Максимальное потребление кислорода (МПК)
Дано определение МПК. Приведены значения МПК у нетренированных людей и спортсменов различного возраста, пола и специализации. Описаны прямые и косвенные методы оценки МПК у человека. Показана взаимосвязь МПК с процентом медленных мышечных волокон.
МПК (максимальное потребление кислорода)
Определение
МПК (максимальное потребление кислорода, англ. VO2 max — maximal oxygen consumption) – максимально возможная скорость потребления кислорода организмом при выполнении физической работы (С.С. Михайлов, 2009). Другими словами, МПК характеризует собой то предельное количество кислорода, которое может быть использовано организмом в единицу времени.
Значение МПК
У нетренированных молодых людей МПК обычно равно 3-4 л/мин., у спортсменов высокого класса, выполняющих аэробные нагрузки МПК составляет 6-7 л/мин. Для исключения влияния на эту величину массы тела МПК рассчитывают на 1 кг массы тела. В этом случае у молодых людей, не занимающихся спортом, МПК равно 40-50 мл/мин кг, а у хорошо тренированных спортсменов 80-90 мл/мин кг.
В.Л. Карпман, З.Б. Белоцерковский и И.А. Гудков (1988) приводят следующие значения МПК для нетренированных (таблица 1) и тренирующихся (таблица 2) мужчин и женщин.
Таблица 1
МПК и его оценка у нетренированных здоровых людей (В.Л. Карпман, З.Б. Белоцерковский и И.А. Гудков, 1988)
| Пол | Возраст, лет | МПК (мл/мин. Кг) | ||||
| Очень высокое | Высокое | Среднее | Низкое | Очень низкое | ||
| Мужчины | <25 | >55 | 49-54 | 39-48 | 33-38 | <33 |
| 25-34 | >52 | 45-52 | 38-44 | 32-37 | <32 | |
| 35-44 | >50 | 43-50 | 36-42 | 30-35 | <30 | |
| 45-54 | >47 | 40-47 | 32-39 | 27-31 | <27 | |
| 55-64 | >45 | 37-45 | 29-36 | 23-28 | <23 | |
| >64 | >43 | 33-43 | 27-32 | 20-26 | <20 | |
| Женщины | <20 | >44 | 38-44 | 31-37 | 24-30 | <24 |
| 20-29 | >41 | 36-41 | 30-35 | 23-29 | <23 | |
| 30-39 | >39 | 35-39 | 28-34 | 22-27 | <22 | |
| 40-49 | >36 | 31-36 | 25-30 | 20-24 | <20 | |
| 50-59 | >34 | 29-34 | 23-28 | 18-22 | <18 | |
| >59 | >32 | 27-32 | 21-26 | 16-20 | <16 | |
Таблица 2
МПК у спортсменов и его оценка в зависимости от пола, возраста и спортивной специализации (В.Л. Карпман, З.Б. Белоцерковский и И.А. Гудков, 1988)
| Пол | Возраст, лет | Спортивная специализация | МПК (мл/мин. Кг) | ||||
| Очень высокое | Высокое | Среднее | Низкое | Очень низкое | |||
| Мужчины и женщины | До 18 лет | Группа А | >70 | 62-70 | 53-61 | 45-52 | <45 |
| Группа Б | >60 | 54-60 | 47-53 | 40-46 | <40 | ||
| Группа В | >56 | 46-56 | 41-45 | 35-40 | <35 | ||
| Мужчины | 18 лет и старше | Группа А | >78 | 68-78 | 57-67 | 46-50 | <46 |
| Группа Б | >68 | 60-68 | 50-59 | 42-49 | <42 | ||
| Группа В | >58 | 51-58 | 46-50 | 41-45 | <41 | ||
| Женщины | 18 лет и старше | Группа А | >69 | 60-69 | 50-59 | 40-49 | <40 |
| Группа Б | >59 | 52-59 | 44-51 | 36-43 | <36 | ||
| Группа В | >50 | 46-50 | 41-45 | 36-40 | <36 | ||
Примечание:
Группа А – лыжные гонки, бег (800 м и более), спортивная ходьба, современное пятиборье, велогонки (1 км и более), конькобежный спорт (1500 м и более), гребля академическая, на байдарках и каноэ, плавание (200 м и более), биатлон, лыжное двоеборье.
Группа Б – спортивные игры, единоборства (бокс, борьба, фехтование), спринтерские дистанции в легкой атлетике, беге на коньках, велоспорте, плавании; фигурное катание, легкоатлетические многоборья, прыжки в воду, художественная гимнастика.
Группа В – спортивная гимнастика, тяжелая атлетика, легкоатлетические метания, стрельба пулевая и стендовая, стрельба из лука, конный спорт, автомотоспорт.
Где используется МПК
С точки зрения биохимии МПК характеризует максимальную мощность аэробного пути ресинтеза АТФ: чем выше величина МПК, тем больше значение максимальной скорости тканевого дыхания. Это связано с тем, что практически весь поступающий кислород используется в этом процессе.
В спортивной практике МПК используется для характеристики относительной мощности аэробной работы, которая выражается потреблением кислорода в процентах от МПК. Например, относительная мощность работы, выполняемой с потреблением кислорода 3 л/мин. спортсменом, имеющим МПК, равное 6 л/мин, будет составлять 50% от уровня МПК, или 50% критической мощности (С.С. Михайлов, 2009).
МПК и физическая работоспособность
МПК является одним из распространенных и точных методов оценки физической работоспособности (А.С. Солодков, Е.Б. Сологуб, 2005). Это связано с тем, что величина потребляемого мышцами кислорода эквивалентна производимой ими работе. Следовательно, потребление организмом кислорода возрастает пропорционально мощности выполняемой работы.
Факторы, влияющие на уровень МПК
Величина МПК зависит от функционального состояния кардио-респираторной системы, от содержания в крови гемоглобина, а в мышцах – миоглобина, от количества и размеров митохондрий (С.С. Михайлов, 2009).
Методы оценки МПК
МПК может быть определен прямым и косвенными методами.
Прямой метод оценки МПК
Прямой метод оценки МПК предполагает использование велоэргометра или тредбана и оборудования для анализа выдыхаемого воздуха. При этом исследуемый должен выполнять работу «до отказа», что не всегда достижимо. Поэтому было разработано несколько косвенных методов оценки МПК.
Косвенные методы оценки МПК
К косвенным методам определения МПК относятся метод Astrand-Rhyming; тест Купера, расчет на основе величины PWC170 и др.
Метод Astrand-Rhyming
Для оценки МПК этим методом нужна ступенька высотой 40 см для мужчин и 33 см для женщин, метроном; секундомер; медицинские весы; устройство для регистрации ЧСС.
Участник тестирования выполняет степ-тест в течение 5 мин. Темп восхождения на ступеньку – 22,5 цикла за минуту. Для того чтобы каждый удар метронома соответствовал одному шагу его устанавливают на показатель 90 уд/мин. В конце пятой минуты нагрузки регистрируется ЧСС. При отсутствии устройства для регистрации ЧСС, пульс подсчитывают пальпаторно в течение 10с восстановления после физической нагрузки. До или после нагрузки определяется масса тела тестируемого с точностью до 1 кг. В результате оценивается ЧСС за одну минуту после выполнения регламентированной нагрузки.
Расчет МПК (в л/мин) осуществляется по номограмме представленной на рис. 1. Сначала по горизонтали на уровне показателя массы тела участника тестирования определяют соответствующую точку на шкале ПК (потребление кислорода). Потом на шкале, которая находится в левой части рисунка, находят зарегистрированную в конце нагрузки ЧСС. Две точки соединяют прямой, а на месте пересечения ее со средней линией получают искомое значение МПК.
Тест Купера
Тест должен выполняться на дорожке стадиона. После старта участники тестирования пытаются в течение 12 мин. преодолеть как можно большую дистанцию. Регистрируется расстояние (с точностью до 1 м), которое исследуемый преодолел за 12 минут.
Следует отметить, что во время выполнения теста можно временно переходить на ходьбу или останавливаться на отдых. При наличии неприятных ощущений у тестируемого выполнение теста прекращается.
По показателям данного теста можно непрямым способом рассчитать значения МПК. Для этого используется следующая формула:
МПК=0,0268 х (преодоленная дистанция) – 11,3,
где: МПК, мл/кг мин. , а преодолеваемая дистанция – мили.
Определение МПК на основе PWC170
Взаимосвязь между МПК и PWC170 описывается формулой: МПК = 1,7 PWC170 +1240
Для определения МПК у высококвалифицированных спортсменов циклических видов спорта В.Л. Карпман, З.Б. Белоцерковский и И.А. Гудков (1988) предлагают следующую формулу: МПК = 2,2 PWC170 +1070
Взаимосвязь МПК и композиции мышечных волокон
Установлена взаимосвязь между содержанием в мышцах медленных мышечных волокон I типа и МПК (А.В. Самсонова, А.А. Крестинина, 2014). Полученные результаты свидетельствуют о том, что между процентным содержанием мышечных волокон I типа в m. vastus lateralis и МПК существует достоверная корреляционная зависимость (r = 0,807, p≤0,001). Наиболее адекватной моделью, описывающей исходные данные является линейная (рис.1). Коэффициенты регрессии достоверны (р≤0,001), стандартная ошибка предсказания равна 6,0, уравнение регрессии имеет вид:
Y=31,2733+0,380279x,
где: х – процент медленных мышечных волокон в m. vastus lateralis, Y– МПК, мл/кг мин, рис.2.
Для элитных спортсменов, представителей разных видов спорта также существует высокая корреляционная зависимость между значением МПК и процентом содержания в мышцах мышечных волокон I типа (r=0,888, p≤0,01), (рис.3). Коэффициенты регрессии достоверны, (p≤0,01), стандартная ошибка предсказания равна 4,3. Уравнение регрессии имеет вид:
Y=45,0952+0,441157x,
где: х – процент медленных мышечных волокон в m. vastus lateralis, Y– МПК, мл/кг мин, рис.3.
Литература
- Михайлов С.С. Спортивная биохимия. – М.: Советский спорт, 2009.– 348 с.
- Карпман, В.Л. Тестирование в спортивной медицине / В.Л. Карпман, З.Б. Белоцерковский, И.А. Гудков. – М.: Физкультура и спорт, 1988.– 208 с.
- Самсонова А.В., Крестинина А.А. Взаимосвязь между уровнем МПК и композицией мышечных волокон в скелетных мышцах человека//Труды кафедры биомеханики университета им. П.Ф. Лесгафта.- 2014.- Вып. 8.- С. 45-51.
- Сергиенко Л.П. Непрямые методы определения максимального потребления кислорода (обзор) / Л.П. Сергиенко // Слобожанський науково-спортивний вiсник, 2015.– № 1.– С. 109 -122.
- Солодков А.С., Сологуб Е.Б. Физиология человека. Общая. Спортивная. возрастная: Учебник. — М.: Олимпия Пресс, 2005.- 528 с.
- Staron R.S., Hikida R.S., Hagerman F.C., Dudley G.A., Murray T.F. Human Skeletal Muscle fiber Type Adaptability to Various Workloads //Journal of Histochemistry and Cytochemistry. – 1984. – Vol. 32. – No.2. – P. 146-152.
- Gollnick P.D., Armstrong R.B., Saubert IV C.W., Piehl K., Saltin, B. Enzyme activity and fiber composition in skeletal muscle of untrained and trained men //Journal of Applied Physiology. – 1972. – Vol. 33. – 3. – P. 312-319.
С уважением, А.В. Самсонова