Максимальное потребление кислорода — МПК, или VO₂max — часто используют как показатель кардиореспираторной подготовленности. Но результат теста не является анализом митохондрий. Он отражает работу всей системы, которая доставляет кислород к активно работающим мышцам и позволяет им его использовать.
Что измеряет МПК
Во время лабораторного теста с возрастающей нагрузкой анализатор оценивает объём потребляемого кислорода по дыхательным газам. Итог зависит от нескольких звеньев одновременно: вентиляции и газообмена в лёгких, работы сердца, кровотока, способности крови переносить кислород, его извлечения тканями, объёма задействованных мышц и самого протокола теста. На результат также влияют усилие участника, выбранная нагрузка и условия измерения.
Поэтому одинаковое значение МПК не указывает на одну и ту же причину у разных людей. Низкий результат сам по себе не говорит, какое звено ограничило нагрузку. Высокий результат тоже не является прямым подтверждением того, что функция митохондрий нормальна во всех тканях.
МПК связано с митохондриями, но не равно их функции
Неверно как считать VO₂max прямым тестом митохондрий, так и объявлять его никак с ними не связанным. В исследовании 19 молодых мужчин сравнили МПК, восстановление фосфокреатина в мышце по данным магнитно-резонансной спектроскопии и дыхательную способность мышечных волокон из биопсии. VO₂max статистически связывалось с митохондриальным дыханием, но согласие между показателями было неполным: разные методы описывали связанные, но не тождественные свойства. Маленькая выборка здоровых мужчин не задаёт диагностические пороги для других людей. Первичное исследование.
Другой эксперимент сравнивал дыхательную способность волокон из биопсии с потреблением кислорода при нагрузке у тренированных и нетренированных мужчин. Связь между показателями различалась в этих группах; у тренированных участников локальная митохондриальная способность заметно превышала использованную при нагрузке. Это показывает, почему значение МПК нельзя переводить в универсальную цифру «митохондриальной мощности». Первичное исследование.
Сопоставление с кровоснабжением тоже важно. В исследовании биопсий квадрицепса дыхательная способность митохондрий в лабораторных условиях была выше локального потребления кислорода мышцей при езде на велосипеде. Измерялись разные вещи: потенциал небольшого образца мышечной ткани вне организма и фактическое потребление кислорода работающей мышцей в живом организме. Первичное исследование.
Что считается более прямым измерением
Чтобы исследовать дыхательную способность митохондрий конкретной мышцы, лаборатория может изучить образец ткани после биопсии: проницаемые мышечные волокна помещают в респирометр и измеряют потребление кислорода при заданных субстратах и условиях. Такой метод ближе к прямому измерению, чем МПК, потому что оценивает дыхание митохондрий в образце ткани. Но он инвазивен, требует специализированной лаборатории и характеризует взятую ткань в условиях теста — не все митохондрии организма и не весь обмен энергией.
Даже внутри лаборатории «маркер митохондрий» не всегда означает измерение их работы. Например, активность цитратсинтазы, количество митохондриальной ДНК и содержание отдельных белков описывают разные стороны содержания или состава ткани. В исследовании 16 здоровых мужчин показатели по-разному отражали электронно-микроскопическую оценку содержания митохондрий и дыхание мышечных волокон; митохондриальная ДНК оказалась слабым маркером содержания. Первичное исследование.
Восстановление фосфокреатина после нагрузки с помощью ³¹P-МР-спектроскопии может дать более локальную оценку окислительной способности мышцы без биопсии. Однако это всё равно косвенный метод. В исследовании 19 мужчин его результаты, как и МПК, были связаны с дыханием волокон из биопсии, но методы не совпадали полностью. Первичное исследование.
Дыхание тромбоцитов тоже изучают как доступный клеточный тест, но результаты нельзя автоматически переносить на скелетные мышцы. В эксперименте с образцами крови 16 здоровых взрослых измеренные показатели менялись в зависимости от подготовки клеток, состава среды и прибора. Это лабораторный метод с собственными условиями и ограничениями, а не универсальный анализ «энергетики организма». Первичное исследование.
Как не переинтерпретировать результат
МПК отвечает на узкий, но полезный вопрос: сколько кислорода организм способен потреблять при выбранном максимальном тесте. Оно может помочь описать физическую работоспособность и изменения после тренировок, но само по себе не выявляет, почему результат получился таким, не диагностирует митохондриальное заболевание и не измеряет работу митохондрий конкретного органа.
Если клинический вопрос касается митохондриальной функции, исследование подбирают под него. Прямое измерение требует образца ткани и лабораторного анализа; другие методы, включая МПК, фосфокреатиновое восстановление или клеточные тесты, остаются функциональными показателями или суррогатами с разной областью применения. Ни один результат нельзя трактовать вне метода, исследуемой ткани и клинического контекста.
Главное: МПК — показатель интегральной аэробной способности, связанный с митохондриями, но не являющийся их прямым измерением. Для оценки дыхательной функции митохондрий мышцы используют лабораторный анализ ткани; и он отвечает лишь на вопрос о конкретном образце и конкретном протоколе.
Источники
- Boushel et al. Muscle mitochondrial capacity exceeds maximal oxygen delivery in humans
- Gifford et al. Symmorphosis and skeletal muscle VO₂max: differing constraints in trained and untrained humans
- Mancilla et al. Invasive and noninvasive markers of human skeletal muscle mitochondrial function
- Larsen et al. Biomarkers of mitochondrial content in skeletal muscle of healthy young human subjects
- Porter et al. Mitochondrial respiratory function in human platelets