Aerobní výkon

Aerobní výkon (tj. výkon probíhající za přístupu kyslíku) je determinován třemi základními faktory, kterými jsou:

1. Maximální spotřeba kyslíku (VO2 max.) neboli maximální aerobní kapacita vyjadřuje objem kyslíku, jenž je člověk při maximálním výkonu schopen zpracovat k tvorbě energie. Více kyslíku spotřebovaného ve svalech znamená více energie vytvářené efektivním aerobním způsobem, méně odpadních látek a tím i vyšší výkon a oddálení únavy.

Měření VO₂ max. se provádí v laboratořích na ergometrech (obvykle běžeckých či bicyklových) a vypočítává se z rozdílu mezi přijatým a spotřebovaným kyslíkem. Hodnoty se udávají buď v absolutních číslech (ml kyslíku za minutu, ml/min.) nebo přepočtené na kg tělesné hmotnosti za minutu (ml/kg.min.). V klidu činí spotřeba kyslíku asi 0,3 ml/kg.min., ale při intenzívní práci dramaticky roste. U netrénovaných mladých mužů dosahuje VO₂ max. asi 45-50 ml/kg.min., u netrénovaných mladých žen cca 35-40 ml/kg.min. Vysoce trénovaní vytrvalostní sportovci (běžci-vytrvalci, triatlonisté, běžci na lyžích) ale mají hodnoty mezi 70-80 ml/kg.min. a v extrémních případech překračují až 90 ml/kg.min.

Individuální výše VO₂ max.je výsledkem vzájemné interakce centrálních (kardiorespiračních) a periferních (svalových) faktorů. Hlavním limitujícím činitelem je výkon srdce a schopnost krevního oběhu transportovat kyslík. U trénovaných sportovců je VO₂ max.limitováno i kapacitou plic, protože malé plíce nejsou schopny nasytit kyslíkem zvětšený objem krve vytlačený ze srdce. To, jak bude potenciál kardiorespiračního systému využit, závisí na energetické náročnosti pohybu a na schopnosti svalů spotřebovávat kyslík. Výsledky VO₂ max.změřené na běžeckém ergometru kupříkladu bývají o 5-10% (ale někdy až o 20%) vyšší než na bicyklovém ergometru, protože při běhu se zapojuje více svalových skupin.

Přestože bývají hodnoty VO₂ max. používány jako základní ukazatel vytrvalostní zdatnosti ve sportovní fyziologii, jako prediktor výkonnosti u vytrvalostních sportovců jsou nespolehlivé; jak vyplývá z definice, VO₂ max.je nutno chápat pouze jako ukazatel maximálního potenciálu aerobní produkce energie. Reálná vytrvalecká výkonnost, tj. schopnost udržet po dlouhý čas vysoký aerobní výkon (aerobní kapacita), se odvíjí od běžecké ekonomiky a výše anaerobního prahu.

2. Běžecká ekonomika (angl. zkratka je obykle CR=cost of running) je vyjádřená nejčastěji jako spotřeba kyslíku v ml /kg tělesné hmotnosti za minutu při zvolené rychlosti na ergometru (ml/kg.min.). Vztah mezi spotřebou kyslíku a rychlostí pohybu je přibližně lineární, tj. spotřeba kyslíku se zvyšuje v přímé úměře se stoupající rychlostí. Méně ekonomický běžec musí pro svůj pohyb spotřebovávat větší množství kyslíku, takže na úrovni VO₂ max. dosáhne nižší rychlosti běhu nežli vysoce ekonomický běžec, přestože hodnoty VO₂ max. mohou být u obou stejné. Protože spotřeba kyslíku na určité vzdálenosti se s narůstající rychlostí běhu zvyšuje jen málo, ekonomika se často vyjadřuje i v  mlO₂ /kg.km nebo J/kg.m.  Za vynikající ekonomiku běhu lze u mužů považovat hodnotu 45 ml/kg.min. při 16 km/h na plochém ergometru, popřípadě 60 ml/kg.min. při 20 km/h (=170-180 ml/kg.km).  

Ekonomika běhu se nejčastěji odvíjí od anatomických parametrů běžce. Výhodou je v tomto případě menší, štíhlá postava s úzkými boky, a lehké, šlachovité dolní končetiny s extrémně štíhlými a lehkými distálními segmenty (chodidla a lýtka). Značnou roli hraje i optimální flexibilita šlach, která umožňuje lepší využití elastické energie a efektivní přenos svalové síly ze svalů na kosti. Běžci se zbytečně těžkou nebo špatně vypruženou obuví si proto prudce zhoršují mechanickou efektivitu běhu. Význam má také běžecká technika (např. proporcionálnější rozložení zátěže na pracující svalová vlákna, eliminace přílišných výkyvů těžiště, optimální kombinace frekvence a délky kroku aj.) a efektivnější spalování kyslíku ve svalech, které se v prvé řadě odvíjí od vyššího podílu pomalých vláken typu I. U žen je ekonomika běhu slabší než u mužů (vliv vyššího % podkožního tuku a fyzických odlišností, jako jsou např. široké boky, které způsobují boční rotaci nohou při běhu).

3. Anaerobní práh čili procento VO₂ max., při kterém je narušen rovnovážný vztah mezi produkcí laktátu a jeho odstraňováním z pracujících svalů do krve. V té chvíli již není možno stoupající množství laktátu metabolizovat a laboratorním měřením je možno zjistit jeho výrazné hromadění v krevním řečišti. Anaerobní práh je hranicí, na které lze teoreticky udržet nepřetržitý pracovní výkon (vzhledem k vyčerpání glykogenu to ve skutečnosti není možné déle než cca 90 min.).

Anaerobní práh je podmíněn kombinací vícera faktorů: v prvé řadě vysokým podílem pomalých vláken, svalovým prokrvením, počtem a velikostí mitochondrií, aktivitou mitochondriálních oxidativních enzymů a látek spjatých s transportem a metabolizací kyseliny mléčné, schopností distribuovat pracovní výkon na větší objem svalstva aj. Roli mohou hrát dokonce i vlivy počasí (horko urychluje metabolismus cukrů). Vyšší hustota mitochondrií a vyšší aktivita oxidativních enzymů zlepší oxidativní kapacitu svalstva (rychlost aerobní produkce energie) a zvýší energetický podíl lipolýzy, což šetří svalový glykogen a krevní glukózu. Zvýšené prokrvení umožňuje efektivnější dodávku kyslíku a také rychlejší odstraňování a metabolizaci laktátu.

Koncentrace laktátu se měří odebráním vzorků krve několik minut po výkonu (ne okamžitě, protože nějaký čas trvá, než se laktát vyplaví ze svalů do krevního oběhu). Vzhledem k pozvolnému zvyšování laktátové koncentrace bývá určování anaerobního prahu obtížné a často se setkáváme s odlišnými definicemi, což ztěžuje srovnávání výsledků z různých výzkumů. Za obvyklou hranici anaerobního prahu je u většiny sportovců považována koncentrace laktátu kolem 4 mmol/l krve (u některých i více), kdy křivky laktátové koncentrace prudce stoupají vzhůru. Pozvolný vzestup laktátu však začíná už při koncentraci kolem 2 mmol/l,  pro kterou se používá termín „aerobní práh“.  Zahraniční prameny obvykle obecně preferují termín „lactate threshold“ (laktátový práh), ale používají jej pro různé laktátové koncentrace mezi 2-4 mmol/l. Vedle toho se lze setkat i s pojmem „ventilační práh“ (ventilatory threshold), který se odvozuje z ventilačních parametrů (nelineární vzestup objemu vydýchávaného vzduchu a změna v poměru O₂/CO₂) a s jistým zjednodušením se používá jako obdoba aerobního nebo anaerobního prahu („1. ventilační práh“=aerobní práh, „2. ventilační práh“=anaerobní práh.).

Tréninkem je možno anaerobní práh výrazně posunout. U netrénovaných lidí se pohybuje kolem 60% VO₂ max., u vysoce trénovaných na úrovni 80-90% VO₂ max. i více. Rychlost běhu na anaerobním prahu (angl. vANT či vLT) a spotřeba kyslíku na anaerobním prahu jsou jedněmi z nejlepších laboratorních prediktorů vytrvalecké výkonnosti. Kupříkladu běžec s VO₂ max. 85 ml/kg.min. a anaerobním prahem 75% VO₂ max. (tj. 64 ml/kg.min.) bude zřejmě výrazně horším vytrvalcem nežli běžec s VO₂ max. 76 ml/kg.min., ale anaerobním prahem 95% VO₂ max. (72 ml/kg.min.).