Interwałowy trening hipoksyjny - co daje trening na wysokościach?

W pionierskich latach wspinaczki okazało się, że wiele osób choruje po dłuższym pobycie na wysokości 3-4 km. U niektórych osób dyskomfort i objawy pojawiały się już po przekroczeniu wysokości 2 km (czyli mogły wystąpić nawet w Tatrach). 

1. Co ma wspólnego hipoksja z treningiem z jakim mamy do czynienia na nizinach?
2. Jak to działa?
3. Przegląd badań
4. Trening RSH
5. RSH a zdolności buforujące ustroju
6. Co zapamiętać?

Wspinaczom zagraża wysokościowy obrzęk płuc (HAPE) oraz wysokościowy obrzęk mózgu (ang. High Altitude Cerebral Edema – skrót HACE). Aby „oszukać” fizjologię, narciarze, osoby, które się wspinają i inni zapaleńcy pozostają na wysokości 2,5 - 3 km, po adaptacji pokonują coraz wyższe wysokości. Osobom wspinającym się zagraża niedociśnienie, niedotlenienie tkanek (hipoksja wysokościowa), niskie temperatury, nasilone promieniowanie.

Wysokościowy obrzęk płuc pojawia się po 2-4 dniach wspinania się powyżej 2,5 - 3 km wysokości. Jest najczęstszą przyczyną śmierci na dużych wysokościach. Ryzyko HAPE rośnie wraz z rosnącą wysokością i szybszym tempem wejścia. Ocenia się, iż HAPE dotyka od 0,01 do 15,5% osób wspinających się. Niestety, nawet 60% wspinaczy, którzy cierpieli wcześniej z powodu HAPE, jest narażonych na nawrót choroby, jeśli szybko wzniosą się na wysokość co najmniej 4,5 km.

Powyżej 5,8 km wysokości nie da się funkcjonować dłuższy czas bez wspomagania się mieszankami z tlenem, lekami itd. Powyżej 8 km wysokości (w „strefie śmierci”) nie da się długo przeżyć, często trzeba sięgać po tlen, leki i na dodatek poddać się wielotygodniowej adaptacji na niższych wysokościach. Setki ludzi umarło próbując zdobyć najwyższe szczyty świata - niektórzy wskutek wypadków, inni z powodu wychłodzenia, jeszcze inni przez narkotyczne oddziaływanie wysokości. Im wyżej wchodzimy, tym niższe jest ciśnienie barometryczne, bardziej spada ciśnienie parcjalne tlenu we krwi tętniczej, w konsekwencji niższe jest nasycenie krwi tlenem (co powoduje hipoksję; np. na nizinach odnotowuje się nasycenie krwi tlenem na poziomie 97%, na 3 km już tylko 85%, a na 6 km tylko 65%).

Ale o co chodzi?

Co ma wspólnego hipoksja z treningiem z jakim mamy do czynienia na nizinach?

I to bardzo dobre pytanie, na które zaraz odpowiem.

Otóż wymyślono metody treningowe, które są oparte na modelach:

• LHTH (live high - train high) – mieszkaj wysoko, trenuj wysoko
• LHTL (live high - train low) – mieszkaj wysoko, trenuj nisko.

W reakcji na niedotlenienie organizm wytwarza więcej „transporterów” tlenu, czyli krwinek czerwonych. Rośnie stężenie hemoglobiny i hematokrytu, a to świadczy o wzroście potencjału wytrzymałościowego danej osoby. W sposób sztuczny stężenie hemoglobiny i hematokrytu podnoszą sterydy anaboliczno-androgenne i były wykorzystywane w tym celu np. przez kolarzy. Jednak ze względu na powikłania, prawdziwą rewolucję przyniosły 3 generacje EPO (erytropoetyny).

W ciągu ostatnich dwóch dekad interwałowy trening w warunkach niedotlenienia (IHT; intermittent hypoxic training) zyskał popularność. Polega na życiu na niskiej wysokości, ale trenowaniu w warunkach niedotlenienia. Dodając stres w postaci niedotlenienia w czasie treningu interwałowego o charakterze „tlenowym” lub „beztlenowym”, powinno zyskać się większą poprawę wydolności, w porównaniu z prowadzeniem treningu na wysokości morza.

Jak to działa?

Przez długie dekady uważano, iż to erytrocytoza jest głównym korzystnym czynnikiem mającym wpływ na wydolność sportowca trenującego w warunkach niedotlenienia i później startującego w zawodach np. na poziomie morza. Była to teoria bodźca hipoksycznego. Jednak nowe wyniki badań sugerują, że trening w warunkach niedotlenienia wpływa na ekspresję dużej liczby genów związanych z czynnikami indukowanymi hipoksją – HIF (ang. Hypoxia Inducible Factor).

Kiedyś sądzono, iż jest to jeden czynnik. Nowe badania wskazują, że tych czynników może być więcej. Nowe eksperymenty sugerują, że wzrost wydolności sportowca jest spowodowany adaptacjami zachodzącymi w organizmie (np. w mięśniach) i niekoniecznie jest to związane z transportem tlenu (wzrostem ilości erytrocytów).

Przegląd badań

Po pierwsze, Martino i wsp. odnotowali lepszy czas w pływaniu na dystansie 100 m i większą poprawę szczytowej mocy w trakcie treningu Wingate po 21 dniach treningu na wysokości 2.8 km nad poziomem morza.

Hendriksen i Meeuwsen odnotowali 5% wzrost szczytowej mocy wyjściowej podczas testu Wingate po 10 dniach treningu aerobowego w hipoksji hipobarycznej, natomiast grupa trenująca w normalnych warunkach nie poprawiła znacząco swoich osiągów.

Dufour i wsp. odnotowali poprawę wydolności wytrzymałościowej biegaczy długodystansowych po 6 tygodniach treningu aerobowego o wysokiej intensywności prowadzonego na wysokości 3 km  (tj. 5% wzrost ich VO2max i 35% dłuższy czas do wyczerpania przy prędkości biegu oznaczającej VO2 max.). Grupa trenująca w normalnych warunkach nie poprawiła swoich osiągów.

Manimmanakorn i wsp. odnotowali wzrost maksymalnego momentu siły po 5-tygodniowym treningu prostowania i uginania nóg w warunkach niedotlenienia.

Jednak wiele innych badań nie przynosiło już tak spektakularnych wyników. Odnotowano podobny wzrost wydolności i mocy tlenowej oraz beztlenowej, gdy trening był wykonywany w warunkach niedotlenienia i normoksji. W innych dobrze zaprojektowanych i kontrolowanych badaniach podkreślono, że interwałowy trening w warunkach niedotlenienia przynosi wzrost osiągów tlenowych, ale niekoniecznie daje większe zyski, niż ten prowadzony w normalnych warunkach.

Trening RSH

Jest to rodzaj powtarzanych sprintów w warunkach niedotlenienia (ang. repeated sprint training in hypoxia). Opiera się na maksymalnej pracy trwającej jednorazowo do 30 sekund, przeplatanej krótkimi przerwami, czyli jest to trening przy niepełnej regeneracji (takie jest założenie np. HIIT, czyli interwałowego treningu wysokiej intensywności). Trening RSH różni się od IHT, ponieważ intensywność bodźca treningowego jest tu maksymalna, a tym samym pozwala na utrzymanie wysokiej rekrutacji włókien szybkokurczliwych.

RSH jest szczególnie interesujący, ponieważ w warunkach niedotlenienia (na wysokości mniejszej niż  3.8 km) osiągi w trakcie pojedynczego zrywu sprinterskiego (trwającego mniej niż 10 sekund) są zachowane, a taka krótka praca sprzyja późniejszemu pojawianiu się zmęczenia, które uniemożliwia kontynuowanie wysiłku.

Naukowcy wykazali, iż RSH opóźnia pojawienie się zmęczenia podczas powtarzanych sprintów do wyczerpania.

50 wytrenowanych sportowców zostało losowo przydzielonych do trzech różnych grup:

• RSH, 3 km wysokości, 14.5% tlenu (trening w warunkach niedotlenienia, czyli hipoksji),
• RSN: 485 m wysokości, 20.9% tlenu (trening w warunkach normoksji),
• kontrolnej, brak konkretnego treningu sprinterskiego.

Badani byli sprawdzani dwukrotnie przed i po 4-tygodniowym okresie treningu, który obejmował 2 sesje tygodniowo.

Wyniki: nawet jeśli wyniki w próbie wytrzymałościowej (podczas 3-minutowej próby czasowej) nie wzrosły po 4-tygodniowym okresie treningu, oba protokoły, tj. RSN i RSH, poprawiły średnią moc podczas 10-sekundowych sprintów (o 6–7%), a osiągi w 30-sekundowym teście Wingate o 3–5%. Jednak protokół RSH (trening w warunkach niedotlenienia) miał ukryty pazur - liczba sprintów zwiększyła się nawet o 40% (tj. z 9 do 13!) 

Trening RSN (czyli w warunkach normoksji) nie poprawił wyników (po kilku tygodniach treningu w próbie wytrzymałościowej nadal wykonano ~9 sprintów, czyli tyle samo co wcześniej).

Puype i wsp. wykazali, że trening RSH poprawił  o 7% moc (co odpowiada stężeniu 4 mmol mleczanów we krwi) w trakcie testu o rosnącym obciążeniu (zwykle w określonych odstępach czasu zwiększa się tam tempo lub np. podwyższa nachylenie bieżni lub zwiększa się opór na ergometrze rowerowym czy wioślarskim).

W tym samym badaniu protokół RSN nie okazał się skuteczny w tym aspekcie. Jednak w cytowanym eksperymencie wzrost mocy podczas 10-minutowej jazdy na czas był podobny przy zastosowaniu obu protokołów treningu i wynosił 6-7%. Dodatkowo odnotowano 6% przyrost maksymalnego pochłaniania tlenu (VO2max) podczas testu o rosnącym obciążeniu, zarówno przy zastosowaniu protokołu RSH, jak i RSN. Z kolei aktywność fosfofruktokinazy była znacznie zwiększona (nawet o 59%) tylko po RSH, prawdopodobnie odzwierciedlając wzrost zdolności glikolitycznej mięśni (pozyskiwania energii drogą beztlenową).

RSH a zdolności buforujące ustroju

Najprawdopodobniej trening w warunkach niedotlenienia ma także wpływ na budowanie zdolności buforujących ustroju.

Normalnie praca (np. sprinty, przysiady, wykroki, podciąganie na drążku) nie może być kontynuowana przez:

• nagromadzenie jonów wodoru (H+); można nieco „oszukać” system stosując np. wodorowęglanu sodu (NaHCO3),
• czynniki nerwowe (próg zmęczenia mięśni, osłabienie aktywacji włókien, motoneuronów),
• nagromadzenie nieorganicznych fosforanów (Pi); tu również NaHCO3 może odgrywać rolę,
• spadek ilości fosfokreatyny (dlatego suplementacja kreatyną jest taka pomocna),
• spadek ilości ATP,
• zmniejszenie pH mięśni (tzw. zakwaszenie - nie mylić z „zakwasami”, czyli bólem mięśni, który nie ma nic wspólnego z mleczanami).

Powtarzane sprinty mają ogromne znaczenie dla spadku ilości fosfokreatyny (wyczerpują „paliwo”) i wzrostu stężenia jonów wodoru („zakwaszenie”). Wydaje się, że odnowienie możliwości wysiłkowych ustroju jest bardziej zależne od resyntezy fosfokreatyny, a w mniejszym stopniu od przywrócenia pH mięśni. Niemniej, trening w warunkach niedotlenienia może mieć też wpływ na wzrost możliwości buforujących ustroju. Naukowcy stwierdzili, iż taka praca wpływa na ekspresję genów związanych z regulacją odczynu pH ustroju. Być może dlatego później sportowcy poddani niedotlenieniu lepiej radzą sobie z bardziej „zakwaszonymi” mięśniami. Pozwala im to dłużej kontynuować pracę przy określonym, wysokim tętnie (np. 185-190 uderzeń dla mężczyzny mającego 25-30 lat).

Co zapamiętać?

Duże wysokości wywołują adaptację organizmu i być może ma to wpływ na zwiększenie się wydolności w trakcie pobytu na nizinach.

Trening RSH, czyli powtarzane sprinty w warunkach niedotlenienia, mają znaczący wpływ na wydolność sportowca i umożliwiają zwiększenie pracy nawet o 40% w przypadku powtarzanych sprintów.

Suplementacja kreatyną (5-7 g dziennie po treningu), beta-alaniną (kilka gramów dziennie przed treningiem) i sodą oczyszczoną (25-30 g dziennie, dawka wymaga adaptacji) mogą mieć duży wpływ na osiągi w trakcie powtarzanych sprintów, pływania w tempie zawodów, podbiegów czy wchodzenia po linie.

Referencje:

Raphaël Faiss, Olivier Girard, Grégoire P Millet „Advancing hypoxic training in team sports:from intermittent hypoxic training to repeatedsprint training in hypoxia” https://bjsm.bmj.com/content/bjsports/47/Suppl_1/i45.full.pdf

Krzysztof Korzeniewski, Aneta Nitsch-Osuch, Aneta Guzek, Dariusz Juszczak „High altitude pulmonary edema in mountains climbers” https://medycynatropikalna.pl/media/publications/98.pdf

Michał W.  Łuczak, Hanna Drzewiecka, Paweł P. Jagodziński „Czynnik indukowany hipoksją – HIF” https://jms.ump.edu.pl/uploads/2009/3-4/237_3-4_78_2009.pdf

Chris Imray i in. „Acute altitude illnesses” https://www.researchgate.net/profile/Chris_Imray/publication/51573871_Acute_altitude_illnesses/links/02e7e52b54b9624c41000000.pdf

https://wim.mil.pl/images/stories/Konferencje/spero/5.pdf