [8, 14]. В проучване на 350 души стандартните препоръки за зони на интензитет погрешно класифицират VT1 като висок интензитет вместо умерен при 67,1% (предишни препоръки) и 79,6% (препоръки на ESC от 2020 г.) от сърдечно болните пациенти, докато съответствието е 90% при здрави нетренирани лица и 93,9% при състезатели [8].

По подобен начин при 18 пациенти с хронична сърдечна недостатъчност целевият пулс, изчислен като 40–70% HRR, е значително по-висок от измерените прагове, създавайки риск от предписване на тежко или екстремно натоварване над вентилаторния праг или точката на дихателна компенсация [14]. Измереният ${\text{HR}}_{\text{max}}$ при тези пациенти е с 12% по-нисък от прогнозирания за възрастта, дори след прилагане на стандартните корекции за бета-блокери [14].

Практически алтернативи и референтни ориентири

Когато директното спироергометрично тестване (измерване на VT1/VT2) или анализът на кръвния лактат не са достъпни, няколко алтернативи предлагат калибриране спрямо реалните физиологични преходи:

• Субективно усещане за усилие (RPE): При различни нива на тренираност – от слабо тренирани до високоподготвени атлети – VT постоянно настъпва около средно Borg RPE от 12,5 $\pm$ 0,93, въпреки големите разлики в абсолютната извършена работа [11].
• Вариабилност на сърдечния ритъм (HRV): Нелинейният анализ на HRV чрез детрендиран флуктуационен анализ (DFA $\alpha 1$) проследява промените във фракталните корелационни свойства, които спадат от ~1,5 при ниска интензивност до около 0,75 близо до VT1/LT1 [22, 23]. При елитни триатлонисти и групи от бегачи мъже прагът при DFA $\alpha 1=0,75$ показва близко съответствие с LT1 и VT1, демонстрирайки средни разлики от само 1,7 до 2,0 удара в минута [22, 23].
• Ориентири, базирани на постиженията: При любители бегачи оценките, изведени от фиксирана скорост, дават по-малка грешка за определяне на LT1 и LT2 в сравнение само с пулса или RPE, макар че прогнозирането, вместо директното измерване на максималната скорост, увеличава грешката при определянето на праговете [19].