Zodpovedajú zóny pulzovej rezervy skutočným metabolickým prahom?

Vzorce pulzovej rezervy (HRR – Heart Rate Reserve), vypočítané Karvonenovou metódou, poskytujú hrubý populačný odhad metabolického pracovného zaťaženia, no často sa nezhodujú s individuálnymi ventilačnými a laktátovými prahmi [2, 17]. Hoci skupinové priemery vykazujú predvídateľné vzorce, individuálne prahové hodnoty srdcovej frekvencie sa výrazne líšia v závislosti od úrovne trénovanosti, pohlavia a zdravotného stavu [8, 11, 19]. Striktné spoliehanie sa na štandardné percentá HRR často vedie športovcov aj klinické populácie k tréningu vo vyšších alebo nižších metabolických doménach, než bolo zamýšľané [8, 14, 17].

Trojdoménový metabolický model

Fyziológia vytrvalostného cvičenia rozdeľuje pracovný výkon do troch primárnych domén metabolickej intenzity, ktoré sú oddelené dvoma fyziologickými hraničnými bodmi [19]:

1. Mierna doména (Moderate Domain): Pracovné zaťaženie pod prvým ventilačným prahom (VT1) alebo prvým laktátovým prahom (LT1) [19]. V tejto doméne zostáva laktát v krvi blízko východiskovej hodnoty (často definovanej ako nárast o menej ako 0,5 mM nad baseline) a oxidácia tukov je zvýšená [5, 17].
2. Ťažká doména (Heavy Domain): Pracovné zaťaženie medzi prvým metabolickým prahom (LT1/VT1) a druhým metabolickým prahom (LT2/VT2, kritický výkon alebo kritická rýchlosť) [19]. Hladina laktátu v krvi stúpa nad východiskovú hodnotu (často heuristicky vyjadrená ako nárast o $\ge$1,5 mM nad baseline), ale pri nepretržitom úsilí sa stabilizuje a približuje sa k maximálnemu rovnovážnemu stavu laktátu (MLSS) [3, 17].
3. Extrémna doména (Severe Domain): Pracovné zaťaženie medzi druhým metabolickým prahom a maximálnou spotrebou kyslíka ($\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$), charakterizované neudržateľným nárastom laktátu a rýchlym nástupom únavy [3, 19].

Elitní vytrvalostní športovci zvyčajne venujú približne 80 % svojho tréningového objemu miernej doméne (zóna 2 a nižšie), aby optimalizovali metabolizmus tukov, vybudovali mitochondriálnu efektivitu a šetrili svalový glykogén [5].

Priemerné hodnoty HRR vs. individuálna variabilita

Karvonenov vzorec počíta cieľovú srdcovú frekvenciu pripočítaním podielu pulzovej rezervy k pokojovej srdcovej frekvencii: $\text{Cieľová SF}={\text{SF}}_{\text{pokoj}}+\text{frakcia intenzity}\times ({\text{SF}}_{\text{max}}-{\text{SF}}_{\text{pokoj}})$ [2]. Zohľadnenie pokojovej srdcovej frekvencie pomáha reflektovať východiskový parasympatikový tonus, no štandardné percentuálne zóny sa často odchyľujú od priamych fyziologických meraní [2].

V kontrolovaných cyklistických štúdiách skupinové priemery naznačujú primeranú zhodu medzi HRR a metabolickými ukazovateľmi. V kohorte 33 aeróbne trénovaných cyklistov (priemerný $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$: 62,1 $\pm$ 4,6 ml·kg⁻¹·min⁻¹) zodpovedali fyziologické body nasledujúcim priemerným hodnotám [3]:

• VT1: 184 $\pm$ 36 W (66 $\pm$ 9 % HRR) [3]
• MLSS (podskupina $n=14$): 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 základe stupňovaných záťažových testov (rampa 25 W·min⁻¹) vzniklo päť tréningových zón: R0 (53–62 % HRR), R1 (62–71 % HRR), R2 (74–86 % HRR), R3 (86–99 % HRR) a R3+ (100 % HRR) [3].

Rozsiahle metaanalytické údaje však ukazujú, že individuálne prahové hodnoty sú okolo týchto priemerných hodnôt výrazne rozptýlené [17]. V metaanalýze zahŕňajúcej 25 štúdií a 412 bežcov pokrývali individuálne srdcové frekvencie na fyziologických prahoch obrovské rozsahy [17]:

• Rozsah LT1: 65 % až 90 % HRR (alebo 69 % až 94 % ${\text{SF}}_{\text{max}}$) [17]
• Rozsah LT2: 73 % až 95 % HRR (alebo 80 % až 98 % ${\text{SF}}_{\text{max}}$) [17]

Pre tento rozptyl môže predpísanie ľubovoľného cieľa, napríklad 75 % HRR, jedného bežca udržať bezpečne pod LT1 v miernej doméne, zatiaľ čo iného posunie vysoko nad LT1 do ťažkej domény [17, 19]. Na dosiahnutie 95 % istoty, že športovec trénuje striktne pod LT1 bez laboratórneho testovania, musí zostať pod 65 % HRR (alebo pod 70 % ${\text{SF}}_{\text{max}}$) [17].

Zdroje nesúladu medzi vzorcami srdcovej frekvencie a metabolickými prahmi

Neschopnosť modelov založených na vzorcoch HRR presne zodpovedať reálnym prahom laktátu v krvi a výmeny plynov vysvetľuje niekoľko faktorov:

1. Inherentná chyba odhadu ${\text{SF}}_{\text{max}}$

Štandardné rovnice maximálnej srdcovej frekvencie odvodené od veku nesú chybu odhadu v rozsahu $\pm$10 až 12 bpm [2]. V roku 1999 Meyer a kolegovia zistili, že predpísanie tréningu pri fixných 85 % ${\text{SF}}_{\text{max}}$ viedlo k rozptylu individuálnej intenzity cvičenia od 87 % do 116 % individuálne nameraného anaeróbneho prahu športovcov [2].

2. Aeróbna trénovanosť a nelineárne posuny prahov

Vzťah medzi aeróbnou kapacitou a polohou prahu nie je naprieč kategóriami trénovanosti rovnomerný [11]. V súhrnnej štúdii na 863 účastníkoch vykazovala spotreba kyslíka pri VT vzhľadom na rezervu spotreby kyslíka (VT%$\dot{V}{\text{O}}_2\text{R}$) krivku v tvare U [11]. Najnižší bod nastal pri približne 43 % $\dot{V}{\text{O}}_2\text{R}$ u jedincov s $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$ okolo 40 ml·kg⁻¹·min⁻¹, zatiaľ čo priemerná hodnota VT%$\dot{V}{\text{O}}_2\text{R}$ vzrástla na približne 75 % u účastníkov s najnižšími aj najvyššími hodnotami $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$ [11].

3. Rozdiely medzi pohlaviami

Fixné cieľové prahy sa medzi pohlaviami nesprávajú identicky [19]. V kohorte 165 rekreačných bežcov vykazovali bežkyne signifikantne vyššiu relatívnu srdcovú frekvenciu, $\dot{V}{\text{O}}_2$ a rýchlosť behu na úrovni LT1 v porovnaní s bežcami ($p<0,001$), čo zdôrazňuje, že jednotné ciele srdcovej frekvencie nesprávne reprezentujú metabolické zaťaženie medzi pohlaviami [19].

4. Klinické populácie a chronotropná inkompetencia

Odchýlka medzi fixnými usmerneniami pre srdcovú frekvenciu a fyziologickými prahmi je obzvlášť výrazná v klinických kohortách [8, 14]. V štúdii s 350 jedincami štandardné domény intenzity založené na odporúčaniach nesprávne klasifikovali VT1 ako vysokú intenzitu namiesto miernej intenzity u 67,1 % (predchádzajúce odporúčania) a 79,6 % (odporúčania ESC z roku 2020) kardiologických pacientov, pričom u zdravých sedavých jedincov bola zhoda 90 % a u súťažných športovcov 93,9 % [8].

Podobne u 18 pacientov s chronickým srdcovým zlyhávaním boli cieľové srdcové frekvencie odvodené zo 40–70 % HRR výrazne vyššie ako namerané prahy, čo viedlo k riziku predpísania ťažkého alebo extrémneho cvičenia nad ventilačným prahom alebo bodom respiračnej kompenzácie [14]. Nameraná ${\text{SF}}_{\text{max}}$ bola u týchto pacientov o 12 % nižšia ako hodnoty predpovedané podľa veku, a to aj po uplatnení štandardných odpočtov pre betablokátory [14].

Praktické alternatívy a záchytné body

Ak nie je k dispozícii priame spiroergometrické vyšetrenie (meranie VT1/VT2) ani analýza laktátu v krvi, kalibráciu voči skutočným fyziologickým prechodom ponúka niekoľko alternatív:

• Subjektívne vnímané úsilie (RPE): Naprieč rôznymi úrovňami trénovanosti, od menej trénovaných kohort až po vysoko trénovaných jedincov, sa VT konzistentne vyskytuje okolo priemerného Borgovho RPE 12,5 $\pm$ 0,93, a to napriek veľkým rozdielom v absolútnom pracovnom výkone [11].
• Variabilita srdcovej frekvencie (HRV): Nelineárna analýza HRV pomocou fluktuačnej analýzy bez trendu (DFA $\alpha 1$) sleduje zmeny vo fraktálnych korelačných vlastnostiach, ktoré klesajú z ~1,5 pri nízkom pracovnom zaťažení smerom k 0,75 v blízkosti VT1/LT1 [22, 23]. U elitných triatlonistov a v kohortách bežcov vykazoval prah DFA $\alpha 1=0,75$ tesnú zhodu s LT1 a VT1, s priemernými rozdielmi iba 1,7 až 2,0 bpm [22, 23].
• Výkonnostné záchytné body: U rekreačných bežcov prinášajú odhady odvodené z fixnej rýchlosti menšiu mieru chybovosti pri určovaní LT1 a LT2 v porovnaní so samotnou srdcovou frekvenciou alebo RPE, hoci odhadovanie maximálnej rýchlosti namiesto jej priameho merania chybu určenia prahu zvyšuje [19].