Anaerobik eşik, egzersiz sırasında vücudun artan metabolik ihtiyacının aerobik enerji sistemlerince tam olarak karşılanamadığından anaerobik enerji üretimindeki artışın başladığı metabolizma değişim bölgesini tanımlamaktadır. Egzersiz sırasında aerobik metabolizmaya anaerobik metabolizmanın eklendiği bu değişme bölgesinde arteriyal kan laktat konsantrasyonunun da sistematik olarak istirahat seviyesinin üzerine doğru artmaya başladığı gösterilmiştir ¹.

Anaerobik eşik, spor ve klinik bilimlerinde; egzersiz tiplerinin sınıflandırılmasında ², farklı sağlık durumundaki bireylere uygun egzersiz ve rehabilitasyon programları hazırlanmasında ^{3, 4}, hastaların fonksiyonel kapasitelerinin sınıflandırılarak rehabilitasyon sırasında hastaların egzersiz performanslarının takibinde ⁵ ve ameliyat sonucu artacak olan metabolik strese karşı cevabı önceden ölçerek ağır batın ameliyatları sonrası ölüm riskinin azaltılması ⁶ gibi durumlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Anaerobik eşiğin belirlenmesinde en etkin yöntem olarak egzersiz sırasında belirli aralıklarla arteriyal kandaki laktat konsantrasyonu ölçümüdür ⁷. Egzersiz sırasında kan örnekleri almadan solunum ve akciğer gaz değişim parametrelerinden anaerobik eşiğin hesaplanabileceği de gösterilmiştir ^{1, 8}. Conconi ve ark. ⁹ egzersiz sırasında kalp atım hızı-iş gücü arasındaki ilişki kullanılarak anaerobik eşik hesaplanabileceğini ileri sürmüştür. Bu yöntem akciğer gaz değişim parametrelerine dayanan yöntemlerden daha ucuz olup (pahalı ve hassas laboratuar aletlerine ihtiyaç duyulmadan) laboratuar dışında (özellikle de spor sahalarında) aerobikanaerobik ölçümleri yapabilen yöntem olarak kullanılmaktadır.

Metabolik stresin düzenli olarak artırıldığı egzersizlerde kalp atım hızı artan enerji ihtiyacına göre paralel artmaktadır. Belirli bir noktanın üzerinde ise kalp atım hızında paralellik bozulmakta ve kalp atımı metabolizmaya göre farklılıklar göstermektedir. Conconi ve ark. egzersiz sırasında kalp hızı-iş gücü arası kırılma noktası ile anaerobik eşik arasında yakın ilişki bulmuşlardır ⁹. Egzersiz sırasında kalp atım hızı ile iş gücü arasındaki kırılma noktasının anaerobik eşik ile olan uygunluğu gösterilmekle birlikte ^10-12 bazı çalışmalar çelişkili sonuçlar göstermiş ve olayın fizyolojik olmayıp uygulanan test protokolünün bir sonucu olduğu ileri sürülmüştür ^{13, 14}.

Bu çalışmanın amacı, farklı egzersiz protokollerinin kalp atım hızı-iş gücü arasındaki ilişki üzerine etkileri normal sağlıklı sedanter erkeklerde araştırılarak önemli bir sağlık kriteri olarak kullanılmakta olan anaerobik eşik’in tespit edilmesinde geçerliliği araştırmaktır.

Bu çalışma Fırat Üniversitesi Tıp Fakültesi Etik Kurul’undan izin alındıktan sonra 13 normal sedanter erkek denek üzerinde yapıldı. Çalışmaya katılan deneklerin fiziksel özelliklerinin ortalama (± SE) değerleri: boy: 174.1±0.4 cm, yaş: 21.0±0.4 yıl ve ağırlık: 67.8±2.2 kg idi. Deneklere çalışma ile ilgili gerekli olan bilgiler çalışmadan önce verildi, stres ve heyecan durumunu ortadan kaldırmak için egzersize katılmadan önce laboratuar şartlarına alınarak ortama uyumları sağlandı. Ayrıca bu çalışma için deneklere testten en az iki saat öncesinde yemek yememiş olmaları ayrıca çay, kahve ve performansı etkileyen ilaç almamaları gerektiği söylendi. Egzersiz testlerinin yapıldığı laboratuarın ısı durumu her test için standart hale getirildi.

Her denek elektromanyetik bisiklet ergometre (Examiner LODE) ile şiddeti düzenli olarak artan yüke karşı egzersiz testlerine tabi tutuldular ¹⁵. Test, polar kalp atım hızı ölçüm aletini göğüs duvarında uygun olan yere yerleştirildikten sonra her denek 20 W’ ta (ortalama 60 rpm) dört dakikalık pedal çevirmeleri ile başladı (ısınma dönemi). Bu dönemi takiben, bisiklet ergometrenin pedal direnci bilgisayar tarafından düzenli olarak dakikada 15 W/dk (W15) ve diğer çalışmada 30 W/dk (W30) artırıldılar. Bu pedal gücündeki artış deneklerin pedal çevirmeye devam edemeyecekleri maksimal seviyelerine ulaşmalarına kadar devam ettirildi. Bu noktada pedal gücü bilgisayar tarafından tekrar 20 W’ a indirildi ve denekler minimum dört dakika süre ile pedal çevirmeye devam ettirildi.

Deneklerin solunumları (V_E lt/dk, BTPS) istirahat ve egzersiz süresince spirometre (Pony Cosmed) ile ölçüldü. Anaerobik eşik non-invazif olarak egzersiz sırasındaki solunum ve metabolizma arasındaki ilişki kullanılarak hesaplandı ⁸. Elde edilen bulguların istatistiki olarak anlamlı olup olmadığının değerlendirilmesi eşleştirilmiş-t testi ile yapıldı ve p<0.05 önemli olarak kabul edildi. Kalp atım hızı ile iş gücü arasındaki ilişkinin lineerliği için ise Pearson Korelasyon Analizi kullanıldı.

Deneklerin ortalama (±SH) maksimal iş üretim kapasiteleri (Wmax) ve anaerobik eşikteki iş gücü (WAT) 202±10 W ve 127±5 W (W15) ve 226±10 W ve 136±5 W (W30) bulundular (Tablo 1). Anaerobik eşik ile maksimal iş üretim kapasiteleri arasındaki oran %62.8 (W15) ve %60.1 (W30) bulundular.

Tablo 1: Deneklerin ortalama (±SH) maksimal egzersiz performansları (Vmax), anaerobik eşik (WAE) ve anaerobik eşik ile maksimal egzersiz performansı arasındaki oran (%WAE).

Kalp atım hızının W15 ve W30 egzersiz protokolleri için verdiği cevaplar Şekil 1’ de gösterilmektedir. İstirahat halinde kalp atım hızı 76±1 atım/dk (W15) ve 72±1 atım/dk (W30) olup ısınma döneminin sonunda ise 100±2 atım/dk (W15) ve 96±2 atım/dk (W30) ulaştılar (Şekil 1). Anerobik eşikte, kalp atım hızı 149±3 atım/dk (w15) ve 139±4 atım/dk (W30) olup maksimal egzersiz performanslarında 186±2 atım/dk (W15) ve 180±3 atım/dk’ya (W30) ulaştılar (Şekil 1).

Şiddeti düzenli olarak artan yüke karşı yapılan egzersiz sırasında deneklerin ortalama (± SH) kalp atım hızının istirahatte, ısınma döneminde, anaerobik eşikte ve maksimal egzersiz performansında verdigi cevaplar. (o) W15 protokolünü, (•) ise W30 protokolü yansıtmaktadır. *(P<0.05).

Egzersiz sırasında kalp atım hızı ve iş gücü arasındaki lineer ilişkinin maksimal egzersiz performansına kadar devam etmesi W15 protokolünde 6 (%46) ve W30 protokolünde 7 (%54) denekte gözlendi (Şekil 2). Kalp atım hızı ile iş gücü arasındaki paralelliğin sol tarafa doğru kırılma göstermesi W15 protokolünde 2 (%15) ve W30 protokolünde 4 (%31) denekte (Şekil 3), sağ tarafa kırılması ise W15 protokolünde 5 (%39) ve W30 protokolünde 2 (%15) denekte (Şekil 4) gözlendiler.

Kalp atımının ve dakika solunum (V_E) şiddeti düzenli olarak artan yüke karşı yapılan egzersiz sırasında verdigi cevap. Kalp atım hızı ve iş gücü arasındaki lineer ilişki (R = 0.996 P< 0.0001) için örnek bir denek. Dikey kesik çizgi anaerobik eşigi, yatay kesik çizgiler metabolizmanın uygulanan iş gücüne göre artma durumunu göstermektedir.

Kalp atımının ve dakika solunum (V_E) şiddeti düzenli olarak artan yüke karşı yapılan egzersiz sırasında verdigi cevap. Kalp atım hızı ve iş gücü arasındaki ilişkinin sol tarafa kırılması ile anaerobik eşik arasındaki ilişki. Dikey solid çizgi anaerobik eşigi, dikey kesik çizgi kalp atım hızı kırılma noktasını göstermektedir.

Kalp atımının ve dakika solunum (V_E) şiddeti düzenli olarak artan yüke karşı yapılan egzersiz sırasında verdigi cevap. Kalp atım hızı ve iş gücü arasındaki ilişkinin sag tarafa kırılması ile anaerobik eşik arasındaki ilişki. Dikey solid çizgi anaerobik eşigi, yatay kesik çizgi metabolizmanın uygulanan iş gücüne göre artma durumunu göstermektedir.

Anerobik eşik ile kalp atım hızı-iş gücü arasındaki kırılma noktası arasındaki tüm deneklerde ve her iki egzersiz protokolünde anlamlı bir ilişki tespit edilememiştir. Kalp atım hızında görülen kırılma noktası %31.4 (W15) ve %23.6 (W30) oranlarında anaerobik eşik üstü bölgede gözlenmiştir.

Şiddeti düzenli olarak artan yüke karşı yapılan egzersiz testi, düzenli olarak uygun şiddet ve sürede stres vererek kardiovasküler, respiratuar ve metabolik sistemlerin verdiği cevabın takibi ile vücut sistemlerinin fonksiyonel durumları belirlenmesinde en sık kullanılan egzersiz protokollerinden birisidir ^{1, 16, 17}. Egzersiz sırasında respiratuar, kardiyovasküler ve metabolik sistemler vücudun artan enerji ihtiyacının karşılanması, metabolik yan ürünlerin ortamdan uzaklaştırılması ve vücut dengesinin sağlanması için çalışmalarını uyum içinde artırmaları gerekmektedir ¹⁷. Egzersiz sırasında kas laktat konsantrasyonunun iş gücünün maksimal O₂ tüketiminin %50-60 seviyesine kadar önemli bir artış göstermediği ve kan ile kas laktat konsantrasyonunun birlikte arttığı gösterilmiştir ¹⁸. İlave olarak, artan arteriyal kan laktat konsantrasyonuna paralel olarak bikarbonat konsantrasyonunda azalma olduğu bildirilmiştir ^{19, 20}. Kan laktat konsantrasyonunun artmadığı aerobik egzersiz sırasında solunum metabolizma ihtiyacına paralel olarak artış göstermektedir ^{1, 21}. Kan laktat konsantrasyonunda artışın görüldüğü anaerobik egzersizde ise solunum uygulanan iş gücüne göre daha hızlı artmaya başlar ^{1, 21}. Anaerobik egzersizde solunumun artmasından üretilen metabolik (başlıca laktik) asitin, bikarbonat tampon sistemi tarafından salınan ekstra metabolik olmayan karbondioksitin, katekolaminlerin ve artan potasyumun karotid body cisimciklerinin uyarması sonucunda etkili olduğu gösterilmiştir ^{22, 23}.

Ağır şiddetteki egzersiz sırasında metabolizmadaki değişiklik kardiovasküler sistemde değişikliklere ve özelliklede kalp atımında artışlara neden olmaktadır. Artan egzersiz yoğunluğuna bağlı olarak kan laktat seviyesinde ve katekolamin üretiminde artmalar gözlenmekte, bu ise sempatik sistem uyarılmasına ve kalp atımında artmaya neden olmaktadır. Egzersiz sırasında kalp atım hızının iş gücüne göre değişmeye başladığı nokta ile anaerobik eşik tespiti yapılabileceğini öne sürülmüştür ⁹. Yapılan çalışmalarda, kalp atım hızı ile iş gücü arasındaki ilişkisinin değişik spor dallarında ve fiziksel aktivitelerde başarı ile uygulanabileceği gösterilmiştir ^10-12.

Bu çalışmada ise önceki çalışmaların sonuçları ile uyum içinde olarak egzersiz sırasında kalp atım hızı ile iş gücü arasında ilişkinin metabolizma değişim bölgesinin tespitindeki etkinliği bulunamadı ^{13, 14}. Çalışma gurubundaki deneklerin büyük oranında her iki egzersiz protokolü için kalp atım hızı uygulanan iş gücüne lineer artış gösterdi ve maksimal egzersize kadar devam etti ²⁴. Bununla birlikte, kalp atım hızı-iş gücü arasında kırılım gösteren deneklerde W15 protokolünde sağ tarafa olan kayma W30 protokolünde sol tarafa kayma şekline dönmüştür. Kalp atım hızı ile iş gücü arasındaki kırılma noktası tüm deneklerde anaerobik eşik üstündeki bölgede meydana gelmiştir ²⁵. Anaerobik eşik üstündeki egzersiz bölgesinde aktif hale gelen anaerobik metabolizma yan ürünlerinden olan katekolaminlerin bu kalp atım hızı üzerine etkileri olabileceği ileri sürülmüştür ²⁶. Periferal dolaşımdaki kan laktat seviyesi direkt olarak kardiovasküler sistemi etkileyerek kalp atım hızını etkileyebilir ²⁷. Buna karşılık olarak egzersiz testinde aktifleşen anaerobik metabolizmaya rağmen tüm deneklerde kalp atım hızında lineerliğin değişmemesi bu nedenleri desteklememektedir. Diğer bir çalışmada ise katekolamin ve laktat seviyesinde önemli artışlara neden olan akut hipoksik egzersizde kalp atım hızı iş gücü ilişkisi değişmemiştir ²⁸. Kalp atım hızı ile iş gücü arasındaki ilişkinin şiddeti düzenli olarak artan egzersiz test protokolüne verdiği cevabın farklı olması denekler arasındaki fiziksel kondisyon durumlarındaki farklılıktan dolayı olabilir ²⁹. Bununla birlikte kalp atım hızındaki kırılma noktasının anaerobik eşik üstü bölgede solunumun artan metabolik asidozisi uzaklaştırmak için aşırı hızlandığı respiratory konpansasyon noktasına denk geldiği bildirilmiştir ³⁰.

Sonuç olarak, Conconi testi olarak da adlandırılan, egzersiz sırasında kalp atım hızı ile iş gücü arasındaki her zaman bir kırılma noktası tespit edilememekte, elde edilen kırılım noktası ise anaerobik eşik ile alakalı olmayıp yaklaşık olarak %30 anaerobik eşik üstü bölgede meydana gelmektedir ve egzersiz şiddetinin artırılması bu durumu değiştirmemektedir. Bu nedenle kalp atım hızı iş gücü ilişkisi ileri çalışmalara ihtiyaç duymakta ve klinik alanda antrenman veya egzersiz programlarının hazırlanmasında uygulanırken dikkat edilmelidir.