Введение
Высотная тренировка – это практика, используемая некоторыми спортсменами-эндуранс, заключающаяся в тренировках в течение нескольких недель на большой высоте, предпочтительно выше 8000 футов (2438 м) над уровнем моря, хотя чаще всего тренировки проводятся на умеренных высотах из-за недостатка подходящих мест для тренировок на большой высоте. На умеренных высотах воздух по-прежнему содержит примерно 20,9% кислорода, но барометрическое давление и, следовательно, парциальное давление кислорода снижается. В зависимости от применяемых протоколов, организм может адаптироваться к относительному недостатку кислорода одним или несколькими способами, например, увеличивая массу красных кровяных телец и гемоглобина или изменяя мышечный метаболизм. Сторонники этой методики утверждают, что когда такие спортсмены отправляются на соревнования на более низкие высоты, они сохраняют повышенную концентрацию красных кровяных телец в течение 10–14 дней, что дает им конкурентное преимущество. Некоторые спортсмены живут постоянно на большой высоте, возвращаясь на уровень моря только для участия в соревнованиях, но их тренировки могут быть менее эффективными из-за ограниченного доступа к кислороду во время тренировок. Высотную тренировку можно имитировать с помощью палатки для имитации высоты, комнаты для имитации высоты или гипоксикатора на основе маски, где барометрическое давление остается неизменным, но снижается содержание кислорода, что также уменьшает парциальное давление кислорода. Тренировка с гиповентиляцией, которая заключается в снижении частоты дыхания во время физических упражнений, также может имитировать высотную тренировку, значительно снижая насыщение крови и мышц кислородом.
Altitude training is the practice by some endurance athletes of training for several weeks at high altitude, preferably over 8000 feet (2438 m) above sea level, though more commonly at intermediate altitudes due to the shortage of suitable high altitude locations. At intermediate altitudes, the air still contains approximately 20.9% oxygen, but the barometric pressure and thus the partial pressure of oxygen is reduced. Depending on the protocols used, the body may acclimate to the relative lack of oxygen in one or more ways such as increasing the mass of red blood cells and hemoglobin, or altering muscle metabolism. Proponents claim that when such athletes travel to competitions at lower altitudes they will still have a higher concentration of red blood cells for 10–14 days, and this gives them a competitive advantage. Some athletes live permanently at high altitude, only returning to sea level to compete, but their training may suffer due to less available oxygen for workouts. Altitude training can be simulated through use of an altitude simulation tent, altitude simulation room, or mask based hypoxicator system where the barometric pressure is kept the same, but the oxygen content is reduced which also reduces the partial pressure of oxygen. Hypoventilation training, which consists of reducing the breathing frequency while exercising, can also mimic altitude training by significantly decreasing blood and muscle oxygenation.
История
Исследование тренировок в условиях высокогорья получило значительное развитие во время и после Олимпийских игр 1968 года, проходивших в Мехико, Мексика, на высоте 7349 футов (2240 м). Именно на этих Олимпийских играх в соревнованиях на выносливость были зафиксированы значительные результаты ниже мировых рекордов, в то время как в анаэробных, спринтерских дисциплинах были побиты всевозможные рекорды. Перед этими соревнованиями высказывались предположения о том, как высота может повлиять на результаты этих элитных спортсменов мирового уровня, и большинство сделанных выводов соответствовали выдвинутым гипотезам: соревнования на выносливость должны были пострадать, а короткие дистанции не должны были претерпеть существенных негативных изменений. Это объяснялось не только меньшим сопротивлением воздуха при движении – из-за его низкой плотности, – но и анаэробным характером спринтерских дисциплин. В конечном итоге, эти игры стимулировали исследования в области тренировок в высокогорье, в результате которых были разработаны уникальные принципы тренировки, направленные на предотвращение снижения спортивных результатов.
Режимы обучения
Спортсмены или люди, стремящиеся получить конкурентное преимущество в соревнованиях на выносливость, могут воспользоваться тренировками на большой высоте. Большая высота обычно определяется как любая высота над 5000 футов (1524 м).
Живой-высокий, поезд-низкий
Одним из способов оптимизации адаптации и поддержания работоспособности является принцип "живи высоко – тренируйся низко". Эта идея тренировок заключается в проживании на больших высотах для достижения физиологических адаптаций, таких как повышение уровня эритропоэтина (EPO), увеличение количества красных кровяных телец и повышение VO2 max, при сохранении той же интенсивности тренировок на уровне моря. Из-за различий в окружающей среде на большой высоте может потребоваться снижение интенсивности тренировок. Исследования, изучающие теорию "живи высоко – тренируйся низко", дали неоднозначные результаты, которые могут зависеть от различных факторов, таких как индивидуальные особенности, время, проведенное на высоте, и тип тренировочной программы. Например, было показано, что спортсмены, занимающиеся преимущественно анаэробной деятельностью, не обязательно получают пользу от тренировок на высоте, поскольку их результаты не зависят от кислорода. Оптимальным подходом к тренировкам на высоте считается проживание на высоте, а тренировки – на высоте или ниже. Хорошими местами для применения принципа "живи высоко – тренируйся низко" являются Маммот-Лейкс (Калифорния), Флагстафф (Аризона) и Сьерра-Невада вблизи Гранады (Испания). Тренировки на высоте могут повысить скорость, силу, выносливость и скорость восстановления при условии поддержания воздействия высоты в течение значительного периода времени. Исследование, в котором имитировали воздействие высоты в течение 18 дней, но тренировки проводились ближе к уровню моря, показало, что улучшение результатов сохранялось еще в течение 15 дней. Противники тренировок на высоте утверждают, что концентрация красных кровяных телец спортсмена возвращается к нормальному уровню в течение нескольких дней после возвращения на уровень моря, и что невозможно тренироваться с той же интенсивностью, что и на уровне моря, что снижает эффективность тренировки и приводит к потере времени из-за горной болезни. Тренировки на высоте могут замедлить восстановление из-за стресса, вызванного гипоксией. Воздействие экстремальной гипоксии на высотах выше может привести к значительному ухудшению состояния скелетных мышц. Пятинедельное пребывание на такой высоте может привести к потере мышечной массы на 10–15%.
Живой-высокий, поезд-высокий
В режиме "живи высоко, тренируйся высоко" спортсмен живёт и тренируется на желаемой высоте. Воздействие на организм постоянное, поскольку спортсмен непрерывно находится в гипоксической среде. Первоначально максимальное потребление кислорода (VO2 max) значительно снижается: примерно на 7% на каждые 1000 метров над уровнем моря. Спортсмены больше не смогут усваивать столько же кислорода, как на уровне моря. Любая заданная скорость должна выполняться с большей относительной интенсивностью на высоте. Тренировка в условиях высокогорья (RSH) – относительно новый метод, который ещё не до конца изучен.
Искусственная высота
Системы имитации высоты позволили разработать методики, которые не испытывают противоречия между улучшенной физиологией в условиях высоты и более интенсивными тренировками. Эти системы имитации высоты могут быть использованы ближе к соревнованиям, при необходимости. В Финляндии ученый Хейкки Руско спроектировал "высотный дом". Воздух внутри дома, расположенного на уровне моря, находится под нормальным давлением, но модифицирован таким образом, чтобы иметь низкую концентрацию кислорода – около 15,3% (ниже 20,9% на уровне моря), что приблизительно соответствует количеству кислорода, доступного на больших высотах, часто используемых для высотной тренировки из-за снижения парциального давления кислорода на высоте. Спортсмены живут и спят в доме, но тренируются на открытом воздухе (при нормальной концентрации кислорода 20,9%). Результаты Руско демонстрируют улучшение уровня ЭПО и количества эритроцитов. Искусственную высоту также можно использовать для гипоксических тренировок, когда спортсмены занимаются в высотном симуляторе, имитирующем условия высокогорья. Спортсмены могут выполнять высокоинтенсивные тренировки на более низкой скорости, тем самым снижая нагрузку на опорно-двигательный аппарат.
Принципы и механизмы
Высотная тренировка эффективна благодаря разнице в атмосферном давлении между уровнем моря и большой высотой. На уровне моря воздух более плотный, и на литр воздуха приходится больше молекул газа. Независимо от высоты, воздух состоит из 21% кислорода и 78% азота. С увеличением высоты давление, оказываемое этими газами, снижается. Следовательно, на единицу объема приходится меньше молекул, что приводит к снижению парциального давления газов в организме и вызывает ряд физиологических изменений, характерных для высокогорья. Вопрос о том, какая именно физиологическая адаптация в основном отвечает за повышение результатов, достигаемое благодаря высотной тренировке, остается предметом дискуссий среди исследователей. Некоторые, в том числе американские ученые Бен Левин и Джим Стрей-Гандерсен, считают, что ключевым фактором является увеличение объема эритроцитов. Другие, такие как австралийский исследователь Крис Гор и новозеландский исследователь Уилл Хопкинс, с этим не согласны и утверждают, что улучшение результатов в основном связано с другими адаптациями, например, с переходом к более экономичному способу утилизации кислорода.
Увеличение объема красных кровяных клеток
На больших высотах наблюдается снижение насыщения гемоглобина кислородом. Это гипоксическое состояние стабилизирует фактор, индуцируемый гипоксией 1 (HIF1) и стимулирует выработку эритропоэтина (EPO) – гормона, секретируемого почками. Некоторые спортсмены демонстрируют выраженную реакцию эритроцитов на высоту, в то время как у других при длительном воздействии высоты наблюдается незначительное или отсутствие увеличения массы эритроцитов. Продолжительность адаптации остается неясной, поскольку различные исследования пришли к противоречивым выводам, основанным на времени пребывания на больших высотах. Хотя ЭПО естественным образом вырабатывается в организме, его также синтезируют для лечения пациентов с почечной недостаточностью и во время химиотерапии. В течение последних тридцати лет ЭПО часто используется в качестве допинга спортсменами посредством переливания крови и инъекций для получения преимущества в соревнованиях на выносливость. Однако злоупотребление ЭПО приводит к увеличению количества эритроцитов сверх нормы (полицитемии) и повышает вязкость крови, что потенциально может вызвать гипертонию и увеличить риск образования тромбов, инфаркта миокарда или инсульта. Естественная секреция ЭПО почками может быть увеличена за счет тренировок на высоте, но организм имеет ограничения на количество естественного ЭПО, которое он способен секретировать, что позволяет избежать вредных побочных эффектов от незаконных допинговых процедур.
Другие механизмы
Были предложены и другие механизмы, объясняющие эффективность тренировок на высоте. Не все исследования демонстрируют статистически значимое увеличение количества эритроцитов в результате тренировок на высоте. В одном исследовании успех объяснялся повышением интенсивности тренировок (за счет увеличения частоты сердечных сокращений и дыхания). В исследовании, сравнивающем крыс, активных на большой высоте, с крысами, активными на уровне моря, и двумя группами неподвижных контрольных особей, было отмечено, что типы мышечных волокон изменяются в ответ на гомеостатические задачи, что приводило к увеличению метаболической эффективности в бета-окислительном цикле и цикле Кребса, демонстрируя повышенное использование АТФ для аэробной производительности. Из-за более низкого атмосферного давления на больших высотах, давление воздуха в дыхательной системе должно быть ниже, чем на уровне моря, для осуществления вдоха. Следовательно, вдох на больших высотах обычно требует относительно большего опускания диафрагмы, чем на уровне моря.