Physiological factors that affect maximal oxygen uptake and lactate threshold during endurance training

Abstract

Purpose

Maximal oxygen uptake signifies the greatest rate of consumed oxygen and is commonly measured for clinical exercise testing, cardiovascular fitness, and aerobic endurance. During continued endurance exercise, cardiac efficiency must be sufficient to meet the metabolic demands of working tissues. As a result, maximal oxygen testing is considered the gold standard for determining endurance and cardiorespiratory fitness. An increase in oxygen utilization suggests a more efficient oxygen consumption and use by working muscles, which affords the potential of sustained exercise workload.

Methodology

A literature search was done using PubMed, ScienceDirect, and Scopus with keywords of maximal oxygen uptake, lactate threshold, cardiac output, and endurance/aerobic training.

Results

Four important physiological factors may limit maximum oxygen uptake. Three limitations are considered central: (1) respiratory system, (2) maximum cardiac output, and (3) oxygen-carrying capacity. The fourth factor relates to a peripheral limitation, specifically mitochondrial and capillary density. Adaptations within the cardiovascular and metabolic systems arising from endurance training are numerous.

Results

These adaptations are exhibited from improvements in significant parameters of endurance fitness, specifically maximal oxygen uptake and lactate threshold.

Conclusion

An improvement in more than one of these parameters will result in an improvement in endurance exercise performance. Several studies have investigated the effects of endurance training on cardiovascular and metabolic function. The results from these studies are varied and contradictory. Table S1 summarizes the relevant studies and their findings.

Objectif

La consommation maximale d’oxygène représente le débit le plus élevé d’oxygène consommé et est généralement mesurée lors de tests d’effort pour évaluer la condition cardiovasculaire et l’endurance aérobie. Pendant l’exercice d’endurance continu, l’efficacité cardiaque doit être suffisante pour répondre aux exigences métaboliques des tissus. Par conséquent, le test de VO_2max est considéré comme l’étalon-or pour déterminer l’endurance et l’aptitude cardiorespiratoire. Une augmentation de celle-ci suggère une consommation et une utilisation plus efficaces de l’oxygène par les muscles qui travaillent, ce qui offre le potentiel d’une charge de travail soutenue.

Méthodologie

Une recherche documentaire a été effectuée à l’aide de PubMed, de ScienceDirect et de Scopus avec comme mots clés consommation maximale d’oxygène, seuil de lactate, débit cardiaque et entraînement aérobie/d’endurance.

Résultats

Quatre facteurs physiologiques importants peuvent limiter la consommation maximale d’oxygène. Trois limites sont considérées comme centrales : (1) le système respiratoire, (2) le débit cardiaque maximal et (3) la capacité de transport d’oxygène. Le quatrième facteur concerne une limitation périphérique, en particulier la densité mitochondriale et capillaire. Les adaptations au sein des systèmes cardiovasculaires et métaboliques résultant de l’entraînement d’endurance sont nombreuses.

Résultats

Ces adaptations sont mises en évidence par des améliorations des paramètres significatifs de la condition physique d’endurance, en particulier l’absorption maximale d’oxygène et le seuil de lactate.

Conclusion

Une amélioration de plus d’un de ces paramètres se traduira par une amélioration de la performance de l’exercice d’endurance. Plusieurs études ont étudié les effets de l’entraînement en endurance sur la fonction cardiovasculaire et métabolique. Les résultats de ces études sont variés et contradictoires. Le Tableau S1 résume les études pertinentes et leurs résultats.