VO2max: cos’è e come si allena

Il VO2max è un concetto spesso frainteso, specie quando si mette in relazione con l’intensità degli allenamenti. La definizione analitica che viene data in fisiologia è espressa dalla legge di Fick:

VO2max = Q x Δ(a-v)

In cui, Q è la gittata cardiaca, ovvero la quantità di sangue espulsa dal ventricolo sinistro in un minuto, che è uguale al prodotto della frequenza cardiaca (FC) per la gittata sistolica (SV). Δ(a-v) rappresenta la quantità d’ossigeno che le cellule riescono ad estrarre ed utilizzare dal circolo sanguigno durante il passaggio del sangue nei capillari. Sostanzialmente il VO2max è quindi condizionato:

1. dalla quantità di sangue che il cuore riesce a mettere in circolazione;
2. dalla capacità di utilizzazione, da parte delle cellule, dell’ossigeno contenuto nei globuli rossi.

Queste due caratteristiche sono molto legate al patrimonio genetico dell’individuo, ma possono comunque essere allenate. Si calcola che il miglioramento attraverso l’allenamento del VO2max sia al massimo pari al 15-20%. Secondo la definizione classica, il VO2max è una misura della massima potenza metabolica aerobica, cioè la massima quantità di ossigeno che l’organismo è in grado di utilizzare durante un esercizio. Questa definizione può trarre in inganno poiché il termine aerobico lascia presupporre che l’erogazione dell’energia per la contrazione muscolare sia operata senza una incisiva produzione di lattato. In realtà, poiché la glicolisi è già attiva a basse intensità, la riduzione del piruvato in lattato è una reazione biochimica sempre attiva, così come la reazione inversa. I problemi sorgono quando la potenza enzimatica della lattato deidrogenasi è saturata per cui si verifica un progressivo accumulo di lattato. Si è anche verificato che questo non è affatto un deficit a livello di rifornimento di ossigeno, ma più semplicemente indica l’incapacità dei mitocondri di “gestire” tutto il piruvato prodotto che, conseguentemente, si riduce a lattato per evitare che la glicolisi si blocchi a causa della mancanza di equivalenti di riduzione. Il termine massima potenza metabolica aerobica quindi non descrive la massima potenza della fosforilazione ossidativa senza produzione di lattato poiché a intensità pari al VO2max la glicolisi produce molto più piruvato di quello che può essere ossidato. Tuttavia fino a quando esiste un equilibrio dinamico che riduce il piruvato in lattato, e viceversa, ossida il lattato in piruvato, si ritiene che la produzione di energia sia a completo carico del sistema aerobico. Solo quando si assiste a un sostanziale accumulo di lattato, per cui è molto più grande la quantità di piruvato ridotto a lattato che non il contrario, si parla di metabolismo anaerobico. In quest’ultimo caso, infatti, c’è una produzione di energia aggiuntiva che crea lattato non ri-ossidato a piruvato. A livello pratico, l’intensità pari al VO2max può essere mantenuta per un tempo massimo di circa 7-10 minuti. Un concetto in relazione al VO2max è la soglia del lattato, meglio conosciuta come soglia anaerobica. Il termine è infelice poiché nelle intenzioni del ricercatore che la definì (Wasserman 1973) si intendeva rappresentare una condizione per cui il muscolo avrebbe evidenziato delle zone di ipossia (Ferretti e Capelli 2009), fatto confutato dalla ricerca successiva. Quello che si può affermare è che la soglia del lattato rappresenta il limite massimo per lo stato di perfetto equilibrio (steady state) tra produzione e smaltimento del lattato. Quando lo stato di equilibrio lascia il posto all’accumulo del lattato, nel computo totale dell’energia prodotta deve essere contabilizzato l’equivalente energetico del lattato accumulato (Di Prampero 2005). Dal lato pratico quello che più interessa è la percentuale di VO2max che un atleta è in grado di utilizzare in una determinata prestazione di resistenza, questa si ripercuote sulla soglia del lattato ed esprime la reale potenza aerobica che un atleta è in grado di esprimere. Per questo motivo il VO2max da solo non rappresenta le reali potenzialità di un atleta di endurance, poiché si è verificato che non necessariamente un più alto VO2max garantisce la miglior performance di endurance. Famosi sono i casi di Alberto Salazar che, con un VO2max di 76 ml/kg/min, era in grado di battere atleti con valori poco inferiori a 90 ml/kg/min, o di Derek Clayton, che fu detentore della miglior prestazione mondiale in maratona con un VO2max che era circa 70 ml/kg/min. Le caratteristiche dei fortissimi maratoneti gli permettevano di correre la maratona a un’intensità pari a circa il 90% del loro VO2max! È chiaro che avere una più alta percentuale di utilizzo del VO2max implica un più efficiente meccanismo di produzione/smaltimento del lattato per via aerobica con la conseguenza di poter sostenere uno sforzo prolungato nel tempo a un livello d’intensità superiore. La soglia del lattato è da molti considerata l’espressione della reale percentuale del VO2max utilizzabile da un atleta. Un’altra considerazione, squisitamente pratica, riguarda la relazione di dipendenza del VO2max dal peso corporeo. Se è vero che l’allenamento può influire sul VO2max espresso in valore assoluto per un massimo attorno al 15-20%, quando è rapportato al peso corporeo (ml/kg/min) questa percentuale si alza notevolmente (Di Prampero 2005). Proviamo a pensare a un atleta di 70kg con un VO2max pari a 70 ml/kg/min. volendo esprimere il VO2max in valore assoluto basterà moltiplicare tale valore per il peso e convertirlo in litri:

(70ml/kg/min) x 70kg = 4900ml/min = 4,9 l/min

Supponiamo che quest’atleta ingrassi di 3kg e vediamo cosa accade con la relazione inversa:

4900ml/min : 73kg = 67,12 ml/kg/min

Vediamo come, a parità di altre condizioni, solo modificando il peso corporeo si ha una perdita di quasi 3 ml/kg/min sul VO2max relativo! Per correttezza occorre dire che questo tipo di ragionamento ha senso in sport in cui il movimento è fortemente condizionato dalla gravità terrestre, come nella corsa o nel ciclismo in salita, ed è questo il motivo per cui podisti e ciclisti cercano di ridurre il più possibile il loro peso corporeo. La percentuale di VO2max che può essere utilizzata da un atleta è altamente allenabile ed è uno degli obiettivi principali della preparazione alle gare di resistenza. È evidente che un agonista dedito a sport di resistenza nei confronti di un sedentario avrà la capacità di sostenere uno sforzo continuato a una percentuale del VO2max significativamente superiore, per questo motivo la sua performance sarà nettamente migliore. Un altro fraintendimento generato dal concetto di VO2max è l’erronea associazione alla massima potenza energetica totale dell’organismo. Molti non riescono a comprendere che l’intensità dello sforzo può crescere ancora una volta raggiunto il VO2max. I tre principali sistemi di risintesi dell’ATP hanno una cinetica molto differente. La fosforilazione ossidativa è quello che presenta la massima capacità (ovvero autonomia) ma con la potenza relativa più modesta. Quando ci si riferisce al VO2max lo si pone in relazione a sport di resistenza di lunga durata, per questo motivo si tende a trascurare che esistono, di fatto, altri due sistemi energetici la cui potenza è notevolmente superiore alla fosforilazione ossidativa. Quindi l’intensità dello sforzo al VO2max non è la massima potenza energetica erogabile dall’organismo, infatti, sforzi massimali di breve o brevissima durata sono possibili grazie alla sovrapposizione dei sistemi energetici del fosfagene e della glicolisi anaerobica. Per comprendere i termini della questione si consideri che l’intensità pari alla VO2max può essere mantenuta al massimo circa 7 minuti, con una concentrazione di lattato ematico attorno alle 5-9 mmol/l mentre, al termine di una gara sui 400m piani di corsa, si possono superare concentrazioni di 20 mmol/l, e l’apporto energetico eccedente è garantito dalla glicolisi anaerobica. Si attribuisce ad una prova massimale sui 400m piani un contributo energetico, da parte del sistema anaerobico lattacido, pari a circa il 50%. Alla domanda quindi se è possibile raggiungere intensità d’esercizio superiori al VO2max si deve dare senza dubbio una risposta positiva.

L’allenamento del VO2max

Il VO2max è sostanzialmente determinato da due condizioni: la capacità del cuore di eiettare sangue e la capacità dei muscoli di utilizzare l’ossigeno. L’azione dei mezzi allenanti deve quindi volgersi a due aspetti fisiologici, il primo a livello centrale che interessa il cuore e il secondo, a livello periferico, che interessa tutte le modificazioni biochimiche a carico del muscolo. Lo stimolo biologico che interessa il cuore deve presentare delle caratteristiche tali da porre sotto stress il muscolo cardiaco e quindi al limite della capacità massima di contrazione (Arcelli e Canova 2002), per quel che riguarda l’intervento a livello periferico, invece, l’attenzione è posta sulle condizioni che massimizzano l’utilizzazione dell’ossigeno. In realtà anche stimoli di endurance prolungata aumentando il volume plasmatico (ipervolemia) avrebbero l’effetto di sviluppare i sarcomeri in serie determinando quella che è nota come ipertrofia eccentrica (Sassi 1998). Alcuni tecnici (Arcelli e Canova 2002) hanno proposto mezzi allenanti specifici per far aumentare repentinamente le pulsazioni cardiache. La ratio di queste metodologie è allenare la capacità contrattile del cuore per condurlo a “pompare” più sangue, lo sviluppo del VO2max sembra, infatti, da ascrivere principalmente alla capacità di eiettare più sangue da parte del cuore, piuttosto che alla capacità dei muscoli di utilizzare l’ossigeno (Helgerud 2007). Poiché l’intensità al VO2max stimola una certa produzione di lattato è sicuramente vero che, insieme all’effetto centrale, si abituano i muscoli a utilizzare al meglio l’ossigeno e il lattato. L’utilizzo di intervalli molto brevi, non superiori a 30 secondi, secondo Per Olaf Astrand, agisce direttamente sulla capacità della mioglobina di legare l’ossigeno, ritardando la necessità di “pagare” il debito di ossigeno. Per quel che riguarda lo smaltimento del lattato, sappiamo che l’accumulo di questa molecola a livello muscolare induce lo sviluppo degli enzimi deputati al suo metabolismo a livello citoplasmatico e mitocondriale. Uno dei primi studiosi ad evidenziare l’importanza di correre a velocità tali da raggiungere il VO2max fu Jack Daniels (Daniels 2003), il quale introdusse anche il concetto di vVO2max, ovvero la velocità di corsa tale da raggiungere un’intensità pari al VO2max. Sulla base dell’analisi statistica di un ampio campione di podisti di diversa levatura atletica, Daniels ha empiricamente determinato, in base alla prestazione di gara su varie distanze, il VO2max, denominandolo VDOT. Constatando che mediamente il VO2max si raggiunge in circa 6-7 minuti e che il consumo di ossigeno ha un’inerzia iniziale prima di raggiungere lo steady state di circa 2 minuti, Daniels stabilì che il miglior allenamento per accumulare un certo volume di lavoro al VO2max fosse eseguire delle ripetute della durata di 5 minuti con un recupero molto ampio, non inferiore ai 3 minuti. In questo modo per ogni ripetuta è possibile sfruttare più di 3 minuti di allenamento attivo all’intensità del VO2max. Il classico allenamento proposto è:

• 20-30 minuti riscaldamento
• 3-5 x 5 minuti a vVO2max recupero 3’ 30”
• 20-30 minuti defaticamento.

Il Protocollo 1: 1 Billat

Un approccio molto simile al VDOT di Daniels, anche se con una propria fisionomia, è stato recentemente proposto dalla ricercatrice francese Veronique Billat. Oltre al concetto di vVO2max viene introdotto anche il tlimvVO2max, cioè il tempo per cui è possibile sostenere la vVO2max. Secondo Billat (Billat et al. 1999; Billat et al. 2000; Billat et al. 2001) il tlimvVO2max si stabilizza mediamente attorno ai 6 minuti e quindi correndo per questo tempo alla massima velocità si ricava la vVO2max. Il protocollo prevede di eseguire una prova massimale della durata di 6 minuti registrando la distanza percorsa da cui ricavare la velocità al secondo. Ad esempio se si percorrono 1800m, avremo che 1800/360 (6 minuti)=5 m/s. Determinati questi parametri sono proposti tre diversi allenamenti:

1. 30”-30” – ovvero una serie di ripetute con 30” corsi alla vVO2max intervallati da 30” corsi al 50% della vVO2max;
2. 60”-60” – ovvero una serie di ripetute con 60” corsi alla vVO2max intervallati da 60” corsi al 50% della vVO2max
3. 3’-3’ – ovvero una serie di ripetute con 3’ corsi alla vVO2max intervallate da 3’ corsi al 50% della vVO2max.
La serie termina quando non si è più in grado di sostenere la vVO2max per il tempo stabilito. Dal punto di vista pratico è molto semplice strutturare l’allenamento considerando la distanza che si deve percorrere nell’intervallo. Prendiamo l’esempio di prima, in cui l’atleta percorre una distanza pari a 1800m in 6 minuti con una vVO2max pari a 5m/s. Questo significa che per fare il primo tipo di allenamento in 30” l’atleta deve percorrere 150m a vVO2max e 75m durante il recupero. Lo stesso procedimento si applica altri due protocolli.


Arcelli E., Canova R., L’allenamento del maratoneta di alto e medio livello, Edizioni Correre, Milano 2002.

Billat V. L. et al., The Concept of Maximal Lactate Steady State. A Bridge Between Biochemistry, Physiology and Sport Science, “Sports Medicine” 2003; 33 (6): 407-26.

Billat V.L. et al., Interval training at VO2max: effects on aerobic performance and overtraining markers., “Medicine and Science in Sports and Exercise” 1999; 3 (1), 156-63.

Billat V.L. et al., Intermittent runs at the velocity associated with maximal oxygen uptake enables subjects to remain at maximal oxygen uptake for a longer time than intense but submaximal runs, “European Journal of Applied Physiology” 2000; 81, 188-96.

Billat V.L., Interval training for Performance: a Scientific and Empirical Practice, “Sports Medicine” 2001; 31 (1), 13-31.

Daniels J., Daniel’s running formula, Second edition, Human Kinetics 2005.

Di Prampero P. E. et al., Sprint running: a new energetic approach, “Journal of Experimental Biology” 2005; 208, 2809-16.

Ferretti G., Capelli C., Dagli abissi allo spazio. Ambienti e limiti umani, Edi Ermes, Milano 2008.

Helgerud J., Aerobic high-intensity intervals improve VO2max more than moderate training, “Medicine and Science in Sports and Exercise” 2007; 39 (4): 665-671.

Sassi A., Allenamento e sovrallenamento. Le basi per conoscere e prevenire l’overtraining, ed. Ermes, 1998.

Wasserman K. et al., Anaerobic threshold and respiratory gas exchange during exercise, “Journal of Applied Physiology” 1973; 35 (2): 236-43.

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