VO2 max edzés: kezdők vs. edzett sportolók

Bevezetés

A maximális oxigénfelvétel ($\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$) a kardiorespiratorikus rendszer oxigénszállító kapacitásának, valamint a perifériás izomzat kimerítő testmozgás során fellépő oxigénfelhasználási kapacitásának felső határát jelenti. Bár a kiindulási aerob fittség meghatározza az adaptációk mértékét és időbeli lefolyását, az edzés strukturális változói – az intenzitás, az intervallumok felépítése és a makroszintű volumendisztribúció – szabják meg a hosszú távú fejlődés felső határát.

A bizonyítékok azt mutatják, hogy a $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ növekedését szabályozó élettani mechanizmusok markánsan eltérnek az edzetlen egyének és a magasan képzett állóképességi sportolók között [1, 4, 15]. Az edzéssűrűség, a munka-pihenő arányok és a heti intenzitásmegoszlás manipulálásának megértése alapvető fontosságú a bizonyítékokon alapuló állóképességi programok tervezéséhez.

Intenzitás, valamint a centrális és perifériás adaptációk

Ülő életmódot folytató és rekreációs szinten aktív populációkban az aerob kapacitás az edzésintenzitások széles skáláján képes alkalmazkodni. Egy 28 vizsgálatot összegző metaregresszió fiatal, egészséges felnőtteknél nem mutatott ki szignifikáns dózis-válasz összefüggést az edzésintenzitás és a $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ változásai között: hasonló abszolút növekedést figyeltek meg az alacsony-közepes (60–70% $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$, $+0.29\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$), a magas (80–92.5% $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$, $+0.26\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$) és a szupramaximális (100–250% $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$, $+0.35\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$) intenzitási tercilisekben [15]. A magasabb edzésintenzitások azonban szignifikánsan kisebb edzésenkénti terheléssel és kumulatív edzésvolumennel érték el ezeket a kardiorespiratorikus javulásokat [15].

Annak ellenére, hogy edzetlen alanyoknál a különböző intenzitástartományokban hasonló összesített $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$-növekedés tapasztalható, a specifikus élettani mozgatórugók eltérnek:

• Centrális hemodinamika: A maximális pulzusszám körülbelül 95%-án végzett magas intenzitású intervallumedzés (HIIT) szignifikánsan nagyobb növekedést váltott ki a $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ ($+4\text{ to }5\text{ml}\cdot {\text{kg}}^{-1}\cdot {\text{min}}^{-1}$), a perctérfogat ($+3\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$) és a pulzustérfogat ($+15\text{ml}\cdot {\text{beat}}^{-1}$) tekintetében, mint a maximális pulzusszám 70%-án végzett közepes intenzitású folyamatos edzés (MICT) [17].
• Perifériás mitokondriális adaptációk: A folyamatos, közepes intenzitású edzés eltérő perifériás metabolikus útvonalakat stimulál. A mitokondriális energiafluxus a glicerin-foszfát inga révén megkerüli az I-es komplexet körülbelül 40% $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$-nál (Complex I max), a foszfát-oxigén (P/O) hatékonyságot feláldozva a megnövekedett katalitikus ATP-szintézis rátáért [17]. Kimutatták, hogy a volumenben kiegyenlített MICT kifejezettebb perifériás mitokondriális adaptációkat és alacsonyabb vérlaktát-koncentrációt eredményez azonos relatív munkavégzés mellett, míg a sprint intervallum edzés (SIT) elsősorban a $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$-ot és a csúcsteljesítményt növeli [17].
• Csökkenő hozadék a volumen függvényében kezdőknél: Edzetlen alanyoknál a minimális effektív dózisok is jelentős adaptációt váltanak ki; heti 3 alkalommal végzett egyetlen 4 perces magas intenzitású intervallum megközelítőleg 10%-os $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$-növekedést eredményezett, ami megegyezett az edzésenként négy 4 perces szakaszt ismétlő protokollok által elért javulással [17].

Szélesebb, ülő életmódot folytató populációkban az intervallumos edzésprotokollok (amelyek edzésenként összesen $\ge 10$ percet igényeltek $\ge 80\text{--}85\%\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ intenzitáson) 37 tanulmány átlagában $0.51\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$-es növekedést eredményeztek [1]. Összehasonlításképpen: egy 20 hetes, standardizált, folyamatos állóképességi edzésvizsgálat 483 ülő életmódot folytató felnőttnél (a kiindulási $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ 55–75%-a, 30–50 perc, heti 3 nap) átlagosan megközelítőleg $0.40\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$-es növekedést mutatott, nagy egyéni variabilitással (a résztvevők 7%-ánál $\le 0.10\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$, míg 8%-ánál $\ge 0.70\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$ javulást regisztráltak) [1].

Intervallum-architektúra: Munkaidőtartamok és pihenési arányok

Verseny- és edzett sportolóknál a kizárólag folyamatos edzés már nem elegendő a további $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$-adaptációk eléréséhez [4]. Egy 51 tanulmányt és 1261 sportolót magában foglaló hálózati metaanalízis kimutatta, hogy az ismételt sprintedzés (RST; NMA hatásméret $g=1.04$), a magas intenzitású intervallumedzés (HIIT; $g=1.01$) és a sprint intervallum edzés (SIT; $g=0.69$) mind szignifikánsan felülmúlja a folyamatos edzést ($g=0.29$) és a hagyományos edzéskontrollokat a $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ növelésében [4].

+-----------------------------------------------------------------------------------------+
| Interval Modality | Work Interval  | Work-to-Recovery (WRR) / Rest | Minimum Timeline   |
+-------------------+----------------+-------------------------------+--------------------+
| HIIT              | ~140 seconds   | WRR 0.85 (~165 s recovery)    | 3–6 weeks (3x/wk)  |
| Long-HIIT         | >= 240 seconds | 1:1 to 2:1 WRR                | 6–13 weeks (3x/wk) |
| SIT               | <= 30 seconds  | < 97 seconds recovery         | 3–6 weeks (3x/wk)  |
| RST               | 3–7 seconds    | <= 60 seconds recovery        | 2 weeks (3x/wk)    |
+-----------------------------------------------------------------------------------------+

Magas intenzitású intervallumedzés (HIIT)

Egy sportolói kohorszokon végzett háromszintű metaregresszió fordított U alakú dózis-válasz összefüggést azonosított a HIIT paramétereire, amely 140 másodperces optimális munkaidőtartamot mutatott ki 0,85-ös munka-pihenő aránnyal (WRR) párosítva (ami 140 mp munkának és 165 mp pihenőnek felel meg) [4]. Az ezeket a paramétereket alkalmazó protokollok 3–6 héten keresztül, heti 3 edzés mellett a $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ maximális mértékű növekedését eredményezték sportolóknál [4].

A hosszabb intervallumok szintén egyértelmű funkcionális előnyökkel járnak. Rekreációs szinten aktív felnőtteknél a hosszabb munkaidőtartamokat alkalmazó tanulmányok egy része nagyobb, körülbelül $0.8\text{ to }0.9\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$-es növekedést ért el [1]. Aktív és edzett egyéneknél a $\ge 4$ perces munkaszakaszok 2%-kal nagyobb javulást eredményeztek az időfutam-teljesítményben és 4%-kal nagyobb növekedést a maximális aerob teljesítményben (MAP) a SIT-protokollokhoz képest [6].

Sprint intervallum edzés (SIT) és ismételt sprintedzés (RST)

Bár a SIT (maximális intenzitású, „all-out” sprintek $\le 30$ mp) és a HIIT egyaránt szignifikánsan fejleszti a kardiorespiratorikus fittséget mind a klinikai, mind a sportolói kohorszokban (SMD = 1,54) [5], a sportolóspecifikus metaregressziók azt mutatják, hogy a SIT által kiváltott $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$-javulás statisztikailag nem szignifikánssá válik, ha a pihenőidők meghaladják a 97 másodpercet [4].

Az ismételt sprintedzés (3–7 másodperces all-out szakaszok $\le 60$ mp pihenővel) mindössze 2 hetet igényel heti 3 edzés mellett ahhoz, hogy szignifikáns $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$-növekedést váltson ki edzett egyéneknél [4]. Míg a HIIT és a SIT hasonló összesített változást eredményez a maximális oxigénfelvételben egészséges kohorszokban, a HIIT hatékonyabbnak bizonyul a kardiorespiratorikus fittség fejlesztésében túlsúlyos populációknál (SMD = -0,97), míg a SIT nagyobb mértékű zsírtömeg-csökkenést idéz elő edzett kohorszokban (WMD = 5,85) [5]. Ezenfelül a HIIT mérsékelt előnyt mutat a SIT-tel szemben a maximális aerob teljesítmény/sebesség növelésében (ES = 0,70) [6].

Heti volumendisztribúciók: Polarizált vs. piramis modellek

Makroszinten az állóképességi edzésprogramok a volument három elkülönülő intenzitási zónába szervezik, amelyeket a vérlaktát- és a ventilációs küszöbök határoznak meg:

• 1. zóna (alacsony intenzitású edzés, LIT): Az első ventilációs küszöb (${\text{VT}}_1$) alatt vagy $<2\text{mmol}\cdot {\text{L}}^{-1}$ vérlaktát ($<70\text{--}75\%{\text{HR}}_{max}$) [7, 14, 20].
• 2. zóna (közepes intenzitású / küszöbedzés, MIT): ${\text{VT}}_1$ és ${\text{VT}}_2$ között, vagy $2\text{--}4\text{mmol}\cdot {\text{L}}^{-1}$ vérlaktát [7, 20].
• 3. zóna (magas intenzitású edzés, HIT): A második ventilációs küszöb (${\text{VT}}_2$) felett vagy $>4\text{mmol}\cdot {\text{L}}^{-1}$ vérlaktát ($>85\%{\text{HR}}_{max}$) [7, 14, 20].

Intensity Zone Distributions across Endurance Models:

Polarized (POL):   [======= Zone 1: 75-80% =======] [Z2: 0-5%] [== Zone 3: 15-20% ==]
Pyramidal (PYR):   [====== Zone 1: 70-75% ======] [== Z2: 15-20% ==] [= Zone 3: 5-10% =]
Threshold (THR):   [==== Zone 1: ~50% ====] [======== Zone 2: >40% ========] [= Z3: <10% =]

A polarizált edzés dinamikája

A polarizált edzésintenzitás-megoszlás (POL; ~75–80% 1. zóna, 0–5% 2. zóna, 15–20% 3. zóna) hatékony a $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$, a $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$ és a munkagazdaságosság rövid távú fejlesztésében [7]. Egy 17 tanulmányt vizsgáló metaanalízisben ($n=437$) a polarizált edzés felülmúlta a többi megoszlást a $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$ javításában (SMD = 0,24, $p=0,040$), ahol a hatást főként a 12 hétnél rövidebb intervenciók (SMD = 0,40) és a magasan képzett sportolók (SMD = 0,46) határozták meg [10]. Ez a fölény azonban nem mutatkozott meg szignifikáns különbségekben az időfutam-teljesítményben, a kimerülésig eltelt időben, illetve a küszöbteljesítményben/-sebességben más strukturált megoszlásokkal összehasonlítva [10].

Egy 9 hetes randomizált vizsgálatban, amely a polarizált, a küszöb-, a nagy volumenű alacsony intenzitású és a kizárólag intervallumos modelleket hasonlította össze 48 jól képzett sportolónál, a polarizált csoport 11,7%-os $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$-növekedést ért el, a csúcssebesség és a kimerülésig eltelt idő kifejezettebb javulásával kísérve [11, 20].

Piramis megoszlás és az élsportolói gyakorlat

A piramis jellegű edzés (PYR; ~70–75% 1. zóna, 15–20% 2. zóna, 5–10% 3. zóna) továbbra is széles körben alkalmazott az állóképességi sportágakban [7, 19]. A megfigyeléses elemzések azt mutatják, hogy az élsportolók a teljes edzésvolumenük 75–85%-át következetesen az 1. zónában töltik [20]. Például a norvég junior sífutók 75% 1. zóna, 5–10% 2. zóna és 15–20% 3. zóna megoszlással edzettek, míg az olimpiai nehézsúlyú evezősök 77,3%-ot regisztráltak az 1. zónában, 16,9%-ot a 2. zónában és 5,8%-ot a 3. zónában [20].

A statikus polarizált és piramis megoszlások közvetlen összehasonlítása számos környezetben azonos funkcionális eredményeket mutat:

• Egy jól képzett futókon végzett, 16 hetes, volumenben kiegyenlített vizsgálat nem mutatott szignifikáns különbséget a polarizált és a piramis csoportok között a $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$, a laktátküszöb-sebesség vagy az 5 km-es időfutam-fejlődés tekintetében [11].
• Egy 13 vizsgálatot ($n=348$) elemző, egyéni résztvevői adatokon alapuló hálózati metaanalízis megerősítette, hogy nincs általános teljesítménybeli rangsorbeli különbség a polarizált és a piramis modellek között, bár a versenysportolók kismértékben jobban reagáltak a polarizált, míg a rekreációs sportolók a piramis megoszlásra [11].
• Féltávú Ironmanre készülő triatlonistáknál a polarizált és a piramis csoport átlagosan 2 másodperc különbséggel ért célba, miközben a kumulatív 2. zónás volumen pozitívan korrelált a féltávú Ironman- és a futószám-teljesítménnyel [14].
• Szisztematikus áttekintések megerősítik, hogy statikus, izolált modellként értékelve sem a piramis, sem a polarizált edzés nem múlja felül következetesen a másikat [13].

A 2–5. szintű (Tier 2–Tier 5) sportolói kohorszok körében a polarizált és piramis megoszlások a küszöbmodellekhez képest kiválóbb adaptációt biztosítanak a 3. vagy magasabb szintű (magasan képzettől a világklasszisig terjedő) sportolóknál a $\ge 12$ hetes intervenciók során, míg az alacsonyabb szintű sportolók hasonló aerob adaptációt tapasztalnak minden strukturált megoszlás mellett [19]. Ezenfelül a küszöbadaptációk (${\text{VT}}_2$/${\text{LT}}_2$) stabilak maradnak a modellek között, feltéve, hogy a sportolók fenntartanak egy minimális, 8% és 26% közötti 3. zónás terhelést (amelyből a $\ge 6\%$ elengedhetetlennek tűnik) [19].

Periodizáció és makrociklus-integráció

Ahelyett, hogy egész évben statikus megoszlást tartanánk fenn, a bizonyítékok az edzésblokkok közötti intenzitásmegoszlás-váltást támasztják alá. Egy 60 jól képzett férfi futón végzett, 16 hetes randomizált, kontrollált vizsgálatban (kiindulási $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$: $67\pm 4\text{ml}\cdot {\text{kg}}^{-1}\cdot {\text{min}}^{-1}$) az állandó edzésterhelés fenntartása mellett a 8 hetes piramis blokkról a 8 hetes polarizált blokkra való áttérés (PYR $\to$ POL) nagyobb adaptációt eredményezett, mint a statikus PYR, a statikus POL vagy a POL $\to$ PYR szekvencia [12].

Optimal Seasonal Periodization Structure:

Preparation Phase       -->    Pre-Competition Phase    -->    Competition Phase
High-Volume Low-Intensity      Pyramidal Distribution          Polarized Distribution
(>80% Zone 1 Base)             (LIT + Threshold Volume)        (LIT + Target High-Intensity)

A PYR $\to$ POL átmenet ~3,0%-os javulást eredményezett a relatív $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$-ben, ~1,7%-os növekedést a $2\text{mmol}\cdot {\text{L}}^{-1}$ vérlaktát melletti futósebességben (${\text{vBLa}}_2$), ~1,5%-os növekedést a $4\text{mmol}\cdot {\text{L}}^{-1}$ vérlaktát melletti sebességben (${\text{vBLa}}_4$), valamint ~1,5%-os fejlődést az 5 km-es időfutam-teljesítményben [12].

Ez a szekvencia összhangban van az élsportolói állóképességi programokban megfigyelt makrociklus-struktúrával: alapozó, nagy volumenű, alacsony intenzitású bázisedzés az általános felkészülési fázisban, átmenet a piramis megoszlásra a küszöb-állóképesség és teherbírás felépítéséhez a verseny előtti fázisban, végül zárásként polarizált megoszlás a csúcs aerob teljesítmény és a $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ optimalizálására közvetlenül a verseny előtt [12].