VO2max to parametr określający pochłanianie tlenu przez duże grupy mięśni podczas maksymalnego wysiłku fizycznego, na przykład biegania lub jazdy na rowerze. Według klasycznej definicji Hilla i Luptona z 1923 roku parametr ten określa moment, gdy dalszy wzrost pochłaniania tlenu przez mięśnie jest niemożliwy pomimo dalszego zwiększania obciążenia podczas wysiłku z powodu ograniczonych zdolności dostarczania większych ilości tlenu.
Praca mięśni szkieletowych jest uzależniona od odpowiedniego dostarczania tlenu, a proces ten jest dostosowany do potrzeb metabolicznych. Jest to tak zwana aerobowa, czyli tlenowa, produkcja energii. Zwiększenie intensywności wymaga więcej energii, której organizm nie jest w stanie wyprodukować w procesach tlenowych. Ten przejściowy stan zwiększonego zapotrzebowania energetycznego powoduje produkcje energii w procesach beztlenowych, w trakcie których dochodzi do produkcji kwasu mlekowego. Nagromadzenie się kwasu mlekowego jest nazywane kwasicą mleczanową.
Proces transportu tlenu z powietrzem atmosferycznym to mitochondriów w komórkach pracujących mięśni jest wieloetapowy. Podstawową rolą układu oddechowego jest dostarczanie tlenu z powietrzem atmosferycznym do pęcherzyków płucnych, a następnie jego wchłonięciu do krwi przez drobne naczynia włosowate. W tym samym miejscu dochodzi do usunięcia dwutlenku węgla z krwiobiegu i następnie usunięcie przez płuca podczas wydechu. Cały ten proces nazywamy wymianą gazową. Taka dobrze natlenowana krew jest następnie przepompowana przez serce do mięśni i dostarczana do mitochondriów, czyli fabryk energii znajdujących się w każdej komórce naszego organizmu. Opisana wymiana gazowa na poziomie pęcherzyków płucnych oraz naczyniowych kapilarów naczyń włosowatych w płucach oraz kapilarów naczyniowych w mięśniach zachodzi w procesie dyfuzji, czyli różnicy stężeń tlenu i dwutlenku węgla w poszczególnych miejscach. Tlen jest przenoszony dzięki obecności hemoglobiny, czyli białka znajdującego się w krwinkach czerwonych. Ponieważ tlen jest głównie transportowany przez hemoglobinę, stężenie hemoglobiny (Hb) stanowi, obok rzutu serca (Q), kolejny ważny czynnik determinujący dostarczania tlenu (DO2). DO2 jest zależne od Q, Hb oraz nasycenia krwi tlenem (SaO2). DO2 = Q × Hb × SaO2 × K (współczynnik zdolności wiązania hemoglobiny z tlenem, który wynosi 1,33 ml/g). Zgodnie z zasadą Ficka, VO2max równa się Qmax pomnożone przez różnicę prężności tlenu tętniczo-żylnej reprezentującą ekstrakcję tlenu przez mitochondria kurczących się komórek mięśniowych. W konsekwencji VO2max zależy od zintegrowanego działania płuc, serca i mięśni szkieletowych ćwiczących z maksymalną intensywnością i może wynosić od ponad 90 ml/kg/min u elitarnych sportowców wytrzymałościowych do wartości poniżej 20 ml/kg/min u osób starszych. Starzenie się może stopniowo wpływać na funkcjonowanie wszystkich narządów zaangażowanych w dostarczanie i wykorzystanie tlenu.
Opracowano na podstawie: Front Biosci (Landmark Ed) 2018 Mar 1;23(8):1505-151