VO2 max cao hơn không phải lúc nào cũng tốt

Theo một nghiên cứu mới đây, việc cải thiện khả năng hấp thụ oxy có thể phải đồng nghĩa với việc đánh đổi hiệu năng sử dụng

Tác giả Alex Hutchinson

Đầu năm nay, các nhà nghiên cứu tại Na Uy đã công bố một báo cáo nghiên cứu về vận động viên xe đạp Oskar Svendsen. Điểm đặc biệt của vận động viên này là anh nắm giữ kỷ lục là người có chỉ số VO2 max cao nhất năm anh mới 18 tuổi và vài tuần sau đó anh giành chức vô định thế giới bộ môn đua xe đạp dành cho thanh thiếu niên. Tuy nhiên, chỉ sau thời gian ngắn bước chân vào sự nghiệp chuyên nghiệp, anh này đã phải giải nghệ trước khi tròn 21 tuổi. Cũng như những chỉ số tuyệt vời về khả năng hấp thụ oxy của Svendsen khi đo trong phòng thí nghiệm, một câu hỏi còn bỏ ngỏ về sự thăng trầm của vận động viên này là tại sao anh ta không thể trở thành vận động viên xe đạp giỏi?

Một nghiên cứu mới được hai tác giả Mikael Flockhart và Filip Larsen thuộc Đại học Khoa học Thể thao và Y tế công bố trên Tạp chí Sinh lý học Ứng dụng đã góp phần giải đáp cho câu hỏi này và làm nóng lên một chủ đề bao quát hơn về hướng tập luyện các môn thể thao sức bền. Về cơ bản, Flockhart và Larsen chỉ ra một sự thật phũ phàng là hiệu năng sử dụng năng lượng của Svendsen rất tệ. Cơ thể anh được trang bị động cơ của chiếc Ferrari nhưng lại đốt nhiên liệu một cách lãng phí và hai tác giả cho rằng đây không hẳn là điều trùng hợp ngẫu nhiên.

Từ lâu nay các chuyên gia sinh lý học đã phân vân về câu hỏi liệu có hay không sự đánh đổi giữa việc có chỉ số VO2 max siêu cao, tức tốc độ đốt năng lượng qua quá trình trao đổi chất có sử dụng oxy rất cao với hiệu năng đốt năng lượng đó hay không, tức đạt hiệu quả vận động cao nhất (cụ thể là tốc độ chạy hoặc đạp xe) từ mỗi đơn vị năng lượng bị đốt bỏ.

Ví dụ, trở lại thời điểm năm 1991 khi bác sỹ Michael Joyner thuộc hệ thống bệnh viện Mayo Clinic đã công bố một nghiên cứu có sức ảnh hưởng lớn về các yếu tố giới hạn cuối cùng trong chạy marathon. Ở nghiên cứu này ông tính toán rằng, trên lý thuyết, một chân chạy có chỉ số VO2 max rất cao nhưng ở mức thực tế, có hiệu năng chạy cao (khả năng sử dụng năng lượng hiệu quả) và ngưỡng lactate cao có thể chạy marathon dưới 2 giờ. Nhưng ông cũng thừa nhận việc tìm được một vận động có cả giá trị VO2 max và hiệu năng chạy cao là điều hầu như không thể hoặc vì lý do sinh lý nào đó cả hai chỉ số này không thể cùng đạt mức tối đa trên cùng một cơ thể: theo ông “có lẽ một chỉ số VO2 max cao không đồng bộ với một hiệu năng chạy tốt”.

Ông Joyner đã trích dẫn một số số liệu từ các nghiên cứu trước đó cho rằng nếu các yếu tố khác không đổi, chân chạy có chỉ số VO2 max cao hơn thường có hiệu năng chạy thấp hơn và ngược lại. Các tác giả Flockhart và Larsen chỉ ra rằng số liệu nghiên cứu về Svendsen được thu thập từ 8 lần thử nghiệm trong phòng thí nghiệm có giá trị nghiên cứu lâu dài về vấn đề này.

Chỉ số hiệu năng vận động ròng (năng lượng truyền tới bàn đạp xe chia cho tốc độ đốt năng lượng) của Svendsen đạt mức cao nhất ở thời điểm trước khi anh này tập luyện, ở mức 21,5%. Khi anh này bắt đầu tập luyện, chỉ số VO2 max bắt đầu đạt mức kỷ lục và hiệu năng bắt đầu giảm, dao động trong khoảng 19,8-20,5%. Sau khi anh bỏ môn xe đạp, hiệu năng lại tăng lên 22% và chỉ số VO2 max giảm. Nói cách khác, mỗi khi chỉ số VO2 max của anh tăng, hiệu năng lại giảm và ngược lại.

Trong nhiều thập kỷ qua, sự đánh đổi này đã là chủ đề tranh luận rất sôi nổi và câu hỏi còn bỏ ngỏ cho tới nay là tại sao lại có sự đánh đổi này. Câu trả lời khả dĩ đã được chính hai tác giả Flockhart và Larsen đưa ra trong một nghiên cứu khác được công bố trên Tạp chí Nature Communications. Ở nghiên cứu này, hai ông dựng lên mô hình chi tiết về cơ chế các tế bào trong cơ thể điều phối việc sản sinh năng lượng để đáp ứng nhu cầu khi chúng ta tập các môn thể thao sức bền. Bên cạnh trình bày các quá trình sinh hóa phức tạp, các tác giả này cho rằng họ đã tìm ra được lời giải ở một khía cạnh mà họ đặt tên là “Phức hợp I”.

Điểm cốt lõi của phát hiện này là các tế bào cơ của chúng ta luôn phải lựa chọn đánh đổi giữa tối đa hóa lượng năng lượng được sản sinh và tối đa hóa hiệu quả sản sinh năng lượng. Tế bào sản sinh ra ATP (nhiên liệu để cơ co giãn) theo một vài cách khác nhau từ các nguồn năng lượng dự trữ như tinh bột và mỡ. Khi chúng ta chạy nhẹ, các tế bào sẽ tự động lựa chọn cơ chế trao đổi chất hiệu quả nhất sao cho có thể duy trì nguồn cung nhiên liệu lâu nhất có thể. Nhưng khi chúng ta tăng tốc, tới một điểm nhất định những cơ chế trao đổi chất hiệu quả này không thể tiếp tục duy trì tốc độ sản sinh ATP để đáp ứng nhu cầu của hệ cơ và các tế bào sẽ chuyển sang sử dụng cơ chế trao đổi chất kém hiệu quả hơn nhưng có thể sản sinh ATP nhanh hơn nhưng đốt năng lượng nhiều hơn.

Về tổng quan, hai cơ chế này được gọi là cơ chế hiếu khí (aerobic – có sử dụng oxy) và kỵ khí (anaerobic – không sử dụng oxy) và hai cơ chế này được ngăn cách bởi ngưỡng đào thải lactate. Nhưng sự chuyển đổi giữa hai cơ chế này không đơn giản chỉ là cơ chế bật/tắt mà đó là sự chuyển dịch từ từ trong chuỗi các phản ứng trao đổi chất trong quá trình các tế bào của cơ thể cố gắng duy trì mức hiệu quả cao nhất có thể khi sản sinh ATP. Thực tế, cơ thể chúng ta chạm tới một ngưỡng khác trước ngưỡng đào thải lactate. Larsen và các đồng nghiệp gọi ngưỡng này là “Phức hợp I” hay gọi tắt là CImax và đây chính là ngưỡng cơ thể bắt đầu dừng duy trì trạng thái trao đổi chất hiệu quả nhất. Khi quan sát các vận động viên xe đạp trong khuôn khổ nghiên cứu của mình, Flockhart và Larsen phát hiện thấy cơ thể chạm ngưỡng này ở mức 55-65% nhịp tim tối đa.

Phức hợp I là một nhóm các protein của ty thể đóng vai trò hết sức quan trọng trong hoạt động sản sinh ATP có sử dụng oxy. Ở ngưỡng CImax, những protein này hoạt động tối đa công suất và không thể tăng them tốc độ sản sinh ATP. Do đó, theo mô hình của Flockhart và Larsen, các tế bào bắt đầu bỏ qua Phức hợp I và lựa chọn cơ chế sản sinh ATP nhanh hơn nhưng kém hiệu quả hơn nhằm đáp ứng yêu cầu vận động cường độ cao hơn. Nói cách khác, Larsen cho rằng “chúng ta phải hao phí lượng năng lượng nhất định để duy trì tốc độ thi đấu.”

Lý giải trên chú trọng vào quá trình diễn ra khi chúng ta thực hiện một hoạt động vận đông ngắn và cơ thể cố gắng cân bằng giữa hiệu năng và lượng năng lượng được sản sinh. Nhưng khi chúng ta tập luyện trong thời gian dài hơn và áp lực lặp đi lặp lại lên cơ thể thì sao? Chúng ta có thể chia quá trình cơ thể thích nghi với hoạt động tập luyện sức bền thành hai khía cạnh: 1) cơ thể đưa oxy tới hệ cơ nhiều hơn; và 2) hệ cơ sử dụng oxy hiệu quả hơn. Cả hai khía cạnh này đều quan trọng nhưng mức độ quan trọng tương đối của chúng lại phụ thuộc vào mục tiêu tập luyện của chúng ta.

Nếu chúng ta chú trọng vào tập các bài tập VO2 max như các bài interval có thời lượng từ 3-5 phút, chúng ta sẽ cải thiện được hệ tim mạch và có thể đưa oxy tới hệ cơ nhiều hơn và do đó chỉ số VO2 max sẽ tăng. Nhưng nếu khi đó chúng ta chưa tăng công suất của các ty thể của hệ cơ thì ty thể sẽ sớm đạt ngưỡng công suất tối đa và đồng nghĩa với việc chúng ta sẽ chạm ngưỡng CImax nhanh hơn. Theo Larsen, đây chính là điều đã xảy đến với Svendsen: hoạt động tập luyện khiến chỉ số VO2 max của anh này đạt mức cao kỷ lục cũng chính là nhân tố khiến cơ thể anh sản sinh năng lượng kém hiệu quả hơn.

Ngược lại, dù trên thực tế chưa có thử nghiệm nào việc “tập luyện để cải thiện CImax” nhưng Larsen cho rằng các bài tập dài ở cường độ thấp sẽ giúp cơ thể chuyển sang thích nghi theo hướng tăng cường công suất của các ty thể trong hệ cơ. Dù VO2 max không cải thiện nhiều nhưng cơ thể sẽ đốt năng lượng hiệu quả hơn. Đối với nhóm vận động viên cự ly 5KM, mục tiêu tối thượng là tối đa hóa chỉ số VO2 max dù có đánh đổi hiệu quả tới đâu. Điều này ngược lại đối với dân chạy siêu dài. Còn đối với trường hợp của Oskar Svendsen, tìm được điểm nào đó ở giữa có lẽ là lựa chọn hợp lý nhất.

Thoạt nhìn, việc khuyến khích các vận động viên 5KM tập các bài tập cường độ cao ngắn thường xuyên hơn các vận động viên cự ly siêu dài là điều rất bình thường nhưng nếu kết quả nghiên cứu của Flockhart và Larsen đúng, việc tập luyện liên tục các bài interval chú trọng vào chỉ số VO2 max lại không chỉ là việc tiêu tốn thời gian tập luyện đối với các vận động viên đường dài và siêu dài. Với việc gia tăng khoảng cách giữa khả năng cung cấp và khả năng hấp thụ oxy và qua đó đẩy cơ thể rơi vào tình trạng nhanh đạt ngưỡng CImax thì trên thực tế, hiệu quả của chúng ta ở tốc độ thi đấu sẽ giảm. Tóm lại, Larsen cho rằng các huấn luyện viên nên kiểm tra định kỳ ngưỡng CImax của các vận động viên để xem mức độ tiến bộ ra sao hoặc tối thiểu để xem ngượng này có bị sụt giảm hay không trong suốt giai đoạn tập luyện.

Lời kết: quan điểm cho rằng việc tập trung quá nhiều vào các bài tập tối ưu hóa chỉ số VO2 max có thể tác động tiêu cực tới hiệu quả sản sinh năng lượng không đồng nghĩa với việc các vận động viên cự ly siêu dài không nên tập các bài tập cải thiện VO2 max. Chúng ta cần để ý rằng thành tích tập luyện của Svendsen được cải thiện khi thể lực của anh này được cải thiện dù hiệu quả giảm. Nhưng theo các kết quả nghiên cứu mới, việc tập luyện quá thiên lệch về bất cứ thái cực nào giữa năng lượng và hiệu quả sử dụng năng lượng đều có thể phản tác dụng. Và những phát hiện này cho thấy chúng ta không cần phải có chỉ số VO2 max siêu việt mới có thể thống trị các môn thể thao sức bền mà thực tế thậm chí không có chỉ số này cao nhiều khi lại càng tốt.

Tác giả Alex Hutchinson cũng là tác giả của cuốn sách khá nổi tiếng về tập luyện sức bền “Endure: Mind, Body, and the Curiously Elastic Limits of Human Performance”