tammikuu 31, 2024 • Olli Sovijärvi

Miten lisätä maksimaalista hapenottokykyä (VO2max): Kokonaisvaltainen katsaus terveyden ja pitkäikäisyyden parantamiseen

Kestävyydellä tarkoitetaan elimistön kykyä vastustaa väsymystä ja pysyä aktiivisena fyysisessä rasituksessa. Kestävyyteen vaikuttavat pääasiassa hengitys- ja verenkiertoelimistön toimintakyky sekä toisaalta lihasten energiatalous eli kyky muuttaa rasvaa ja hiilihydraatteja energiaksi.(1) Tähän vaikuttavat muun muassa mitokondrioiden määrä, lihasten hiussuonten määrä ja erilaiset aineenvaihduntareitit (glykolyysi, krebsin sykli, oksidatiivinen fosforylaatio). Maksikestävyys tarkoittaa suoritusta anaerobisesta kynnystehosta maksimaaliseen aerobiseen suoritustehoon saakka. Tähän vaikuttavat maksimaalinen hapenottokyky (VO2max), suorituksen biomekaaninen teho ja hermo-lihasjärjestelmän suorituskyky.

Johdanto

Kestävyysliikuntaa suositellaan yleisesti terveysliikunnan perustana. Suosituksena olisi liikkua ainakin kaksi tuntia 30 minuuttia viikossa (yleinen suositus on viidesti viikossa vähintään 30 minuuttia kerrallaan).

Kestävyysliikuntaan lasketaan esimerkiksi kävely, pyöräily, uinti, vaellus ja jopa raskaat koti- ja pihatyöt. Omasta kuntotasosta riippuen intensiteetti voi vaihdella hyvinkin laajalla skaalalla. Kestävyyskuntoa selvästi kehittääkseen tarvitaan useimmiten kävelyä raskaampia liikuntamuotoja kuten esimerkiksi juoksua, hiihtoa, nopeaa pyöräilyä ja erilaisia pallopelejä. Ryhmäliikuntalajeista suosittuja ovat erityyppiset aerobic-, tanssi- ja kiertoharjoittelutunnit (cross-training).

Kestävyysliikunta jakautuu neljään eri osa-alueeseen suoritustehon mukaan: aerobinen peruskestävyys, vauhtikestävyys, maksimikestävyys ja nopeuskestävyys. Kestävyys voidaan jakaa myös hapen käytön suhteen joko aerobiseen tai anaerobiseen liikkumiseen. Aerobinen peruskestävyys on käytännössä kaiken liikkumisen perustana.

Peruskestävyyden ja vauhtikestävyyden välistä rajaa kutsutaan aerobiseksi kynnykseksi ja vastaavasti vauhtikestävyyden ja maksimikestävyyden välistä rajaa anaerobiseksi kynnykseksi. Käytännössä siis suoritustehon lisääntyessä anaerobinen (hapeton) energiantuotto kasvaa. Aerobinen kynnys on fysiologisesti suurin suoritustehon ja energiankulutuksen taso, jossa sydän, maksa ja poikkijuovaiset lihakset pystyvät poistamaan tuotettua maitohappoa niin paljon, että veren maitohappopitoisuus ei nouse lepotason yli (yleensä alle 70 % maksimisykkeestä).(2)

Anaerobinen kynnys on suurin suoritustehon ja energiankulutuksen taso, jossa veren maitohappopitoisuus (maitohappo) ei lisäänny koko suorituksen aikana (n. 85–90 % maksimisykkeestä). Kynnyksen ylittämisen jälkeen maitohappoa tulee lihaksiin enemmän, kuin sitä ehditään poistamaan, mikä johtaa vähitellen uupumukseen.

Sekä aerobista että anaerobista kynnystä voidaan nostaa harjoittelemalla. Lisäksi voidaan määritellä niin sanottu laktaatti- eli maitohappokynnys, jossa suoritustehon lisäys aiheuttaa ensimmäistä kertaa veren maitohappopitoisuuden nousun perustasosta.(3)

Laskennalliset ja suuntaa antavat kynnysarvot voidaan määrittää Karvosen kaavalla:

(maksimisyke – leposyke) x haluttu sykealue
60–90 % välillä + leposyke
esim. (189 – 50) x 0,7 + 50 = 147 (arvioitu aerobinen kynnys 35-vuotiaalla henkilöllä, jolla leposyke on 50/min).

Maksimisyke (HRmax) voidaan arvioida tarkimmin laskemalla kaavasta:(4)
211 – 0,64 x ikä (esim. 211 – 0,64 x 35 =189)

Vuonna 2022 tehdyssä tutkimuksessa havaittiin, että pienin kuolleisuusriski oli, kun VO2max oli 49 ml/kg/min, eikä riski kasvanut korkean kardiorespiratorisen kunnon myötä.(5) Vähiten hyväkuntoisilla henkilöillä oli neljä kertaa suurempi kuolleisuusriski kuin erittäin hyväkuntoisilla henkilöillä. Tupakointi lisää kuolleisuusriskiä tyypillisesti 2-3-kertaisesti – tupakointi yhdistettynä lihavuuteen lisää sitä 3,5-5-kertaisesti. Tämä tarkoittaa, että heikko sydän- ja hengityselinten kunto ja alhainen VO2max -arvo on yksi merkittävimmistä elämäntapaan liittyvistä riskitekijöistä, jotka lisäävät kuolleisuutta ja lyhentävät elinikää. Se on lähes yhtä tärkeää kuin tupakoimattomuus, ellei jopa tärkeämpää.

Kestävyysliikunnan hyödyt

Kestävyysliikunnalla on sekä toiminnallisia että rakenteellisia vaikutuksia. Rakenteellisia muutoksia ovat esimerkiksi sydämen tilavuuden ja lihasvoiman kasvu, keuhkojen tilavuuden kasvu, mitokondrioiden määrän lisääntyminen ja hiusverisuoniston lisääntyminen. Toiminnallisia muutoksia ovat esimerkiksi verenpaineen lasku levossa, lepopulssin lasku, sydämen isku- ja minuuttitilavuuden sekä hapenottokyvyn kasvu.(6)

Kestävyysliikunnalla tiedetään olevan positiivisia vaikutuksia muun muassa ahdistuksen ja masennuksen vähentämisessä, stressin tasapainottamisessa sekä lukuisten kroonisten sairauksien hoidossa ja ennaltaehkäisyssä.

Kestävyysliikunnan tiedetään myös vähentävän riskiä sairastua sydän- ja verisuonitauteihin. Näyttäisi siltä, että hyötyjen saavuttamiseen tarvitaan vain kolme kuukautta kohtuullista harjoittelua (2–3 h/vko), minkä jälkeen lisähyödyt ovat rajallisia, vaikka harjoittelun määrää ja intensiteettiä nostettaisiinkin.(7) Kohtuullinen harjoittelu (MET <6) näyttäisi ennustavan parhaiten pitkäikäisyyttä ja hyvää yleistä terveyttä.(8)

Kestävyysharjoittelun perusperiaatteet

Kestävyysharjoittelun päätavoite on lisätä elimistön toimintakykyä pitkäkestoisissa suorituksissa, jotka ovat kestoltaan muutamasta minuutista tunteihin. Lajeina ovat tyypillisesti kävely, juoksu, pyöräily, hiihto, uinti ja vaeltaminen.

Kestävyyden kehittämiseen tarvitaan yleensä vähintään kolme harjoitusta viikossa, joiden kesto on 30–60 minuuttia. Harjoittelussa on hyvä käyttää apuna sykealueita ja harjoitella sykemittarin kanssa. Tämä ei ole kuitenkaan aivan välttämätöntä, mutta menetelmä auttaa tunnistamaan eri sykealueet ja näiden fysiologiset vaikutukset eri kestävyysominaisuuksien kehittämiseksi.

Avaintekijät kestävyysliikunnassa:

Suurin osa kestävyysharjoittelusta tehdään peruskestävyysalueella (n. 70–80 % harjoittelusta). Tämä rakentaa peruskestävyyttä ja parantaa erityisesti sydämen minuuttitilavuutta.
Panosta tekniikkaharjoitteluun
Harjoittelun tulisi olla progressiivista ja palautumisen riittävää
HIIT (engl. high intensity interval training) on erityisen tehokas lisäämään mitokondrioiden määrää ja maksimaalista hapenottokykyä (VO2max)(9-10)
Käytä erilaisia intervalliharjoituksia vauhti- ja maksimikestävyysalueilla:

Lyhyet intervallit (HIIT); intervallin kesto 15–45 sekuntia, tauot 15 sekuntia – 3 minuuttia
Pitkät intervallit; intervallin kesto 3–8 minuuttia, tauot 1–4 minuuttia
Porrasintervallit; intervallin kesto 8–20 minuuttia, tauot vaihtelevat. Intensiteetti on vielä matalampi kuin pitkissä intervalleissa.

Voimaharjoittelu lisää kestävyysliikunnan tehoa ja parantaa suorituskykyä(11)
Tee palauttavia harjoituksia ja vältä liikaharjoittelua

MITEN HYÖDYNTÄÄ SYKEALUEITA HARJOITTELUSSA?

Ota harjoitteluun mukaan sykealue 4 -intervalleja, jos sinulla on hyvä kestävyys, mutta väsyt välittömästi kun lihakset alkavat tuottaa maitohappoa
Tee enemmän sykealue 2 -harjoituksia ja sykealue 3 -intervalleja jos pystyt tekemään intervalleja helposti, mutta väsyt pitkissä tasaisen tahdin harjoituksissa
Suosituksena on tehdä enemmän sykealue 5 -intervalleja (maksimikestävyys) jos et pysty loppukiriin esimerkiksi viiden kilometrin juoksussa
Jos elimistösi ei meinaa palautua kunnolla, lisää sykealue 1 -harjoituksia mukaan ohjelmaan

Tee 2-3 kertaa viikossa Zone 2 sykealueen kestävyysharjoittelua 30-60 minuuttia harjoitusta kohti (riippuen nykyisestä kuntotasostasi; aloita matalalta ja lisää vähitellen). Zone 2 on tasainen matalan intensiteetin sykevyöhyke, joka on 60-70 % maksimisykkeestä. Se on riittävän matala intensiteetiltään, jotta voit säilyttää nenähengityksen ja jopa puhua. Zone 2 luo perustan sydän- ja hengityselinten kunnolle. Zone 2:n vahva perusta, joka rakentaa hitaasti nykiviä lihassyitä ja lisää mitokondrioiden määrää, parantaa yleistä sydän- ja hengityskuntoa.

Intervalliharjoittelua tulisi tehdä yhdestä kahteen kertaa viikossa.
Intervalliharjoittelun tyyppi voi vaihdella sen mukaan, miten paljon aikaa on ja miltä tuntuu. Esimerkiksi 1 minuutin sprintit maksimiponnistuksella, jota seuraa 1 minuutin lepo ja jota toistetaan kahdeksan kierrosta. Toinen hyvä vaihtoehto on 3-4 minuutin maksimisprintit, joita seuraa 4 minuutin lepo ja joita toistetaan neljä kierrosta.

Lääkäri Olli Sovijärven suosikki-intervalli- tai HIIT-treeni on nimeltään Gibala Mehthod, joka perustuu fysiologian tohtori Martin Gibalan vuonna 2010 julkaisemaan, opiskelijoilla tehtyyn tutkimukseen. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää korkean intensiteetin (100 % VO2max) intervalliharjoittelun vaikutusta yleiseen suorituskykyyn käyttäen menetelmää, joka on Tabata-menetelmää turvallisempi ja hieman matalamman intensiteetin menetelmä.

Tutkimus jatkui kahden viikon ajan, jonka aikana suoritettiin kuusi kuntopyörällä tehtyä harjoitusta. Jokainen harjoitus sisälsi 3 minuutin lämmittelyvaiheen, jota seurasi intervallivaihe: 60 sekunnin harjoittelu, jota seurasi 75 sekunnin lepo, joka toistettiin 8-12 kertaa. Tutkimuksessa ei ollut mukana kontrolliryhmää. Gibala havaitsi, että tällä menetelmällä saavutettiin sama hapenottohyöty kuin 5 tunnin vakiotempoisella kestävyysharjoittelulla viikossa. Menetelmä lisäsi myös merkittävästi lihassolujen voimantuottokykyä ja paransi sokeriaineenvaihduntaa.(12)

Vuonna 2019 tehdyssä 53 tutkimuksen meta-analyysissä todettiin, että lyhyet intervallijaksot (≤30s), vähäinen määrä (≤5min) ja lyhyt kesto (≤ 4 viikkoa), ovat tehokkaita ja ajallisesti edullisia tapoja lisätä VO2max arvoa. He kuitenkin havaitsivat, että VO2max -adaptaatioiden maksimoimiseksi pitkäväliset (≥2min), suurivolyymiset (≥15min) ja keskipitkä- ja pitkäaikaiset (≥4-12viikkoa) harjoitusohjelmat ovat parempia.(13) Useammat ja pidemmät intervallijaksot ovat siis yleisesti ottaen parempia kuin lyhyet ja pienivolyymiset intervallijaksot. Lyhyet intervallijaksot ovat kuitenkin myös tehokkaita, jos aikaa ei ole riittävästi.

VÄLTÄ SEURAAVAT KESTÄVYYSHARJOITTELUN SUDENKUOPAT

Harjoittelu samalla intensiteetillä ja sykealueella kerrasta toiseen
Harjoittelu samalla vauhdilla kerrasta toiseen
Liian kovatehoinen harjoittelu kevyempinä päivinä ja
päinvastoin

Aerobista kuntoa ja hapenottokykyä mittaavat testit

Yleisurheilijoiden mittaaminen ja testaaminen alkoi ensim- mäisten virallisten olympialaisten (1886) jälkeen. Vuonna 1910 Tanskassa rakennettiin ensimmäinen polkupyöräergometri. Maksimaalisen hapenottokyvyn konseptin kehitti vuonna 1920 englantilainen fysiologi Archibald Hill (1886–1977).(14) Kuitenkin vasta 1950–1960-lukujen vaihteessa julkaistiin laajemmat tutkimukset maksimaalisen hapen- ottokyvyn testaamiseksi.(15-16)

HAPENOTTOKYKY

Hapenottokyvyllä tarkoitetaan verenkierto- ja hengityselimistön kykyä kuljettaa happea ja lihasten kykyä käyttää sitä energiantuotantoon. Maksimaalinen hapenottokyky (VO2max) tarkoittaa äärimmäisessä rasituksessa tapahtuvaa hapenkulutusta. Hapenottokykyä ja hapenkulutusta käytetäänkin usein synonyymeinä. Maksimaalinen hapenotto ilmaistaan joko absoluuttisena arvona (litraa minuutissa) tai yleisimmin suhteellisena arvona eli litraa minuutissa painokiloa kohden (ml/kg/min). Hapenottokyky kertoo kestävyyskunnosta, johon voi vaikuttaa säännöllisellä kestävyys- tai intervalliharjoittelulla. Korkeimmat maksimaaliset hapenottoarvot on mitattu pyöräilijöillä ja hiihtäjillä.(17)

UKK-KÄVELYTESTI

UKK-kävelytesti on 1990-luvun alkupuolella Suomessa kehitetty ja tieteellisesti validoitu testi kestävyyskunnon eli hengitys- ja verenkiertoelimistön suorituskyvyn mittaamiseen.(18) Kävelytesti on tarkoitettu erityisesti keski-ikäisten peruskunnon tutkimiseen, mutta se on sovellettavissa myös muille ikäluokille ja ylipainoisille ihmisille.(19-20)

Testissä kävellään kahden kilometrin matka mahdollisimman nopeasti tasaisella alustalla. Kävelyyn käytetyn ajan, kävelyn lopussa mitatun syketaajuuden, painoindeksin ja sukupuolen perusteella voidaan laskea kuntoindeksi. Testituloksen perusteella arvioidaan testattavan maksimaalinen hapen- ottokyky. Riittävä tarkkuus saavutetaan, kun testin lopulla syketaso on vähintään 80 % maksimisykkeestä.(21) Erittäin hyväkuntoisille testiä ei yleisesti suositella sen riittämättömän rasittavuuden vuoksi.(22)

UKK-kävelytestin laskukaava maksimaalisen hapenottokyvyn arvioon:
Tuloksena saadaan VO2max (ml/min/kg)

Miehet:

184,9 – 4,65 x (aika minuuteissa) – 0,22 x (syke) – 0,26 x (ikä) – 1,05 x (BMI)

Naiset:

116,2 – 2,98 x (aika minuuteissa) – 0,11 x (syke) – 0,14 x (ikä) – 0,39 x (BMI)

KLIININEN RASITUSKOE PYÖRÄLLÄ

Kliininen rasituskoe tai rasitus-EKG suoritetaan yleensä kuntopyörällä eli rasitusergometrillä lääkärin valvonnassa.

Palveluja tarjoavat monet yksityiset lääkäriasemat. Rasituskokeita tehdään myös usein potilaille, joiden mahdollisia sydän- ja verisuonisairauksia halutaan selvittää ja tutkia. Näin toimitaan erityisesti sepelvaltimotaudin diagnostiikassa. Biohakkerille kliininen rasituskoe pyörällä on hyvä keino aerobisen kunnon ja anaerobisen voimantuoton mittaamiseen, kunhan koe viedään absoluuttiseen uupumiseen saakka.

Kokeiden aikana voidaan mitata myös valtimoveren happipitoisuuksia ja keuhkojen toimintaa. Urheilijoille tehdään yleensä vielä laajemmat mittaukset eli spiroergometria juosten (ks. seuraava kappale). Lääkäri saattaa keskeyttää rasituskokeen, mikäli oireissa, sydänfilmissä (EKG), verenpaineessa, veren happisaturaatiossa tai muissa mittauksissa ilmenee jotain erityistä.(23)

Rasituskoe aloitetaan yleensä pienellä vastuksella (naisilla 40 W ja miehillä 50 W). Testi suoritetaan yleensä nousevin portain kolmen minuutin välein. Naisilla portaat ovat 40 W ja miehillä 50 W. Polkemisvauhti on yleensä 60–70 kierrosta minuutissa. Rasituskokeen aikana arvioidaan subjektiivista rasittavuutta Borgin asteikon perusteella. Rasituskokeessa tavoitteena on, että kuormitusta
lisäämällä saavutetaan 6–12 minuutissa subjektiivinen rasitustaso, joka on 90 % maksimista. Erittäin hyväkuntoisilla ihmisillä aika voi olla selvästi pidempikin. Kokeessa saadun tuloksen perusteella voidaan arvioidamaksimaalista hapenottokykyä, mutta urheilijoilla sen tarkkuus submaksimaalisissa suorituksissa ei ole riittävä.(24-25)

SPIROERGOMETRIA JUOSTEN

Spiroergometria on kliinisen rasituskokeen laajennettu versio, joka on suunnattu erityisesti urheilijoille. Se suoritetaan joko polkupyöräergometrillä tai juoksumatolla. Testiin on yhdistetty kliinisen rasituskokeen analyysimenetelmien lisäksi hengityskaasujen ja tilavuuksien mittaus. Tutkimuksen avulla voidaan suoraan mitata hapenkulutus ja hiilidioksidin tuotto, ja näiden kautta myös anaerobinen kynnys. Laajemmassa versiossa voidaan mitata lisäksi valtimoverestä maitohappopitoisuudet.

Tutkittava henkilö polkee polkupyöräergometrillä tai juoksee juoksumatolla tasaisesti nousevin tehoportain joko submaksimaaliseen tai täydelliseen uupumiseen saakka. Hengityskaasut mitataan kasvoille kiinnitetyn maskin avulla.

Spiroergometrian avulla pystytään määrittämään tarkasti henkilön maksimaalinen hapenkulutus (hapenottokyky) ja anaerobinen kynnys. Tällöin hiilidioksidin tuotanto hapenkulutukseen nähden lisääntyy ja maitohappoa alkaa kertyä vereen. Samalla myös hengästyminen lisääntyy merkittävästi. Spiroergometria on myös kultainen standardi, kun halutaan selvittää suorituskykyä rajoittavia hengitysperäisiä, sydän- ja verisuoniperäisiä, metabolisia ja muita tekijöitä. Spiroergometriatestiä käytetään myös laajasti työkyvyn arvioinnissa.(26)

COOPERIN TESTI

Cooperin testi on lääkäri Kenneth H. Cooperin vuonna 1968 Yhdysvaltain armeijalle kehittämä maksimikestävyyttä arvioiva testi. Siinä juostaan 12 minuutin aikana niin pitkälle kuin mahdollista. Tutkimusten mukaan testi oli verrannollinen maksimaalisen hapenottokyvyn kanssa.(27) Parhaiten testi sopii juoksijoille, sillä juoksemisen talous ja tekniikka tulee siinä oleellisesti esiin.

Puettavat laitteet ja älykellot VO2maxin testaamisessa

Puettava teknologia on tullut yhä suositummaksi erilaisten kuntoiluparametrien, kuten VO2maxin, mittaamisessa. On kuitenkin ratkaisevan tärkeää ymmärtää näiden mittausten tarkkuus verrattuna kliinisissä tai laboratorio-olosuhteissa suoritettavaan kultaiseen standardiin VO2max-testaukseen.

Kannettavat laitteet, kuten kuntoilunseurantalaitteet ja älykellot, arvioivat VO2max-arvoa algoritmeilla, joissa otetaan huomioon syketiedot ja muita tekijöitä, kuten ikä, sukupuoli, fyysisen aktiivisuuden taso ja joskus GPS-tiedot ulkoharjoituksissa. Ne käyttävät omia algoritmeja VO2maxin arvioimiseksi sykkeen ja hapenkulutuksen välisen suhteen perusteella, joka voi vaihdella yksilöiden välillä. Estimaattien tarkkuuteen voivat vaikuttaa useat tekijät, kuten sykesensorin tarkkuus, algoritmin kyky ottaa huomioon yksilölliset vaihtelut ja olosuhteet, joissa tiedot kerätään (esim. tasainen tai vaihtelevan intensiteetin harjoitus).(28)

Tutkimukset ovat osoittaneet vaihtelevaa tarkkuutta verrattaessa puettavaa teknologiaa spiroergometrian kultaiseen standardiin. Monet puettavat laitteet antavat kohtuullisen hyviä arvioita VO2max-arvosta väestön yleiskäyttöön, erityisesti henkilöille, joiden kunto on kohtalainen. Niiden on kuitenkin ehkä oltava tarkempia, kun kyseessä ovat hyvin koulutetut urheilijat tai henkilöt, joilla on erityisiä terveysongelmia. Virheiden määrä voi vaihdella laitteen merkin ja mallin sekä käyttäjän erityisominaisuuksien ja harjoitustottumusten mukaan.(29)

Puettavaa teknologiaa käytetään parhaiten ajan myötä tapahtuvien muutosten seuraamiseen ja yleisen arvion antamiseen sydän- ja verenkiertoelimistön kunnosta.

Yhteenveto

Yhteenvetona voidaan todeta, että VO2max-arvon parantaminen kestävyysharjoittelun avulla on ensisijainen interventiotaktiikka, jolla parannetaan yleistä terveyttä ja pidennetään elinikää. Tutkimukset osoittivat lisäksi, että hengityselinten suorituskyvyn, verenkiertojärjestelmän virtausten ja lihasten energiamuunnosprosessien tehokkaalla hallinnalla on keskeinen rooli tässä parannuksessa. Sydän- ja verenkiertoelimistön kuntoa kohotetaan vain välttämättömillä aerobisilla harjoituksilla ja intensiivisellä maksimaalisella kestävyysharjoittelulla, jotka ovat kestävyysharjoittelun osatekijöitä. Sykevyöhykkeiden tuntemus ja harjoittelu harjoitusohjelmassa tarjoavat räätälöidyn ja tehokkaan harjoitusmenetelmän, koska se vastaa nykyistä kuntotasoa ja tarpeita.

Teknologinen kehitys VO2maxin arvioinnissa klassisista testeistä, kuten spiroergometriasta nykyaikaisiin puettaviin laitteisiin, tarjoaa käyttökelpoista tieteellistä tietoa sydän- ja verenkiertoelimistön hyvinvoinnista. On kuitenkin tärkeää ymmärtää, että puettavat laitteet ovat jokseenkin epätarkkoja verrattuna kliinisiin laboratoriotutkimuksstandardeihin ja että niistä voi olla hyötyä vain henkilökohtaisten trendien eli muutosten seuraamisessa. Johdonmukaista ja kattavaa kestävyysharjoittelurutiinin lisäksi on järkevää tehdä voimaharjoittelua ja säännöllistä kehonhuoltoa.

Ostoskori

Ostoskorisi on tyhjä