VO2 maxin kehitys ensimmäisten 2–3 kuukauden aikana

Aiemmin harjoittelemattomat henkilöt, jotka aloittavat kestävyysharjoittelun, saavuttavat tyypillisesti 10–20 %:n parannuksen maksimaalisessa hapenottokyvyssä (VO2 max) ensimmäisten 8–12 harjoitusviikon aikana [9]. Mitattavia sopeutumia alkaa tapahtua jo aiemmin, ja usein viikkojen 4 ja 8 välillä havaitaan 5–15 %:n kasvu [10]. Näiden parannusten suuruus vaihtelee kuitenkin huomattavasti yksilöiden välillä, ja perintötekijät selittävät noin puolet harjoitusvasteen yksilöllisestä vaihtelusta [9], [10].

VO2 max kuvaa maksimaalista nopeutta, jolla keho pystyy kuljettamaan ja käyttämään happea maksimaalisen rasituksen aikana. Sitä määrittää Fickin kaava: sydämen minuuttitilavuus kerrottuna arteriovenoosisella happierolla ($a\text{-}v{\text{O}}_2\text{ diff}$) [10]. Alkuvaiheen kehityksen nopeus ja suuruus heijastavat erillisiä fysiologisia vaiheita sekä sentraalisessa hapenkuljetuksessa että perifeerisessä hapen hyödyntämisessä [10].

Alkuvaiheen kehityksen aikajänne ja suuruus

Lyhyillä ja keskipitkillä harjoitusjaksoilla (4–8 viikkoa) nuorilla, terveillä aikuisilla tehdyt meta-analyysit osoittavat keskimääräiseksi absoluuttiseksi VO2 maxin kasvuksi noin 0,26–0,35 l/min eri harjoitusmuodoissa [1]. Laajemmassa, harjoittelemattomilla henkilöillä tehtyjä enintään 12 viikon harjoitusjaksoja kattavassa meta-analyysissä absoluuttinen keskimääräinen kehitys oli noin 0,51 l/min, ja tietyillä intervalliprotokollilla saavutettiin 0,8–0,9 l/min lisäyksiä [9]. Kun harjoittelua jatketaan 3–6 kuukauteen (12–24 viikkoon), kokonaiskehitys asettuu tyypillisesti 10–25 % lähtötason yläpuolelle ennen kuin kehitystahti alkaa tasaantua [10].

Näillä varhaisilla parannuksilla on kliinisesti merkittäviä terveysvaikutuksia: vain yhden metabolisen ekvivalentin (1 MET eli 3,5 ml O2·kg⁻¹·min⁻¹) kasvu kardiorespiratorisessa kunnossa on yhteydessä 10–25 % pienempään kokonaiskuolleisuuden ja sydän- ja verisuonitautien riskiin [1].

Fysiologinen aikajana: Sentraaliset vs. perifeeriset sopeutumat

Ensimmäisten 2–3 kuukauden aikana havaittu nopea kehitys tapahtuu sydän- ja verenkiertoelimistön sekä lihaksiston ennustettavan sopeutumisketjun kautta [10]:

1. Viikot 1–4: Varhaisimmat parannukset johtuvat ensisijaisesti veriplasman määrän nopeasta kasvusta ja siitä seuraavasta iskutilavuuden suurenemisesta [10].
2. Viikot 4–8: Tässä vaiheessa hallitsevia ovat sentraaliset kardiovaskulaariset sopeutumat. Suurentunut iskutilavuus, punasolumassan kasvu ja kohonnut maksimaalinen sydämen minuuttitilavuus selittävät tyypillisen 5–15 %:n nousun VO2 maxissa [10].
3. Viikot 8–16: Kun hapenkuljetuksen sentraaliset sopeutumat vakiintuvat – osittain sydänpussin iskutilavuudelle asettamien rajoitusten vuoksi – perifeeriset lihastason rakennemuutokset nousevat jatkuvan kehityksen pääajuriksi [10]. Tähän vaiheeseen kuuluvat harjoitettujen luustolihasten hiussuonitiheyden, mitokondriotiheyden ja oksidatiivisten entsyymien aktiivisuuden rakenteelliset lisäykset, mikä parantaa lihaksen kykyä ottaa vastaan ja käyttää happea [10].

Harjoitusintensiteetin ja -muotojen vertailu

Sekä tasavauhtinen peruskestävyysharjoittelu (MICT) että korkeatehoinen intervalliharjoittelu (HIIT) parantavat tehokkaasti harjoittelemattomien aikuisten kardiorespiratorista kuntoa [2]. Systemaattiset katsaukset osoittavat, että vaikka sekä matalatehoisempi harjoittelu (< 80 % VO2 maxista) että korkeatehoinen harjoittelu (> 80 % VO2 maxista) kasvattavat kumpikin selvästi VO2 maxia, menetelmien väliset kokonaiserot ovat usein pieniä tai maltillisia [2].

4–8 viikon interventioiden metaregressioanalyyseissä VO2 maxin parannukset olivat tilastollisesti samankaltaisia eri intensiteettiluokissa (~60–70 % VO2 maxista: +0,29 l/min; ~80–92,5 %: +0,26 l/min; ~100–250 %: +0,35 l/min), mikä osoittaa, että korkeatehoisemmilla ohjelmilla voidaan saavuttaa vastaava absoluuttinen kunnon parannus pienemmällä kerta-annoksella ja harjoitusmäärällä [1]. Vastaavasti 8 viikon tutkimuksessa, jossa verrattiin 24 harjoituskertaa vähävolyymistä HIIT-harjoittelua (15 × 30 sekunnin vetoa 90–95 % maksimisykkeestä) ja MICT-harjoittelua (40 minuuttia tasavauhtista 65–75 % maksimisykkeestä), havaittiin merkittävä ryhmän sisäinen VO2 maxin kasvu: 3,5 ml/kg/min HIIT-ryhmässä ja 1,9 ml/kg/min MICT-ryhmässä ilman tilastollisesti merkitsevää eroa ryhmien välillä [13].

Tietyt korkeatehoiset intervallimallit voivat silti tuottaa suurempia lyhyen aikavälin sopeutumia. Eräässä 8 viikon tutkimuksessa 4 × 4 minuutin intervallit 90–95 %:n teholla maksimisykkeestä tuottivat noin 13 %:n parannuksen VO2 maxissa, kun taas tasavauhtinen juoksu laktaattikynnyksellä tai pitkäkestoinen matalatehoinen peruskestävyysharjoittelu tuottivat vain 3–4 %:n kehityksen [9], [10]. Pelkkään maksimisykkeeseen tukeutuminen harjoitustehon määrittämisessä voi kuitenkin yliarvioida sopivat harjoitustasot jopa 40 %:lla joillakin yksilöillä sykevasteiden suuren vaihtelun vuoksi [6].

Yksilöllinen vaihtelu ja geneettinen harjoitettavuus

Vaikka keskimääräiset parannukset asettuvat ennustettavasti 10–20 %:n välille, yksilölliset vasteet vakioituun harjoitusohjelmaan vaihtelevat suuresti [9], [10]. HERITAGE Family Study -tutkimuksessa, jossa seurattiin 481:tä aiemmin passiivista aikuista 20 viikon vakioidun pyöräilyohjelman aikana (edeten 30 minuutista 55 %:n VO2 max -teholla 50 minuuttiin 75 %:n VO2 max -teholla), keskimääräinen VO2 maxin kasvu oli 400 ml/min [9], [20]. Yksilölliset vasteet vaihtelivat kuitenkin olemattomista muutoksista (0 ml/min) yli 1,0 l/min tai >40 %:n parannuksiin [9], [10].

HERITAGE-tutkimuksen perhe- ja kytkentäanalyysit osoittivat, että noin 47–50 % VO2 maxin harjoitettavuuden vaihtelusta selittyy geneettisillä tekijöillä [9], [10]. Näin ollen, vaikka lähes kaikki aloittelijat voivat odottaa toiminnallisia kardiovaskulaarisia sopeutumia ensimmäisen kolmen kuukauden tavoitteellisen kestävyysharjoittelun aikana, kehityksen tarkka nopeus ja suuruus riippuvat harjoitusärsykkeen ja yksilöllisen geneettisen vasteen vuorovaikutuksesta [9], [10].