VO2 max — ключевой показатель здоровья, о котором вам стоит знать

Если у вас есть фитнес-браслет или спортивные часы, то вы наверняка уже знаете о максимальном потреблении кислорода (МПК, VO2 max). В этом гайде мы разбираем, что это за показатель, как он связан с общим здоровьем и как на него влияют тренировки.

Что такое VO2 max

VO2 max — это максимальная скорость потребления кислорода организмом при интенсивной физической нагрузке. Проще говоря, это максимальное количество кислорода (в миллилитрах), которое ваш организм способен поглотить из воздуха и использовать за одну минуту на килограмм массы тела. Измеряется VO2 max в миллилитрах кислорода на килограмм массы тела в минуту — то есть в мл/кг/мин. Чем выше этот показатель, тем больше кислорода могут доставить ваши легкие, кровь и сердце к работающим мышцам, и тем более интенсивную нагрузку вы способны выдержать.

Показатель VO2 max интересен тем, что он указывает на качество работы сразу нескольких жизненно важных систем: легких, сердца, сосудов, мышц, митохондрий («клеточных электростанций»). Поэтому VO2 max часто называют ключевым индикатором кардиореспираторной формы и общим маркером физического здоровья.

Как появился VO2 max

Идея измерять максимальное потребление кислорода (МПК, в русскоязычной литературе часто используют именно эту аббревиатуру вместо VO2 max) возникла еще в начале XX века. Арчибальд Хилл, британский физиолог и лауреат Нобелевской премии, в 1920-х годах впервые экспериментально показал, что при нарастающей нагрузке потребление кислорода растет лишь до определенного предела — точки максимума. Это и было по сути открытием концепции VO2 max — того потолка, выше которого организм не может получать больше кислорода даже при увеличении интенсивности работы.

В 1950-х годах американский ученый Генри Тейлор разработал протоколы тестирования VO2 max, сделав методику более стандартной. В 1960-х шведские физиологи Пер-Олоф Астранд и Бенгт Салтин опубликовали обширные данные по VO2 max у спортсменов разных видов спорта и уже тогда связывали высокие значения VO2 max с выдающейся спортивной выносливостью.

Популяризации метрики способствовал и врач Кеннет Купер, который в 1968 году разработал полевой тест оценки аэробной подготовки для армии США. Тест Купера позволяет приблизительно оценить VO2 max без громоздкого оборудования: нужно просто измерить, сколько испытуемый может пробежать или пройти с максимальным усилием за 12 минут. С тех пор VO2 max широко используется и в спорте высоких достижений, и в военных фитнес-стандартах, и в научных исследованиях физиологии.

Что говорят исследования

Имея обширные, накопленные десятилетиями базы данных по VO2 max, ученые установили надежную связь между показателями кардиовыносливости и общим здоровьем и долголетием.

Так, высокий VO2 max снижает риск болезней сосудов и сердца. Известно, что сердечно-сосудистые заболевания — причина смерти №1 в мире. Также известно, что физическая активность защищает от них. Но насколько сильна эта защита? Исследование, в котором обследовались почти 30 000 мужчин на протяжении 24 лет, показало, что каждые дополнительные 3,5 мл/кг/мин VO2 max снижали риск ишемической болезни сердца на 20%.

Риск рассчитывают как вероятность развития болезни в ближайшие 10 лет. Например, риск 6% считается уже слегка повышенным. Если снизить его на 20% (6*0,8), то получится 4,8% — это уже категория умеренного риска.

VO2 max защищает от диабета. Еще одна современная эпидемия — метаболические нарушения, развитие инсулинорезистентности и, в конечном итоге, диабета 2 типа. Хорошая физическая форма спасает и в этом случае. Исследование, которое следило за здоровьем 47 000 мужчин и женщин на протяжении нескольких лет, показало, что у людей с высоким VO2 max на старте (больше 42 мл/кг/мин), риск заболеть диабетом был в два раза ниже, чем у группы с низким VO2 max (меньше 21 мл/кг/мин). Стоит учесть, что обследовались люди немолодые (средний возраст 53 года), без диабета, но уже с факторами риска развития болезни.

VO2 max и риск деменции. Уровень аэробной формы важен не только для сердца, но и для мозга. Исследование, в котором наблюдали 6428 человек (средний возраст 51 год) до наступления старческой деменции, показало: каждое увеличение выносливости на 3,5 мл/кг/мин VO2 max снижало риск развития деменции примерно на 5%. Эта связь сохранялась даже после учета возраста, веса и других факторов. Особенно уязвимыми оказались люди с низкой физической подготовкой и ожирением. Их суммарный риск заболеть деменцией был в 2,3 раза выше, чем у активных и стройных сверстников.

VO2 max и долголетие. Связь выносливости и продолжительности жизни подтверждена долгосрочными наблюдениями. Крупное скандинавское исследование, в котором 5107 мужчин отслеживали почти полвека (46 лет), выяснило: участники с самым высоким VO2 max жили в среднем на 4,9 года дольше, чем участники с очень низким VO2 max. Причем была рассчитана даже конкретная цифра: прирост VO2 max всего на 1 мл/кг/мин (например, с 35 до 36) ассоциировался с увеличением ожидаемой продолжительности жизни на 45 дней. Эти данные касались и общей смертности, и смертности от сердечно-сосудистых причин. Иными словами, даже небольшая разница в выносливости между двумя людьми может обернуться несколькими дополнительными месяцами и годами жизни.

Высокая выносливость — это еще и меньше хронических болезней в старости. Исследование Cooper Institute (США), в котором 18 670 человек наблюдали до и после 65 лет, показало, что у наиболее выносливых болезни «накапливались» заметно медленнее. Например, у мужчин с высоким VO2 max частота хронических заболеваний составила около 15,6 случаев на 100 человеко-лет, тогда как у их сверстников с низкой выносливостью — почти вдвое больше, 28,2 случаев на 100 человеко-лет. Даже после поправки на возраст, вес и образ жизни связь сохранялась. Люди с низкой выносливостью начинали болеть раньше. У тех же, кто имел более высокие показатели, срабатывал эффект compression of morbidity — период жизни с болезнями сокращался, оставляя больше лет активного, относительно здорового возраста.

Есть ли норма?

VO2 max — это не концентрация витамина D в крови: официальных норм, к которым должен стремиться человек, не существует. Максимальное потребление кислорода неизбежно снижается с возрастом, но в каждой возрастной группе есть те, кто более вынослив, и те, кто сильно хуже среднего.

Для научных целей такие группы дробят на отдельные промежутки: например, нижние 25%, средние 25% и верхние 25% — каждая подгруппа называется квартилем. Или дробят сильнее — на 10 подгрупп, децилей. Когда говорят, что люди с высоким VO2 max во столько-то раз меньше болеют, имеют в виду сравнение, например, верхних 10% с нижними 10%.

Мы приводим для примера таблицу с распределением VO2 max по возрастам, полу и децилям среди населения (в данном случае измеряли в США). Обратите внимание, что у женщин показатели на 15–25% ниже, и это нормально: у мужчин больше объем сердца, выше концентрация гемоглобина (он доставляет кислород), а соотношение жировых тканей и мышц сильнее сдвинуто в пользу мышц — главных потребителей кислорода при нагрузке.

Как измерить

Точно измерить максимальное потребление кислорода можно только напрямую: когда вам дают нагрузку и одновременно следят за составом вдыхаемого и выдыхаемого воздуха через маску и газоанализатор. Но есть также множество способов измерить VO2 max косвенно.

Лабораторный метод (кардиопульмональный нагрузочный тест)

Золотым стандартом определения VO2 max считается ступенчатый нагрузочный тест с анализом дыхания. В ходе этого теста испытуемый выполняет упражнения с постепенно возрастающей интенсивностью, обычно на беговой дорожке или велоэргометре, до полного утомления. Его дыхание анализируется с помощью специального газоанализатора. На лицо надевается маска, через которую измеряется объем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха и содержание в нем кислорода и углекислого газа. Компьютер в режиме реального времени рассчитывает потребление кислорода на каждом этапе нагрузки. Когда объем потребления кислорода перестает расти, несмотря на увеличение нагрузки, фиксируется VO2 max — максимальное потребление кислорода. Тест длится примерно 8–12 минут, требует выкладываться «до отказа» и присутствия квалифицированного персонала для контроля ЭКГ, давления и обеспечения безопасности.

Фитнес-трекеры и спортивные часы

Современные гаджеты (Garmin, Apple Watch, WHOOP и др.) умеют оценивать VO2 max косвенно — по данным пульса, скорости бега и вариабельности сердечного ритма. Насколько это достоверно? Короткий ответ: не очень. Результаты исследований показывают, что погрешность смарт-часов может составлять от 10% до 15% (для Apple Watch) и 3–10% (для Garmin). Тем не менее, трекеры могут подойти для отслеживания изменений. Тренер, спортивный физиолог Университета Йювяскюля (Финляндия) Дмитрий Поломошнов отмечал в интервью Reminder, что гаджеты правильно указывают на тренд: если вы постоянно носите часы, и они показывают рост VO2 max, то метрика, скорее всего, растет на самом деле.

Полевые тесты и онлайн-калькуляторы

Без лаборатории и гаджетов тоже можно получить приблизительную оценку VO2 max. Самый известный способ — тест Купера: нужно пробежать максимальную дистанцию за 12 минут. Зная эту дистанцию, можно рассчитать VO2 max по формуле Купера:

VO2 max = (дистанция в метрах – 504,9) / 44,73.

К примеру, если вы пробежали за 12 минут 2400 метров, то VO2 max будет приблизительно равен (2400 – 504,9) / 44,73 = 42,3 мл/кг/мин. Этот метод достаточно грубый, его точность около 10–15%, но он прост и требует только наличия стадиона и секундомера.

Самую приблизительную оценку VO2 max можно сделать даже без бега или велотренажера. Например, исследователи из Норвегии, исходя из данных огромного опросника HUNT, создали онлайн-калькулятор VO2 max по исходным данным: возраст, пол, окружность талии, уровень физической активности и т.п. Этот калькулятор доступен бесплатно на сайте Норвежского университета науки и технологий и называется Fitness Calculator. Он выдает ваш предполагаемый VO2 max и даже «фитнес-возраст». Американские кардиологи признали эту методику наиболее точной из тех, которые не требуют нагрузки. 

Где измерить VO2 max: организации

Тест проводят спортивные лаборатории и клиники на беговой дорожке или велоэргометре с анализом дыхания. Перед записью уточните требования, необходимость медосмотра, противопоказания. Общие требования: за два часа до начала тестирования легко перекусить и не посещать интенсивные тренировки за один-два дня до прохождения теста. Иногда просят не есть за четыре часа до теста.

Москва

Лаборатория биохакинга. Комплексное спортивное тестирование и прием кардиолога. Стоимость: 31 182 руб.

Адрес: клиника «К+31. Петровские ворота», 1-й Колобовский пер., д. 4.

Контакт в телеграм: @biohacklab_rus

TriSystems (лаборатория спортивного тестирования). Профессиональная площадка на базе велотрека «Крылатское». Тестируют спортсменов и любителей, используют газоанализаторы и ЭКГ-контроль. Стоимость: 10 900 руб.

Адрес: Крылатская ул., д. 10, офис 205 (Велотрек «Крылатское»).

Запись: по ссылке.

Санкт-Петербург

TriSystems (лаборатория спортивного тестирования). Филиал московской лаборатории, тестирование проходит в студии функционального тренинга FT Studio. Стоимость: 9500 руб.

Адрес: Московский проспект, д. 79 (FT Studio).

Запись: по ссылке.

Екатеринбург

Медицинский центр «Бонум». Государственный многопрофильный центр. В отделении спортивной медицины проводят нагрузочные тесты и оценку VO2 max. Стоимость: 3500 руб.

Адрес: ул. Краснокамская, 36.

Запись: по ссылке.

Новосибирск

Медико-санитарная часть №168. Клиника с отделением спортивной медицины. Есть современный газоанализатор для оценки VO2 max и пульсовых зон. Стоимость: 7000 руб.

Адрес: ул. Арбузова, 1/1к4.

Запись: по ссылке.

Как повысить VO2 max: говорят эксперты

Эксперты, с которыми мы беседовали, рекомендуют начинать постепенно и проконсультироваться с кардиологом — особенно, если есть повышенное давление и другие заболевания сердечно-сосудистой системы. Для составления оптимального протокола и чтобы избежать травм, лучше также обратиться к спортивному физиологу.

Артем Васильев, специалист по спортивной физиологии и основатель BIOHACKLAB. Прежде чем начать тренировки, Артем рекомендует пройти тестирование на VO2 max. Для полноты картины стоит также сделать кардиологическое обследование, которое позволит оценить не только подготовленность, но и риски сердечно-сосудистых заболеваний. В такое исследование может войти электрокардиограмма (ЭКГ), измерение давления, липидный профиль. Расширенный вариант: ЭКГ под нагрузкой, УЗИ сердца, УЗИ сосудов шеи, широкие панели анализов крови.

Далее важно найти «узкое горлышко» — что может мешать росту VO2 max даже при регулярных тренировках. Вот некоторые факторы, на которые можно влиять:

1. Избыточная жировая масса. Снижая ее, вы повысите VO2 max, так как этот показатель рассчитывается на килограмм веса.

2. Сниженные транспортные свойства крови: например, дефицит железа или гемоглобина может влиять на скорость доставки кислорода к мышцам.

3. Ограничение дыхательной функции (низкий объем легких, недостаточная развитость мышц вокруг легких).

4. Низкая функция митохондрий: их объем, количество, производительность. Для новичков это главный ограничивающий фактор.

5. Объем и работа сердца.

Как тренироваться? Для новичков главное — постепенно увеличение нагрузки. Используйте субъективную оценку: 0 — очень легко, 10 — невыносимо трудно. Первые две-четыре недели тренируйтесь на 2–3 балла. 20–30 минут кардионагрузок будет вполне достаточно два-три раза в неделю.

Второй этап — увеличивайте тренировки до 40–60 минут, ориентируясь на пульс: нужно оставаться во второй пульсовой зоне (60–70% от максимального пульса, который рассчитывают как 220 минус возраст). Можно ориентироваться на ощущения: вы двигаетесь достаточно быстро, но еще способны вести беседу.

Артем Васильев

специалист по спортивной физиологии и основатель BIOHACKLAB

«Как только вы можете выдерживать нагрузку по 60 мин, дальнейшее выполнение низкоинтенсивных тренировок не будет приводить к серьезным физиологическим откликам и необходимо увеличивать интенсивность». Пора переходить к высокоинтенсивным интервальным тренировкам (HIIT).

Классический протокол HIIT: 4 минуты на высокой скорости + 4 минуты в медленном темпе. При выполнении данного протокола на протяжении 8 недель в среднем VO2 max повышается на 12%. Но начинать лучше с более простого протокола: 1 минута на высокой скорости + 4 минуты медленно. 6–8 повторений за тренировку. Каждую неделю или две добавлять минуту к интенсивному интервалу.

И еще два важных принципа, о которых напоминает Артем.

• Регулярность. После одной тренировки VO2 max не изменится. Первых результатов стоит ждать через один-два месяца.
• Следить за самочувствием. Можно использовать вариабельность сердечного ритма (HRV). Если показатель резко падает или есть ощущение недовосстановления, стоит сделать перерыв или легкую тренировку.

«Хорошая динамика для новичка — повышение VO2 max на 20% за первые три месяца, далее прогресс будет менее выраженным», — заключает Артем.

Елена Орлова, мастер спорта международного класса по легкой атлетике, чемпионка России, участница Олимпийских игр.  Елена напоминает, что у новичков, даже без строгой системы тренировок, VO2 max будет расти, если просто регулярно выходить на пробежки. Но в определенный момент для роста показателей нужно добавлять высокоинтенсивные интервальные тренировки.

Елена Орлова

чемпионка России по легкой атлетике

«Главный принцип HIIT: быстрый отрезок должен быть быстрее привычного темпа, а восстановление — достаточно легким, чтобы пульс успевал снижаться».

Быстрые отрезки можно отмерять по времени (например, 1–3 минуты для начинающих, 5–10 минут для продвинутых) или по дистанции (от 100 метров до 4 км).

Другие принципы:

1) на скоростном интервале пульс обычно входит в зону 70–80% от максимального;

2) во время восстановительного интервала можно даже перейти на шаг, пульс снижается на 30–40 ударов;

3) отдых равен или чуть длиннее рабочего отрезка: например, 2 минуты бега в быстром темпе, 2–3 минуты легкого бега (отдыха);

4) новички могут делать 4–6 быстрых отрезков, более опытные — 8–10 и более.

Чтобы получить результат, достаточно делать одну такую тренировку в неделю, но также добавлять легкие пробежки и длинные пробежки. Продвинутые любители могут делать две интервальные тренировки в неделю.

Пример тренировки, который можно попробовать уже завтра: разминка 10 минут на пульсе не выше 140 ударов в минуту, 6 интервалов по 2 минуты быстро, чередуя с 3 минутами легкого бега. В конце — десятиминутная заминка. «Такой формат безопасен, доступен большинству любителей и дает хорошее ощущение работы на скорости», — говорит Елена.

Михаил Головин, кандидат биологических наук, доцент кафедры анатомии, физиологии и безопасности жизнедеятельности НГПУ, руководитель спортивной лаборатории регионального центра Альтаир, эксперт по видам спорта. Поскольку тренировки для развития кардиовыносливости проводятся с высокой интенсивностью, «любой спортсмен-любитель должен в первую очередь быть уверен в своей безопасности», — говорит Михаил. То есть — в прочности всех систем: опорно-двигательной, суставно-связочного аппарата, мышечной, сердечно-сосудистой системы, системы крови.

Нарушения работы стоп или коленных суставов могут привести к травме, что перечеркнет усилия по развитию выносливости. Решение: сделать функциональные тесты у спортивного врача, проверить здоровье у кардиолога и регулярно мониторить показатели.

По объему тренировок Михаил советует ориентироваться на три в неделю. Но можно и больше.

Михаил Головин

к.б.н., доцент НГПУ

«Восстановление организма после аэробных нагрузок занимает от 12 до 24 часов. Соответственно, человек может выполнять аналогичные кардионагрузки уже на следующие сутки».

Как делать интервалы? «Я рекомендую выполнять нагрузки от 60 секунд до четырех с половиной минут с интервалом восстановления от 2 до 5 минут — по самочувствию. Такие тренировки должны выполняться четко под контролем монитора сердечного ритма, пульсометра. И лучше, если их параметры (пульсовые зоны) определены в ходе спортивного тестирования». (При тестировании современное оборудование позволит точно установить ваши пульсовые зоны — для медленных пробежек и для ускорений. — Reminder)

Денис Варванец, биохакер. Обычному, здоровому новичку для развития VO2 max лучше всего подойдет спринтерская интервальная тренировка. «Самый простой протокол: 20 секунд спринт во всю силу, потом 3 минуты отдыха, и так три раза. Два-три раза в неделю. Я советую это делать на вентиляторном велосипеде (Assault Bike), потому что при этом задействуются и ноги, и руки. К этим тренировкам добавляешь низкоинтенсивные нагрузки где-то 3 из 10, желательно 60 минут хотя бы два раза в неделю».

По словам Дениса, имеет смысл дополнять тренировки посещением сауны и сеансами гипоксии — когда в легкие поступает воздух с пониженным содержанием кислорода, как в горах. Это поддерживает рост VO2 max и кардиовыносливости в целом.

Заключительный вопрос

— ОК, я увеличу VO2 max на 15% и у меня по статистике снизится риск смерти. Но я ничего не делал для диагностики и лечения других болезней. Разве так работает?

Михаил Головин: Повышение VO2 max в больших популяционных скринингах коррелирует с очень существенным снижением риска смерти от различных заболеваний. Это доказано. И, во многом, максимальное потребление кислорода сейчас связывают не столько со спортивными достижениями, сколько с показателями здоровья. Поэтому очень многим любителям повышение VO2 max рекомендовано для увеличения физической работоспособности, для повышения умственной работоспособности, для снижения заболеваемости, для повышения длительности и качества жизни. Нужно ли при этом проводить регулярные скрининги на предмет наличия или отсутствия каких-то заболеваний? Конечно, нужно, потому что очень многие заболевания, в том числе генетически обусловленные заболевания, не зависят от того, занимается ли человек спортом. Спорт и уровень потребления кислорода в основном влияют на то, насколько наши компенсаторные системы могут это заболевание сдерживать, ограничивать, формировать иммунитет и так далее.