МПК (максимальное потребление кислорода)

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) – 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)

ПолВозраст, летМПК (мл/мин. Кг)
Очень высокоеВысокоеСреднееНизкоеОчень низкое
Мужчины<25>5549-5439-4833-38<33
25-34>5245-5238-4432-37<32
35-44>5043-5036-4230-35<30
45-54>4740-4732-3927-31<27
55-64>4537-4529-3623-28<23
>64>4333-4327-3220-26<20
Женщины<20>4438-4431-3724-30<24
20-29>4136-4130-3523-29<23
30-39>3935-3928-3422-27<22
40-49>3631-3625-3020-24<20
50-59>3429-3423-2818-22<18
>59>3227-3221-2616-20<16

 

Таблица 2

МПК у спортсменов и его оценка в зависимости от пола, возраста и спортивной специализации (В.Л. Карпман, З.Б. Белоцерковуский и И.А. Гудков, 1988)

ПолВозраст, летСпортивная специализацияМПК (мл/мин. Кг)
Очень высокоеВысокоеСреднееНизкоеОчень низкое
Мужчины и женщиныДо 18 летГруппа А>7062-7053-6145-52<45
Группа Б>6054-6047-5340-46<40
Группа В>5646-5641-4535-40<35
Мужчины18 лет и старшеГруппа А>7868-7857-6746-50<46
Группа Б>6860-6850-5942-49<42
Группа В>5851-5846-5041-45<41
Женщины18 лет и старшеГруппа А>6960-6950-5940-49<40
Группа Б>5952-5944-5136-43<36
Группа В>5046-5041-4536-40<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.

МПК (максимальное потребление кислорода)

Рис.1. Номограмма для подсчета МПК (на рис. 1 МСК)

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.

МПК (максимальное потребление кислорода)

Рис. 2. Корреляционное поле зависимости МПК от процента мышечных волокон I типа в m. vastus lateralis у мужчин не занимающихся спортом и спортсменов низкой квалификации (исходные данные получены из Staron R.S. et al., 1984).

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.

МПК (максимальное потребление кислорода)

Рис. 3. Корреляционное поле зависимости МПК от процента мышечных волокон I типа в m. vastus lateralis у элитных спортсменов различных видов спорта (мужчины) (исходные данные получены из Gollnick P.D. et al., 1972)


Более подробно строение и функции мышц описаны в моих книгах "Гипертрофия скелетных мышц человека" и "Биомеханика мышц"


Литература

  1. Михайлов С.С. Спортивная биохимия. – М.: Советский спорт, 2009.– 348 с.
  2. Карпман, В.Л. Тестирование в спортивной медицине / В.Л. Карпман, З.Б. Белоцерковский, И.А. Гудков. – М.: Физкультура и спорт, 1988.– 208 с.
  3. 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.
  4. Сергиенко Л.П. Непрямые методы определения максимального потребления кислорода (обзор) / Л.П. Сергиенко // Слобожанський науково-спортивний вiсник, 2015.– № 1.– С. 109 -122.
  5. Солодков А.С., Сологуб Е.Б. Физиология человека. Общая. Спортивная. возрастная: Учебник. — М.: Олимпия Пресс, 2005.- 528 с.
  6. 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.
  7. 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