Megegyeznek a pulzustartalék-zónák a valós metabolikus küszöbökkel?

A Karvonen-módszerrel számított pulzustartalék-képletek (Heart Rate Reserve, HRR) populációs szinten hozzávetőleges becslést adnak a metabolikus munkaintenzitásról, ám gyakran nem esnek egybe pontosan az egyéni ventilációs és vérlaktát-küszöbökkel [2, 17]. Bár a csoportátlagok kiszámítható mintázatot mutatnak, az egyéni küszöbpulzusok jelentősen eltérnek az edzettségi szinttől, a nemtől és az egészségi állapottól függően [8, 11, 19]. A standard HRR-százalékokra való kizárólagos támaszkodás miatt a sportolók és a klinikai populációk gyakran a tervezettnél magasabb vagy alacsonyabb metabolikus tartományban edzenek [8, 14, 17].

A háromtartományos metabolikus modell

Az állóképességi edzés élettana a munkavégzést három elsődleges metabolikus intenzitási tartományra osztja, amelyeket két élettani határpont választ el egymástól [19]:

1. Mérsékelt tartomány: Az első ventilációs küszöb (VT1) vagy az első laktátküszöb (LT1) alatti munkaintenzitások [19]. Ebben a tartományban a vér laktátszintje a kiindulási érték közelében marad (gyakran a nyugalmi szinthez képest kevesebb mint 0,5 mM emelkedésként definiálva), a zsíroxidáció pedig fokozott [5, 17].
2. Nehéz tartomány: Az első metabolikus küszöb (LT1/VT1) és a második metabolikus küszöb (LT2/VT2, kritikus teljesítmény vagy kritikus sebesség) közötti munkaintenzitások [19]. A vér laktátszintje a kiindulási érték fölé emelkedik (gyakran a nyugalmi szinthez képest $\ge$1,5 mM emelkedésként meghatározva), de folyamatos terhelés mellett stabilizálódik, megközelítve a maximális laktát egyensúlyi állapotot (MLSS) [3, 17].
3. Súlyos tartomány: A második metabolikus küszöb és a maximális oxigénfelvétel ($\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$) közötti munkaintenzitások, amelyeket a laktát fenntarthatatlan felhalmozódása és a gyors kifáradás jellemez [3, 19].

Az élsportolók állóképességi edzésvolumenük mintegy 80%-át általában a mérsékelt tartományban (2-es zóna és az alatt) végzik, hogy optimalizálják a zsírmetabolizmust, növeljék a mitokondriális hatékonyságot, és megkíméljék az izomglikogént [5].

Átlagos HRR-értékek vs. egyéni variációk

A Karvonen-képlet a célpulzust úgy számítja ki, hogy a pulzustartalék egy adott hányadát hozzáadja a nyugalmi pulzushoz: $\text{Célpulzus}={\text{HR}}_{\text{rest}}+\text{intenzitási arány}\times ({\text{HR}}_{\text{max}}-{\text{HR}}_{\text{rest}})$ [2]. A nyugalmi pulzus figyelembevétele segít tükrözni a nyugalmi paraszimpatikus tónust, a standard százalékos zónák mégis gyakran eltérnek a közvetlen élettani mérésektől [2].

Kontrollált kerékpáros vizsgálatokban a csoportátlagok ésszerű egyezést mutatnak a HRR és a metabolikus markerek között. Egy 33 állóképességi edzésben részesülő férfi kerékpárosból álló csoportban (átlagos $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$: 62,1 $\pm$ 4,6 ml·kg⁻¹·min⁻¹) az élettani mérföldkövek a következő átlagos értékeknek feleltek meg [3]:

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

A lépcsőzetes terheléses tesztek (25 W·min⁻¹ rámpa) alapján öt edzészóna rajzolódott ki: R0 (53–62% HRR), R1 (62–71% HRR), R2 (74–86% HRR), R3 (86–99% HRR) és R3+ (100% HRR) [3].

Átfogó metaanalízis-adatok azonban megmutatják, hogy az egyéni küszöbök elhelyezkedése drámai szórást mutat ezen átlagértékek körül [17]. Egy 25 vizsgálatot és 412 futót magában foglaló metaanalízisben az élettani küszöbökhöz tartozó egyéni pulzusértékek rendkívül széles tartományban szóródtak [17]:

• LT1-tartomány: 65% – 90% HRR (vagy 69% – 94% ${\text{HR}}_{\text{max}}$) [17]
• LT2-tartomány: 73% – 95% HRR (vagy 80% – 98% ${\text{HR}}_{\text{max}}$) [17]

E szórás miatt egy önkényes célérték, például a 75%-os HRR előírása az egyik futót biztonságosan az LT1 alatt, a mérsékelt tartományban tarthatja, míg egy másikat jóval az LT1 fölé, a nehéz tartományba helyezhet [17, 19]. Ahhoz, hogy laboratóriumi vizsgálatok nélkül 95%-os biztonsággal szigorúan az LT1 alatt maradjunk, egy sportolónak 65% HRR (vagy 70% ${\text{HR}}_{\text{max}}$) alatt kell edzenie [17].

A pulzusképletek és a metabolikus küszöbök közötti eltérések okai

Számos tényező magyarázza, miért nem felelnek meg a képletalapú HRR-modellek a valós idejű vérlaktát- és gázcsere-küszöböknek:

1. A becsült ${\text{HR}}_{\text{max}}$ veleszületett hibája

A standard, életkor alapján számított maximális pulzus egyenletei $\pm$10–12 bpm becslési hibát hordoznak [2]. Meyer és munkatársai 1999-ben megfigyelték, hogy a fixen a ${\text{HR}}_{\text{max}}$ 85%-ára előírt terhelés esetén az egyéni edzésintenzitás a sportolók egyénileg mért anaerob küszöbének 87%-a és 116%-a között szóródott [2].

2. Aerob edzettség és a nemlineáris küszöbeltolódások

Az aerob kapacitás és a küszöbök elhelyezkedése közötti kapcsolat nem egységes a különböző edzettségi kategóriákban [11]. Egy 863 résztvevőt vizsgáló összevont tanulmányban az oxigénfelvétel a ventilációs küszöbnél az oxigénfelvételi tartalékhoz viszonyítva (VT%$\dot{V}{\text{O}}_2\text{R}$) U alakú görbét mutatott [11]. A legalacsonyabb pont körülbelül 43% $\dot{V}{\text{O}}_2\text{R}$-nél volt a 40 ml·kg⁻¹·min⁻¹ körüli $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$ értékkel rendelkező egyéneknél, míg az átlagos VT%$\dot{V}{\text{O}}_2\text{R}$ nagyjából 75%-ra emelkedett a legalacsonyabb és legmagasabb $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$ értékű résztvevőknél [11].

3. Nemi különbségek

A rögzített célküszöbök nem viselkednek azonosan a két nemnél [19]. Egy 165 amatőr futóból álló csoportban a női futók szignifikánsan magasabb relatív pulzust, $\dot{V}{\text{O}}_2$-t és futósebességet mutattak az LT1-nél a férfi futókhoz képest ($p<0,001$), ami rávilágít arra, hogy az egységes pulzuscélok torzítják a nemek közötti valós metabolikus terhelést [19].

4. Klinikai populációk és kronotróp inkompetencia

A rögzített pulzuscélokra vonatkozó irányelvek és az élettani küszöbök közötti eltérés különösen kifejezett a klinikai csoportokban [8, 14]. Egy 350 fős vizsgálatban a standard irányelvek szerinti intenzitási tartományok a szívbetegek 67,1%-ánál (korábbi irányelvek) és 79,6%-ánál (2020-as ESC irányelvek) a VT1-et mérsékelt helyett magas intenzitásúnak minősítették félre, miközben az egyezés 90% volt egészséges inaktív egyéneknél és 93,9% versenysportolóknál [8].

Hasonlóképpen, 18 krónikus szívelégtelenségben szenvedő betegnél a 40–70% HRR alapján számított célpulzusok szignifikánsan magasabbak voltak a mért küszöböknél, ami azzal a kockázattal járt, hogy a ventilációs küszöb vagy a respiratorikus kompenzációs pont feletti, nehéz vagy súlyos terhelést írtak elő [14]. E betegeknél a mért ${\text{HR}}_{\text{max}}$ 12%-kal alacsonyabb volt az életkor alapján becsült értékeknél, még a standard béta-blokkoló korrekciók alkalmazása után is [14].

Gyakorlati alternatívák és referenciapontok

Ha közvetlen spiroergometriai vizsgálat (VT1/VT2 mérése) vagy vérlaktát-analízis nem áll rendelkezésre, számos alternatíva kínál támpontot a valós élettani átmenetek meghatározásához:

• Érzékelt erőfeszítés (RPE): A különböző edzettségi szinteken – az alacsony edzettségű csoportoktól a magasan képzett egyénekig – a VT következetesen 12,5 $\pm$ 0,93 átlagos Borg RPE-érték körül jelentkezik, az abszolút munkaintenzitásban mutatkozó jelentős eltérések ellenére [11].
• Szívfrekvencia-variabilitás (HRV): A nemlineáris HRV-analízis a trendmentes fluktuációanalízis (DFA $\alpha 1$) segítségével követi a fraktális korrelációs tulajdonságok változásait, amelyek alacsony munkaintenzitásnál ~1,5-ről 0,75 felé csökkennek a VT1/LT1 közelében [22, 23]. Élvonalbeli triatlonosoknál és férfi futócsoportoknál a DFA $\alpha 1=0,75$ küszöb szoros egyezést mutatott az LT1-gyel és a VT1-gyel, átlagosan mindössze 1,7–2,0 bpm eltéréssel [22, 23].
• Teljesítményalapú referenciapontok: Amatőr futóknál a fix sebességalapú becslések kisebb hibával azonosítják az LT1-et és az LT2-t a kizárólag pulzusra vagy RPE-re támaszkodó módszerekhez képest, bár a maximális sebesség közvetlen mérése helyett végzett becslés növeli a küszöbhibát [19].