Таким образом, основным критерием здоровья следует считать величину МПК данного индивида. Именно МПК является количественным выражением уровня здоровья, показателем «количества» здоровья. Помимо МПК важным показателем аэробных возможностей организма является уровень порога анаэробного обмена (ПАНО), который отражает эффективность аэробного процесса. ПАНО соответствует такой интенсивности мышечной деятельности, при которой кислорода уже явно не хватает для полного энергообеспечения, резко усиливаются процессы бескислородного (анаэробного) образования энергии за счет расщепления веществ, богатых энергией (креатинфосфата и гликогена мышц), и накопления молочной кислоты.
При интенсивности работы на уровне ПАНО концентрация молочной кислоты в крови возрастает от 2,0 до 4,0 ммоль/л, что является биохимическим критерием ПАНО. Величина МПК характеризует мощность аэробного процесса, т. е. количество кислорода, которое организм способен усвоить (потребить) в единицу времени (за 1 мин). Она зависит в основном от двух факторов: функции кислородтранспортной системы и способности работающих скелетных мышц усваивать кислород.
Емкость крови (количество кислорода, которое может связать 100 мл артериальной крови за счет соединения его с гемоглобином) в зависимости от уровня тренированности колеблется в пределах от 18 до 25 мл. В венозной крови, оттекшей от работающих мышц, содержится не более 6-12 мл кислорода (на 100 мл крови). Это означает, что высококвалифицированные спортсмены при напряженной работе могут потреблять до 15-18 мл кислорода из каждых 100 мл крови. Если учесть, что при тренировке на выносливость у бегунов и лыжников минутный объем крови может возрастать до 30-35 л/мин, то указанное количество крови обеспечит доставку к работающим мышцам кислорода и его потребление до 5,0-6,0 л/мин – это и есть величина МПК.
Таким, наиболее важным фактором, определяющим и лимитирующим величину максимальной аэробной производительности, является кислородтранспортная функция крови, которая зависит от кислородной емкости крови, а также сократительной и «насосной» функции сердца, определяющей эффективность кровообращения. Не менее важную роль играют и сами «потребители» кислорода – работающие скелетные мышцы.
По своей структуре и функциональным возможностям различают два типа мышечных волокон – быстрые и медленные.
Быстрые (белые) мышечные волокна – это толстые волокна, способные развивать большую силу и скорость мышечного сокращения, но не приспособленные к длительной работе на выносливость. В быстрых волокнах преобладают анаэробные механизмы энергообеспечения.
Медленные (красные) волокна приспособлены к длительной малоинтенсивной работе – за счет большого числа кровеносных капилляров, содержания миоглобина (мышечного гемоглобина) и большей активности окислительных ферментов. Это окислительные мышечные клетки, энергообеспечение которых осуществляется аэробным путем (за счет потребления кислорода).
Поскольку состав мышечных волокон в основном генетически обусловлен, при выборе спортивной специализации этот фактор должен обязательно учитываться. Так, у бегунов на длинные дистанции и марафонцев мышцы нижних конечностей на 70-80% состоят из медленных окислительных волокон и только на 20-30% – из быстрых анаэробных. У бегунов-спринтеров, прыгунов и метателей соотношение состава мышечных волокон противоположное.
Еще одна составляющая аэробной производительности организма – запасы основного энергетического субстрата (мышечного гликогена), которые определяют емкость аэробного процесса, т. е. способность длительное время поддерживать уровень потребления кислорода, близкий к максимальному. Это так называемое время удержания МПК.
Запасы гликогена в скелетных мышцах у нетренированных людей составляют около 1,4%, а у мастеров спорта – 2,2%. Они могут увеличиваться под влиянием тренировки на выносливость от 200 до 300-400 г, что эквивалентно 1200-1600 ккал энергии (1 г углеводов при окислении дает 4,1 ккал). Максимальные значения аэробной мощности (МНЮ отмечены у бегунов на длинные дистанции и лыжников, а емкости – у марафонцев и велосипедистов-шоссейников, т. е. в таких видах спорта, которые требуют максимальной продолжительности мышечной деятельности.
Связь между аэробными возможностями организма и состоянием здоровья впервые была обнаружена американским врачом Купером. Он доказал, что люди, имеющие уровень МПК 42 мл/мин/кг и выше, не страдают хроническими заболеваниями и имеют показатели артериального давления в пределах нормы. Более того, была установлена тесная взаимосвязь величины МПК и факторов риска ИБС: чем выше уровень аэробных возможностей, тем лучше показатели артериального давления, холестеринового обмена и массы тела.
Таким образом, эндогенные факторы риска ИБС формируются лишь при снижении аэробных возможностей до определенного предела. Предельная (пороговая) величина МПК для мужчин 42 мл/мин/кг, для женщин – 35 мл/ мин/кг, что обозначается как безопасный уровень соматического здоровья. Имеются данные, что величина аэробных возможностей может служить весьма информативным критерием прогнозирования смерти не только от сердечно-сосудистых заболеваний, но и в результате злокачественных новообразований (Б.М. Липовецкий, «Атеросклероз и его осложнения со стороны сердца, мозга и аорты» 1985).
В связи с этим в настоящее время наметилась тенденция количественного подхода к оценке уровня здоровья (Н.М. Амосов, Я.А. Бендет «Физическая активность и сердце», 1984). По Н.М. Амосову, «количество» здоровья определяется суммой резервных мощностей кислородтранспортной системы (МПК). В зависимости от величины МПК для нетренированных людей выделяются 5 функциональных классов, или уровней, физического состояния. Абсолютные значения МПК зависят от массы тела, поэтому у женщин эти показатели на 20-30% ниже, чем у мужчин. Однако при сравнении относительных показателей на 1 кг массы тела эти различия в значительной степени нивелируются.
Представляют интерес данные о величине максимальной аэробной мощности у населения стран с различным уровнем двигательной активности. Наиболее высокие значения МПК отмечаются у жителей Швеции (58 мл/кг) – страны с традиционно высоким уровнем развития массовой физической культуры. На втором месте - американцы (49 мл/кг). Самый низкий показатель аэробной производительности у населения Индии (36,8 мл/кг), большая часть которого склонна к пассивному, созерцательному образу жизни. Таковы результаты исследований, выполненных в рамках Международной биологической программы. Для более точного определения уровня физического состояния принято оценивать его по отношению к должным величинам МПК (ДМПК), соответствующим средним значениям нормы для данного возраста и пола. Определение фактической величины МПК прямым методом достаточно сложно, поэтому в массовой физической культуре широкое распространение получили косвенные методы определения максимальной аэробной производительности расчетным путем. Наиболее информативным является тест PWC170 – физическая работоспособность при пульсе 170 уд/мин.
При проведении велоэргометрического теста у 1000 рабочих Г.Л. Апанасенко (1988) пришел к выводу: пороговой величине физической работоспособности, гарантирующей стабильное здоровье, соответствует мощность нагрузки на последней ступени теста, равная для мужчин 2,8, а для женщин – 2,0 Вт/к* (соответственно 42 и 35 мл/кг МНЮ. По данным Б.А. Пироговой (1985), критической границей мощности, показанной в максимальном велоэргометрическом тесте, считается величина, равная 190 Вт (или 3 Вт/кг для мужчин и 2 Вт/кг для женщин). Уменьшение показателей физической работоспособности ниже указанных величин приводит к прогрессирующему росту заболеваемости. Следует отметить, что в процессе – занятий оздоровительной физической культурой в качестве функциональной пробы используется субмаксимальный велоэргометрический тест, по мощности нагрузки соответствующий 75% от должной возрастной величины МПК. Поскольку между потреблением кислорода и частотой сердечных сокращений имеется тесная зависимость, то увеличение нагрузки в тесте производится до уровня ЧСС, соответствующего 75% от МПК. Мощность работы, показанная при этой величине ЧСС, и считается максимальной для данного испытуемого.
Хотя показатели физической работоспособности наиболее объективно отражают уровень физического состояния, для его оценки могут использоваться и другие методы, основанные на корреляционной зависимости между величиной МПК и основными функциональными показателями систем жизнедеятельности организма. Так, количество здоровья можно ориентировочно определить, пользуясь балльной системой оценок уровня физического состояния. В зависимости от величины каждого функционального показателя начисляется определенное количество баллов (от -7 до 7).
Уровень здоровья оценивается по сумме баллов всех показателей. Одна из таких систем предложена профессором Г.Л. Апанасенко. Такая система оценки уровня здоровья может использоваться во врачебно-физкультурных диспансерах или кабинетах здоровья при поликлиниках. Ее преимущество заключается в том, что она не требует проведения специального велоэргометрического теста, необходимого для определения физической работоспособности. По данной системе оценок безопасный уровень здоровья (выше среднего) ограничивается 14 баллами. Это наименьшая сумма баллов, которая гарантирует отсутствие клинических признаков болезни. Характерно, что к IV и V уровню относятся только лица, регулярно занимающиеся оздоровительной тренировкой (в основном бегом). Хотя такая оценка уровня здоровья является менее точной, она позволяет за счет определения простейших функциональных показателей быстро провести массовое медицинское обследование и диспансеризацию населения. В результате выявляются лица с ослабленным здоровьем и привлекаются к занятиям физической культурой.