Odpovídají zóny tepové rezervy skutečným metabolickým prahům?

Vzorce pro výpočet tepové rezervy (HRR – Heart Rate Reserve) založené na Karvonenově metodě poskytují hrubý populační odhad metabolické zátěže, často se však neshodují s individuálními ventilačními a laktátovými prahy [2, 17]. Ačkoli skupinové průměry vykazují předvídatelné vzorce, individuální prahová tepová frekvence se výrazně liší v závislosti na trénovanosti, pohlaví a zdravotním stavu [8, 11, 19]. Striktní spoléhání na standardní procentuální rozmezí HRR často vede sportovce i klinické populace k tréninku ve vyšších nebo nižších metabolických doménách, než bylo zamýšleno [8, 14, 17].

Třídoménový metabolický model

Fyziologie vytrvalostního výkonu rozděluje pracovní zátěž do tří primárních metabolických domén intenzity oddělených dvěma fyziologickými hraničními body [19]:

1. Střední doména (moderate): Intenzita pod prvním ventilačním prahem (VT1) nebo prvním laktátovým prahem (LT1) [19]. V této doméně zůstává hladina laktátu v krvi blízko výchozích hodnot (často definováno jako nárůst o méně než 0,5 mM nad výchozí stav) a oxidace tuků je zvýšená [5, 17].
2. Těžká doména (heavy): Intenzita mezi prvním metabolickým prahem (LT1/VT1) a druhým metabolickým prahem (LT2/VT2, kritický výkon nebo kritická rychlost) [19]. Hladina krevního laktátu stoupá nad výchozí hodnoty (často uváděno jako nárůst o $\ge$1,5 mM nad výchozí stav), avšak při kontinuální zátěži se stabilizuje a blíží se maximálnímu rovnovážnému stavu laktátu (MLSS) [3, 17].
3. Těžká/extrémní doména (severe): Intenzita mezi druhým metabolickým prahem a maximální spotřebou kyslíku ($\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$), charakterizovaná neudržitelným nárůstem laktátu a rychlým nástupem únavy [3, 19].

Elitní vytrvalostní sportovci obvykle věnují přibližně 80 % svého tréninkového objemu střední doméně (zóna 2 a nižší), aby optimalizovali metabolismus tuků, podpořili mitochondriální efektivitu a šetřili svalový glykogen [5].

Průměrné hodnoty HRR vs. individuální variabilita

Karvonenův vzorec počítá cílovou tepovou frekvenci přičtením podílu tepové rezervy ke klidové tepové frekvenci: $\text{Target HR}={\text{HR}}_{\text{rest}}+\text{intensity fraction}\times ({\text{HR}}_{\text{max}}-{\text{HR}}_{\text{rest}})$ [2]. Zohlednění klidové tepové frekvence pomáhá odrážet výchozí parasympatický tonus, standardní procentuální zóny se však přesto často rozcházejí s přímým fyziologickým měřením [2].

V kontrolovaných cyklistických studiích skupinové průměry naznačují poměrně dobrou korelaci mezi HRR a metabolickými ukazateli. Ve skupině 33 aerobně trénovaných cyklistů (průměrná $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$: 62,1 $\pm$ 4,6 ml·kg⁻¹·min⁻¹) odpovídaly fyziologické milníky následujícím průměrným hodnotám [3]:

• VT1: 184 $\pm$ 36 W (66 $\pm$ 9 % HRR) [3]
• MLSS (podskupina $n=14$): 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 základě stupňovaných zátěžových testů (rampa 25 W·min⁻¹) bylo vymezeno pět tréninkových zón: R0 (53–62 % HRR), R1 (62–71 % HRR), R2 (74–86 % HRR), R3 (86–99 % HRR) a R3+ (100 % HRR) [3].

Rozsáhlá metaanalytická data však ukazují, že individuální hodnoty prahů se kolem těchto průměrů dramaticky rozptylují [17]. V metaanalýze zahrnující 25 studií a 412 běžců se individuální tepová frekvence na fyziologických prazích pohybovala v obrovském rozpětí [17]:

• Rozpětí LT1: 65 % až 90 % HRR (nebo 69 % až 94 % ${\text{HR}}_{\text{max}}$) [17]
• Rozpětí LT2: 73 % až 95 % HRR (nebo 80 % až 98 % ${\text{HR}}_{\text{max}}$) [17]

Kvůli tomuto rozptylu může předepsání univerzální intenzity, například 75 % HRR, udržet jednoho běžce bezpečně pod LT1 ve střední doméně, zatímco jiného posune výrazně nad LT1 do těžké domény [17, 19]. Pro dosažení 95% jistoty tréninku striktně pod LT1 bez laboratorního testování by se sportovec musel držet pod 65 % HRR (nebo pod 70 % ${\text{HR}}_{\text{max}}$) [17].

Důvody nesouladu mezi vzorci pro tepovou frekvenci a metabolickými prahy

Několik faktorů vysvětluje, proč modely tepové rezervy založené na vzorcích neodpovídají reálným laktátovým a ventilačním prahům:

1. Vrozená chyba odhadu ${\text{HR}}_{\text{max}}$

Standardní rovnice pro odhad maximální tepové frekvence podle věku vykazují chybu odhadu v rozmezí $\pm$10 až 12 tepů za minutu [2]. V roce 1999 Meyer a kolegové zjistili, že předepsání zátěže na fixních 85 % ${\text{HR}}_{\text{max}}$ vedlo k individuálním tréninkovým intenzitám rozptýleným od 87 % do 116 % individuálně naměřeného anaerobního prahu sportovců [2].

2. Aerobní zdatnost a nelineární posuny prahů

Vztah mezi aerobní kapacitou a polohou prahu není napříč výkonnostními kategoriemi rovnoměrný [11]. Ve sloučené studii s 863 účastníky vykazovala spotřeba kyslíku při ventilačním prahu vztažená k rezervě spotřeby kyslíku (VT%$\dot{V}{\text{O}}_2\text{R}$) křivku ve tvaru písmene U [11]. Nejnižší bod se nacházel přibližně na 43 % $\dot{V}{\text{O}}_2\text{R}$ u jedinců s $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$ kolem 40 ml·kg⁻¹·min⁻¹, zatímco průměrná hodnota VT%$\dot{V}{\text{O}}_2\text{R}$ stoupla na přibližně 75 % u účastníků s nejnižšími i nejvyššími hodnotami $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$ [11].

3. Rozdíly mezi pohlavími

Pevně stanovené prahové hodnoty se u obou pohlaví nechovají totožně [19]. Ve skupině 165 rekreačních běžců vykazovaly běžkyně na úrovni LT1 signifikantně vyšší relativní tepovou frekvenci, $\dot{V}{\text{O}}_2$ i rychlost běhu ve srovnání s běžci ($p<0,001$), což ukazuje, že univerzální cíle podle tepové frekvence zkreslují metabolické zatížení mezi pohlavími [19].

4. Klinické populace a chronotropní inkompetence

Rozpor mezi doporučeními s fixní tepovou frekvencí a fyziologickými prahy je obzvláště výrazný u klinických kohort [8, 14]. Ve studii s 350 jedinci standardní doporučené intenzity chybně klasifikovaly VT1 jako vysokou intenzitu namísto střední u 67,1 % (předchozí doporučení) a 79,6 % (doporučení ESC z roku 2020) kardiologických pacientů, zatímco u zdravých sedavých jedinců byla shoda 90 % a u závodních sportovců 93,9 % [8].

Podobně u 18 pacientů s chronickým srdečním selháním byla cílová tepová frekvence odvozená ze 40–70 % HRR výrazně vyšší než naměřené prahy, což vedlo k riziku předepsání těžké až extrémní zátěže nad ventilačním prahem či bodem respirační kompenzace [14]. Naměřená ${\text{HR}}_{\text{max}}$ byla u těchto pacientů o 12 % nižší než hodnoty odhadované podle věku, a to i po uplatnění standardních korekcí na beta-blokátory [14].

Praktické alternativy a kotevní body

Pokud není k dispozici přímé spiroergometrické vyšetření (měření VT1/VT2) ani analýza krevního laktátu, nabízí se několik alternativ pro kalibraci podle reálných fyziologických přechodů:

• Vnímané úsilí (RPE): Napříč různými úrovněmi zdatnosti – od netrénovaných jedinců po vysoce trénované sportovce – nastává VT konzistentně kolem průměrného Borgova RPE 12,5 $\pm$ 0,93, a to navzdory velkým rozdílům v absolutním výkonu [11].
• Variabilita srdeční frekvence (HRV): Nelineární analýza HRV pomocí metody DFA $\alpha 1$ (detrended fluctuation analysis) sleduje změny fraktálních korelačních vlastností, které klesají z ~1,5 při nízké zátěži k hodnotě 0,75 v blízkosti VT1/LT1 [22, 23]. U elitních triatlonistů a skupin běžců vykazoval práh DFA $\alpha 1=0,75$ těsnou shodu s LT1 a VT1 s průměrnými rozdíly pouhých 1,7 až 2,0 tepů za minutu [22, 23].
• Výkonnostní kotevní body: U rekreačních běžců vykazují odhady odvozené z fixní rychlosti nižší chybovost při identifikaci LT1 a LT2 ve srovnání se samotnou tepovou frekvencí nebo RPE, ačkoli pouhý odhad maximální rychlosti namísto jejího přímého měření chybu určení prahu zvyšuje [19].