FIZJOLOGICZNE ASPEKTY WYTRZYMAŁOŚCI BEZTLENOWEJ – ANAEROBOWEJ

9 lutego 2017
417 Wyświetleń

Osiągnięcie wysokich wyników w danej dyscyplinie sportowej niesie za sobą ogrom pracy wykonanej na treningach. To najczęściej tony ciężarów przerzuconych w ciągu roku, setki kilometrów przebiegniętych w terenie lub przepłyniętych na basenie. Jak wiemy, nie ma jednego uniwersalnego modelu treningu dla wszystkich, stąd też trening fizyczny jest sztuką doboru indywidualnych obciążeń treningowych dla każdego zawodnika. Znajomość podstawowych informacji z zakresu fizjologii sportu oraz biochemii sportu jest na pewno przydatna podczas planowania obciążeń treningowych dla siebie lub swoich zawodników.

Wytrzymałość beztlenowa (anaerobowa) związana jest z dyscyplinami sportowymi o charakterze szybkościowym, podczas których rozwijana jest duża siła oraz moc, ale o przedłużonym czasie trwania. Zaliczyć tu możemy także wysiłki z powtarzalnymi seriami wykonywanego ruchu. Jest to zdolność motoryczna, którą należy rozumieć jako umiejętność wykonywania po sobie ćwiczeń, które charakteryzują się beztlenowym źródłem pozyskiwania energii do pracy mięśniowej. Mięśnie szkieletowe, a dokładniej włókna mięśniowe o wysokim stopniu wytrzymałości beztlenowej, charakteryzować się będą dużą szybkością oraz mocą, czyli zdolnością wygenerowania dużej siły w jak najkrótszym czasie i, co jest najważniejsze, możliwością utrzymania tych parametrów możliwie jak najdłużej. Podstawowymi czynnikami mającymi wpływ na wytrzymałość anaerobową są: sprawnie działający system pozyskiwania energii ze źródeł beztlenowych, sprawne buforowanie kwasu mlekowego, wysoka sprawność układu sercowo-naczyniowego oraz nerwowego (Bompa Tudor O, Haff Gregory G 2010).

Na początek skupmy się na energetyce wysiłków, które kryją się pod pojęciem wytrzymałości beztlenowej. Podstawowym źródłem energii jest adenozynotrifosforan, który ulegając reakcji hydrolizy dostarcza energii. Reakcja ta przebiega w następujący sposób: ATP + H2O → ADP + Pi + H+ + energia.

Ilość ATP w mięśniach jest bardzo mała i gdyby nie ciągła jego resynteza to zapasy tego wysokoenergetycznego związku wyczerpałyby się po zaledwie 2-3 sekundach maksymalnego wysiłku. W warunkach spoczynkowych wynik energetyczny hydrolizy ATP wynosi około 62 kJ·mol-1, natomiast podczas wyczerpującego treningu fizycznego ta wartość może zmaleć nawet do 48 kJ·mol-1.

Do ciągłej odbudowy ATP wykorzystywana jest fosfokreatyna, której stężenie w czasie spoczynku w mięśniu wynosi około 25-30 mmol·kg-1 wilgotnej tkanki mięśniowej.

Zasoby fosfokreatyny są także ograniczone i pozwalają na wykonanie marszu przez 1 min albo biegu z supramaksymalną prędkością trwającego do około 8-10 s. Stężenie PCr po 5 s wysiłku o supramaksymalnej intensywności może zmniejszyć się o 50-70% w porównaniu z poziomem przedwysiłkowym. Reakcja odbudowy ATP z fosfokreatyny katalizowana jest przez enzym kinazę kreatynową i przedstawia się następująco:

fosfokreatyna + ADP + H+ → kreatyna + ATP

Zalecenia treningu układu fosfagenowego (ATP + fosfokreatyna) związane są przede wszystkim ze stosowaniem krótkich odcinków interwałowych o supramaksymalnej intensywności mieszczących się w przedziale czasowym od 2 do 10 s, oddzielonych przerwami wypoczynkowymi trwającymi od 30 do 300 s.

Warte podkreślenia jest to, że fosfokreatyna, oprócz funkcji energetycznej, pełni także funkcję buforu utrzymującego pH we wnętrzu komórki na stałym poziomie (Zatoń, Jastrzębska 2010). Ujemny logarytm ze stężenia jonów wodorowych (pH) w mięśniach podczas spoczynku wynosi ok. 7, natomiast po wysiłkach sprinterskich jego wartość może spaść nawet do 6,4. Taka wartość pH powoduje zaburzenia sprawności działania fosforylazy glikogenowej, fosfofruktokinazy oraz ATPazy, co w konsekwencji zmniejsza możliwości wysiłkowe organizmu.

Kolejną reakcją, która dostarcza ATP do skurczu mięśniowego, jest reakcja glikolizy oraz fosforolizy glikogenu. Glikoliza jest zawsze procesem beztlenowym, a często spotykane określenie glikolizy aerobowej kryje trzy reakcje: glikolizy, cyklu Krebsa oraz łańcucha oddechowego. Podczas reakcji glikolizy produktem, oprócz ATP, jest także kwas mlekowy, który obok innych czynników jest przyczyną narastającego zmęczenia podczas treningu. W reakcji tej resynteza 3 cząstek ATP wymaga powstania aż 2 cząstek kwasu mlekowego. Fakt ten może tłumaczyć tak wysokie stężenie kwasu mlekowego u dobrze wytrenowanych sportowców po wysiłkach o wysokiej intensywności trwających ok. 40-50 s. Wysiłki takie, jak zapewne pamiętamy, charakteryzują się tym, że głównym mechanizmem dostarczania energii jest reakcja glikolizy.

Podstawowym substratem energetycznym w wysiłkach glikolitycznych jest glikogen mięśniowy. Ilość glikogenu zmagazynowana w mięśniach może wynosić od 200 do 400 g.

Istotnym czynnikiem zwiększającym jego zapasy (superkompensacja energetyczna) jest prawidłowo zbilansowana dieta oraz odpowiednio dobrany trening fizyczny.

Znajomość bioenergetyki wysiłku fizycznego umożliwia odpowiedni dobór przerw wypoczynkowych podczas treningu fizycznego kształtującego wytrzymałość beztlenową. Ważne jest to, że poszczególne źródła pozyskiwania energii włączają się wszystkie razem, różnica tkwi tylko w procentowym udziale poszczególnych mechanizmów w dostarczaniu ATP do pracujących mięśni (rycina 1).

PB19_47

Rycina 1. Czerpanie energii z przemian beztlenowych lub tlenowych w zależności od intensywności i czasu trwania wysiłku [W]: Jaskólski J. 2002. Podstawy fizjologii wysiłku fizycznego. AWF Wrocław.

Odpowiedni dobór przerw wypoczynkowych pozwala na kształtowanie wybranych mechanizmów mających bezpośredni wpływ na poziom wytrzymałości beztlenowej. Mając na uwadze kształtowanie mechanizmów związanych z beztlenowym pozyskiwaniem energii, zaleca się stosowanie treningu interwałowego, podczas którego poszczególne serie wysiłkowe trwać powinny od 20 do 60 s. W zależności od tego, czy naszym głównym celem jest wzrost tolerancji i szybkości usuwania kwasu mlekowego, czy wzrost aktywności szlaku glikolitycznego, będziemy stosować różne przerwy wypoczynkowe między poszczególnymi wysiłkami interwałowymi (tabela 1).

Tabela 1. Trening układu glikolitycznego (K., MacLaren D., George K. 2009)

Cel treningu
wzrost tolerancji i szybkości usuwania kwasu mlekowego wzrost aktywności enzymów szlaku glikolitycznego
przerwy wypoczynkowe trwające 60 – 240 s (stężenie kwasu mlekowego w mięśniach i we krwi jest zwiększone przy rozpoczęciu kolejnej serii) przerwy wypoczynkowe trwające do 20 min, co pozwoli prawie całkowicie oczyścić mięśnie z kwasu mlekowego

Badania naukowe dowodzą, że systematycznie wykonywany trening beztlenowy prowadzi do wzrostu wewnątrzustrojowych zapasów ATP, fosfokreatyny (PCr) oraz glikogenu mięśniowego.

Autorzy podkreślają jednak w tym miejscu, jak ważną rolę w odbudowie zasobów energetycznych w ustroju podczas treningów, jak również między treningami, odgrywa prawidłowa dieta połączona z odpowiednio zbilansowaną suplementacją.

Zdolność buforowania kwasu mlekowego to kolejny z czynników warunkujący wysoki poziom wytrzymałości beztlenowej. Stężenie kwasu mlekowego w spoczynku nie przekracza wartości 2 mmol/l krwi. Kontrolowanie jego wartości w czasie treningu może być przydatne w pokazaniu udziału przemian glikolitycznych w energetyce wysiłkowej. Pamiętajmy, że najwyższy poziom kwasu mlekowego we krwi po wysiłkach o intensywności supramaksymalnej występuje w 3 min po jego zakończeniu. Ma to istotny wpływ podczas oznaczeń biochemicznych w celu stwierdzenia maksymalnej wartości tego parametru. Narastające zmęczenie jest między innymi efektem upośledzenia mechanizmów buforowania kwasu mlekowego. Stan taki nazywany jest przez wielu autorów kwasicą metaboliczną w stopniu niewyrównanym. Wykonywanie treningu anaerobowego pobudza zdolność do buforowania kwasu mlekowego oraz pobudza beztlenowe pozyskiwanie energii. Teoretycy, jak również praktycy sportu są zdania, że w kształtowaniu wytrzymałości anaerobowej nie powinno stosować się treningu tlenowego. Wiele badań pokazuje, że treningi interwałowe o wysokiej intensywności stosowane w kształtowaniu wytrzymałości beztlenowej są wystarczającym bodźcem służącym do podwyższenia wartości VO2max, objętości wyrzutowej serca, a także, co jest bardzo istotne, wpływają pozytywnie na metabolizm tlenowy odpowiedzialny za proces odnowy.

Jednym z elementów treningu mającego na celu kształtowanie wytrzymałości anaerobowej jest trening mocy. W celu poprawy mocy najczęściej stosuje się trening ciężarowy, trening balistyczny oraz trening pliometryczny. Trening pliometryczny to jedna ze współczesnych form treningu mocy. Jego głównym założeniem jest początkowe wywołanie skurczu ekscentrycznego (wydłużenie) oraz natychmiastowe wywołanie skurczu koncentrycznego (skrócenie). Przykładem ćwiczenia pliometrycznego może być złapanie piłki lekarskiej i natychmiastowe, gwałtowne jej wyrzucenie w górę i w przód. W treningu tym zaleca się stosowanie nawet do 20 zestawów ćwiczeń pliometrycznych, w których należy wykonywać od 5 do 15 powtórzeń z przerwami wypoczynkowymi trwającymi 3-8 minut (K., MacLaren D., George K. 2009).

Stosowanie treningu interwałowego, sprinterskiego oraz treningu oporowego, jako metod wykorzystywanych do kształtowania wytrzymałości anaerobowej, wymaga odpowiednio dobranych obciążeń, przerw wypoczynkowych miedzy seriami ćwiczeń, jak również między poszczególnymi jednostkami treningowymi. Odpowiedni ich dobór skutkować będzie poprawą wyników sportowych, a przede wszystkim pozwoli uniknąć niepożądanych efektów treningu, jakim są przetrenowanie czy wystąpienie urazów.

W celu zdiagnozowania stopnia wytrenowania wytrzymałości beztlenowej u zawodników, najczęściej stosowanym testem jest test Wingate. Polega on na wykonaniu 30-sekundowej pracy o maksymalnej intensywności na cykloergometrze nożnym lub ręcznym z obciążeniem 7,5% masy ciała. Ocenia on, oprócz maksymalnej mocy beztlenowej, wskaźnik spadku mocy oraz czas utrzymania maksymalnej mocy, które w przejrzysty sposób pokazują nam poziom wytrzymałości beztlenowej zawodnika. Biegowy test wytrzymałości beztlenowej – RAST, ocenia indeks zmęczenia, który również może posłużyć w ocenie wytrenowania zawodnika (dokładny opis testu Wingate, oraz RAST znajdziecie w Perfect Body nr 13, w artykule: Wydolność beztlenowa – anaerobowa w treningu sportowym).

Znajomość bioenergetyki wysiłku fizycznego charakterystycznego dla danej dyscypliny sportowej pozwala na precyzyjny dobór intensywności wykonywanych ćwiczeń oraz przerw mających na celu odnowę. Planowanie obciążeń treningowych, ich realizacja oraz kontrola ich efektów umożliwiają poszukiwanie coraz to nowych rozwiązań mających na celu zbliżenie nas do mistrzostwa sportowego. Pamiętając, iż praca trenera jest pracą twórczą, a nie odtwórczą, do każdego zawodnika należy podchodzić w sposób indywidualny, co w perspektywie czasu przyniesie oczekiwane rezultaty.

dr Łukasz Tota

Bibliografia:

  1. Biały T., Dąbrowski D. 2012. W poszukiwaniu fizjologicznych kryteriów doboru oraz oceny efektywności procesu treningu w sportach walki. Pomiar i ocena wydolności beztlenowej kickbokserow. Sport Wyczynowy nr 1; 59-67.
  2. Birch K., MacLaren D., George K. 2009. Krótkie wykłady. Fizjologia Sportu. Wydawnictwo Naukowe PWN.
  3. Bompa Tudor O, Haff Gregory G. Periodyzacja. Teoria metodyka treningu. Biblioteka Trenera, Warszawa 2010.
  4. Cadefau J., J. Casademont, J.M. Grau, J. Fernandez, A. Balaguer, M. Vernet, R. Cusso, A. Urbano-Marquez. Biochemical and histochemical adaptation to sprint training in young athletes. Acta Physiol Scand 140: 341-351, 1990.
  5. Chmura J. i in. 2012. Zdolności wytrzymałościowe piłkarzy –uczestników Mistrzostw Świata w Piłce Nożnej w 2010 roku. Sport Wyczynowy nr 1; 48-58.
  6. Cissik, JM 2011, ‘Sprinters’, Modern Athlete & Coach, 49, 4, pp. 20-23, SPORTDiscus with Full Text, EBSCOhost, viewed 11 July 2012.
  7. Daniels J. Daniels’ Running Formula, 2nd ed., Human Kinetics, 2005.
  8. Górski J., Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego. 2001. PZWL Warszawa.
  9. Jaskólski J. 2002. Podstawy fizjologii wysiłku fizycznego. AWF Wrocław.
  10. Klimek A.T. Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego w dyscyplinach wytrzymałościowych za szczególnym uwzględnieniem narciarstwa biegowego. (Red. Krasicki Sz.) AWF Kraków, Studia i Monografie nr 63, 2010; 33-61.
  11. Marinho, D, Amorim, R, Costa, A, Marques, M, Pérez-Turpin, J, & Neiva, H 2011, ‘”Anaerobic” critical velocity and swimming performance in young swimmers’, Journal Of Human Sport & Exercise, 6, 1, pp. 80-86, SPORTDiscus with Full Text, EBSCOhost, viewed 11 July 2012.
  12. Nosiadek L. 2011. Ćwiczenia plyometryczne w kształtowaniu dyspozycji siłowych – zalety i niebezpieczeństwa. Sport Wyczynowy nr 2. 80-87.
  13. Rochowicz F. 2011. Trening obwodowy w kształtowaniu kondycji fizycznej. Sport Wyczynowy nr 2; 80-85.
  14. Sozański H., Witczak T., Starzyński T. 1999. Podstawy treningu szybkości. Biblioteka Trenera. Warszawa.
  15. Thompson, P 2011, ”New Interval Training”, Modern Athlete & Coach, 49, 4, pp. 35-40, SPORTDiscus with Full Text, EBSCOhost, viewed 11 July 2012.
  16. Tota Ł. Cempla J. 2012. Zmiany poziomu wybranych wskaźników fizjologicznych  notowanych w wysiłku o maksymalnej intensywności  u młodych lekkoatletów. Sport Wyczynowy nr 3; 57-70.
  17. Zając A., Poprzęcki S. 2007. Dietetyczne i suplementacyjne wspomaganie wydolności i sprawności fizycznej. W Nauka w służbie sportu wyczynowego, red. Zając A., Waśkiewicz Z. AWF Katowice.
  18. Zatoń M. i in. 2011. Zmiany fizjologiczne u kolarzy szosowych i górskich pod wpływem wieloletniego treningu. Sport Wyczynowy nr 3; 69-80.
  19. Zatoń M., Jastrzębska A. 2010. Testy fizjologiczne w ocenie wydolności fizycznej. Wydawnictwo Naukowe PWN.