Czynniki wpływające na efektywność treningu wytrzymałościowego - wydolność tlenową - mgr Cezary Ostrowski

Każdy udział kolarza w zawodach poprzedzony jest skrupulatnie układanym planem startowym i dostosowanym do niego planem treningowym. Realizowane sekwencje z dziennika treningowego, próby mocy i wyniki badań pozwalają określić najbardziej skuteczny indywidualny plan treningowy. Nawet przy wielkich ambicjach, determinacji, rzetelnym podejściu do treningu i diety, okazuje się, że zakładany efekt występuje u nielicznych zawodników. Przy dwóch jednostkach o zbliżonych parametrach, wynik sportowy jest różny. Co o tym decyduje? W przypadku kolarstwa jest to wydolność fizyczna!

Wydolność fizyczna jako fizjologiczne podłoże pracy fizycznej jest opisywana jako zdolność organizmu do wykonywania wysiłku fizycznego, określa tolerancję organizmu na zaburzenia stabilności środowiska wewnętrznego ? homeostazy (równowagi płynów wewnątrz i zewnątrzkomórkowych), do których dochodzi w czasie wysiłku fizycznego, jak i zdolność do szybkiej regeneracji po zakończeniu wysiłku. Wydolność fizyczną dzielimy na ogólną, która jest zdolnością do wykonywania długotrwałej pracy fizycznej o określonej intensywności bez zmęczenia i głębszych zmian homeostazy, oraz specjalną ? jako zdolność do wykonywania określonego specyficznego wysiłku. W przypadku kolarstwa górskiego wyróżnia się przede wszystkim wysiłki długotrwałe o dużej intensywności (maratony MTB), co uwarunkowane jest rodzajem zaangażowanego systemu energetycznego oraz wielkością generowanej mocy. Wydłużanie czasu pracy powoduje obniżenie generowanej mocy i zwiększenie udziału aerobowych przemian energetycznych. Natomiast w dyscyplinach sportowych o krótkim czasie trwania, w których dochodzi do generowania maksymalnej mocy dominuje metabolizm anaerobowy.

Czynniki determinujące poziom wydolności fizycznej (Kozłowski 1984):
1/ przemiany energetyczne w ustroju: - procesy tlenowe, - beztlenowe, - rezerwy energetyczne.
2/ poziom koordynacji nerwowo mięśniowej: - siła, - szybkość, - technika (precyzja ruchów).
3/ termoregulacja oraz gospodarka wodno elektrolitowa.
4/ budowa ciała: - wysokość i masa ciała, - beztłuszczowa masa ciała, - proporcja ciała, wiek i płeć.
5/ czynniki psychologiczne: - predyspozycje osobowościowe, - motywacja, - taktyka.

Patrząc z punktu widzenia różnych dyscyplin sportowych, wpływ wymienionych czynników na wynik sportowy jest procentowo inny. Związane jest to z charakterem wykonywanego wysiłku, jego intensywnością i czasem trwania. W przypadku kolarstwa (wysiłek długotrwały) decydującymi czynnikami wpływającymi na poziom wydolności będą: - sprawność zaopatrzenia tlenowego i efektywność aerobowego systemu energetycznego, - mechanizmy termoregulacyjne, - odpowiedni skład ciała. Należy pamiętać także o uwarunkowaniach genetycznych i środowisku, gdzie dziedziczność zapewnia odpowiednie proporcje ciała oraz istotnie wpływa na możliwości organizmu do produkcji energii, co w pełni wykorzystywane jest poprzez trening fizyczny stanowiący najlepszy środek kształtujący poziom wydolności fizycznej. Trening prowadzi do wytwarzania szeregu zmian adaptacyjnych w morfologicznej, biochemicznej i czynnościowej charakterystyce organizmu. Kierunek tych zmian jest zależny od rodzaju bodźców treningowych i stosowanych obciążeń, na które składają się intensywność i objętość treningowa. Czynniki warunkujące wydolność tlenową, czyli te które mają znakomity wpływ na wynik zawodnika w maratonie MTB to - sprawność funkcji organizmu w pokrywaniu zaopatrzenia tlenowego pracujących mięśni podczas wysiłku fizycznego. Im sprawność ta jest wyższa, tym na wyższym poziomie kształtuje się równowaga czynnościowa podczas ciężkiej pracy fizycznej. Pochłanianie tlenu przyrasta równolegle wraz ze wzrostem intensywności, ale tylko w początkowej fazie pracy, jeżeli praca utrzymuje się na tym samym poziomie przez kilka minut, wytwarza się w organizmie równowaga ustrojowa stedy-state, czyli adaptacja organizmu do zadanej pracy. Jest to sytuacja gdzie zapotrzebowanie na tlen przez organizm jest w pełni pokrywane (nie należy jednak zapominać, że efekt hipoksji /niedotlenienia/ pojawia się zawsze krótkotrwale na początku wysiłku fizycznego). Równowaga czynnościowa w organizmie utrzymuje się do chwili osiągnięcia maksymalnego poboru tlenowego - VO2max (największa ilość tlenu jaką zużywa organizm w czasie jednej minuty) - jest to tzw. pułap tlenowy, ale równowaga czynnościowa (stedy-state) wywiązuje się tylko podczas wysiłków podprogowych, czyli poniżej progu mleczanowego LT (laktate treshould), w wysiłkach ponadprogowych nie dochodzi do wytwarzania równowagi czynnościowej a efektem tego jest ciągły wzrost poboru tlenu.

Próg mleczanowy zwany, progiem przemian beztlenowych lub progiem anaerobowym - jest ostatnim obciążeniem treningowym, po którego przekroczeniu stężenie kwasu mlekowego we krwi wzrasta. Związane jest to z faktem, że po przekroczeniu tego poziomu energia dostarczana jest w wyniku procesów beztlenowych. Po przekroczeniu progu mleczanowego zmniejszeniu ulega udział wolnych kwasów tłuszczowych w procesie dostarczania energii. W czasie każdego wysiłku powstaje mleczan, jako produkt uboczny przemian metabolicznych. Krąży on we krwi i jest na bieżąco neutralizowany. Stężenie mleczanu we krwi wzrasta wraz z intensywnością, w pewnym momencie powstaje go więcej niż organizm jest w stanie neutralizować - ten moment właśnie nazywamy progiem mleczanowym. Intensywność fizyczna człowieka może podlegać wzrostowi, dochodzi do wykonywania wysiłku przewyższającego maksymalny pobór tlenu, w tym momencie koszt energetyczny będzie pokrywany przez beztlenowe procesy metaboliczne, czemu towarzyszy kumulacja w ustroju kwaśnych produktów przemiany materii ? to przyczynia się do występowania zmęczenia (?odcięcia prądu?). Im organizm ma większą zdolność do pochłaniania tlenu w ciągu jednej minuty, tym większą pracę może wykonać w warunkach niedotlenienia co skutkuje wyższą wydolnością fizyczną.

Na wielkość poboru tlenu wpływają następujące grupy czynników: związane z 1/ funkcjonowaniem układu oddechowego (wentylacja), 2/ krążeniem (objętość minutowa serca, stężenie hemoglobiny we krwi), 3/ przepływem mięśniowym (przepływ krwi przez mięśnie, gęstość kapilar, dyfuzja tlenu do mitochondriów), 4/ metabolizmem mięśniowym (gęstość mitochondriów, masa mięśniowa, typ włókien, aktywność enzymów oksydacyjnych, dostarczanie substratów energetycznych). Wg. badań, w wyniku treningu VO2max może wzrosnąć jedynie o 20-30% (Górski 2001), jak widać uwarunkowania genetyczne mocno determinują wartość VO2max jednostki. Każdy z wyżej wymienionych czynników wykazuje istotny wpływ na wielkość VO2max, a do najważniejszych zalicza się: objętość minutową serca, stężenie hemoglobiny we krwi, gęstość kapilar mięśniowych, typ włókien mięśniowych, liczbę mitochondriów oraz aktywność enzymów oksydacyjnych w mitochondriach. Przełomem w tym zakresie były badania przeprowadzone przez Blomstranda, polegające na pomiarze maksymalnego poboru tlenu metodą bezpośrednią. Badania te dowiodły, iż głównym ogranicznikiem wielkości VO2max w organizmie jest transport tlenu. Wynika z tego, że na wielkość pułapu tlenowego ma wpływ pojemność tlenowa krwi, na którą wpływa stężenie hemoglobiny we krwi, jak i liczba erytrocytów /czerwonych krwinek/. Zdrowy, młody mężczyzna ma około 5,4 mln/mm? erytrocytów w krwi obwodowej, kobieta około 4,5 mln/mm?. Ilość erytrocytów w organizmie człowieka może się zmieniać - zależy to m.in. od miejsca, w którym człowiek się znajduje i ciśnienia jakie tam panuje ? (trening wysokogórski, namioty tlenowe). Normy ilości hemoglobiny we krwi u kobiet powinno zawierać się w przedziale 115-155 g/l a u mężczyzn 140 ? 180 g/l. Hemoglobina transportuje około 15% z ogólnej ilości CO2 przenoszonego przez krew. Należy również zaznaczyć, że fizjologicznie stężenie hemoglobiny u mężczyzn jest wyższe niż kobiet. Prawidłowe stężenie hemoglobiny u zdrowego osobnika to ok. 160 g/l, co oznacza, że 1 litr krwi ma zdolność do przetransportowywania od 180 do 210 ml tlenu. Obniżenie stężenia hemoglobiny powoduje ograniczenie pojemności tlenowej krwi a tym samym wydolności tlenowej. Stwierdzono, że usunięcie 14% hemoglobiny z krwi obniża VO2max o 4%. Sportowcy mają większą ilość hemoglobiny i jej stężenie zwykle przekracza 160 g/l krwi. Wzrost ponad normę może świadczyć o nadkrwistości, co sprzyja np. zakrzepom krwi, spadek poniżej normy jest sygnałem o anemii - niedokrwistości, jednak ze względu na różne metody pomiarowe każde laboratorium analityczne ustala własne normy (zwykle podyktowane przez producenta urządzenia - analizatora). Zwiększeniu ulega też zawartość 2,3-difosfoglicerynianu (BPG) w krwinkach czerwonych (u osób wytrenowanych) o ok. 10%. Przyczynia się to do łatwiejszego oddawania tlenu tkankom, w tym mięśniom szkieletowym. 2,3-difosfoglicerynian - (silnie anionowy związek organiczny, występujący w erytrocytach w stężeniu bliskim stężeniu hemoglobiny /około 2 mM/. Powstaje z 1,3-difosfoglicerynianu, będącego metabolitem pośrednim glukozy).

Czynnikiem wpływającym na wydolność tlenową zawodnika jest przyrost objętości osocza który, następuje głównie pod wpływem treningu wytrzymałościowego. Przyrost objętości osocza przyczynia się do poprawy krążenia krwi w organizmie, oraz prowadzi do wzrostu wytrzymałości poprzez zwiększenie objętości wyrzutowej serca i poprawę procesów termoregulacyjnych. Skutkiem jest obniżenie lepkości krwi, co powoduje zwiększony przepływ mięśniowy krwi i co za tym idzie poprawia zaopatrzenie mięśni w tlen.

Czynniki warunkujące pobieranie tlenu:
A/ pojemność minutowa serca (cardiac output) - jest to pojemność krwi wytłoczonej przez jedną z komór w czasie jednej minuty. Pojemność minutową oblicza się mnożąc objętość wyrzutową (SV) przez liczbę skurczów serca (HR) w czasie jednej minuty. Przykładowo: objętość wyrzutowa komory w spoczynku wynosi 70 ml więc przy 70 - 75 skurczach na minutę daje to wynik objętości minutowej serca równy ok. 5 litrów/min. (70ml x 70 skurczów/min. = 5 litrów/min). Podczas wysiłku fizycznego wzrasta zarówno częstotliwość skurczów serca jak i jego objętość wyrzutowa, co prowadzi do wzrostu pojemności minutowej serca, która może wzrosnąć nawet do 40l/min w czasie maksymalnego wysiłku.
B/ różnica tętniczo żylna wysycenia krwi tlenem - zawartość tlenu we krwi mówi o skuteczności ekstrakcji tlenu przez tkanki z przepływającej przez nie krwi.

VO2max jest kształtowane przez czynniki transportujące tlen, ale i przez zdolność mięśni do wykorzystania tlenu w procesach energetycznych zachodzących w komórkach mięśniowych. Poziom VO2max jest uwarunkowany procentową zawartością włókien wolnokurczliwych (ST). Włókna mięśniowe dzieli się pod względem morfologicznym i czynnościowym na dwa podstawowe typy:- włókna typu I - wolnokurczące się (zwane też z ang. slow twitching "ST"), - włókna typu II - szybkokurczące się (fast twitching "FT"). Włókna wolnokurczące zawierają wiele mitochondriów i duże stężenie mioglobiny (stąd zwane są też czerwonymi), co jest bardzo istotne, gdyż energię do skurczu czerpią z procesów tlenowych. Charakteryzują się one powolnym narastaniem siły skurczu i dużą wytrzymałością na zmęczenie. Włókna szybkokurczące się (białe) zawierają mniejsze stężenie mioglobiny, kurczą się szybciej, ale są mniej wytrzymałe. Biorąc pod uwagę główne źródła energii z jakich korzystają, wyróżnia się wśród nich: włókna typu IIA - glikolityczno-tlenowe, wykorzystujące energię wytworzoną w procesie glikolizy w cytoplazmie oraz w procesie fosforylacji oksydacyjnej w mitochondriach, - włókna typu IIB - glikolityczne, korzystające głównie z energii wytworzonej podczas glikolizy - liczba mitochondriów jest w nich mniejsza. Włókna ST posiadają większą liczbę mitochondriów, w których występuje wzmożona aktywność enzymów utleniających co znakomicie poprawia wykorzystanie tlenu.

Praca tlenowa jest też warunkowana przez sprawność procesów termoregulacyjnych, związane jest to z towarzyszącemu wysiłkowi fizycznemu zwiększonemu wytwarzaniu ciepła w ustroju. Wzrost temperatury w ustroju uruchamia mechanizmy termoregulacyjne w celu usunięcia nadmiaru ciepła. Największe znaczenie ma tu zwiększone wydzielanie i parowanie potu. Zarówno nadmierny wzrost temperatury wewnętrznej ciała, jak i występowanie odwodnienia w wyniku intensywnego pocenia się mogą być czynnikami ograniczającymi możliwości zawodnika w czasie wysiłku długotrwałego.

Opracował : mgr Cezary Ostrowski

Nauczyciel akademicki wych.fiz. Wyższej Szkoły Bezpieczeństwa Publicznego w Krakowie, instruktor kolarstwa, założyciel grupy kolarskiej C67 Racing Team.

www.cycling67.pl

Powyżej przedstawione porady przeznaczone są głównie dla zawodników grupy kolarskiej Cycling Sixty Seven Racing Team a oparte na badaniach prowadzonych na AWF w Katowicach, własnych spostrzeżeniach wynikających z pracy trenerskiej oraz konsultacjach prowadzonych, w trakcie kursu instruktora kolarstwa na AWF-ie w Katowicach z: dr Miłoszem Czuba, mgr Michałem Krawczykiem, dr Katarzyną Górską.