Poklapaju li se zone rezerve srčane frekvencije sa stvarnim metaboličkim pragovima?

Formule za rezervu srčane frekvencije (HRR), izračunate Karvonenovom metodom, pružaju grubu procjenu metaboličkog radnog opterećenja na razini populacije, no često se ne podudaraju precizno s individualnim ventilacijskim i laktatnim pragovima [2, 17]. Iako prosjeci skupina pokazuju predvidljive obrasce, individualna srčana frekvencija na pragovima uvelike varira ovisno o razini utreniranosti, spolu i zdravstvenom statusu [8, 11, 19]. Oslanjanje isključivo na standardne postotke HRR-a često dovodi do toga da sportaši i kliničke populacije treniraju u višim ili nižim metaboličkim domenama od planiranih [8, 14, 17].

Model triju metaboličkih domena

Fiziologija vježbanja izdržljivosti dijeli radni učinak u tri primarne metaboličke domene intenziteta odvojene dvjema fiziološkim prijelaznim točkama [19]:

1. Umjerena domena: Intenziteti rada ispod prvog ventilacijskog praga (VT1) ili prvog laktatnog praga (LT1) [19]. U ovoj domeni laktat u krvi ostaje blizu početnih vrijednosti (često definirano kao porast manji od 0,5 mM iznad početne razine), a oksidacija masti je povišena [5, 17].
2. Teška domena: Intenziteti rada između prvog metaboličkog praga (LT1/VT1) i drugog metaboličkog praga (LT2/VT2, kritična snaga ili kritična brzina) [19]. Laktat u krvi raste iznad početne razine (često heuristički definiran kao porast od $\ge$1,5 mM iznad početne razine), ali se stabilizira tijekom kontinuiranih napora, približavajući se maksimalnom stabilnom stanju laktata (MLSS) [3, 17].
3. Izrazito teška domena: Intenziteti rada između drugog metaboličkog praga i maksimalnog primitka kisika ($\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$), koje karakterizira neodrživ porast laktata i brza pojava umora [3, 19].

Vrhunski sportaši izdržljivosti obično usmjeravaju približno 80% svog volumena treninga u umjerenu domenu (zona 2 i niže) kako bi optimizirali metabolizam masti, izgradili mitohondrijsku učinkovitost i očuvali mišićni glikogen [5].

Prosječne vrijednosti HRR-a u odnosu na individualne varijacije

Karvonenova formula izračunava ciljanu srčanu frekvenciju dodavanjem udjela rezerve srčane frekvencije srčanoj frekvenciji 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 srčane frekvencije u mirovanju pomaže u odražavanju bazalnog parasimpatičkog tonusa, no standardne postotne zone često odstupaju od izravnih fizioloških mjerenja [2].

U kontroliranim biciklističkim ispitivanjima prosjeci skupina sugeriraju razumno preklapanje između HRR-a i metaboličkih pokazatelja. U kohorti od 33 aerobno utrenirana muška biciklista (prosječni $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$: 62,1 $\pm$ 4,6 ml·kg⁻¹·min⁻¹), fiziološke prijelazne točke odgovarale su sljedećim prosječnim vrijednostima [3]:

• VT1: 184 $\pm$ 36 W (66 $\pm$ 9% HRR) [3]
• MLSS (podskupina 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 temelju testova s postupno rastućim opterećenjem (rampe od 25 W·min⁻¹) definirano 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 su individualne lokacije pragova dramatično raspršene oko ovih srednjih vrijednosti [17]. U metaanalizi koja je obuhvatila 25 studija i 412 trkača, individualna srčana frekvencija na fiziološkim pragovima obuhvaćala je izrazito široke raspone [17]:

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

Zbog tolikog raspršenja, propisivanje proizvoljnog cilja poput 75% HRR-a moglo bi jednog trkača smjestiti sigurno ispod LT1 u umjerenu domenu, dok bi drugoga smjestilo znatno iznad LT1 u tešku domenu [17, 19]. Kako bi se postigla 95%-tna sigurnost vježbanja strogo ispod LT1 bez laboratorijskog testiranja, sportaš mora ostati ispod 65% HRR-a (ili ispod 70% ${\text{HR}}_{\text{max}}$) [17].

Uzroci nepodudaranja između formula srčane frekvencije i metaboličkih pragova

Nekoliko čimbenika objašnjava zašto se modeli temeljeni na formulama rezerve srčane frekvencije ne podudaraju s pragovima laktata u krvi i izmjene plinova u stvarnom vremenu:

1. Inherent ${\text{HR}}_{\text{max}}$ Estimation Error

Standardne jednadžbe za predviđanje maksimalne srčane frekvencije na temelju dobi nose pogreške procjene u rasponu od $\pm$10 do 12 otkucaja u minuti [2]. Godine 1999. Meyer i suradnici uočili su da je propisivanje trenažnog opterećenja na fiksnih 85% od ${\text{HR}}_{\text{max}}$ rezultiralo raspršenjem individualnih intenziteta vježbanja od 87% do 116% individualno izmjerenih anaerobnih pragova sportaša [2].

2. Aerobic Fitness and Non-Linear Threshold Shifts

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

3. Sex Differences

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

4. Clinical Populations and Chronotropic Incompetence

Odstupanje između fiksnih smjernica za ciljnu srčanu frekvenciju i fizioloških pragova posebno je izraženo u kliničkim kohortama [8, 14]. U studiji na 350 pojedinaca, standardne domene intenziteta temeljene na smjernicama pogrešno su klasificirale VT1 kao visoki intenzitet umjesto umjerenog intenziteta kod 67,1% (prethodne smjernice) i 79,6% (smjernice ESC-a iz 2020.) srčanih bolesnika, dok je podudarnost iznosila 90% kod zdravih neaktivnih pojedinaca i 93,9% kod natjecateljskih sportaša [8].

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

Practical Alternatives and Anchors

Kada izravno testiranje na metaboličkom analizatoru (mjerenje VT1/VT2) ili analiza laktata u krvi nisu dostupni, nekoliko alternativa nudi kalibraciju prema stvarnim fiziološkim prijelazima:

• Percipirani napor (RPE): Kroz različite razine utreniranosti, od slabo utreniranih skupina do visoko utreniranih pojedinaca, VT se dosljedno javlja oko prosječne vrijednosti od 12,5 $\pm$ 0,93 na Borgovoj ljestvici RPE-a, unatoč 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 padaju s ~1,5 pri niskim intenzitetima rada prema 0,75 blizu VT1/LT1 [22, 23]. Kod vrhunskih triatlonaca i muških trkačkih kohorti, 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].
• Učinske referentne točke: Kod rekreativnih trkača procjene izvedene iz fiksne brzine donose manje pogreške u određivanju LT1 i LT2 u usporedbi sa samom srčanom frekvencijom ili RPE-om, iako procjenjivanje maksimalne brzine umjesto izravnog mjerenja povećava pogrešku određivanja praga [19].