Odgovaraju li zone rezerve srčane frekvencije stvarnim metaboličkim pragovima?

Formule za izračunavanje rezerve srčane frekvencije (HRR), određene Karvonenovom metodom, pružaju grubu procjenu metaboličkog radnog opterećenja na nivou populacije, ali se često ne poklapaju precizno s individualnim ventilacijskim i laktatnim pragovima [2, 17]. Iako grupni prosjeci pokazuju predvidive obrasce, individualne vrijednosti srčane frekvencije na pragovima značajno variraju u zavisnosti od nivoa utreniranosti, spola i zdravstvenog stanja [8, 11, 19]. Oslanjanje isključivo na standardne procente HRR-a često dovodi do toga da sportisti i kliničke populacije treniraju u višim ili nižim metaboličkim domenima od predviđenih [8, 14, 17].

Metabolički model od tri domena

Fiziologija vježbi izdržljivosti dijeli radni učinak na tri primarna domena metaboličkog intenziteta, razdvojena dvjema fiziološkim graničnim tačkama [19]:

1. Umjereni domen: Radni intenzitet ispod prvog ventilacijskog praga (VT1) ili prvog laktatnog praga (LT1) [19]. U ovom domenu, laktat u krvi ostaje blizu početnih vrijednosti (često definisano kao porast manji od 0,5 mM iznad početnog nivoa), dok je oksidacija masti povišena [5, 17].
2. Teški domen: Radni intenzitet između prvog metaboličkog praga (LT1/VT1) i drugog metaboličkog praga (LT2/VT2, kritična snaga ili kritična brzina) [19]. Laktat u krvi raste iznad početnih vrijednosti (često definisano kao porast od $\ge$1,5 mM iznad početnog nivoa), ali se stabilizuje tokom kontinuiranog napora, približavajući se maksimalnom stabilnom stanju laktata (MLSS) [3, 17].
3. Ekstremni domen: Radni intenzitet između drugog metaboličkog praga i maksimalnog primitka kisika ($\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$), koji karakteriše neodrživ porast laktata i brz nastanak umora [3, 19].

Vrhunski sportisti u sportovima izdržljivosti obično raspoređuju približno 80% svog trenažnog volumena u umjereni domen (Zona 2 i niže) kako bi optimizirali metabolizam masti, razvili mitohondrijsku efikasnost i sačuvali mišićni glikogen [5].

Prosječne vrijednosti HRR-a u odnosu na individualne varijacije

Karvonenova formula izračunava ciljanu srčanu frekvenciju dodavanjem dijela rezerve srčane frekvencije na srčanu frekvenciju u mirovanju: $\text{Target HR}={\text{HR}}_{\text{rest}}+\text{intensity fraction}\times ({\text{HR}}_{\text{max}}-{\text{HR}}_{\text{rest}})$ [2]. Uzimanje u obzir pulsa u mirovanju pomaže u odražavanju bazalnog parasimpatičkog tonusa, ali standardne procentualne zone često odstupaju od direktnih fizioloških mjerenja [2].

U kontrolisanim biciklističkim ispitivanjima, grupni prosjeci ukazuju na razumno poklapanje između HRR-a i metaboličkih markera. U kohorti od 33 aerobno utrenirana biciklista (prosječni $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$: 62,1 $\pm$ 4,6 ml·kg⁻¹·min⁻¹), fiziološke tačke odgovarale su sljedećim prosječnim vrijednostima [3]:

• VT1: 184 $\pm$ 36 W (66 $\pm$ 9% HRR) [3]
• MLSS (podgrupa od $n=14$): 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]

Na osnovu testova opterećenja sa stepenastim povećanjem (rampe od 25 W·min⁻¹), definisano je pet trenažnih zona: R0 (53–62% HRR), R1 (62–71% HRR), R2 (74–86% HRR), R3 (86–99% HRR) i R3+ (100% HRR) [3].

Međutim, opsežni metaanalitički podaci pokazuju da se individualne lokacije pragova dramatično raspršuju oko ovih srednjih vrijednosti [17]. U metaanalizi koja je obuhvatila 25 studija i 412 trkača, individualne vrijednosti srčane frekvencije na fiziološkim pragovima obuhvatale su izuzetno široke raspone [17]:

• Raspon za LT1: 65% do 90% HRR (ili 69% do 94% ${\text{HR}}_{\text{max}}$) [17]
• Raspon za LT2: 73% do 95% HRR (ili 80% do 98% ${\text{HR}}_{\text{max}}$) [17]

Zbog ovog raspona, propisivanje proizvoljnog cilja poput 75% HRR-a može jednog trkača smjestiti sigurno ispod LT1 u umjereni domen, dok drugog može dovesti znatno iznad LT1 u teški domen [17, 19]. Da bi se postigla 95% sigurnost vježbanja isključivo ispod LT1 bez laboratorijskog testiranja, sportista mora ostati ispod 65% HRR-a (ili ispod 70% ${\text{HR}}_{\text{max}}$) [17].

Uzroci nepodudaranja između formula za srčanu frekvenciju i metaboličkih pragova

Nekoliko faktora objašnjava zašto modeli rezerve srčane frekvencije zasnovani na formulama ne odgovaraju stvarnim pragovima laktata u krvi i razmjene gasova:

1. Inherentna greška u procjeni ${\text{HR}}_{\text{max}}$

Standardne jednačine za predviđanje maksimalne srčane frekvencije na osnovu dobi nose greške procjene u rasponu od $\pm$10 do 12 otkucaja u minuti [2]. Meyer i saradnici su 1999. godine uočili da je propisivanje vježbanja na fiksnih 85% od ${\text{HR}}_{\text{max}}$ rezultiralo raspršivanjem individualnih intenziteta vježbanja od 87% do 116% individualno izmjerenih anaerobnih pragova sportista [2].

2. Aerobna utreniranost i nelinearna pomjeranja pragova

Odnos između aerobnog kapaciteta i položaja praga nije ujednačen među različitim kategorijama utreniranosti [11]. U objedinjenoj studiji sa 863 učesnika, potrošnja kisika na ventilacijskom pragu u odnosu na rezervu potrošnje kisika (VT%$\dot{V}{\text{O}}_2\text{R}$) pokazala je krivulju u obliku slova U [11]. Najniža tačka zabilježena je na približno 43% $\dot{V}{\text{O}}_2\text{R}$ kod osoba sa $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$ blizu 40 ml·kg⁻¹·min⁻¹, dok je prosječni VT%$\dot{V}{\text{O}}_2\text{R}$ porastao na približno 75% kod učesnika s najnižim i najvišim vrijednostima $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$ [11].

3. Razlike među spolovima

Fiksni ciljni pragovi ne ponašaju se identično kod oba spola [19]. U kohorti od 165 rekreativnih trkača, trkačice su pokazale značajno višu relativnu srčanu frekvenciju, $\dot{V}{\text{O}}_2$ i brzinu trčanja na LT1 u poređenju s muškim trkačima ($p<0,001$), što naglašava da uniformni ciljevi srčane frekvencije pogrešno predstavljaju metaboličko opterećenje među spolovima [19].

4. Kliničke populacije i hronotropna inkompetencija

Odstupanje između fiksnih smjernica za ciljnu srčanu frekvenciju i fizioloških pragova posebno je izraženo u kliničkim kohortama [8, 14]. U studiji na 350 osoba, standardni domeni intenziteta zasnovani na smjernicama pogrešno su klasifikovali VT1 kao visoki intenzitet umjesto umjerenog kod 67,1% (prethodne smjernice) i 79,6% (smjernice ESC-a iz 2020.) srčanih bolesnika, dok je podudaranje iznosilo 90% kod zdravih neaktivnih osoba i 93,9% kod takmičarskih sportista [8].

Slično tome, kod 18 pacijenata s hroničnim zatajenjem srca, ciljane srčane frekvencije izvedene iz 40–70% HRR-a bile su značajno više od izmjerenih pragova, što stvara rizik od propisivanja teškog ili ekstremnog vježbanja iznad ventilacijskog praga ili tačke respiratorne kompenzacije [14]. Izmjereni ${\text{HR}}_{\text{max}}$ kod ovih pacijenata bio je 12% niži od vrijednosti predviđenih na osnovu dobi, čak i nakon primjene standardnih korekcija za beta-blokatore [14].

Praktične alternative i referentne tačke

Kada direktno testiranje metaboličkim analizatorom gasova (mjerenje VT1/VT2) ili analiza laktata u krvi nisu dostupni, nekoliko alternativa nudi kalibraciju prema stvarnim fiziološkim prelazima:

• Subjektivna procjena napora (RPE): Kroz različite nivoe utreniranosti, od slabo utreniranih kohorti do vrhunskih sportista, VT se dosljedno javlja oko prosječne Borgove RPE vrijednosti od 12,5 $\pm$ 0,93, uprkos velikim razlikama u apsolutnom radnom opterećenju [11].
• Varijabilnost srčane frekvencije (HRV): Nelinearna analiza HRV-a pomoću analize fluktuacija bez trenda (DFA $\alpha 1$) prati promjene u svojstvima fraktalne korelacije, koje opadaju sa ~1,5 pri niskim intenzitetima prema 0,75 blizu VT1/LT1 [22, 23]. Kod elitnih triatlonaca i kohorti trkača, prag DFA $\alpha 1=0,75$ pokazao je visoko slaganje s LT1 i VT1, uz prosječne razlike od samo 1,7 do 2,0 otkucaja u minuti [22, 23].
• Pokazatelji performansi: Kod rekreativnih trkača, procjene izvedene na osnovu fiksne brzine daju manje greške pri određivanju LT1 i LT2 u poređenju sa samom srčanom frekvencijom ili RPE-om, iako procjena maksimalne brzine umjesto njenog direktnog mjerenja povećava grešku u određivanju pragova [19].