El VO2máx (también consumo máximo de oxígeno , captación máxima de oxígeno o capacidad aeróbica máxima ) es la tasa máxima de consumo de oxígeno alcanzable durante el esfuerzo físico. [1] [2] El nombre se deriva de tres abreviaturas: "V̇" para volumen (el punto sobre la V indica "por unidad de tiempo" en la notación de Newton ), "O2 " para oxígeno y "máx" para máximo y generalmente normalizado por kilogramo de masa corporal. Una medida similar es el VO2máx ( consumo máximo de oxígeno ) , que es el valor medible de una sesión de ejercicio físico, ya sea incremental o no. Podría coincidir o subestimar el VO2máx real . La confusión entre los valores en la literatura de fitness más antigua y popular es común. [3] La capacidad del pulmón para intercambiar oxígeno y dióxido de carbono está limitada por la tasa de transporte de oxígeno de la sangre al tejido activo.
La medición del VO2máx en el laboratorio proporciona un valor cuantitativo de la capacidad de resistencia para comparar los efectos del entrenamiento individual y entre personas en entrenamiento de resistencia . El consumo máximo de oxígeno refleja la capacidad cardiorrespiratoria y la capacidad de resistencia en el rendimiento del ejercicio. Los atletas de élite, como los corredores de distancia competitivos , los ciclistas de carreras o los esquiadores de fondo olímpicos , pueden alcanzar valores de VO2máx superiores a 90 ml/(kg·min), mientras que algunos animales de resistencia, como los huskies de Alaska , tienen valores de VO2máx superiores a 200 ml/(kg·min).
En el entrenamiento físico , especialmente en su literatura académica, el VO2máx se utiliza a menudo como nivel de referencia para cuantificar los niveles de esfuerzo, como el 65% del VO2máx como umbral para el ejercicio sostenible, que generalmente se considera más riguroso que la frecuencia cardíaca , pero es más elaborado de medir.
El VO2máx se expresa como una tasa absoluta en (por ejemplo) litros de oxígeno por minuto (L/min) o como una tasa relativa en (por ejemplo) mililitros de oxígeno por kilogramo de masa corporal por minuto (p. ej., mL/(kg·min)). La última expresión se utiliza a menudo para comparar el rendimiento de los atletas de deportes de resistencia. Sin embargo, el VO2máx generalmente no varía linealmente con la masa corporal, ya sea entre individuos dentro de una especie o entre especies, por lo que las comparaciones de las capacidades de rendimiento de individuos o especies que difieren en el tamaño corporal deben realizarse con procedimientos estadísticos apropiados, como el análisis de covarianza . [2]
Medir con precisión el VO2máx implica un esfuerzo físico de duración e intensidad suficientes para agotar por completo el sistema de energía aeróbica. En las pruebas clínicas y deportivas generales, esto suele implicar una prueba de ejercicio gradual en la que se aumenta progresivamente la intensidad del ejercicio mientras se mide:
El VO2máx se mide durante una prueba de ejercicio cardiopulmonar (prueba CPX). La prueba se realiza en una cinta de correr o en un cicloergómetro . En sujetos no entrenados, el VO2máx es entre un 10% y un 20% menor cuando se utiliza un cicloergómetro en comparación con una cinta de correr. [4] Sin embargo, los resultados de los ciclistas entrenados en el cicloergómetro son iguales o incluso superiores a los obtenidos en la cinta de correr. [5] [6] [7]
El VO2máx clásico , en el sentido de Hill y Lupton (1923), se alcanza cuando el consumo de oxígeno se mantiene en un estado estable ("meseta") a pesar de un aumento en la carga de trabajo. La ocurrencia de una meseta no está garantizada y puede variar según la persona y el intervalo de muestreo, lo que lleva a protocolos modificados con resultados variados. [3]
El V̇O 2 también se puede calcular mediante la ecuación de Fick : , cuando estos valores se obtienen durante el ejercicio a un esfuerzo máximo. Aquí Q es el gasto cardíaco del corazón, C a O 2 es el contenido de oxígeno arterial y C v O 2 es el contenido de oxígeno venoso. ( C a O 2 – C v O 2 ) también se conoce como diferencia arteriovenosa de oxígeno .
La ecuación de Fick puede utilizarse para medir el VO2 en pacientes con enfermedades graves, pero su utilidad es baja incluso en casos sin esfuerzo. [8] Por otro lado, el uso de un VO2 basado en la respiración para estimar el gasto cardíaco parece ser bastante confiable. [ 9 ]
La necesidad de que un sujeto realice un esfuerzo máximo para medir con precisión el VO2máx puede ser peligrosa en aquellos con sistemas respiratorio o cardiovascular comprometidos; por lo tanto, se han desarrollado pruebas submáximas para estimar el VO2máx .
Una estimación del VO 2 máx se basa en las frecuencias cardíacas máxima y en reposo. En la formulación de Uth et al. (2004), se obtiene de la siguiente manera: [10]
Esta ecuación utiliza la relación entre la frecuencia cardíaca máxima (FCmáx ) y la frecuencia cardíaca en reposo (FCreposo ) para predecir el VO2máx . Los investigadores advirtieron que la regla de conversión se basaba únicamente en mediciones realizadas a hombres bien entrenados de entre 21 y 51 años, y que podría no ser fiable cuando se aplicara a otros subgrupos. También advirtieron que la fórmula es más fiable cuando se basa en la medición real de la frecuencia cardíaca máxima, en lugar de una estimación relacionada con la edad.
El factor constante Uth de 15,3 se da para hombres bien entrenados. [10] Estudios posteriores han revisado el factor constante para diferentes poblaciones. Según Voutilainen et al. 2020, el factor constante debería ser 14 en hombres de alrededor de 40 años con peso normal que nunca han fumado y sin enfermedades cardiovasculares, asma bronquial o cáncer. [11] Cada 10 años de edad reduce el coeficiente en uno, así como lo hace el cambio en el peso corporal de peso normal a obeso o el cambio de nunca fumador a fumador actual. En consecuencia, el VO 2 máx de los hombres obesos de 60 años que fuman actualmente debe estimarse multiplicando la relación entre la frecuencia cardíaca máxima y la frecuencia cardíaca en reposo por 10.
Kenneth H. Cooper realizó un estudio para la Fuerza Aérea de los Estados Unidos a finales de los años 1960. Uno de los resultados de este fue el test de Cooper en el que se mide la distancia recorrida corriendo en 12 minutos. [12] Con base en la distancia medida, se puede calcular una estimación del VO 2 máx [en mL/(kg·min)] invirtiendo la ecuación de regresión lineal, lo que nos da:
donde d 12 es la distancia (en metros) recorrida en 12 minutos.
Una ecuación alternativa es:
donde d ′ 12 es la distancia (en millas) recorrida en 12 minutos.
Existen otras pruebas confiables y calculadoras de VO2máx para estimar el VO2máx , en particular la prueba de aptitud física de múltiples etapas (o prueba de pitido ). [13]
Estimación del VO 2 máx a partir de una caminata cronometrada de una milla en pista (lo más rápido posible) en minutos decimales ( t , p. ej.: 20:35 se especificaría como 20,58), sexo, edad en años, peso corporal en libras ( BW , lbs) y frecuencia cardíaca de 60 segundos en pulsaciones por minuto ( HR , ppm) al final de la milla. [14] La constante x es 6,3150 para hombres, 0 para mujeres.
El coeficiente de correlación r para la fórmula generalizada es 0,88.
Los hombres tienen un VO2máx que es un 26 % más alto (6,6 ml/(kg·min)) que las mujeres en cinta de correr y un 37,9 % más alto (7,6 ml/(kg·min)) que las mujeres en cicloergómetro en promedio. [15] El VO2máx es en promedio un 22 % más alto (4,5 ml/(kg·min)) cuando se mide usando un cicloergómetro en comparación con una cinta de correr. [15]
El hombre sano promedio sin entrenamiento tiene un VO2máx de aproximadamente 35–40 mL/(kg·min). [16] [17] La mujer sana promedio sin entrenamiento tiene un VO2máx de aproximadamente 27–31 mL/(kg·min). [16] Estos puntajes pueden mejorar con el entrenamiento y disminuir con la edad, aunque el grado de capacidad de entrenamiento también varía ampliamente. [18]
En los deportes en los que la resistencia es un componente importante del rendimiento, como el ciclismo de ruta , el remo , el esquí de fondo , la natación y las carreras de larga distancia , los atletas de clase mundial suelen tener valores altos de VO 2 máx. Los corredores de élite masculinos pueden consumir hasta 85 ml/(kg·min), y las corredoras de élite femeninas pueden consumir alrededor de 77 ml/(kg·min). [19]
El ciclista noruego Oskar Svendsen ostenta el récord del VO2 más alto jamás medido, con 97,5 mL/(kg·min). [20] [21]
El VO2máx se ha medido en otras especies animales. Durante la natación con carga, los ratones tuvieron un VO2máx de alrededor de 140 mL/(kg·min). [22] Los caballos pura sangre tuvieron un VO2máx de alrededor de 193 mL/(kg·min) después de 18 semanas de entrenamiento de alta intensidad. [23] Los perros esquimales de Alaska que participaron en la carrera de trineos tirados por perros Iditarod Trail tuvieron valores de VO2máx de hasta 240 mL/(kg·min). [24] El VO2máx estimado para los antílopes berrendos fue de hasta 300 mL/(kg·min). [25]
Los factores que afectan el VO 2 se pueden separar en oferta y demanda. [26] La oferta es el transporte de oxígeno desde los pulmones a las mitocondrias (combinando la función pulmonar , el gasto cardíaco , el volumen sanguíneo y la densidad capilar del músculo esquelético), mientras que la demanda es la velocidad a la que las mitocondrias pueden reducir el oxígeno en el proceso de fosforilación oxidativa . [26] De estos, los factores de oferta pueden ser más limitantes. [26] [27] Sin embargo, también se ha argumentado que, si bien los sujetos entrenados probablemente tengan una oferta limitada, los sujetos no entrenados pueden tener una limitación de demanda. [28]
Las características generales que afectan el VO2máx incluyen la edad, el sexo , la condición física y el entrenamiento, y la altitud. El VO2máx puede ser un mal predictor del rendimiento en corredores debido a las variaciones en la economía de carrera y la resistencia a la fatiga durante el ejercicio prolongado. El cuerpo funciona como un sistema. Si uno de estos factores es deficiente, entonces la capacidad normal de todo el sistema se reduce. [28]
La eritropoyetina (EPO) puede aumentar significativamente el VO2máx tanto en humanos como en otros mamíferos. [ 29] Esto hace que la EPO sea atractiva para los atletas en deportes de resistencia , como el ciclismo profesional. La EPO ha estado prohibida desde la década de 1990 como una sustancia ilícita para mejorar el rendimiento , pero en 1998 se había generalizado en el ciclismo y condujo al caso Festina [30] [31] además de ser mencionada omnipresentemente en el informe de la USADA de 2012 sobre el equipo de ciclismo profesional del Servicio Postal de Estados Unidos . [32] Greg LeMond ha sugerido establecer una línea de base para el VO2máx de los ciclistas ( y otros atributos) para detectar aumentos anormales en el rendimiento. [33]
El VO2máx /pico se utiliza ampliamente como indicador de aptitud cardiorrespiratoria (CRF) en grupos selectos de atletas o, raramente, en personas bajo evaluación de riesgo de enfermedad. En 2016, la Asociación Estadounidense del Corazón (AHA) publicó una declaración científica que recomendaba que la CRF, cuantificable como VO2máx / pico, se evaluara regularmente y se usara como un signo vital clínico; se puede utilizar la ergometría (medición de la potencia del ejercicio) si no se dispone de VO2 . [ 34] Esta declaración se basó en evidencia de que los niveles de aptitud física más bajos se asocian con un mayor riesgo de enfermedad cardiovascular, mortalidad por todas las causas y tasas de mortalidad. [34] Además de la evaluación de riesgos, la recomendación de la AHA citó el valor de medir la aptitud para validar las prescripciones de ejercicio , el asesoramiento sobre actividad física y mejorar tanto el manejo como la salud de las personas evaluadas. [34]
Un metaanálisis de 2023 de estudios de cohorte observacionales mostró una asociación inversa e independiente entre el VO2máx y el riesgo de mortalidad por todas las causas. [35] Cada aumento de un equivalente metabólico en la aptitud cardiorrespiratoria estimada se asoció con una reducción del 11 % en la mortalidad. [35] El tercio superior de las puntuaciones de VO2máx representó una mortalidad un 45 % menor en las personas en comparación con el tercio inferior. [35]
A partir de 2023, el VO 2 máx. rara vez se utiliza en la práctica clínica habitual para evaluar la aptitud cardiorrespiratoria o la mortalidad debido a su considerable demanda de recursos y costos. [36] [37]
El fisiólogo británico Archibald Hill introdujo los conceptos de consumo máximo de oxígeno y deuda de oxígeno en 1922. [38] [27] Hill y el médico alemán Otto Meyerhof compartieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1922 por su trabajo independiente relacionado con el metabolismo energético muscular. [39] Sobre la base de este trabajo, los científicos comenzaron a medir el consumo de oxígeno durante el ejercicio. Las contribuciones clave fueron realizadas por Henry Taylor en la Universidad de Minnesota , los científicos escandinavos Per-Olof Åstrand y Bengt Saltin en los años 1950 y 1960, el Laboratorio de Fatiga de Harvard , universidades alemanas y el Centro de Investigación Muscular de Copenhague. [40] [41]
