04 Ene ¿Por qué la potencia en el máximo consumo de oxigeno (pVO2 máx.) o potencia aeróbica máxima (PAM) es la variable fisiológica más importante del rendimiento?
Introducción
Todos los deportes de resistencia tienen factores determinantes del rendimiento, y existe un consenso en que esencialmente son los tres grandes; el VO2 máx., la utilización fracción del mismo o umbral, y la economía de esfuerzo. En artículos recientes hemos estudiado hitos fisiológicos y variables que pueden ser medidas en el laboratorio y el campo, relacionadas a estos determinantes de rendimiento, y hemos analizado también los predictores del rendimiento, y trabajos científicos que los han estudiado. También nos hemos enfocado en artículos previos en predictores como el VO2 máx. (la máxima tasa o velocidad de utilización de oxigeno que puede lograr el organismo), y en particular en la carga externa (potencia, velocidad o ritmo) a la que se alcanza el mismo, la potencia en el VO2 máx. (pVO2 máx.), o también conocida como Potencia Aeróbica Máxima (PAM), aunque esta denominación consideramos que puede conducir a malas interpretaciones. Actualmente contamos con amplia evidencia que indica que la pVO2 máx. es un determinante clave del rendimiento. A inicios de los 90’, Hawley y Noakes (1992) quienes encontraron una correlación alta y significativa entre la potencia medida en un test incremental en el laboratorio y una prueba contrarreloj en campo, y mucho más recientemente, nosotros mismos (Mirizio et al, 2021) encontramos una correlación alta y significativa entre la potencia máxima alcanzada en un test incremental y el tiempo en una competencia real de mountain bike.
En artículos previos hemos analizado otro tema de gran importancia, la durabilidad o resistencia a la fatiga. Tradicionalmente hemos obtenido el perfil fisiológico, de potencia y de rendimiento de los deportistas en un estado fresco o descansado, y así no contábamos con métricas o variables de rendimiento para caracterizar la respuesta del organismo en condiciones de fatiga. Contamos con evidencia reciente (Van Erp et al, 2021), que indica que además del rendimiento en un estado de frescura, el nivel de disminución del rendimiento a medida que pasan los minutos y horas, y se produce un dado desgaste de energía (medido en kilocalorías o kilojoules), es un determinante clave del rendimiento. Un estudio aun no publicado, pero disponible antes de su impresión (Spragg et al., 2022) busco determinar la correlación de diferentes variables fisiológicas (potencia en el primer y segundo umbral ventilatorio, oxidación de grasas y carbohidratos en estos umbrales, pVO2 máx., etc.) medidas en condiciones de laboratorio sobre un indicador de resistencia a la fatiga. Así nos permite comprender como estas variables explican en mayor o menor medida la durabilidad o resistencia a la fatiga.
Y eso nos lleva a la pregunta clave del presente artículo, ¿porque la pVO2 máx. es la variable fisiológica más importante del rendimiento?. El objetivo principal de este artículo es tratar de responder esta pregunta en base al estado del arte de la literatura científica.
Predictores del Rendimiento: ¿Es más Importante el VO2 máx. o el Umbral?
El máximo consumo de oxígeno (VO2 máx.) constituye la máxima tasa o velocidad a la que puede transportarse el oxígeno desde la atmósfera hasta la oxidación que se produce en las mitocondrias de las células musculares. Su unidad de medida son los litros de O2por minuto (L/min) en términos absolutos y los mL de O2 por minuto y kg de masa corporal (mL/min/kg) cuando se lo expresa relativo a la masa corporal. El VO2 máx. a su vez también está determinado por factores centrales (ej. gasto cardíaco) y periféricos (ej. diferencia arterio-venosa de O2) (Figura 1).
Es uno de los determinantes más ampliamente estudiados en fisiología del ejercicio, y esto puede haber llevado a que su importancia como predictor del rendimiento sea sobreestimada. En relación a esto, es digno de mención que estudios de pioneros de la fisiología del ejercicio del siglo pasado como: David L. Costill en el Human Performance Lab de la Universidad de Ball State, ya demostraban como atletas con un VO2 máx. similar podían tener rendimientos muy diferentes en un maratón (Costill y Winrow, 1970).
Figura 1. Adaptaciones fisiológicas que sustentan las mejoras en el consumo máximo de oxígeno (VO2 máx.) que se producen con el entrenamiento físico. Datos de Lundby, Montero y Joyner (2017).
El tiempo que puede ser sostenido el VO2 máx., es de unos pocos minutos (3-8 min), y si bien algunas pruebas de resistencia tienen esta duración, por lo general la mayor parte de las competencias de triatlón, ciclismo y carrera tienen una duración significativamente mayor (1-10 horas). Por lo tanto, la capacidad del deportista de aprovechar la mayor fracción o porcentaje posible del VO2 máx, implicará que sea capaz de trabajar a intensidades elevadas también durante tiempos prolongados.
En artículos previos hemos analizado detalladamente variables relacionadas a esta utilización fraccional como son el MLSS, FTP, CP, umbral del lactato, RCP, y el segundo umbral ventilatorio, sus diferencias, como determinarlas, y sus aplicaciones prácticas para el entrenamiento, por lo que remitimos al lector a la revisión de esos artículos. Es digno de mención que en un proceso de entrenamiento a largo plazo en el cual el atleta deje de mejorar su VO2 máx., su rendimiento puede seguir mejorando a medida que aumenta la utilización fraccional del mismo (Figura 2), y así esto puede llevarnos a considerar que este umbral es la variable más importante en los deportes de resistencia.
Figura 2. Evolución a lo largo del tiempo del VO2 máx. y de la utilización fraccional del mismo. Datos de Astrand, P-O., y Rodahl (1970), en Basset y Howley (2000).
Es Importante Comprender que la Potencia Alcanzada en un Test Incremental es Protocolo Dependiente
Quien haya realizado test incrementales en condiciones de laboratorio sabe que la potencia máxima alcanzada al final del test depende tanto de la duración de cada palier o escalón (1, 2, 3 min), así como también de la rampa utilizada, esto es, cuanto cambia la potencia (o velocidad o ritmo) en cada escalón (ej, 25 W cada 1 min o 1 km/h cada 2 min). De este modo, la potencia alcanzada en el último escalón que el deportista es capaz de completar, o la fracción del mismo (ej. 20 seg en el último escalón), es protocolo dependiente. Jamnick et al. (2018) estudiaron esto en un trabajo donde compararon por un lado 14 métodos para la determinación del segundo umbral, tomando como referencia al máximo estado estable de lactato (MLSS), así como también la potencia alcanzada (Wmáx.) en test incrementales, y el VO2 máx. utilizando escalones de 1, 3, 4, 7 y 10 minutos.
La conclusión principal en relación con los protocolos fue que los VO2 pico medidos durante los protocolos más largos (escalones de 3 a 10 min) subestimaron los valores de VO2 pico medidos con el protocolo con escalón de 1 min.
Tabla 1. Media y desviación estándar del VO2 máx.: VO2 más alto medido durante cualquier test incremental (GXT); VO2 del GXT: VO2más alto medido durante cada GXT; VEB VO2: VO2 más alto medido durante cada test de verificación hasta el agotamiento (VEB); VO2pico: VO2 más alto medido durante el GXT o el VEB. Media y desviación estándar de la duración del GXT; potencia máxima (W) de cada GXT; porcentaje de la potencia máxima del GXT prolongado expresada como porcentaje (%) de la potencia máxima durante el GXT. El subíndice (1, 3, 4, 7 y 10) se refiere a la duración del palier (min) de cada test. Datos de Jamnich et al. (2018).
En la actualidad contamos con muchos datos de test máximos y submaximos que han sido recolectados en condiciones de campo y laboratorio (Nimmerichter et al., 2010, MacIlnis et al, 2018, Gavin et al., 2012, Lillo Bevia et al., 2022). Hemos analizado en detalles estos y otros estudios en artículos previos donde estudiamos la relación entre los diferentes hitos fisiológicos.
En uno de estos estudios Nimmerichter et al. (2010) realizaron valoraciones en condiciones de laboratorio midiendo la pVO2 máx. (con escalones de 25 W por minuto, el protocolo que hace aprox. 10 años utilizamos nosotros también en el laboratorio para evaluar a los deportistas que entrenamos), donde encontraron que la potencia media en una crono de 4 min en campo represento el 93,6% de la potencia valorada en laboratorio. Esto coincide con los datos que venimos recolectando, donde la potencia media en una crono de 5 min nos da aprox. un 5% más baja que en un test incremental en laboratorio (escalones de 25 W por minuto). Recientemente Sitko et al. (2022) realizaron un test incremental en laboratorio, y una crono de 5 min también en esas mismas condiciones a un grupo heterogéneo de ciclistas (recreacionales a profesionales). No encontraron diferencias significativas entre los valores de VO2 máx. medidos entre ambos test.
Por otro lado, utilizando un modelo matemático originalmente utilizado en running, Pinot y Grappe (2014) encontraron que la PAM se daba en un tiempo de 4,1 min (a 6,87 W/kg) analizando la curva potencia-tiempo de 28 ciclistas sub23 y profesionales.
La pVO2 máx. es la Variable Fisiológica que Mayor Correlación tiene con la Durabilidad o Resistencia a la Fatiga
Spragg y sus cols (2022) estudiaron a 10 ciclistas de ruta profesionales sub23, y realizaron test en laboratorio, donde midieron diferentes variables fisiológicas: 1) pVO2 máx., con un protocolo con rampa de 20 W/min, 2) umbrales ventilatorios 1 (VT1) y 2 (VT2), 3) oxidación de carbohidratos y grasas a 200 y 300 W. Además, realizaron valoraciones en campo con cronos de 3 y 12 minutos para determinar la potencia critica (CP) y la capacidad de trabajo por encima de CP (W’), estando frescos y descansados, y realizaron estas mismas cronos luego de realizar un protocolo para generar fatiga que consistió de 5 repeticiones de 8 minutos al 105-110% de CP. La resistencia a la fatiga se cuantifico como la variación en la CP desde el estado de frescura al de fatiga (delta de CP expresado como %).
De todas las variables medidas en condiciones de laboratorio, la que mayor correlación (p<0,001) presento con la resistencia a la fatiga fue pVO2 máx. expresada en forma relativa (W/kg) (Tabla 2).
Tabla 2. Correlaciones entre el delta de CP y las mediciones de laboratorio. *: p<0,05, **: p<0,01, ***: p<0,001. pVO2 máx.: potencia máxima alcanzada en el test incremental, VO2 máx.: máximo consumo de oxígeno, RCP: segundo umbral ventilatorio, VT1: primer umbral ventilatorio, GE: eficiencia bruta, CarbOx: tasa de oxidación de carbohidratos. Tabla modificada en base a datos de Spragg et al. (2022).
Aplicaciones Prácticas
- Contemplando que no es el VO2 máx., per se sino la carga externa a la que el atleta alcanza el mismo, lo que determina el rendimiento, recomendamos utilizar test cortos, ya sea en laboratorio o en campo para determinar la vVO2 máx o pVO2 máx.
- Si bien existen muchos protocolos, en el laboratorio recomendamos utilizar test incrementales con escalones de cortos (1 min), ya que sabemos que la potencia o velocidad máxima alcanzadas son protocolo dependientes. Dependiendo del nivel de los ciclistas, triatletas o corredores, se puede realizar una entrada en calor o calentamiento de 5-10 min, y modificar la potencia o velocidad inicial buscando que el test dure de 8 a 12 minutos. Recomendamos escalones de 25 W/min en el ciclismo y de 1 km/min para la carrera. La individualización de los protocolos es un enfoque útil para asegurar una duración similar en las pruebas de diferentes atletas. Los protocolos con escalones largos (3-5 min) son apropiados para la determinación de los umbrales 1 y 2 de lactato, estos test, deberían ser realizados en días diferentes a cuando se valora la pVO2 máx.
- Recientemente hemos estado trabajando precisamente en un modelo de zonas de entrenamiento (8 zonas) para la natación, el ciclismo y la carrera basadas en test cortos (400 m en natación, 5 min en ciclismo y milla en la carrera). El objetivo principal es poder establecer zonas de entrenamiento en base a test simples que pueden ser realizados en el campo y por deportistas de todos los niveles.
Conclusiones
- Hay consenso en que los 3 predictores del rendimiento más importantes en los deportes de resistencia son los que se conocen como los 3 grandes, a saber, VO2 máx., utilización fraccional y economía. Naturalmente el VO2 máx., es un indicador clave, no obstante su relevancia ha sido sobreestimado, ya que la carga externa a la que se alcanza el mismo constituye un predictor del rendimiento mucho más importante. De acuerdo a la evidencia de la literatura científica y a nuestra experiencia el condiciones de laboratorio y campo, recomendamos valorar esta carga externa en lab con protocolos de escalones cortos (1 min) y en el campo con pruebas contrarreloj o time trial de aprox. 5 min (ej., 400 m en natación, crono de 5 min en ciclismo y milla en carrera).
- Hay diversos estudios realizados tanto en ruta como en mountain bike que indican que la potencia máxima alcanzada en un test incremental es uno de los mejores predictores del rendimiento.
- Estudios recientes indican que además la pVO2 máx. es la variable que mayor correlación presenta con la durabilidad o resistencia a la fatiga.
- Así, y respondiendo a la pregunta principal planteada en el artículo, consideramos que la carga externa en el VO2 máx. (pVO2 máx.. o PAM) constituye el predictor del rendimiento y variable fisiológica más importante en los deportes de resistencia.
Autores
Master en Alto Rendimiento en Deportes Cíclicos
Master en Alto Rendimiento Deportivo y Fisiología integrativa
Dietista- Nutricionista
Referencias
Bassett David R., Jr. y Edward T. Howley. Limiting factors for maximum oxygen uptake and determinants of endurance performance (2000). Med. Sci. Sports Exerc., Vol. 32, No. 1, pp. 70-84.
Costill D. L., E. Winrow (1970). A comparison of two middle-aged ultramarathon runners. Res Q. Exercise Sport, 41: 135-139.
Gavin T. P., Van Meter J. B., Brophy P. M., Dubis G. S., Potts K. N. and Hickner R. C. Comparison of a Field-Based Test to Estimate Functional Threshold Power and Power Output at Lactate Threshold (2012). J Strenght Cond Res, 26(2): 416-421.
Jamnick Nicholas A, Javier Botella, David B Pyne, David J Bishop (2018). Manipulating graded exercise test variables affects the validity of the lactate threshold and VO2peak. PLoS One, 30;13(7):e0199794. doi: 10.1371/journal.pone.0199794.
Klika RJ, Alderdice MS, Kvale JJ, Kearney JT (2007). Efficacy of cycling training based on a power field test. J Strength Cond Res; 21 (1): 265-9.
Lillo-Beviá JR, Courel-Ibáñez J, Cerezuela-Espejo V, Morán-Navarro R, Martínez-Cava A, Pallarés JG (2022). Is the Functional Threshold Power a Valid Metric to Estimate the Maximal Lactate Steady State in Cyclists?. J Strength Cond Res, J Strength Cond Res, 1;36(1):167-173. doi: 10.1519/JSC.0000000000003403.
MacInnis MJ, Thomas ACQ, Phillips SM (2018). The Reliability of 4-min and 20-min Time Trials and Their Relationships to Functional Threshold Power in Trained Cyclists. Int J Sports Physiol Perform. 29:1-27.
Nimmerichter A, Williams C, Bachl N, Eston R (2010). Evaluation of a field test to assess performance in elite cyclists. Int J Sports Med. Mar; 31(3):160-6.
Pinot Julien, and Frederic Grappe (2014). Determination of Maximal Aerobic Power on the field in cycling. J Sci Cycling, Vol 3 (1), 26-31.
Sitko Sebastian, Rafel Cirer-Sastre, Francisco Corbi, Isaac López-Laval (2022). Five-Minute Power-Based Test to Predict Maximal Oxygen Consumption in Road Cycling. Int J Sports Physiol Perform, 1; 17 (1): 9-15. doi: 10.1123/ijspp.2020-0923.
Spragg James, Peter Leo, Jeroen Swart (2022). The Relationship between Physiological Characteristics and Durability in Male Professional Cyclists. Med Sci Sports Exerc, Aug 12. doi: 10.1249/MSS.0000000000003024. Online ahead of print.
Van Erp Teun, Dajo Sanders, Robert P Lamberts (2021). Maintaining Power Output with Accumulating Levels of Work Done Is a Key Determinant for Success in Professional Cycling. Med Sci Sports Exerc. Mar 12, doi: 10.1249/MSS.0000000000002656.