Τι είναι πραγματικά το “κατώφλι”

Μετά από μισό αιώνα σύγχυσης, οι επιστήμη προσεγγίζει με νέο τρόπο την μετάβαση από την “αερόβια” στην “αναερόβια” φάση.

Το περασμένο καλοκαίρι, ένας φυσιολόγος ονόματι Karlman Wasserman, πρώην του UCLA, απεβίωσε στην ηλικία των 93 ετών. Μπορεί το όνομα αυτό να μην σας λέει κάτι, ίσως όμως θα έπρεπε να του “αφιερώσετε” την επόμενη κατωφλική σας προπόνηση, ως φόρο τιμής σε έναν από τους γίγαντες του χώρου. Πρόκειται για τον άνθρωπο που εισήγαγε την έννοια του αναερόβιου κατωφλίου στα ’60s. Μία έννοια που αρχικά έμοιαζε ξεκάθαρη, στην πορεία όμως απεδείχθη πολύπλοκη και αμφιλεγόμενη.

Το Journal of Physiology δημοσίευσε προσφάτως μία ογκώδη σύνοψη αυτού του περίπλοκου θέματος (The Anaerobic Threshold: 50+ Years of Controversy), από τέσσερις εξέχοντες ερευνητές του χώρου, τους David Poole, Harry Rossiter, George Brooks και Bruce Gladden.

Το βασικό συμπέρασμα του paper, σε αντίθεση με τις γνωστές προσεγγίσεις, είναι ότι τελικά το αναερόβιο κατώφλι δεν αποτελεί ακριβώς το σημείο όπου η άσκηση γίνεται τόσο επίπονη, ώστε να μη μπορείς να προσλάβεις πλέον επαρκές οξυγόνο. Ας δούμε κάποια ενδιαφέροντα σημεία από αυτή την 73 σελίδων δημοσίευση.

Η αρχική ιδέα

Απλουστεύοντας τις έννοιες, η άσκηση μπορεί να χωριστεί σε δύο ζώνες, την “άνετη” και την “σκληρή”. Μοιάζει προφανές αλλά δεν είναι και τόσο. Η άσκηση μπορεί να είναι μία αλληλουχία με διαρκή κλιμάκωση της δυσκολίας. Το 1930, οι ερευνητές μιλούσαν για το “κρίσιμο μεταβολικό επίπεδο” (critical metabolic level), γνωστό τότε ως Owles point. Κάτω από αυτό το σημείο, θα μπορούσες να ασκηθείς χωρίς την συσσώρευση γαλακτικού οξέως στο αίμα σου. Πάνω από αυτό, θα έβλεπες μία σταθερή αύξηση του γαλακτικού οξέως, η οποία πίστευαν ότι προκαλεί τη μυική κόπωση. Όλοι έχουμε βιώσει αυτή την μετάβαση, από το “ανεκτό” στο “μη ανεκτό”.

Το νέο δεδομένο που έφερε ο Wasserman, ήταν πως μπορούμε να καθορίσουμε αυτό το σημείο μετάβασης μετρώντας την αναπνοή, αντί να κάνουμε τα πολύπλοκα τεστ αίματος. Υπέθεσε ότι το κρίσιμο σημείο αντιστοιχούσε στην ένταση εκείνη, όπου οι καρδιά και οι πνεύμονες δε μπορούσαν πλέον να μεταφέρουν οξυγόνο στους μύες. Αυτή η ανεπάρκεια οξυγόνου ανάγκαζε τους μύες να βασιστούν σε λιγότερο αποδοτικές, αναερόβιες πηγές ενέργειας. Έτσι παράγετο γαλακτικό οξύ, ως υποπροïόν, οδηγώντας σε μία σειρά χημικών αντιδράσεων που παρήγαγαν επιπλέον διοξείδιο του άνθρακα. Ως εκ τούτου, αν μετρούσαμε προσεκτικά πόσο οξυγόνο εισπνέουμε και πόσο διοεξείδιο του άνθρακα εκπνέουμε, η απότομη μεταβολή της αναλογίας τους θα έδειχνε ότι έχουμε περάσει αυτό που ο Wasserman ονόμασε “αναερόβιο κατώφλι”.

Η αναθεωρημένη ιδέα

Οι θεωρίες του Wasserman είχαν μεγάλη επιρροή, η γνώση μας όμως για το τι πραγματικά συμβαίνει, έχει αλλάξει. Στην πραγματικότητα, δεν έχουμε γαλακτικό οξύ (lactic acid) να κυκλοφορεί στο αίμα αλλά ένα συγγενές μόριο που ονομάζεται γαλακτικό (lactate).
(η ελληνική ορολογία επιφέρει μία σχετική σύγχυση, καθώς η απόδοση των lactate και lactic acid δεν κάνει σαφή την διαφορά των δύο όρων).

Το γαλακτικό λοιπόν, δεν αποτελεί “καταστροφικό” υποπροïόν για την αναερόβια μεταβολική διεργασία. Αντιθέτως, είναι ιδιαίτερα χρήσιμο ως επιπλέον πηγή ενέργειας στους μύες και άλλα μέρη του σώματος και κυρίως, δεν παράγεται επειδή δεν φτάνει επαρκές οξυγόνο σε αυτούς.

Η σημαντική διαφορά μεταξύ των αερόβιων και αναερόβιων συστημάτων παραγωγής ενέργειας, δεν είναι ότι ένα χρησιμοποιεί οξύγονο και το άλλο όχι. Είναι ότι το αερόβιο έχει μεγαλύτερη απόδοση αλλά παρέχει την ενέργεια σε πιο αργό ρυθμό, ενώ το αναερόβιο το αντίθετο. Μόλις αρχίσεις να ανεβάζεις ένταση, μετά από λίγο η αερόβια παραγωγή δεν επαρκεί και πρέπει να προστεθεί και αναερόβια, ασχέτως του πόσο οξυγόνο έχουν οι μύες. Αυτό σημαίνει ότι η έντονη άσκηση θα πυροδοτήσει την παραγωγή γαλακτικού. Είναι αυτό που σήμερα ονομάζουμε γαλακτικό κατώφλι και αντιστοιχεί στο αναερόβιο κατώφλι του Wasserman.

Να σημειώσουμε όμως και το εξής σημαντικό: τα επίπεδα γαλακτικού που μετρούνται στο αίμα, δεν δείχνουν πόσο γαλακτικό παράγουν οι μύες. Το γαλακτικό αποτελεί καύσιμο και χρησιμοποιούμε μέρος αυτού που παράγεται. Αυτό που μετράται στο αίμα, είναι η διαφορά μεταξύ της παραγωγής γαλακτικού και της επαναχρησιμοποίησής του. Αυτή είναι άλλωστε και η σημαντική προσαρμογή που επιδιώκουμε με την προπόνηση αντοχής, δηλαδή η δυνατότητα να επαναχρησιμοποιούμε μεγάλες ποσότητες γαλακτικού. Αυτό σημαίνει πως, ακόμη κι αν παράγεται γαλακτικό, λόγω της αναερόβιας διαδικασίας, μπορούμε να διατηρούμαστε σε μία ανεκτή μεταβολική κατάσταση, όντας ικανοί να χρησιμοποιούμε το γαλακτικό σχεδόν όσο γρήγορα το παράγουμε.

Τα δύο κατώφλια

Η προσέγγιση αυτή (ανεβασμένα αλλά σταθερά επίπεδα γαλακτικού) περιπλέκει κάπως τα πράγματα, αφού σημαίνει ότι υπάρχουν δύο διαφορετικά κατώφλια. Το πρώτο αφορά την ένταση κατά την οποία τα επίπεδα γαλακτικού αρχίζουν να αυξάνονται. Λίγο πάνω από αυτό το κατώφλι, ναι μεν έχουν ανέβει αλλά παραμένουν σταθερά. Το δεύτερο κατώφλι αντιστοιχεί στην ένταση όπου η συσσώρευση του γαλακτικού δεν είναι πλέον σταθερή και αυξάνεται σταδιακά μέχρι εξαντλήσεως.

Το παρακάτω γράφημα του Journal of Physiology δείχνει τα επίπεδα του γαλακτικού (διακεκομμένη γραμμή) σε σχέση με την ένταση της άσκησης (οριζόντιος άξονας). Δείχνει επίσης τα δύο κατώφλια, τα οποία χωρίζουν την προσπάθεια σε 3 ζώνες: μέτρια, έντονη και πολύ έντονη.

Στην βιβλιογραφία γενικότερα, η ορολογία των κατωφλίων προκαλεί αρκετή σύγχυση. Με έναν γρήγορο υπολογισμό, υπάρχουν περισσότεροι από 25 διαφορετικοί ορισμοί, χρησιμοποιώντας διάφορα κριτήρια και ονοματολογίες. Ακολουθώντας το συγκεκριμένο paper, ονομάζουμε το πρώτο κατώφλι ως γαλακτικό.

Το δεύτερο κατώφλι είναι πιο δύσκολο να καθοριστεί. Συχνά αποκαλείται ως γαλακτικό σημείο καμπής (lactate turnpoint, LTP) ή μέγιστη σταθερή συγκέντρωση γαλακτικού (maximal lactate steady state, MLSS), δηλαδή η υψηλότερη ένταση άσκησης στην οποία τα επίπεδα γαλακτικού στο αίμα είναι σταθερά. Εν τούτοις, παραμένει δύσκολος ο καθορισμός του σε ένα γράφημα σαν το παραπάνω, λένε οι συγγραφείς, καθώς ουσιαστικά προσπαθούμε να περιγράψουμε μία καμπύλη αλλά με δεδομένα από μόλις ένα σημείο της. Αντ’ αυτού, ο πιο αξιόπιστος ίσως τρόπος για να ορίσουμε το δεύτερο κατώφλι, είναι να αφήσουμε στην άκρη το γαλακτικό και να εστιάσουμε στην κρίσιμη ταχύτητα (ή κρίσιμη ισχύ).

Έχει αναφερθεί αρκετές φορές ο τρόπος υπολογισμού της κρίσιμης ταχύτητας και πώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την πρόβλεψη του χρόνου στο μαραθώνιο. Εν συντομία, παίρνοντας τρεις επιδόσεις σε διαφορετικές αποστάσεις, μέγιστης προσπάθειας πάντα, και σχεδιάζοντάς τις σε ένα γράφημα, μπορούμε να υπολογίσουμε μία θεωρητική ταχύτητα, την οποία θα μπορούσαμε να διατηρήσουμε επ’ αόριστον. Βέβαια, αυτό το “επ’ αόριστον” δεν ισχύει στην πράξη, αφού μπαίνουν στην εξίσωση και άλλες πηγές κόπωσης. Αυτή όμως η θεωρητική ένδειξη είναι η κρίσιμη ταχύτητα και ορίζει την διαχωριστική γραμμή μεταξύ του μεταβολικά ανεκτού και μη ανεκτού, σε ό,τι αφορά τον συνδυασμό αερόβιας και αναερόβιας παραγωγής ενέργειας.

Το συμπέρασμα

Το “αναερόβιο κατώφλι” του Wasserman ήταν ένας λάθος όρος (δεν έχει να κάνει με την έλλειψη οξυγόνου) για ένα λάθος κατώφλι (είναι η κρίσιμη ταχύτητα και όχι το γαλακτικό κατώφλι, αυτή που διαχωρίζει το ανεκτό από το μη ανεκτό). Υπήρξε όμως καθοριστικός για την εξέλιξη αυτού του ζητήματος. Όπως λέει και ο Francis Bacon, επισημαίνουν οι συγγραφείς της σύνοψης, “Η αλήθεια θα βγει νωρίτερα από το λάθος παρά από τη σύγχυση“.

Σε κάθε περίπτωση, το γαλακτικό κατώφλι, είτε μετρώντας το με λήψη αίματος από το δάχτυλο, είτε από την αναλογία οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα, παραμένει ένας ιδιαίτερα χρήσιμος δείκτης. Η κρίσιμη ταχύτητα δεν μπορεί να μετρηθεί απευθείας, χωρίς να υπάρξει κάποιο τεστ προσπάθειας μέχρι εξαντλήσεως, κάτι που δεν είναι ιδιαίτερα βολικό και ορισμένες φορές, ούτε καν εφικτό. Το γαλακτικό κατώφλι είναι σαφώς πιο “προσβάσιμο” πρακτικά.

Όσον αφορά στο τρέξιμο, η κρίσιμη ταχύτητα φαίνεται πως είναι ο καλύτερος τρόπος πρόβλεψης επίδοσης μαραθωνίου, όπως προέκυψε και από τις πρόσφατες μελέτες του Breaking2 project της Nike. Οι ειδικοί της ομάδας είπαν πως το κενό μεταξύ γαλακτικού κατωφλίου και κρίσιμης ταχύτητας, δίνει επιπλέον πληροφορίες για τις δυνατότητες και τις αδυναμίες ενός δρομέα. Οι elite μαραθωνοδρόμοι έχουν τα δύο κατώφλια πολύ κοντά: δεν συσσωρεύουν σχεδόν καθόλου γαλακτικό μέχρι την στιγμή που θα φτάσουν πολύ κοντά στην κρίσιμη ταχύτητα.

Απ’ την άλλη, οι δρομείς μεσαίων αποστάσεων τείνουν να έχουν μεγαλύτερο κενό μεταξύ των κατωφλίων: αρχίζουν να παράγουν γαλακτικό σε σχετικά χαμηλές εντάσεις, δεν βγαίνει όμως εκτός ελέγχου, παρά μόνο σε πολύ υψηλή ένταση. Ο Zersenay Tadese, κάτοχος του WR στον ημιμαραθώνιο την εποχή του Breaking2, είχε πολύ υψηλή κρίσιμη ταχύτητα αλλά σχετικά χαμηλό γαλακτικό κατώφλι, όπως ένας δρομέας μεσαίων αποστάσεων. Ίσως αυτός να ήταν και ο λόγος που ποτέ δεν κατάφερε να κάνει μία σπουδαία επίδοση στον μαραθώνιο.

Κι αν όλα αυτά σας φαίνονται πολύ επιστημονικά και εξειδικευμένα, υπάρχει πάντα και το Τεστ Ομιλίας. Αυτό δίνει τρεις ζώνες έντασης της προσπάθειας: ομιλία σε πλήρεις προτάσεις, σύντομες προτάσεις και μονολεκτικά. Ο Carl Foster, φυσιολόγος του University of Wisconsin La Crosse, και οι συνεργάτες του, έχουν διεξάγει πολλές μελέτες όλα αυτά τα χρόνια, δείχνοντας πόσο καλά το Τεστ Ομιλίας συμβαδίζει με άλλους, πιο σχολαστικούς τρόπους καθορισμού των κατωφλίων. Κάτι τέτοιο δεν πρέπει να προκαλεί έκπληξη: το πλεονάζον διοξείδιο του άνθρακα που προκύπτει από την συσσώρευση του γαλακτικού, είναι αυτό που κάνει την αναπνοή βαρύτερη και εμποδίζει την ικανότητα ομιλίας.

Τελικά, μπορεί η φυσιολογία να είναι πιο πολύπλοκη απ’ όσο θεωρούσαμε, όσον αφορά στο τι συμβαίνει όταν περνάς ένα κατώφλι, υπάρχει όμως κάτι που δεν έχει αλλάξει: αν είσαι αθλητής αντοχής, πρέπει να μπορείς να το αισθάνεσαι.

Αρχικό κείμενο: Alex Hutchinson