Dopo aver conosciuto meglio la frequenza cardiaca e la frequenza cardiaca massima (FCmax), approfondiamo qui il concetto d VO2max.

Noto anche come “massima potenza aerobica” o “massimo consumo di ossigeno”, il VO2max esprime il massimo volume di ossigeno consumato da un individuo durante un’attività muscolare impegnativa e prolungata che coinvolga grandi masse muscolari, respirando aria a livello del mare.

In altre parole, si tratta della quantità massima di ossigeno che può essere raccolta, trasportata e utilizzata dall’organismo ed è indice della capacità di una persona di produrre e consumare energia attraverso il sistema aerobico. Poiché esiste una correlazione diretta tra la portata cardiaca massima e la massima potenza aerobica espressa dal VO2max, quest’ultimo è in grado quindi di rivelare anche la capacità funzionale del sistema cardiocircolatorio.

 

Come si misura il VO2max

Il massimo consumo di ossigeno può essere espresso in valore assoluto, in litri al minuto (l/min), oppure in valore relativo rispetto al peso corporeo, in ml/Kg/min.

I valori medi del VO2max dipendono dal sesso e dall’età: per i maschi adulti in buona salute si aggira tra i 40 e i 44 ml/Kg/min; per le donne adulte, invece, attorno ai 32 e 35 ml/Kg/min. Questa differenza è legata alla massa muscolare e al livello di emoglobina, entrambi inferiori per le donne.

Con la pratica regolare di attività fisica, questi livelli possono essere notevolmente migliorati. Per chi svolge discipline aerobiche di resistenza, infatti, si possono raggiungere livelli medi tra i 55 e 60 ml/Kg/min. Atleti agonisti in sport di endurance come la corsa, il ciclismo o lo sci di fondo, possono spingersi anche oltre i 90 ml/Kg/min, cioè quasi il triplo rispetto a un sedentario.

In assenza di allenamento adeguato, invece, già dopo i 25/30 anni si assiste a un decadimento progressivo del VO2max. In media, ahimè, tende a diminuire di circa il 10/15% per ogni decade di età.

 

Come si calcola il VO2max

Per calcolare il valore del VO2max, è necessario prima introdurre i concetti di gittata sistolica e gittata cardiaca. La gittata sistolica non è altro che la quantità di sangue espulsa dai ventricoli, a seguito di una fase sistolica, per l’appunto, e viene espressa in millilitri o centimetri cubi. Sempre facendo riferimento a una persona adulta e non allenata, il valore a riposo si colloca intorno ai 70 ml.

Se moltiplichiamo questo valore per lafrequenza cardiaca, otteniamo la gittata cardiaca. La gittata cardiaca è quindi il volume di sangue espulso dai ventricoli in un minuto di tempo. La gittata cardiaca normale per un adulto si colloca attorno ai 5.000 ml di sangue al minuto, anche se questo valore può dipendere da numerosi variabili, tra cui l’età, il sesso, la costituzione fisica e il grado di allenamento individuale.

Riassumendo, fin qui:

GC (gittata cardiaca) = GS (gittata sistolica) x FC (frequenza cardiaca)

 

Tornando al nostro VO2max, possiamo ricorrere alla simpaticissima equazione di Fick:

VO2max = GCmax (gittata cardiaca massima) x differenza a-v O2

 

Dal momento che la gittata cardiaca è pari alla gittata sistolica moltiplicata per la frequenza cardiaca, l’equazione può essere riscritta in questo modo:

VO2max = FCmax x GSmax x differenza a-v O2

 

La formula ci dice, in sostanza, che il massimo consumo di ossigeno dipende dalla gittata cardiaca massima (pari cioè al massimo volume di sangue pompato nel sistema arterioso al minuto) e dalla differenza tra la concentrazione arteriosa e la concentrazione venosa dell’ossigeno (tradotto, significa che meno ossigeno è presente nel sistema venoso, più ossigeno è stato assorbito dalle nostre cellule). La gittata cardiaca massima può essere scomposta, come abbiamo visto, in frequenza cardiaca massima e gittata sistolica massima. Dobbiamo tenere presente che, all’incirca al 40% del VO2max, si raggiunge la massima gittata sistolica possibile, pertanto eventuali incrementi oltre a tale soglia sono a carico della frequenza cardiaca e quindi a un maggior numero di battiti al minuto.

Dall’equazione di Fick, inoltre, possiamo comprendere come l’efficienza cardiovascolare sia legata a due tipologie distinte di componenti:

  • Le componenti centrali, vale a dire la pompa cardiaca, in questo caso espressa dalla gittata cardiaca (parte sinistra dell’equazione).
  • Le componenti periferiche, legate cioè alla capacità dell’organismo di assorbire e utilizzare l’ossigeno trasportato. Tali componenti sono quindi legate alla capillarizzazione e alla presenza di fibre muscolari ossidative, al volume e alla densità dei mitocondri, dagli enzimi ossidativi e dai substrati locali. In questo caso, sono espresse dalla differenza di concentrazione arterovenosa dell’ossigeno, cioè dalla parte destra dell’equazione.

 

Se guardiamo i singoli termini dell’equazione, è evidente come sia molto difficile misurare questo valore e lo si debba ricavare in modo indiretto. Mentre la frequenza cardiaca è facilmente misurabile, infatti, la gittata sistolica e la differenza arterovenosa dell’ossigeno richiederebbero degli esami di laboratorio, certamente costosi e comunque poco pratici.

Anche il VO2max, come la frequenza cardiaca massima e la frequenza cardiaca di riserva, può essere utilizzato come parametro “allenante” per impostare i carichi di lavoro nella programmazione degli esercizi.

Dalla tabella sottostante, si evince come il VO2max coincida con la frequenza cardiaca di riserva (HRR). Un valore di VO2max pari al 28% corrisponde invece al 50% della frequenza cardiaca massima.

 

% VO2max % HRR % FCmax
14 14 40
21 21 45
28 28 50
35 35 55
42 42 60
49 49 65
56 56 70
63 63 75
70 70 80
76 76 85
83 83 90
91 91 95
100 100 100

 

In conclusione

Il VO2max viene spesso tirato in ballo nel mondo del fitness e dell’allenamento, ma, come abbiamo visto, è forse più interessante da un punto di vista teorico che pratico.

Quello che abbiamo imparato, però, è che il massimo consumo di ossigeno non dipende da una singola variabile, ma è espressione di un insieme di fattori che contribuiscono, chi più, chi meno, all’efficienza dell’intero sistema cardiovascolare.

Tra questi fattori, citiamo:

  • La ventilazione polmonare, cioè la quantità di aria che viene rinnovata all’interno degli alveoli nell’unità tempo.
  • La capacità dell’ossigeno di diffondersi dai polmoni ai capillari.
  • La quantità di ossigeno trasportata dal sangue, dipendente anche dalla quantità di emoglobina.
  • La quantità di sangue che il cuore riesce a pompare nella circolazione ogni volta che si contrae (fase sistolica).
  • La capacità di distribuire efficacemente il sangue verso i muscoli attraverso il sistema arterioso e capillare.
  • La capacità delle cellule di utilizzare l’ossigeno ricevuto, che dipende dal numero dei mitocondri, le centrali energetiche della cellula, e degli enzimi presenti nei mitocondri stessi.

Se una di queste funzioni dovesse ridursi, le nostre capacità aerobiche durante sport ed esercizio fisico ne risulterebbero influenzate. Ma è anche vero che, grazie all’allenamento costante, molte di queste possono essere migliorate e mantenute nel tempo.