Развитие специфической выносливости как фактор, способствующий высотной акклиматизации

" Если альпинист (горный турист) в межсезонный и предсезонный период будет повышать свой " кислородный потолок" плаванием, бегом, велосипедом, лыжами, греблей, — он обеспечит совершенствование своего организма, успешнее будет затем справляться с большими, но увлекательными трудностями при штурме горных вершин".

Эта рекомендация – и правда, и неправда. В том плане, что готовиться к горам, конечно, необходимо. Но велосипед, гребля, плавание и другие виды тренировок дают разное " совершенствование своего организма" и, соответственно, разный " кислородный потолок". Когда речь идет о двигательных актах организма, следует четко представлять, что нет " движения вообще" и любой двигательный акт предельно специфичен. А с определенного уровня развитие одного физического качества всегда происходит за счет другого: силы за счет выносливости и скорости, выносливости – за счет силы и скорости.

При тренировках к интенсивной работе расход кислорода и субстратов окисления в мышцах в единицу времени столь велик, что быстро восполнить их запасы усилением работы транспортных систем нереально. Чувствительность дыхательного центра к углекислому газу снижена, что защищает дыхательную систему от ненужного перенапряжения.

Мышцы, способные к выполнению такой нагрузки, фактически работают при этом в автономном режиме, рассчитывая на собственные ресурсы. Это не устраняет развития тканевой гипоксии и приводит к накоплению больших количеств недоокисленных продуктов. Важным аспектом адаптивных реакций в этом случае является формирование толерантности, то есть устойчивости к сдвигу рН. Это обеспечивается увеличением мощности буферных систем крови и тканей, возрастанием т. н. щелочного резерва крови. Увеличивается также мощность системы антиоксидантов в мышцах, что ослабляет или предотвращает перекисное окисление липидов клеточных мембран — один из основных повреждающих эффектов стресс-реакции. Увеличивается мощность системы анаэробного гликолиза за счет повышенного синтеза гликолитических ферментов, повышаются запасы гликогена и креатинфосфата — источников энергии для синтеза АТФ.

При тренировках к умеренной работе разрастание сосудистой сети в мышцах, сердце, легких, увеличение числа митохондрий и изменение их характеристик, возрастание синтеза окислительных ферментов, усиление эритропоэза, ведущее к увеличению кислородной емкости крови, позволяют снизить уровень гипоксии или предотвратить ее. При систематическом выполнении умеренных физических нагрузок, сопровождающихся усилением легочной вентиляции, дыхательный центр, напротив, повышает чувствительность к СО2, что обусловлено понижением его содержания вследствие вымывания из крови при усиленном дыхании.

Поэтому в процессе адаптации к интенсивной (как правило, кратковременной) работе в мышцах развивается иной спектр адаптивных приспособлений, чем к длительной умеренной работе [6]. Поэтому, например, при гипоксии при нырянии невозможной становится активация внешнего дыхания, типичного для адаптации к высотной гипоксии или гипоксии при мышечной работе. А борьба за поддержание кислородного гомеостаза проявляется в увеличении запасов кислорода, уносимого под воду. Следовательно, спектр адаптивных приспособлений при разных видах гипоксии – разный, следовательно - далеко не всегда полезный для высоких гор.

Известно, что возможность человека к выполнению работы можно оценить показателем " максимальное потребление кислорода" - МПК. МПК называют еще " кардиораспираторная выносливость", поскольку это характеризует способность организма выдерживать продолжительную физическую нагрузку. Чем МПК больше, тем большую мощность способен развить человек при выполнении физической нагрузки вообще и в условиях гипоксии, в частности. У представителей разных видов спорта равной квалификации данное качество развивается неодинаково (см. диаграмму):

Взаимосвязь " вид спорта - уровень МПК" [7]

Чтобы понять причину этого, достаточно проанализировать формулу расчета МПК [8]:

МПК = систолический объем * ЧСС * (A - V),

где систолический объем – выброс объема крови при одном сокращении сердца [мл], ЧСС – частота сердечных сокращений [уд/мин], A - V – артерио-венозная разница содержания по кислороду.

Из формулы следует, что при одном и том же значении МПК в наиболее выигрышном положении оказывается тот спортсмен, который обладает:

- высоким систолическим объемом, следовательно, большим сердцем (и достаточным объемом крови);

- меньшей ЧСС (также зависит от относительного размера сердца);

- способностью тканей извлекать кислород при наиболее низком содержании в крови.

Главные эффекты тренировки выносливости в отношении сердечно-сосудистой системы состоят в развитии именно этих качеств. Это достигается с одной стороны, увеличением относительных размеров сердца, а с другой - более совершенным перераспределением кровотока между активными и неактивными органами и тканями тела (усилением капилляризации тренируемых мышц, тканей тела и сердца). Неудивительно, что у представителей видов спорта, требующих проявления выносливости, общий и относительный объем сердца, определяемый по рентгенограммам, в среднем значительно больше, чем у представителей других видов спорта и у не спортсменов (см. табл.):

Из таблицы, коррелирующей с данными по МПК, следует что при равных относительных размерах сердца лыжников и бегунов-стайеров, у первых сохраняется больше мышечной массы, создающей определенную фору при работе в горах. К тому же оба эти спорта на пересеченной местности имеют много общего в стереотипах движения в горах. Что касается велосипедистов, бегунов-средневиков и пловцов, то увеличение размеров сердечной мышцы здесь начинает перекрываться все большим развитием мышечной массы. И в самом худшем положении в горах оказываются тяжелоатлеты и спринтеры.

Высоко тренированный штангист может переносить высоту хуже, чем просто не спортсмен, с более развитым сердцем. Другое дело, что люди привыкли тренировать то, что у них и так уже хорошо получается. У Френка Хорвилла описан противоположный пример - человеческой воли в развитии желаемых качеств: " Женщина средних лет решила начать готовиться к марафону. В течение 25 лет она не занималась никаким спортом. Ей рекомендовали начать с одноминутной пробежки и каждый день прибавлять по одной минуте. Так как у неё были очень короткие шаги, был проведён тест на силу ног, заключавшийся в преодолении 25 метров прыжками. Её потребовалось совершить 22 прыжка, чтобы покрыть дистанцию (для сравнения, средневик мирового уровня делает это за 9 прыжков). Тогда тренер рекомендовал её через день тренироваться в прыжках. Через 100 дней она уже бегала в течение 100 минут и сократила количество прыжков до 15. Секрет её успеха заключался в том, что она начала с очень маленькой задачи и постепенно совершенствовалась. Многие начинают слишком амбициозно и не выдерживают, изматывая свою волю".

Развитие выносливости, помимо сердечной мышцы тренирует сосудистую, кровеносную и дыхательную системы [9]. Количество воздуха, вентилируемого при одинаковом потреблении кислорода во время мышечной работы, у спортсменов меньше, чем у нетренированных людей. Максимальная рабочая гипервентиляция у спортсменов обычно равна около 180, у нетренированных людей - около 120 л/мин. " Химическими" механизмами повышенной максимальной рабочей гипервентиляции у спортсменов служат усиленное образование СО2 (равное или почти равное очень большой скорости потребления О2), а также высокая концентрация лактата и водородных ионов в артериальной крови при выполнении нагрузки максимальной аэробной мощности. Рост легочной вентиляции у спортсменов обеспечивается за счет увеличения дыхательного объема (глубины дыхания) в большей мере, чем за счет частоты дыхания. Этому способствуют

1. увеличенные легочные объемы;
2. большая сила и выносливость дыхательных мышц;
3. повышенная растяжимость грудной клетки и легких;
4. снижение сопротивления току воздуха в воздухоносных путях.

Как известно, при увеличении дыхательного объема относительно уменьшается объем " мертвого" пространства, благодаря чему легочная вентиляция становится эффективнее, так как более значительную ее часть составляет в этом случае альвеолярная вентиляция.

Повышение диффузионной способности легких у спортсменов связано отчасти с увеличением легочных объемов, что обеспечивает большую альвеолярно-капиллярную поверхность, но главным образом – с увеличением объема крови в легочных капиллярах за счет расширения альвеолярной капиллярной сети и повышения центрального объема крови. Высокая диффузионная способность легких обеспечивает ускоренный переход кислорода из альвеол в кровь легочных капилляров и быстрое насыщение ее кислородом при нагрузках очень большой мощности.

Тренировка выносливости ведет к значительному увеличению объема циркулирующей крови (ОЦК). У спортсменов он значительно больше, чем у нетренированных людей. Причем увеличение ОЦК является специфическим эффектом тренировки выносливости; его не наблюдается у представителей скоростно-силовых видов спорта. С учетом массы тела разница между ОЦК у выносливых спортсменов и нетренированных людей и спортсменов, тренирующих другие физические качества, в среднем составляет более 20%, см. табл.

На первый взгляд неожиданно, что концентрация эритроцитов и гемоглобина в крови (показатель гематокрита) у представителей видов спорта, требующих проявления выносливости, в среднем такая же (или даже несколько ниже), как у неспортсменов или у спортсменов других видов спорта. Вместе с тем, поскольку у выносливых спортсменов ОЦК увеличен, у них выше и общее количество эритроцитов и гемоглобина в крови. Так, у нетренированных мужчин и у представителей скоростно-силовых видов спорта общее содержание в крови гемоглобина составляет 10-12 г/кг (у женщин - 8-9 г/кг), а у выносливых спортсменов - 13- 16 г/кг (у спортсменок - 12 г/кг). Увеличение объема плазмы у спортсменов, тренирующих выносливость, связано с повышением общего содержания белков в циркулирующей крови и отражает стимулируемый тренировкой усиленный синтез белков в печени (главным образом, альбуминов и глобулинов). Увеличение концентрации белков в плазме крови повышает ее коллоидно-осмотическое давление, что автоматически ведет к абсорбции дополнительного количества жидкости из внесосудистых (межклеточных, тканевых) пространств в кровь. В результате объем циркулирующей плазмы увеличивается, а концентрация белка в плазме крови поддерживается на нормальном уровне - около 7 %.

Увеличение ОЦК имеет очень большое значение для повышения кислородтранспортных возможностей спортсменов, тренирующих выносливость. Прежде всего, благодаря увеличению ОЦК обеспечивается большой систолический объем крови. Увеличеный ОЦК позволяет направлять большое количество крови в кожную сеть и таким образом увеличивает возможности для теплоотдачи во время длительной работы. Кроме того, увеличенный объем плазмы обеспечивает большее разведение продуктов тканевого обмена, поступающих в кровь во время работы (например, молочной кислоты), и тем самым снижает их концентрацию в крови.

Мы знаем, что в горах по мере акклиматизации происходит значительное повышение содержания эритроцитов в крови – вплоть до 140-150% от равнинного уровня. Обратной стороной роста гематокрита является повышение вязкости крови. На преодоление вязкого сопротивления теряется значительная часть механической энергии, генерируемой сердцем, увеличивая к тому же риск инфарктов и инсультов. В работах. д.м.н. Викулова, исследовавшего вязкостные свойства крови спортсменов циклических видов спорта, было обнаружено: кажущаяся вязкость крови, как при высоких, так и при низких напряжениях оказалась ниже, чем у не занимающихся спортом здоровых людей. Причем степень изменений кажущейся вязкости крови пропорциональна квалификации спортсменов и является мерой функционального резерва тренированного организма. Самые глубокие отличия зафиксированы у мсмк: при высоких напряжениях величина вязкости составляла 2, 71±0, 14 мПа.с (в контроле - 4, 76±0, 25); в области низких напряжений - соответственно 3, 63±0, 64 мПа.с и 6, 82±0, 30, т.е. почти вдвое(!) меньше, чем у неспортсменов. Ученые полагают, что основным фактором, меняющим вязкость крови является деформируемость эритроцитов. Иными словами: циклические тренировки ведущие к росту эритроцитов, вероятно, тренируют и их деформируемость.

У спортсменов, тренирующих выносливость, обнаруживается усиленная утилизация образующейся в мышцах молочной, кислоты. Этому способствует повышенный аэробный потенциал всех мышечных волокон и особенно высокий, процент медленных мышечных волокон, а также увеличенная масса сердца. Медленные мышечные волокна, как и миокард, способны активно использовать молочную кислоту, в качестве энергетического субстрата. Кроме того, при одинаковых аэробных нагрузках (равном потреблении О2) кровоток через печень у спортсменов - выше, чем у нетренированных, что также может способствовать более интенсивной экстракции печенью молочной кислоты из крови и ее дальнейшему превращению в глюкозу и гликоген. Таким образом, тренировка аэробной выносливости не только повышает аэробные возможности (МПК), но и развивает способность выполнять большие длительные аэробные нагрузки без значительного увеличения содержания молочной кислоты в крови (повышает " лактатный порог").