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VO2 máx .

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V̇O 2 max (también consumo máximo de oxígeno , captación máxima de oxígeno o capacidad aeróbica máxima ) es la tasa máxima de consumo de oxígeno alcanzable durante el esfuerzo físico. [ 1 ] [ 2 ] El nombre deriva de tres abreviaturas: "V̇" de volumen (el punto sobre la V indica "por unidad de tiempo" en la notación de Newton ), "O 2 " de oxígeno , y "max" de máximo y generalmente normalizado por kilogramo de masa corporal. Una medida similar es V̇O 2 pico ( consumo máximo de oxígeno ), que es la tasa más alta alcanzada durante una sesión de ejercicio físico submáximo. Es igual o menor que el V̇O 2 max. Es común la confusión entre estas cantidades en la literatura antigua y popular sobre fitness. [ 3 ] La capacidad del pulmón para intercambiar oxígeno y dióxido de carbono está limitada por la tasa de transporte de oxígeno sanguíneo al tejido activo.

La medición del VO₂ máx en el laboratorio proporciona un valor cuantitativo de la capacidad de resistencia para comparar los efectos del entrenamiento individual y entre personas que realizan entrenamiento de resistencia . El consumo máximo de oxígeno refleja la aptitud cardiorrespiratoria y la capacidad de resistencia en el rendimiento deportivo. Los atletas de élite, como los corredores de fondo de competición , los ciclistas de carreras o los esquiadores de fondo olímpicos , pueden alcanzar valores de VO₂ máx superiores a 90  mL/(kg·min), mientras que algunos animales de resistencia, como los huskies de Alaska , tienen valores de VO₂ máx superiores a 200  mL/(kg·min).

En el entrenamiento físico , especialmente en su literatura académica, el V̇O 2 max se usa a menudo como nivel de referencia para cuantificar los niveles de esfuerzo, como el 65% del V̇O 2 max como umbral para el ejercicio sostenible, que generalmente se considera más riguroso que la frecuencia cardíaca , pero es más complejo de medir.

Normalización por masa corporal

El V̇O₂ máx se expresa como una tasa absoluta en (por ejemplo) litros de oxígeno por minuto (L/min) o como una tasa relativa en (por ejemplo) mililitros de oxígeno por kilogramo de masa corporal por minuto (p. ej., mL/(kg·min)). Esta última expresión se usa a menudo para comparar el rendimiento de atletas de deportes de resistencia. Sin embargo, el V̇O₂ máx generalmente no varía linealmente con la masa corporal, ni entre individuos de una misma especie ni entre especies, por lo que las comparaciones de las capacidades de rendimiento de individuos o especies que difieren en tamaño corporal deben realizarse con procedimientos estadísticos apropiados, como el análisis de covarianza . [ 2 ]

Medición y cálculo

Medición

Medición del VO2 máx. mediante instrumentos en un carro metabólico durante una prueba de ejercicio gradual en cinta rodante.
Intercambio de gases de VO₂ y VCO₂ durante la prueba máxima. Comience durante 3 minutos a 60 vatios y aumente 35 vatios cada 3 minutos hasta el agotamiento.
Una prueba de VO2 máx .

La medición precisa del VO₂ máx . requiere un esfuerzo físico de duración e intensidad suficientes para exigir al máximo el sistema energético aeróbico. En las pruebas clínicas y deportivas generales, esto suele implicar una prueba de ejercicio gradual en la que la intensidad del ejercicio se incrementa progresivamente mientras se mide:

  • ventilación y
  • concentración de oxígeno y dióxido de carbono en el aire inhalado y exhalado.

El VO₂ máx se mide durante una prueba de esfuerzo cardiopulmonar (prueba CPX). La prueba se realiza en una cinta de correr o en un cicloergómetro . En sujetos no entrenados, el VO₂ máx es entre un 10 % y un 20 % menor al usar un cicloergómetro en comparación con una cinta de correr. [ 4 ] Sin embargo, los resultados de ciclistas entrenados en el cicloergómetro son iguales o incluso superiores a los obtenidos en la cinta de correr. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]

El V̇O₂ máx clásico , en el sentido de Hill y Lupton (1923), se alcanza cuando el consumo de oxígeno se mantiene en un estado constante ("meseta") a pesar de un aumento en la carga de trabajo. La aparición de una meseta no está garantizada y puede variar según la persona y el intervalo de muestreo, lo que conlleva la modificación de los protocolos con resultados diversos. [ 3 ]

Cálculo: la ecuación de Fick

El V̇O 2 también se puede calcular mediante la ecuación de Fick : V˙O2=Q× (doaO2−dovO2){\displaystyle {\ce {{\dot {V}}O2}}=Q\times \ (C_{a}{\ce {O2}}-C_{v}{\ce {O2}})}, cuando estos valores se obtienen durante el esfuerzo máximo. Aquí Q es el gasto cardíaco del corazón, C a O 2 es el contenido arterial de oxígeno y C v O 2 es el contenido venoso de oxígeno. ( C a O 2 – C v O 2 ) también se conoce como la diferencia arteriovenosa de oxígeno .

La ecuación de Fick puede utilizarse para medir el V̇O₂ en pacientes críticos, pero su utilidad es baja incluso en casos sin esfuerzo. [ 8 ] Por otro lado, el uso de un VO₂ basado en la respiración para estimar el gasto cardíaco parece ser suficientemente fiable. [ 9 ]

Estimación mediante pruebas de ejercicio submáximo

La necesidad de que un sujeto realice un esfuerzo máximo para medir con precisión el V̇O 2 máx puede ser peligrosa en personas con sistemas respiratorios o cardiovasculares comprometidos; por lo tanto, se han desarrollado pruebas submáximas para estimar el V̇O 2 máx.

El método de la relación de frecuencia cardíaca

Una estimación del V̇O2 máx se basa en las frecuencias cardíacas máxima y en reposo. En la formulación de Uth et al. (2004), viene dada por: [ 10 ]

V˙O2máximo≈HORAmáximoHORAdescansar×15.3 mL/(kg⋅minuto){\displaystyle {\ce {{\dot {V}}O2}}\max \approx {\frac {{\text{HR}}_{\max }}{{\text{HR}}_{\text{rest}}}}\times 15.3{\text{ mL}}/({\text{kg}}\cdot {\text{minute}})}

Esta ecuación utiliza la relación entre la frecuencia cardíaca máxima (FC máx .) y la frecuencia cardíaca en reposo (FC en reposo ) para predecir el VO₂ máx . Los investigadores advirtieron que la regla de conversión se basó únicamente en mediciones realizadas en hombres bien entrenados de entre 21 y 51 años, y que podría no ser fiable al aplicarse a otros subgrupos. Asimismo, aconsejaron que la fórmula es más fiable cuando se basa en la medición real de la frecuencia cardíaca máxima, en lugar de una estimación relacionada con la edad.

El factor constante Uth de 15,3 se da para hombres bien entrenados. [ 10 ] Estudios posteriores han revisado el factor constante para diferentes poblaciones. Según Voutilainen et al. 2020, el factor constante debería ser 14 en hombres de alrededor de 40 años con peso normal, no fumadores y sin enfermedades cardiovasculares, asma bronquial o cáncer. [ 11 ] Cada 10 años de edad reduce el coeficiente en uno, al igual que el cambio en el peso corporal de peso normal a obesidad o el cambio de no fumador a fumador. En consecuencia, el V̇O 2 máx de hombres obesos fumadores de 60 años debería estimarse multiplicando la relación FC máx a FC en reposo por 10.

Prueba de Cooper

Kenneth H. Cooper realizó un estudio para la Fuerza Aérea de los Estados Unidos a finales de la década de 1960. Uno de los resultados fue la prueba de Cooper, en la que se mide la distancia recorrida corriendo en 12 minutos. [ 12 ] Con base en la distancia medida, se puede calcular una estimación del V̇O 2 max [en mL/(kg·min)] invirtiendo la ecuación de regresión lineal, lo que nos da:

V˙O2máximo≈d12−504.944,73{\displaystyle {\ce {{\dot {V}}O2}}\max \approx {d_{12}-504.9 \over 44.73}}

donde d 12 es la distancia (en metros) recorrida en 12 minutos.

Una ecuación alternativa es:

V˙O2máximo≈(35,97∗d12′)−11.29{\displaystyle {\ce {{\dot {V}}O2}}\max \approx {(35.97*d'_{12})-11.29}}

donde d ′ 12 es la distancia (en millas) recorrida en 12 minutos.

Prueba de aptitud física multietapa

Existen otras pruebas fiables y calculadoras de VO₂ máx para estimar el VO₂ máx , entre las que destaca la prueba de aptitud física multietapa (o prueba de pitidos ). [ 13 ]

Prueba de aptitud física para caminar en Rockport

Estimación del V̇O2 máx a partir de una caminata cronometrada de una milla en pista (lo más rápido posible) en minutos decimales ( t , p. ej.: 20:35 se especificaría como 20.58), sexo, edad en años, peso corporal en libras ( PC , lbs) y frecuencia cardíaca de 60 segundos en latidos por minuto ( FC , lpm) al final de la milla. [ 14 ] La constante x es 6.3150 para hombres, 0 para mujeres.

V˙O2máximo≈132.853−0,0769⋅BW−0,3877⋅edad−3.2649t−0,1565⋅HORA+incógnita{\displaystyle {\ce {{\dot {V}}O2}}\max \approx 132.853-0.0769\cdot {\text{BW}}-0.3877\cdot {\text{age}}-3.2649t-0.1565\cdot {\text{HR}}+x}

El coeficiente de correlación r para la fórmula generalizada es 0,88.

Valores de referencia

Los hombres tienen un V̇O₂ máx . un 26 % mayor (6,6 mL/(kg·min)) que las mujeres en la cinta de correr y un 37,9 % mayor (7,6 mL/(kg·min)) que las mujeres en el cicloergómetro, en promedio. [ 15 ] El V̇O₂ máx . es, en promedio, un 22 % mayor (4,5 mL/(kg·min)) cuando se mide con una cinta de correr en comparación con un cicloergómetro. [ 15 ]

Efecto del entrenamiento

No atletas

El varón sano promedio no entrenado tiene un VO₂ máx de aproximadamente 35–40 mL/(kg·min). [ 16 ] [ 17 ] La mujer sana promedio no entrenada tiene un VO₂ máx de aproximadamente 27–31 mL/(kg·min). [ 16 ] Estos valores pueden mejorar con el entrenamiento y disminuir con la edad, aunque el grado de capacidad de entrenamiento también varía ampliamente. [ 18 ]

atletas

En deportes donde la resistencia es un componente importante del rendimiento, como el ciclismo de carretera , el remo , el esquí de fondo , la natación y las carreras de larga distancia , los atletas de élite suelen tener valores altos de VO₂ máx . Los corredores masculinos de élite pueden consumir hasta 85 mL/(kg·min), y las corredoras de élite pueden consumir alrededor de 77  mL/(kg·min). [ 19 ]

El triatleta noruego Kristian Blummenfelt ostenta el récord del mayor V̇O₂ máx jamás registrado, con 101,1 mL/(kg·min). [ 20 ]

Animales

El V̇O₂ máx se ha medido en otras especies animales. Durante la natación con carga, los ratones tuvieron un V̇O₂ máx de alrededor de 140 mL/(kg·min). [ 21 ] Los caballos pura sangre tuvieron un V̇O₂ máx de alrededor de 193 mL/(kg·min) después de 18 semanas de entrenamiento de alta intensidad. [ 22 ] Los huskies de Alaska que corrían en la carrera de trineos tirados por perros Iditarod Trail tuvieron valores de V̇O₂ máx tan altos como 240  mL/(kg·min). [ 23 ] El V̇O₂ máx estimado para los antílopes berrendos fue tan alto como 300  mL/(kg·min). [ 24 ]

Factores limitantes

Los factores que afectan al V̇O₂ pueden dividirse en oferta y demanda. [ 25 ] La oferta es el transporte de oxígeno desde los pulmones a las mitocondrias (que combina la función pulmonar , el gasto cardíaco , el volumen sanguíneo y la densidad capilar del músculo esquelético), mientras que la demanda es la velocidad a la que las mitocondrias pueden reducir el oxígeno en el proceso de fosforilación oxidativa . [ 25 ] De estos, los factores de oferta pueden ser los más limitantes. [ 25 ] [ 26 ] Sin embargo, también se ha argumentado que, si bien los sujetos entrenados probablemente tienen limitaciones de oferta, los sujetos no entrenados pueden tener limitaciones de demanda. [ 27 ]

Las características generales que afectan al VO₂ máx incluyen la edad, el sexo , la condición física y el entrenamiento, y la altitud. El VO₂ máx puede ser un predictor deficiente del rendimiento en corredores debido a las variaciones en la economía de carrera y la resistencia a la fatiga durante el ejercicio prolongado. El cuerpo funciona como un sistema. Si uno de estos factores es deficiente, la capacidad normal de todo el sistema se reduce. [ 27 ]

El fármaco eritropoyetina (EPO) puede aumentar el V̇O₂ máx de forma significativa tanto en humanos como en otros mamíferos. [ 28 ] Esto hace que la EPO sea atractiva para los atletas en deportes de resistencia , como el ciclismo profesional. La EPO ha estado prohibida desde la década de 1990 como sustancia ilícita para mejorar el rendimiento , pero en 1998 se había generalizado en el ciclismo y dio lugar al caso Festina [ 29 ] [ 30 ] además de ser mencionada de forma generalizada en el informe de la USADA de 2012 sobre el equipo ciclista profesional US Postal Service . [ 31 ] Greg LeMond ha sugerido establecer una línea de base para el V̇O₂ máx (y otros atributos) de los ciclistas para detectar aumentos anormales en el rendimiento. [ 32 ]

Uso clínico para evaluar la aptitud cardiorrespiratoria y la mortalidad.

El V̇O₂ máx /pico se utiliza ampliamente como indicador de aptitud cardiorrespiratoria (ACR) en grupos selectos de atletas o, raramente, en personas en evaluación de riesgo de enfermedad. En 2016, la Asociación Americana del Corazón (AHA) publicó una declaración científica que recomendaba que la ACR , cuantificable como V̇O₂ máx /pico , se evaluara regularmente y se utilizara como signo vital clínico; la ergometría (medición de la potencia del ejercicio) puede utilizarse si el V̇O₂ no está disponible. [ 33 ] Esta declaración se basó en la evidencia de que los niveles más bajos de aptitud física se asocian con un mayor riesgo de enfermedad cardiovascular, mortalidad por todas las causas y tasas de mortalidad. [ 33 ] Además de la evaluación de riesgos, la recomendación de la AHA citó el valor de medir la aptitud física para validar las prescripciones de ejercicio , el asesoramiento sobre actividad física y mejorar tanto el manejo como la salud de las personas evaluadas. [ 33 ]

Un metaanálisis de 2023 de estudios de cohortes observacionales mostró una asociación inversa e independiente entre el V̇O₂ máx y el riesgo de mortalidad por todas las causas. [ 34 ] Cada aumento de un equivalente metabólico en la aptitud cardiorrespiratoria estimada se asoció con una reducción del 11 % en la mortalidad. [ 34 ] El tercio superior de las puntuaciones de V̇O₂ máx representó una mortalidad un 45 % menor en las personas en comparación con el tercio inferior. [ 34 ]

A partir de 2023, el V̇O2 máx rara vez se utiliza en la práctica clínica rutinaria para evaluar la aptitud cardiorrespiratoria o la mortalidad debido a su considerable demanda de recursos y costos. [ 35 ] [ 36 ]

Historia

El fisiólogo británico Archibald Hill introdujo los conceptos de consumo máximo de oxígeno y deuda de oxígeno en 1922. [ 37 ] [ 26 ] Hill y el médico alemán Otto Meyerhof compartieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1922 por su trabajo independiente relacionado con el metabolismo energético muscular. [ 38 ] Partiendo de este trabajo, los científicos comenzaron a medir el consumo de oxígeno durante el ejercicio. Contribuciones clave fueron realizadas por Henry Taylor en la Universidad de Minnesota , los científicos escandinavos Per-Olof Åstrand y Bengt Saltin en las décadas de 1950 y 1960, el Laboratorio de Fatiga de Harvard , universidades alemanas y el Centro de Investigación Muscular de Copenhague. [ 39 ] [ 40 ]

Véase también

Referencias

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