HRmax – bez tajemnic

Relacja pomiędzy tętnem a intensywnością wysiłku (poborem tlenu) jest praktycznie liniowa (Ryc. 1). Dzięki temu możemy z łatwością dozować intensywność naszych ćwiczeń i w wiarygodny sposób monitorować poszczególne treningi. Znając wartości progów metabolicznych i stref wysiłkowych trening staje się przejrzysty i bardziej świadomy.

Tętno, strefy czy tempo? Co wyznacza intensywność treningu?

Wpływ treningu na wartości tętna maksymalnego

Na wysiłkowe tętno wpływ ma wiele czynników, takich jak: temperatura, pora dnia, okres treningowy czy nawet dieta. Różnice w tętnie dostrzegalne są nawet dzień po dniu przy idealnie odwzorowanym treningu w warunkach laboratoryjnych, gdzie średnie odchylenia wynoszą u zawodników 3-6 sk./min

Czy z tętnem maksymalnym jest podobnie? Istnieją w tym zakresie nieco sprzeczne obserwacje… Jedni sądzą, że wraz z treningiem wartości osiąganego maksymalnego tętna (HR max) są niższe u wytrenowanych osób w porównaniu do osób nietrenujących. Istnieją również badania, w których nie obserwowano większych różnic w HR max u sportowców i amatorów.

Krótkotrwałe zwiększenie intensywności treningu i jego objętości ma nieznaczny wpływ na zmiany w maksymalnym tętnie. W większości prac naukowych obserwowano spadek maksymalnego tętna pod wpływem intensywnego kilkudniowego (obozy, zgrupowania) treningu. W testach wydolnościowych przed i po okresie wzmożonego treningu, wahania HR max u poszczególnych sportowców były na poziomie 2-5 sk./min, a w większości prac nie były to istotne statystycznie różnice.

Roztrenowanie i maksymalne tętno

Okres roztrenowania (taperingu) ma duże znaczenie w procesie treningowym. Jest to czas odpoczynku, zmniejszenia intensywności treningów i oczywiście kilometrażu. Co ciekawe, w wielu obserwacjach w początkowym okresie roztrenowania poprawiają się rezultaty sportowe.

Tętno maksymalne w okresie roztrenowania w większości przypadków rośnie o kilka uderzeń na minutę. Średnio u wyczynowych zawodników (grupa 17 osób) roczna zmienność tętna maksymalnego wynosi 8 sk./min, co jest dowodem na zmienność tętna maksymalnego w poszczególnych makrocyklach treningu.

Na wartości maksymalne tętna wpływ ma staż treningowy i wytrenowanie. Porównując wyczynowców do osób nietrenujących, wartości tętna maksymalnego są niższe niż u amatorów. Różnice w HRmax wynikające z wieloletniego treningu dochodzą do 10 sk./min (średnio 6-8 sk./min). Oznacza to, że zawodnicy w biegach długich mają niższe wartości tętna maksymalnego w porównaniu do osób nietrenujących w tym samym wieku. Wartości maksymalnego tętna  u wyczynowców i amatorów maleją wraz z wiekiem w jednakowy sposób, średnio o 0,4 sk./min na rok.

Mechanizmy i czynniki sterujące naszym HR max

Za wysiłkowe wartości tętna, podobnie jak i te spoczynkowe, w dużym stopniu odpowiedzialny jest układ nerwowy. W naszym organizmie za regulację pracy narządów wewnętrznych w tym serca odpowiedzialne są dwie przeciwstawne sobie gałęzie układu nerwowego: współczulna i przywspółczulna. Najogólniej zadaniem układu współczulnego jest pobudzanie narządów do pracy. Przy pobudzeniu układu współczulnego w organizmie wydzielane są katecholaminy – adrenalina czy epinefryna. To za ich sprawą tętno rośnie w każdej stresogennej sytuacji. Trening i aktywność fizyczna sprawiają, że ilość wydzielanych katecholamin zmniejsza się proporcjonalnie, przez co wartości wysiłkowe tętna w stosunku do intensywności wysiłku ulegają stopniowemu obniżeniu. Podobnie może być w przypadku wartości maksymalnych tętna. Nie ma jednak żadnych doniesień naukowych mówiących o wpływie treningu na wartości stężeń katecholamin podczas maksymalnie intensywnego wysiłku.

Druga gałąź układu nerwowego odgrywa równie istotną rolę w regulacji HR max. Jej zadaniem jest „wyciszanie” aktywności poszczególnych narządów, w tym serca. Za sprawą układu przywspółczulnego i dochodzącego do serca nerwu błędnego częstość skurczów serca ulega obniżeniu. Zjawisko to jest dość dobrze opisane i nazywamy je bradykardią sportową. To właśnie napięcie nerwu błędnego przyczynia się do spadku częstości skurczów serca w spoczynku.

Wartości maksymalnego tętna

Często zadajemy sobie pytanie, od czego zależy nasze maksymalne tętno. U osób w tym samym wieku, przykładowo 30 lat, spotyka się wartości powyżej 200 jak i poniżej 180 sk./min. Nie ma tu jednoznacznej odpowiedzi, ale jest kilka podstawowych czynników, które mają wpływ na wartości osiąganego pułapu tętna. Podstawowym czynnikiem, jaki odgrywa ważną rolę jest wielkość komór serca i plastyczność mięśnia sercowego. Większa objętość komór serca wpływa na spadek HR max. Najogólniej, zadaniem serca jest wytłoczenie do krwiobiegu odpowiedniej objętości krwi na minutę. Wypadkową objętości minutowej serca (Q) jest częstość skurczów serca i objętość wyrzutowa (SV), która jest objętością krwi wytłaczaną przy pojedynczym skurczu komory. U statystycznego mężczyzny wartości maksymalne dochodzą do 130-140 ml krwi przy jednym skurczu komory, u wyczynowców dochodzą nawet do 180-200 ml. Z tego też względu mając wyższe wartości SV, serce kurczy się rzadziej, a i tak wytłacza na minutę pracy więcej krwi niż u osób nietrenujących.

Oprócz wzrostu objętości serca, rośnie również grubość ścian komory, przez co mięsień jest odpowiednio przystosowany do tego, aby wytłaczać większą objętość krwi. Zmiany zachodzą również na poziomie komórkowym. Podobnie jak w mięśniach szkieletowych tak i w komórkach budujących mięsień sercowy obserwuje się pewne różnice wynikające z treningu fizycznego. Wszystko sprowadza się do poziomu enzymów wykorzystywanych do produkcji energii niezbędnej do skurczy mięśnia sercowego. W wytrenowanym sercu poziom enzymów- ATPazy jest wyższy, przez co produkcja energii jest wydajniejsza, a tym samym rośnie siła skurczu mięśnia sercowego.

Są również dosyć dobrze udokumentowane teorie mówiące o zmianach w budowie węzła zatokowo-przedsionkowego w sercu. Można go nazwać sercem serca, gdyż struktura ta zawiaduje pracą całego narządu i odpowiada za powstawanie impulsów elektrycznych w sercu. Dzięki odpowiedniej pracy węzła zatokowo-przedsionkowego serce może się kurczyć i robi to z określoną częstotliwością zależną od własnego „rozrusznika”. U doświadczalnych szczurów zaobserwowano zmiany morfologiczne i fizjologiczne w budowie węzła zatokowo-przedsionkowego w wyniku prowadzonego treningu. Zaobserwowano m.in. obniżenie wartości stężenia potasu w komórkach budujących węzeł, przez co jego wewnętrzna pobudliwość staje się mniejsza. Tego typu zmiany zapewne występują również u ludzi, przy czym zbadanie ich ze względów etycznych nie wchodzi oczywiście w rachubę. Powyższe mechanizmy sprawiają, że serce sportowca osiąga nieco niższe wartości maksymalnej częstości skurczów niż u osób niewytrenowanych. Nie oznacza to jednak, że jest słabsze, a wręcz przeciwnie, jest bardziej wydolne.

Jeszcze innym czynnikiem, jaki ma wpływ na obserwowane wartości tętna, jest objętość płynów ustrojowych. Jeśli jesteśmy odwodnieni i spada objętość osocza we krwi (osocze w 98% składa się z wody), wartości maksymalnego tętna ulegają niewielkiemu wzrostowi. Co ciekawe, w wyniku aklimacji cieplnej obserwowanej przy zmianie stref klimatycznych czy też korzystania z sauny, dochodzi w organizmie do wzrostu objętości osocza (uwodnienia organizmu). Wzrost zasobów wodnych krwi sprawia, że rośnie objętość wyrzutowa serca. Tym samym wartości tętna maksymalnego i submaksymalnego nieznacznie obniżają się. Przy odwodnieniu organizmu tętno wysiłkowe rośnie i przyjmuje się, że na każdy procent odwodnienia jest to mniej więcej 2 skurcze serca więcej na minutę. Nie tylko odwodnienie/nawodnienie organizmu wpływa na wartości maksymalne tętna. Znaczenie ma również temperatura, w jakiej trenujemy, a dokładniej temperatura wnętrza naszego ciała. Im jest ona większa, tym wartości tętna są wyższe, również tego maksymalnego. Różnice te dochodzą do 10 skurczy na minutę przy wzroście temperatury wewnętrznej o 2-3 °C.

Podsumowując, wartości tętna maksymalnego, do którego często odnosimy intensywność treningu są zmienne. Wartości maksymalnego tętna zmieniają się wraz z wytrenowaniem i okresem treningowym. Indywidualne wahania HR max mogą wynosić od 5 do nawet 12 sk./min, w okresie roztrenowania i wzmożonych treningów. Jednocześnie przerwa w trenowaniu prowadzi do stopniowego wzrostu wartości maksymalnego tętna już po kilku dniach roztrenowania.

Jak określić maksymalne tętno?

Aby określić maksymalne wartości tętna, musimy podczas wysiłku stopniowo doprowadzić nasz organizm do maksymalnej intensywności wysiłku. W ten sposób określa się maksymalne tętno w trakcie badania wydolnościowego. Wysiłek musi mieć stopniowo narastającą prędkość biegu (intensywność) i odpowiedni czas trwania. Przy krótkotrwałym wysiłku <10 minut możemy nie osiągnąć maksymalnego tętna. Podobnie przy zbyt długiej próbie. Jeśli nie możemy skorzystać z możliwości wykonania badania wydolnościowego, możemy spróbować osiągnąć maksymalne tętno podczas treningu. W tym celu najlepiej po kilkuminutowej rozgrzewce wykonać bieg o narastającej prędkości z założonym na klatce piersiowej pulsometrem. Zaczynamy od tempa jak na rozbieganiu i co 2-3 minuty odejmujemy po około 20-30 sekund na jeden kilometr. Naszym zadaniem jest wytrzymać jak najdłużej, doprowadzając własny organizm do maksimum możliwości. W końcowej fazie tego auto-badania ważną rolę odgrywają predyspozycje psychiczne. Nie każdy jest w stanie doprowadzić się do całkowitego zmęczenia, co jest konieczne do ustalenia maksymalnego tętna. Znacznie łatwiej jest, gdy ktoś inny decyduje o tym, kiedy wcisnąć guzik stop.

Jak obliczyć maksymalne tętno?

Jeśli z różnych przyczyn nie możemy bezpośrednio zbadać naszego maksymalnego tętna, możemy w przybliżeniu oszacować jego wielkość na podstawie dostępnych wzorów. Mają one oczywiście pewien błąd wynikający z indywidualnych różnic każdego z nas.

Najczęściej używanym wzorem jest zaproponowane przez Foxa i Haskell’sa w 1971 roku wzór na HR max: 220-wiek (w latach). Wzór ten cieszy się dużą popularnością i równie dużym błędem szacunkowym. Sami autorzy podkreślają, że jest to tylko przybliżenie wartości, jaka powinna być obserwowana wraz z upływem lat.

Bardziej precyzyjnym jest równanie wg. Tanaki i współpracowników. Zostało opracowane na podstawie bezpośrednich laboratoryjnych obserwacji w dosyć dużej populacji ponad  500 osób. W grupie tej byli mężczyźni i kobiety w wieku od 18 do 81 lat. Co istotne, zadbano o to, aby badani byli zróżnicowani pod względem wytrenowania, począwszy od nietrenujących, a kończąc na zawodowcach. Na podstawie obserwacji określono wzory dla kobiet i dla mężczyzn, a odchylenie standardowe wynosiło 7-11 sk./min

• Kobiety: 207,2 – 0,65 x wiek
• Mężczyźni : 209,6-0,72 x wiek
• Osoby wytrenowane: 205 – 0,6 x wiek
• Osoby nietrenujące i rekreacyjnie trenujące: 212 – 0,7 x wiek

Równanie wg. Nes i współpracowników. Opracowanie tego równania było możliwe na podstawie bezpośrednich badań wydolnościowych u ponad 3300 zdrowych osób w wieku od 19 do 89 lat. W trakcie badań uwzględniono wszystkie potencjalne czynniki mogące mieć wpływ na wartości tętna (VO2max; skład ciała; BMI, wytrenowanie, płeć). Jak się jednak okazało po analizie statystycznej wartości tętna maksymalnego, były istotnie skorelowane jedynie z wiekiem badanych osób. Rezultatem badań było, m.in. opracowanie wzoru do obliczenia maksymalnego tętna.

• HR max = 211 – 0,64 x wiek. Odchylenie standardowe wyniosło 10,8 sk./min

Wzór Miller’a i współpracowników. Dla osób otyłych (% tkanki tłuszczowej >30)

• HR max = 200 – 0,5 x wiek. Odchylenie standardowe na poziomie 12 sk./min