Vai pulsa rezerves zonas atbilst reālajiem metabolajiem sliekšņiem?

Sirds ritma rezerves (HRR) formulas, ko aprēķina pēc Karvonena metodes, sniedz aptuvenu populācijas līmeņa novērtējumu par metabolo darba intensitāti, taču tās bieži vien precīzi nesakrīt ar individuālajiem ventilācijas un asins laktāta sliekšņiem [2, 17]. Lai gan grupu vidējie rādītāji uzrāda paredzamas sakarības, individuālais pulss pie sliekšņiem ievērojami atšķiras atkarībā no fiziskās sagatavotības, dzimuma un veselības stāvokļa [8, 11, 19]. Stingra paļaušanās uz standarta HRR procentiem sportistiem un klīniskajām populācijām bieži liek trenēties augstākās vai zemākās metabolajās zonās, nekā paredzēts [8, 14, 17].

Trīs zonu metabolais modelis

Izturības slodzes fizioloģijā darba jaudu iedala trīs galvenajās metabolās intensitātes zonās, kuras atdala divi fizioloģiskie robežpunkti [19]:

1. Mērenā zona (Moderate Domain): Slodzes intensitāte zem pirmā ventilācijas sliekšņa (VT1) vai pirmā laktāta sliekšņa (LT1) [19]. Šajā zonā asins laktāts saglabājas tuvu bāzes līmenim (bieži definēts kā pieaugums par mazāk nekā 0,5 mM virs bāzes līmeņa), un tauku oksidācija ir paaugstināta [5, 17].
2. Smagā zona (Heavy Domain): Slodzes intensitāte starp pirmo metabolo slieksni (LT1/VT1) un otro metabolo slieksni (LT2/VT2, kritisko jaudu vai kritisko ātrumu) [19]. Asins laktāts pārsniedz bāzes līmeni (bieži pieņemts kā pieaugums $\ge$1,5 mM virs bāzes līmeņa), bet stabilizējas nepārtrauktas slodzes laikā, tuvojoties maksimālajam laktāta līdzsvara stāvoklim (MLSS) [3, 17].
3. Smagākā/kritiskā zona (Severe Domain): Slodzes intensitāte starp otro metabolo slieksni un maksimālo skābekļa patēriņu ($\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$), ko raksturo nenoturīgs laktāta pieaugums un straujš nogurums [3, 19].

Elites izturības sportisti parasti aptuveni 80% no sava treniņu apjoma velta mērenajai zonai (2. zonai un zemāk), lai optimizētu tauku vielmaiņu, attīstītu mitohondriju efektivitāti un taupītu muskuļu glikogēnu [5].

Vidējās HRR vērtības pret individuālo variāciju

Karvonena formula aprēķina mērķa pulsu, pieskaitot daļu no sirds ritma rezerves miera stāvokļa pulsam: $\text{Mērķa pulss}={\text{HR}}_{\text{rest}}+\text{intensitātes daļa}\times ({\text{HR}}_{\text{max}}-{\text{HR}}_{\text{rest}})$ [2]. Miera stāvokļa pulsa ņemšana vērā palīdz atspoguļot parasimpātiskās nervu sistēmas bāzes tonusu, tomēr standarta procentuālās zonas bieži atšķiras no tiešajiem fizioloģiskajiem mērījumiem [2].

Kontrolētos riteņbraukšanas pētījumos grupu vidējie rādītāji liecina par samērā labu atbilstību starp HRR un metabolajiem marķieriem. Grupā, kurā bija 33 aerobi trenēti vīriešu kārtas riteņbraucēji (vidējais $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$: 62,1 $\pm$ 4,6 ml·kg⁻¹·min⁻¹), fizioloģiskie robežpunkti atbilda šādām vidējām vērtībām [3]:

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

Balstoties uz pakāpeniskajiem slodzes testiem (25 W·min⁻¹ pieaugums), tika izdalītas piecas treniņu zonas: R0 (53–62% HRR), R1 (62–71% HRR), R2 (74–86% HRR), R3 (86–99% HRR) un R3+ (100% HRR) [3].

Tomēr plaši metaanalīzes dati rāda, ka individuālo sliekšņu atrašanās vietas krasi atšķiras ap šīm vidējām vērtībām [17]. Metaanalīzē, kas aptvēra 25 pētījumus un 412 skrējējus, individuālais pulss pie fizioloģiskajiem sliekšņiem aptvēra milzīgus diapazonus [17]:

• LT1 diapazons: no 65% līdz 90% HRR (vai no 69% līdz 94% ${\text{HR}}_{\text{max}}$) [17]
• LT2 diapazons: no 73% līdz 95% HRR (vai no 80% līdz 98% ${\text{HR}}_{\text{max}}$) [17]

Šīs izkliedes dēļ patvaļīgi noteikts mērķis, piemēram, 75% HRR, vienu skrējēju var droši noturēt zem LT1 mērenajā zonā, bet citu novietot krietni virs LT1 smagajā zonā [17, 19]. Lai bez laboratorijas testiem ar 95% pārliecību nodrošinātu treniņu tikai zem LT1, sportistam jāpaliek zem 65% HRR (vai zem 70% ${\text{HR}}_{\text{max}}$) [17].

Iemesli nesakritībai starp pulsa formulām un metabolajiem sliekšņiem

Vairāki faktori izskaidro, kāpēc uz formulām balstīti sirds ritma rezerves modeļi nespēj precīzi atbilst reāllaika asins laktāta un gāzu apmaiņas sliekšņiem:

1. Raksturīgā ${\text{HR}}_{\text{max}}$ aprēķina kļūda

Standarta formulas, kas paredz maksimālo sirds ritmu pēc vecuma, rada novērtējuma kļūdu $\pm$10 līdz 12 sitienu minūtē robežās [2]. 1999. gadā Meijers (Meyer) ar kolēģiem novēroja, ka slodzes nozīmēšana pie fiksētiem 85% no ${\text{HR}}_{\text{max}}$ izraisīja individuālās slodzes intensitātes izkliedi no 87% līdz 116% no sportistu individuāli izmērītā anaerobā sliekšņa [2].

2. Aerobā sagatavotība un nelineāras sliekšņu nobīdes

Saikne starp aerobo kapacitāti un sliekšņa pozīciju nav vienāda dažādās sagatavotības kategorijās [11]. Apvienotā 863 dalībnieku pētījumā skābekļa patēriņš pie VT attiecībā pret skābekļa patēriņa rezervi (VT%$\dot{V}{\text{O}}_2\text{R}$) veidoja U veida līkni [11]. Zemākais punkts bija aptuveni pie 43% $\dot{V}{\text{O}}_2\text{R}$ indivīdiem ar $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$ ap 40 ml·kg⁻¹·min⁻¹, savukārt vidējais VT%$\dot{V}{\text{O}}_2\text{R}$ pieauga līdz aptuveni 75% dalībniekiem ar zemākajām un augstākajām $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$ vērtībām [11].

3. Dzimumu atšķirības

Fiksētie mērķa sliekšņi dažādiem dzimumiem neuzvedas identiski [19]. Kohortā, kurā bija 165 atpūtas skrējēji, sievietēm pie LT1 bija ievērojami augstāks relatīvais pulss, $\dot{V}{\text{O}}_2$ un skriešanas ātrums, salīdzinot ar vīriešiem ($p<0,001$), kas apliecina, ka vienādi pulsa mērķi neprecīzi atspoguļo metabolo slodzi starp dzimumiem [19].

4. Klīniskās populācijas un hronotropa inkompetence

Atšķirība starp fiksētām pulsa vadlīnijām un fizioloģiskajiem sliekšņiem ir īpaši izteikta klīniskajās grupās [8, 14]. Pētījumā ar 350 indivīdiem standarta vadlīnijās noteiktās intensitātes zonas kļūdaini klasificēja VT1 kā augstu, nevis mērenu intensitāti 67,1% (iepriekšējās vadlīnijas) un 79,6% (2020. gada ESC vadlīnijas) kardioloģisko pacientu, turpretim atbilstība bija 90% veseliem mazkustīgiem indivīdiem un 93,9% profesionāliem sportistiem [8].

Līdzīgi, 18 pacientiem ar hronisku sirds mazspēju mērķa pulss, kas aprēķināts no 40–70% HRR, bija ievērojami augstāks par izmērītajiem sliekšņiem, radot risku nozīmēt smagu vai kritisku slodzi virs ventilācijas sliekšņa vai respiratorās kompensācijas punkta [14]. Izmērītais ${\text{HR}}_{\text{max}}$ šiem pacientiem bija par 12% zemāks par vecumam paredzētajām vērtībām pat pēc standarta korekciju piemērošanas bēta blokatoru lietošanai [14].

Praktiskas alternatīvas un atskaites punkti

Ja nav pieejama tieša vielmaiņas gāzu analīze (VT1/VT2 mērīšana) vai asins laktāta pārbaude, vairākas alternatīvas piedāvā iespēju kalibrēt slodzi pēc reālām fizioloģiskām pārejām:

• Subjektīvi uztveramā slodze (RPE): Dažādos sagatavotības līmeņos no maztrenētiem indivīdiem līdz augsta līmeņa sportistiem VT konsekventi rodas ap vidējo Borga RPE vērtību 12,5 $\pm$ 0,93, neskatoties uz lielām atšķirībām absolūtajā darba jaudā [11].
• Sirds ritma variabilitāte (HRV): Nelineārā HRV analīze, izmantojot detrendēto fluktuāciju analīzi (DFA $\alpha 1$), seko fraktāļu korelācijas īpašību izmaiņām, kas samazinās no ~1,5 pie zemas slodzes līdz 0,75 tuvu VT1/LT1 [22, 23]. Elites triatlonistiem un vīriešu skriešanas kohortās DFA $\alpha 1=0,75$ slieksnis uzrādīja ciešu sakritību ar LT1 un VT1, uzrādot vidējo atšķirību tikai par 1,7 līdz 2,0 sitieniem minūtē [22, 23].
• Snieguma atskaites punkti: Atpūtas skrējējiem fiksēti, no ātruma atvasināti aprēķini nodrošina mazāku kļūdu LT1 un LT2 noteikšanā, salīdzinot tikai ar pulsu vai RPE, lai gan maksimālā ātruma prognozēšana, nevis tieša mērīšana, palielina sliekšņa kļūdu [19].