Sporty zespołowe charakteryzują się bardzo szerokim spectrum wymagań, zaczynając od umiejętności stricte związanych z samą dyscypliną sportu, a kończąc na przygotowaniu motorycznym. I właśnie ten drugi aspekt jest mocno skomplikowany, a sportowcy próbują znaleźć coraz to nowe rozwiązania, dzięki którymi uzyskają przewagę nad swoimi oponentami, co w konsekwencji ma przyczyniać się do zwiększania szansy na odniesienie zwycięstwa. Oczywiście oprócz samych metod treningowych, jak trening siłowy, biegowy koordynacyjny itp. dochodzą także warunki, w których dany trening wykonujemy. Jednym z takich rozwiązań jest trening w warunkach przerywanej hipoksji – osiągamy je dzięki specjalnym pomieszczeniom, w których powietrze (najczęściej) jest rozcieńczane azotem, a procentowa zawartość tlenu się zmniejsza. Pozwala to na uzyskanie symulowanych warunków wysokogórskich i (być może) maksymalizacji wyników treningowych. Od wielu lat długotrwałe przebywanie na wysokości z wykorzystaniem modeli „żyj wysoko-trenuj wysoko” lub „żyj wysoko-trenuj nisko” jest stosowane u sportowców dyscyplin wytrzymałościowych, ale ostatnimi czasy także w dyscyplinach, gdzie wysiłek ma charakter interwałowy Jednak pytanie, w jaki sposób długotrwała ekspozycja na dużą wysokość może skutecznie poprawić wyniki sportowe i leżące u podstaw mechanizmów fizjologicznych i szlaków sygnałowych pozostaje w dalszym ciągu kontrowersyjne [1,2,3,4].
Trening w przerywanej hipoksji
Wraz z rozwojem nauki dochodzi do coraz to nowych rozwiązań treningowych. Jednym z nich jest trening przerywanej hipoksji, gdzie zawodnicy mieszkają na lub blisko poziomu morza, natomiast trenują w ostrych warunkach hipoksyjnych. Ten rodzaj treningu przedstawia zalety minimalnych podróży i stosunkowo niskich kosztów oraz powoduje ograniczone zakłócenia w normalnym środowisku treningowym i stylu życia sportowców. Inną zaletą jest to, że pozwala również uniknąć szkodliwego efektu (zmniejszenia pobudliwości mięśni) wydłużonego przebywania na wysokości. Dodając stres związany z niedotlenieniem podczas „tlenowego” lub „beztlenowego” treningu interwałowego, uważa się, że trening przerywanej hipoksji może powodować większą poprawę wydajności w porównaniu z podobnym treningiem na poziomie morza [5]. W kontekście wydolności tlenowej, jednym z mechanizmów, który jest odpowiedzialny za jej poprawę uznaje się nasilenie erytropoezy, która w konsekwencji przyczynia się do zwiększania wydzielania erytropoetyny, zaś ta do wzrostu ilości krwinek czerwonych (erytrocytów). Tyczy się to jednak bardziej klasycznego treningu wysokogórskiego, ponieważ w przypadku przerywanej hipoksji, ekspozycja na symulowane warunki wysokogórskie może być niewystarczająca by nasilić erytropoezę. W kontekście przerywanej hipoksji, badacze spojrzeli na to z nowej perspektywy z dowodami, że ćwiczenia nawet przez krótki okres w niedotlenieniu wpływają na dużą liczbę genów, w których pośredniczą czynniki indukowane hipoksją (HIF) [6] oraz wpływa na wydajność ćwiczeń z pojawiającymi się adaptacjami mięśniowymi (i niekoniecznie związane z poprawą nośności tlenu). Niemniej jednak, w innych badaniach treningu przerywanej hipoksji, jakikolwiek wzmacniający efekt niedotlenienia oprócz treningu był niejednoznaczny [7,8,9]. Patrząc na badania, w niektórych z nich odnotowano wzrost wydolności beztlenowej, jednak ich metodologia pozostaje dość mocno wątpliwa [10].
Kreatyna od testosterone.pl – poprawi Twoje zdolności wysiłkowe
Sporty zespołowe
Większość sportów zespołowych charakteryzuje się stosunkowo krótkim czasem akcji (najczęściej o maksymalnej lub blisko maksymalnej intensywności), a także niedługimi przerwami wypoczynkowymi. Aby osiągnąć wysoki poziom takiej powtarzalnej zdolności sprinterskiej (repeated sprint ability), sportowcy muszą osiągać wysokie prędkości szczytowe (moc wyjściowa) podczas początkowych wysiłków sprinterskich, a także ponosić minimalną utratę wydajności w późniejszych wysiłkach. Wydajność podczas ćwiczeń powtarzających jest ograniczona głównie przez dwa czynniki: zdolność dopasowania tempa resyntezy ATP do tempa wykorzystania oraz zmienione zewnątrz- i wewnątrzkomórkowe stężenie jonów [11,12]. Z fizjologicznego punktu widzenia, wysiłki te będą bazować na fosfokreatynie (PCr), której stężenie po 6 sekundowym wysiłku może spaść o 35-55%, a odbudowa jej w czasie 30 sekundowego odpoczynku wynosi jedynie 69% [12]. Z badań wynika, że po powtarzających się sprintach cyklicznych: sprinty cykliczne i 10×6 s z 30-sekundowymi przerwami na regenerację, poziom fosfokreatyny wynosi odpowiednio tylko 27% i 16% poziomu spoczynkowego [12] Resynteza PCr jest ważna dla wydajności, ponieważ po sprintach trwających 10×6 s, odbudowa PCr jest skorelowana z całkowitą pracą wykonaną podczas dalszego wysiłku po 5 minutach odpoczynku. Innym źródłem energii w czasie powtarzanych sprintów będzie glikoliza szybka, której jednak procentowy udział także będzie spadał. Wiązać się to będzie przede wszystkim ze zwiększoną aktywnością dehydrogenzazy pirogronianowej, co będzie nam sugerować, że więcej pirogronianiu zostanie wykorzystanego w tlenowych procesach odbudowy energii [12]. Co nam to mówi w praktyce? Wraz z kolejnymi sprintami spadek udziału zarówno fosfagenów, jak i nieoksydacyjnych procesów glikolitycznych sprawi, że w większym stopniu będziemy polegać na fosforylacji oksydacyjnej. By przełożyć to na prosty język, po prostu nasza wydajność sprinterska będzie ulegać coraz to większemu pogorszeniu ze względu na wolniejsze odnawianie naszego głównego źródła energii – adenozynotrifosforanu (ATP). Ponadto zwiększone zewnątrzkomórkowe K+ i H+ mogą zaburzać wytwarzanie i przewodzenie potencjałów czynnościowych sarkolemmy oraz uwalnianie Ca2+ z retikulum sarkoplazmatycznego do mioplazmy, indukując w ten sposób obwodowe zmęczenie nerwowo-mięśniowe [13]. Pogorszenie zdolności wysiłkowych może mieć także centralne pochodzenie. Zmęczenie ośrodkowe zaobserowano po powtarzanych ćwiczeniach sprinterskich ze zwiększoną siłą skurczu wywołaną elektryczną stymulacją nerwu udowego po powtarzanych sprintach, co wskazuje na niewystarczający lub nieefektywny ośrodkowy napęd nerwowy. Centralny układ nerwowy jest bezpośrednio wrażliwy na zmiany w dostarczaniu tlenu, a doprowadzające sygnały z mięśni mogą również zmieniać ośrodkowe funkcje nerwowe. Podczas powtarzanych sprintów w normoksji równolegle zmniejsza się dotlenienie mózgu i moc wyjściowa [10]. Co więcej, wspomniane wcześniej efekty są jeszcze bardziej zaostrzone w warunkach hipoksyjnych.
Niedostatek badań
Badania na temat wpływu treningu w warunkach przerywanej hipoksji na wydajność w sportach zespołowych są stosunkowo mało obszerne. Znaczenie treningu wysokościowego u atletów uprawiających sporty zespołowe pod kątem poprawy specyficznej sprawności zawodników (m.in. zdolności powtarzalnego sprintu) nie zostało jeszcze naukowo zbadane. Jak już wcześniej wspomniałem, zawodnicy sportów zespołowych (np. w piłce nożnej) wykonują w trakcie gry dużą liczbę działań o wysokiej intensywności, w tym liczne sprinty, często z niepełnymi regeneracjami. W związku z tym rozwijanie ich zdolności do wielokrotnego wykonywania intensywnych ćwiczeń przez dłuższy czas jest ważne dla kluczowych działań meczowych. Na przykład brak regeneracji po serii intensywnych akcji może sprawić, że drużyna będzie bardziej podatna na ataki, zmniejszając szanse na dotarcie do podań lub wydłużając czas na przyjęcie pozycji obronnej (wślizgi). Specyficzne metody treningowe dla sportów zespołowych wykorzystujące stres związany z niedotlenieniem jako silny dodatkowy bodziec ze specjalnie zaprojektowanymi modelami treningowymi są prawdopodobnie obiecującymi metodami, które powinny zostać rozważone w procesie treningowym.
WPC80 od testosterone.pl – uzupełnienie diety każdego sportowca
Fizjologiczne mechanizmy treningu przerywanej hipoksji
Przechodząc do fizjologii treningu przerywanej hipoksji warto oczywiście wspomnieć o erytropoezie. Trening ten prawdopodobnie ma minimalny wpływ na erytropoezę, ponieważ duża „dawka niedotlenienia” jest wymagana do znacznego „pobudzenia szlaku erytropoetycznego do punktu, w którym poprawia się wydolność wytrzymałościowa na poziomie morza po osiągnięciu wysokości” [14] Na poparcie tego założenia, poprzednie badania treningu przerywanej hipoksji nie wykazały żadnej istotnej zmiany całkowitej masy hemoglobiny, objętości krwinek czerwonych ani żadnych innych wskaźników krwinek czerwonych w porównaniu z grupą kontrolną [15]. Symulowane warunki wysokogórskie, w porównaniu do warunków na poziomie morza będą w stanie wywołać większy stres dla organizmu, co w konsekwencji może przyczyniać się do większych molekularnych adaptacji treningowych, choć w tym wypadku niekoniecznie musi się to przenosić jeden do jeden na poprawę zdolności wysiłkowych oraz formy sportowej. Uzasadnienie stosowania przerywanej hipoksji opiera się na hipotezie, że te adaptacje mięśni przewyższają te wyzwalane przez ćwiczenia normoksyczne. W szczególności niższe ciśnienie cząstkowe tlenu (PO2) w tkance mięśniowej podczas symulowanych warunków wysokogórskich w porównaniu z zwykłych ćwiczeń interwałowych prowadziłoby do większej regulacji w górę HIF-1α (czynnik indukowany hipoksją). U niewytrenowanych lub średnio wytrenowanych uczestników adaptacje mięśniowe występujące w odpowiedzi na trening interwałowy obejmują między innymi zwiększoną aktywność syntazy cytrynianowej, gęstość mitochondriów, stosunek naczyń włosowatych do włókien i pole przekroju poprzecznego włókien, jak również zwiększenie aktywności czynników biogenezy mitochondrialnej lub enzymy zaangażowane w metabolizm węglowodanów i mitochondriów, obronę przed stresem oksydacyjnym i regulację pH [16,17]. Z innych adaptacji możemy wymienić poprawę homeostazy tlenu w mięśniach i perfuzji tkanek wywołaną poprawą wydajności mitochondriów, kontrolą oddychania mitochondrialnego, angiogenezą i zdolnością buforową mięśni [10]. Jednakże wpływ tych adaptacji na poprawę szeroko pojętego performance’u w szczególności w sportach zespołowych jest mocno wątpliwy i może być całkowicie nieznaczący.
Trening sprintetski w warunkach normoksji oraz hipoksji
Podczas treningu powtarzanych sprintów w warunkach normoksji dochodzi do spadku wydajności sportowej, która jest spowodowana zarówno upośledzeniem dostarczania energii, akumulacją metabolitów i czynnikami neuronalnymi. Spośród tych wszystkich przyczyn jedną z najważniejszych będzie szybkość odbudowania fosfokreatyny, która będzie odbywać się szlakami tlenowymi. Często mówi się, że wzrost akumulacji jonów wodorowych upośledza zdolność do powtarzanych sprintów, ostatnie odkrycia [18] sugerują, że ten składnik sprawności jest w większym stopniu determinowany przez dostarczanie energii do mięśni (np. krótkoterminowe (<1 min) tempo resyntezy fosfokreatyny) niż przez usuwanie wcześniej wspomnianych jonów. W sportach zespołowych można się zastanawiać jak bardzo ważnym czynnikiem będzie nasza zdolność do powtarzania sprintów, jednak wydaje się, że z punktu widzenia przygotowania motorycznego jej istotność będzie znacząca. Powszechnie uważa się, że takie adaptacje byłyby korzystne dla poprawy wydolności fizycznej związanej z rozgrywaniem meczów. Na przykład średni czas zarejestrowany podczas testu powtarzanych sprintów przewiduje dystans biegu o wysokiej intensywności i całkowity dystans sprintu podczas profesjonalnego meczu piłki nożnej [19]. Ponadto piłkarze doświadczają przejściowego zmęczenia podczas gry (np. mniejsza ilość sprintów, wysoko-intensywny bieg i przebyty dystans po sekwencji powtarzanych i intensywnych działań), które mogą determinować wynik kluczowych sytuacji (np. zmniejszone zachowanie pod względem technicznym i taktycznym oraz błędne wybory poznawcze)[20,21]. Sugeruje to, że poprawa zdolności do powtarzanych zmaksymalizowałaby sport zespołowy pod kątem sprawności fizycznej i że ważne jest lepsze zrozumienie strategii treningowych, które mogą poprawić ten element sprawności.
Badania
Przejdźmy więc do badań, które oceniały wpływ protokołu powtarzanych sprintów w warunkach hipoksyjnych. Dla rozwiązania wątpliwości, takowy trening składał się z maksymalnych wysiłków (tzw. all out efforts), trwających poniżej 30 sekund, przeplatanych niepełnym odpoczynkiem (nie dochodziło do pełnego rozproszenia zmęczenia). W jednym zbadań wykazano, że taki protokół badań zmniejszył występujące zmęczenie podczas testów powtarzanych sprintów wykonywanych do odmowy [22]. Warto także dodać, że wydajność wytrzymałościowa nie zwiększyła się, natomiast doszło do poprawy średniej mocy, czy wyników w teście Wingate. Znacząco zwiększyła się ilość sprintów wykonanych do odmowy. Niestety ciągle nie jest znane przełożenie tych wyników na sporty zespołowe, ponieważ nie wiemy jak sam wynik testu powtarzanych sprintów wpływa na wydajność meczową.
W innej pracy Puype i wsp. [23] wykazali następnie, że trening powtarzanych sprintów w warunkach hipoksji poprawił o 7% moc wyjściową, odpowiadającą 4 mmol mleczanu we krwi podczas testu progresywnego, natomiast tej poprawy nie zanotowała grupa kontrolna. Co ciekawe, aktywność fosfofruktokinazy znacznie wzrosła (59%) w grupie eskperymentalnej, całkiem prawdopodobnie odzwierciedlając pozytywną regulację pojemności glikolitycznej mięśni. Niestety, ponieważ testy wydolnościowe ograniczały się do dłuższych wysiłków aerobowych, nie można ich bezpośrednio powiązać z poprawą wydolności fizycznej.
W następnym badaniu Galvin i wsp. [24] odnotowali 19% lepsze wyniki w yo-yo intermittent 1 Test u zawodników Rugby. Ta znacznie wyższa poprawa wydajności ma ważne implikacje praktyczne, ponieważ test Yo-Yo bardzo dobrze koreluje z wydajnością fizyczną i intensywnością biegania w kilku sportach zespołowych, takich jak piłka nożna, koszykówka, rugby i piłka ręczna.
Potencjał treningów powtarzanych sprintów w warunkach hipoksji – mechanizmy
Dlaczego trenowanie sprintów w warunkach hipoksji może okazać się korzystne? Autorzy jednego z przeglądów systematycznych sugerują, że mechanizmem odpowiedzialnym za poprawę wydajności sportowej może być poprawiony poziom perfuzji krwi, indukujący zwiększone wykorzystanie tlenu i lepszą pracę włókien szybkokurczliwych. Przy maksymalnym natężeniu wysiłku specyficzne adaptacje tkanki mięśni szkieletowych (na poziomie molekularnym) mogą powstać poprzez szlak wyczuwania tlenu (tj. stosunek liczby naczyń włosowatych do włókien, pole przekroju poprzecznego włókien, zawartość mioglobiny i aktywność enzymów oksydacyjnych, takich jak syntaza cytrynianowa), które albo nie występują w warunkach normoksycznych, albo jeśli występują, to w mniejszym stopniu. Ponadto wiadomo, że ćwiczenia w niedotlenieniu wyzwalają kompensacyjne rozszerzenie naczyń w celu dopasowania do zwiększonego zapotrzebowania na tlen na poziomie mięśniowym [10]. Ponadto Coraz więcej dowodów wskazuje na to, że układ nerwowo-mięśniowy (kurczliwość i/lub aktywacja), czynniki biomechaniczne (ekonomia biegu) i metaboliczne (kinetyka deoksygenacji/reoksygenacji mięśni i/lub mózgu) mogą również odgrywać kluczową rolę w mechanizmach wywołanych niedotlenieniem w odpowiedzi na przerywane ćwiczenia o maksymalnej intensywności. Na przykład ogólnie przyjmuje się, że przekaźnictwo nerwowo-mięśniowe i propagacja potencjału czynnościowego wraz z włóknami mięśniowymi (pobudliwość sarkolemy) pozostają niezmienione przy ostrym niedotlenieniu w rozluźnionych mięśniach lub podczas krótkich skurczów [25]. Warto także dodać, potencjalnie dodatni wpływ na zdolności buforowe naszego organizmu, które będą bardzo istotne w sytuacji przejścia na energetykę glikolizy beztlenowej. Podczas sprintów w niedotlenieniu kompensacyjne rozszerzenie naczyń (ze wzrostem przepływu krwi), które ma na celu utrzymanie stałego całkowitego dostarczania tlenu do mięśnia, jest prawdopodobnie maksymalne, ponieważ intensywność ćwiczeń ma zasadnicze znaczenie dla amplitudy tego mechanizmu kompensacyjnego. Do mechanizmów trzeba dorzucić także, że dodanie bodźca hipoksyjnego do treningu może modulować resyntezę fosfokreatyny podczas wysiłku. Na poparcie tej sugestii Holliss i wsp. [26] donieśli, że trening przerywanej hipoksji z wyprostem pojedynczej nogi skutkuje szybszym powrotem fosfokretyny (resyntezy) z ćwiczeń o wysokiej intensywności w niedotlenieniu (z tendencją obserwowaną jedynie w normoksji).
Podsumowanie
Trening powtarzanych sprintów w warunkach hipoksji to całkiem ciekawe rozwiązanie pod kątem poprawy szeroko pojętej motoryki w sportach zespołowych. Choć mechanizmy są mocno obiecujące w dalszym ciągu z pewnością potrzeba większej ilości badań, które wskaże w większym stopniu przełożenie na szeroko pojęty performance w danej dyscyplinie sportu. Pamiętajmy także, że nie każdy zawodnik będzie w stanie pozwolić sobie na treningi w komorze hipoksyjnej, a ewentualna możliwość takiego rozwiązania z reguły będzie mocno obiążająca finansowo. Tak czy inaczej ta metoda treningowa może mieć potencjał i jest z pewnością do rozważenia szczególnie dla profesjonalnych zawodników sportów zespołowych.
[1] Millet GP, Roels B, Schmitt L, et al. Combining hypoxic methods for peak performance. Sports Med 2010;40:1–25.
[2] Billaut F, Gore CJ, Aughey RJ. Enhancing team-sport athlete performance: is altitude training relevant? Sports Med 2012;42:751–67.
[3] Levine BD, Stray-Gundersen J. Dose-response of altitude training: how much altitude is enough? Adv Exp Med Biol 2006;588:233–47.
[4] Wilber RL, Stray-Gundersen J, Levine BD. Effect of hypoxic ‘dose’ on physiological responses and sea-level performance. Med Sci Sports Exerc 2007;39:1590–9.
[5] Aughey RJ, Clark SA, Gore CJ, et al. Interspersed normoxia during live high, train low interventions reverses an early reduction in muscle Na+, K+ ATPase activity in well-trained athletes. Eur J Appl Physiol 2006;98:299–309.
[6] Semenza GL, Shimoda LA, Prabhakar NR. Regulation of gene expression by HIF-1. Novartis Found Symp 2006;272:2–8; discussion 8–14, 33–6.
[7] Bartsch P, Dvorak J, Saltin B. A rebuttal. Scand J Med Sci Sports 2009;19:608. 14
[8] Gatterer H, Faulhaber M, Netzer N. Hypoxic training for football players. Scand J Med Sci Sports 2009;19:607; author reply 08.
[9] Millet GP, Faiss R. Hypoxic conditions and exercise-to-rest ratio are likely paramount. Sports Med 2012;42:1081–3.
[10] Faiss R, Girard O, Millet GP Advancing hypoxic training in team sports: from intermittent hypoxic training to repeated sprint training in hypoxia
British Journal of Sports Medicine 2013;47:i45-i50.
[11] Wadley G, Le Rossignol P. The relationship between repeated sprint ability and the aerobic and anaerobic energy systems. J Sci Med Sport 1998;1:100–10.
[12] Gaitanos GC, Williams C, Boobis LH, et al. Human muscle metabolism during intermittent maximal exercise. J Appl Physiol 1993;75:712–19.
[13] Cairns SP, Lindinger MI. Do multiple ionic interactions contribute to skeletal muscle fatigue? J Physiol 2008;586(Pt 17):4039–54.
[14] Wilber RL, Stray-Gundersen J, Levine BD. Effect of hypoxic ‘dose’ on physiological responses and sea-level performance. Med Sci Sports Exerc 2007;39:1590–9.
[15] Holliss BA, Fulford J, Vanhatalo A, et al.Influence of intermittent hypoxic training on muscle energetics and exercise tolerance. J Appl Physiol 2013;114:611–19.
[16] Hoppeler H, Vogt M. Muscle tissue adaptations to hypoxia. J Exp Biol 2001; 204(Pt 18):3133–9.
[17] Vogt M, Puntschart A, Geiser J, et al. Molecular adaptations in human skeletal muscle to endurance training under simulated hypoxic conditions. J Appl Physiol 2001;91:173–82.
[18] Mendez-Villanueva A, Edge J, Suriano R, et al. The recovery of repeated-sprint exercise is associated with PCr resynthesis, while muscle pH and EMG amplitude remain depressed. PLoS ONE 2012;7:e51977.
[19] Rampinini E, Bishop D, Marcora SM, et al. Validity of simple field tests as indicators of match-related physical performance in top-level professional soccer players. Int J Sports Med 2007;28:228–35.
[20] Mohr M, Krustrup P, Bangsbo J. Fatigue in soccer: a brief review. J Sports Sci 2005;23:593–9.
[21] Garvican LA, Hammond K, Varley MC, et al. Lower running performance and exacerbated fatigue in soccer played at 1600m. Int J Sports Physiol Perform 2013 May 22. [Epub ahead of print].
[22] Faiss R, Leger B, Vesin JM, et al. Significant molecular and systemic adaptations after repeated sprint training in hypoxia. PLoS ONE 2013;8:e56522.
[23] Puype J, Van Proeyen K, Raymackers JM, et al. Sprint interval training in hypoxia stimulates glycolytic enzyme activity. Med Sci Sports Exerc 2013;In press.
[24] Galvin HM, Cooke K, Sumners DP, et al. Repeated sprint training in normobaric hypoxia. Br J Sports Med 2013;47:i74–9.
[25] Perrey S, Rupp T. Altitude-induced changes in muscle contractile properties. High Alt Med Biol 2009;10:175–82.
[26] Holliss BA, Fulford J, Vanhatalo A, et al.Influence of intermittent hypoxic training on muscle energetics and exercise tolerance. J Appl Physiol 2013;114:611–19.
