Чинники, що впливають на максимальне споживання кисню
Після того, як відомий англійський фізіолог, лоуреат Нобелівської премії з фізіології та медицини, Арчібальт Хілл (Archibald Hill) у 1930 році вперше виміряв максимальне споживання кисню (далі - МПК), киснетранспортна система завжди вважалася обмежувальним фактором МПК. Проте італійський дослідник Ді Прамперо (Di Prampero) обчислив, що кисневотранспортна система становить 75% від усіх факторів, здатних обмежувати МПК. Швидкість доставки кисню залежить від кількох факторів:
Адаптація серця. Серцевий викид - це кількість крові, що перекачується серцем за хвилину і, як правило, розглядається одним з основних обмежувачів МПК. Серцевий викид залежить від двох факторів, тому що обчислюється добутком частоти серцевих скорочень на ударний об'єм серця. Таким чином, для збільшення серцевого викиду необхідно збільшити хоча б один із цих факторів.
Як свідчать дослідження, максимальна частота серцевих скорочень не змінюється під впливом тренувань, і навіть знижується від тривалих аеробних тренувань. Але в той же час аеробні тренування на витривалість сприяють збільшенню ударного об'єму серця як у спокої, так і під час фізичних вправ.
Підвищення ударного об'єму серця пов'язано, перш за все, зі збільшенням його розмірів та скорочувальною здатністю. Ці зміни викликає поліпшення здатності серця швидко заповнюватися кров'ю та збільшення кінцевого діастолічного об'єму. Згідно з механізмом Франка-Старлінга (закон серця), чим більше розтягується серце в кінці наповнення, тим сильніше воно після цього стискається. Звідси випливає логічний висновок, що збільшення кінцевого діастолічного об'єму, створюючи більший розтяг серцевого м'яза, призведе доподальшому зростанню серцевого викиду. Тобто збільшення кінцевого діастолічного обсягу грає головну роль підвищення ударного обсягу. Тому у спортсменів, що спеціалізуються на витривалість, серце має підвищену здатність швидко заповнюватися кров'ю при високій частоті серцевих скорочень, що дуже важливо, тому що при високій інтенсивності серця дуже мало часу між ударами, щоб наповнитися кров'ю. При подальшому вивченні цієї особливості серця виявлено, що зростання ударного об'єму серця є повністю результатом збільшення ударного діастолічного об'єму.
Традиційно вважалося, що збільшення серцевого викиду при прогресивному вправі повністю відбувається пропорційно зростанню ударного обсягу, який у результаті перестає зростати і виходить на «плато», а частота серцевих скорочень зростає до максимуму. Однак останні дослідження демонструють у деяких елітних спортсменів постійне зростання ударного об'єму без виходу на «плато». Це дослідження піддається критиці, оскільки не знайдено причин цього феномену. Передбачається, що причина цього явища в тому, що воно відбувається через безперервне збільшення кінцевого діастолічного об'єму при прогресивній вправі, яка обумовлена посиленням механізму Франка-Старлінга.
Ще одним фактором, що сприяє збільшенню кінцевого діастолічного об'єму, є збільшення об'єму крові. Було виявлено, що збільшення та зменшення об'єму крові викликали значні зміни у максимальній швидкості діастолічного наповнення, ударному об'ємі та серцевому викиді. Ці результати демонструють, що збільшення об'єму крові, причиною якого є тренування на витривалість, покращують ударний об'єм та серцевий викид за допомогою швидшого діастолічного.наповнення серця.
Як було зазначено, високий серцевий викид може мати негативні наслідки щодо доставки кисню, оскільки знижується час дифузії через занадто швидкого руху крові через «зону обміну киснем». В ідеалі тіло має само створювати баланс, що забезпечує максимальну доставку кисню до м'язів. Під цим балансом передбачається ефективна межа, до якої має збільшуватися серцевий викид, за умови, що в легенях не відбувається підвищення дифузійної здатності. Дане явище виявляється на висотах, де, незважаючи на збільшення серцевого викиду, не спостерігається зростання поглинання кисню через обмеження дифузії.
Гемоглобін. Іншим важливим фактором у транспортуванні кисню є киснедотранспортна здатність крові, яка залежить від маси червоних кров'яних тілець (еритроцитів) та концентрації гемоглобіну. Рівень, з яким гемоглобін зв'язується з киснем, залежить від парціального тиску кисню в крові та контакту гемоглобіну з киснем. Рівень, з яким кисень притягується до гемоглобіну, залежить від температури, РН-фактору, концентрації іонів водню та вуглекислого газу в крові. Здавалося б, що зростання тяжіння кисню до гемоглобіну має означати позитивну адаптацію організму, але це послужило б також більш утрудненого від'єднання кисню під час передачі його м'язовим клітинам.
Збільшення гемоглобіну потрібно підвищити працездатність організму за рахунок збільшення кисневотранспортної функції крові. Дослідження підтвердили це припущення, оскільки виявили зниження витривалості під час падіння концентрації гемоглобіну. Наприклад, зниження гемоглобіну при анемії спричинило зменшення МПК. Цікаві дані отримав вчений Екбольм Б. (Ekbolm B.): після зниженняконцентрації гемоглобіну за рахунок викачування крові, спочатку виявили зниження МПК та витривалості. Однак через два тижні МПК повернувся до колишнього рівня, незважаючи на те, що концентрація гемоглобіну та рівень витривалості досі залишалася зниженою. Той факт, що МПК може відновлюватись навіть за низької концентрації гемоглобіну, свідчить про високий потенціал організму і показує, що існує багато способів оптимізації доставки кисню до м'язів. Крім того, повернення МПК до колишнього рівня при зниженій внаслідок забору крові витривалості вказує на думку, що МПК і витривалість не можна вважати синонімами.