Chciałbym przedstawić niektóre elementy z zakresu fizjologii w kontekście treningu alpinistów i himalaistów.
Fizjologia jest nauką o czynnościach organizmu, a specjaliści z tej dziedziny zajmują się badaniem struktur oraz funkcji poszczególnych tkanek, narządów i układów. Fizjologia sportu podejmuje się badania natychmiastowego, a także długotrwałego wpływu wysiłków fizycznych na mięśnie i poszczególne układy organizmu. Bezpośrednie efekty, jakich doświadcza sportowiec podczas wykonywania wysiłku, to:
Długotrwałe efekty systematycznego treningu dotyczą zmian adaptacyjnych w mięśniach, usprawnienia mechanizmów przemiany materii, działania układów sercowo-naczyniowego i oddechowego oraz wielu innych funkcji.
W ostatnich latach najważniejszym odkryciem w dziedzinie fizjologii sportu było poznanie czynników genetycznych odpowiedzialnych za możliwości wysiłkowe i wydolność fizyczną (np. niektóre czynniki wpływające na wytrzymałość dziedziczymy tylko po matkach).
* * *
Wszyscy himalaiści, z którymi współpracuję, poddawani są dużym obciążeniom treningowym, stąd też z przyczyn oczywistych traktuję ich jak sportowców. Uważam, że pogłębianie wiedzy z zakresu fizjologii sportu może być korzystne dla każdego trenera, który powinien umieć wyjaśnić powody stosowania specyficznych rodzajów wysiłku. Niektórzy sportowcy (himalaiści) są bardziej skłonni do wysiłku, gdy rozumieją, dlaczego wykonują określone ćwiczenia i jakie korzyści z nich odniosą. Udzielenie im właściwych odpowiedzi zapewnia realizację celu treningu i pomaga lepiej zrozumieć własne ciało. Zaufanie trenującego ułatwia pracę trenerowi.
Większość procesów adaptacji, uzyskiwanej w ciągu miesięcy lub nawet lat intensywnego treningu, jest odwracalna i może zaniknąć, jeśli nie będziemy trenować. Długotrwałe okresy braku aktywności fizycznej powodują redukcję efektów treningu, osiągniętych niekiedy dużym kosztem. Na przykład osiągnięcie odpowiedniego poziomu wytrzymałości będzie trwało około trzykrotnie dłużej niż jej utrata. Siłę tracimy wolniej, z czasem następuje atrofia mięśni, czyli redukcja masy mięśniowej. Dlatego, moim zdaniem, himalaiści w czasie dłuższych przerw pomiędzy wyprawami powinni dążyć do utrzymania wydolności tlenowej i sprawności mięśniowej na odpowiednim poziomie, tak by być gotowym na odpowiedni trening przed wyjazdem na kolejną wyprawę. Solidny trening bywa trudny i czasami nieprzyjemny, jednak nie powinien sprawiać bólu. Ból nie jest naturalną konsekwencją ćwiczeń ani treningu, sygnalizuje problem, którego nie należy ignorować. Z drugiej strony trudnym momentom treningu może towarzyszyć dyskomfort jako naturalna konsekwencja akumulacji jonów wodoru (zakwaszenie). Jest to także efekt zmęczenia mięśni, mikroskopijnych urazów oraz bólu towarzyszącego długotrwałej pracy mięśniowej. Podczas wysiłku organizm próbuje radzić sobie z dyskomfortem, wytwarzając naturalne opiaty, zwane endorfinami.
Himalaizm (alpinizm) można uprawiać przez bardzo długi okres życia, stąd często namawiam współpracujących ze mną himalaistów, by przy doborze objętości i intensywności treningowej odnaleźć tzw. „złoty środek”. Czasami zalecam umiar. Jeśli himalaista ma zamiar efektywnie działać w górach niemalże do późnej „starości”, to dobrze by było nie eksploatować organizmu bez potrzeby. Zbyt ciężki lub zbyt długi trening czy chęć zbyt szybkiego osiągnięcia celów może przynieść efekt odwrotny do zamierzonego – przetrenowanie może mieć znacznie poważniejsze konsekwencje niż niedotrenowanie.
* * *
Chciałbym w dużym skrócie omówić tlenowe (aerobowe) i beztlenowe (anaerobowe) systemy energetyczne, jakie towarzyszą himalaiście na treningach i podczas wypraw.
Kurczące się włókna mięśniowe na początku czerpią energię z dwóch nagromadzonych w organizmie związków wysokoenergetycznych: adenozynotrójfosforanu (ATP) oraz fosfokreatyny (PCr). Po kilkunastu sekundach wysiłku, żeby wytworzyć większą ilość ATP, mięsień zaczyna wykorzystywać zapas węglowodanów (glikogenu). Wkrótce potem w mięśniach pojawia się produkt uboczny rozkładu glikogenu – kwas mlekowy (mleczan), o którym nieco więcej poniżej. Kwaśne produkty uboczne hamują dalsze uwalnianie energii i generowanie siły skurczów mięśnia, dlatego potrzebne jest zastępcze źródło energii, aby nie nastąpiło zmęczenie. U osób niewytrenowanych zwykle na tym etapie wysiłku kończy się efektywna praca (lub praca w ogóle). U osób w miarę wytrenowanych po kilku minutach wysiłku mięśnie zaczynają odzyskiwać sprawność w wyniku dostarczania odpowiedniej ilości tlenu przez układ krążeniowo-oddechowy, co pozwala na efektywniejsze odtwarzanie ATP poprzez utlenianie węglowodanów i tłuszczów.
Jednak zapasy glikogenu są ograniczone i wystarczają na jedną do dwóch godzin ciągłej, dość intensywnej pracy. Jeśli chce się kontynuować wysiłek, organizm musi uruchomić inne źródła energii, jak zapas glukozy we krwi, dostarczany z glikogenu nagromadzonego w wątrobie. Kiedy glikogen w wątrobie i mięśniach wyczerpie się, pracujące mięśnie zmuszone są czerpać energię z tłuszczów. Do ich spalania potrzeba więcej (o ok. 15 proc.) tlenu, ponieważ molekuły tłuszczu zawierają mniej tlenu niż węglowodany, dlatego podczas wysiłku organizm musi pobrać więcej tlenu do ich utleniania. Gdy dzieje się to u sportowca, np. biegacza, jego tempo znacznie spada i to – poza gorszym wynikiem – w zasadzie pozostaje bez większych konsekwencji. Gdy dzieje się to u kogoś, kto działa wysoko w górach (niższe ciśnienie parcjalne, rozrzedzone powietrze, niekorzystne lub wręcz skrajne warunki pogodowe), to konsekwencje mogą być bardzo groźne, wręcz zagrażające życiu. Himalaista w wyniku niedostatecznego przygotowania kondycyjnego: po pierwsze, nie ma zgromadzonego (w efekcie superkompensacji) odpowiedniego zapasu glikogenu w mięśniach i wątrobie, po drugie, nie ma wypracowanego efektywnego uzupełniania glikogenu w mięśniach i wątrobie podczas nawet krótkich przerw pomiędzy wysiłkami (efekty restytucji powysiłkowej) i po trzecie, jego organizm nie przećwiczył na treningach mechanizmu korzystania z tłuszczów. W wyniku tego niedostatecznie wytrenowany sportowiec, np. biegacz, może doświadczyć czasami tak zwanego efektu „ściany” , niektórzy mówią, że „prąd im odcięło”. W takim przypadku sportowiec może odpocząć, uzupełnić płyny i elektrolity, dożywić się, skorzystać z pomocy innych osób itp. lub po prostu zejść z trasy i pójść pod prysznic.
Co ma zrobić himalaista, którego podczas działalności w górach wysokich dotknie „ściana” lub „odcięcie prądu”? Pytanie jest retoryczne, więc pozostawiam je bez odpowiedzi. Myślę, że odpowiednie przygotowanie kondycyjne zwiększa jego szanse na szczęśliwy powrót do domu.
* * *
Było o glikogenie i tłuszczu, a co można powiedzieć o białku? Białko jest ważnym elementem, odpowiedzialnym za budowę, działanie i naprawę tkanek, a także za rozbudowę mięśni i produkcję enzymów stymulowaną przez trening. Jednak białko jest nieznacznym źródłem energii dla mięśni. Wyjątkiem są sytuacje, kiedy zapasy glikogenu, glukozy i tłuszczu są niewielkie, oraz okresy głodówki (np. w warunkach wysokogórskich, kiedy przyjmowanie i wchłanianie substancji odżywczych może być zaburzone), wtedy białko zawarte w mięśniach ulega rozkładowi do aminokwasów i przekształcane jest w glukozę, zaspokajając potrzeby energetyczne układu nerwowego i innych tkanek.
Dieta o wysokiej zawartości białka i niskiej zawartości węglowodanów nie jest zalecana dla osób aktywnych fizycznie, zwłaszcza sportowców (i trenujących himalaistów). Zapotrzebowanie organizmu na białko u osób prowadzących siedzący tryb życia wynosi od 0,8 g na kg masy ciała, a u sportowców wytrzymałościowo- siłowych (a więc też u himalaistów) osiąga poziom do 1,2-1,4 g na kg masy ciała. Wobec czego sportowiec (himalaista) ważący 70 kg potrzebuje 98 g białka dziennie (70 kg x 1,4 g). Takie potrzeby są zazwyczaj zaspakajane przez dobrze zrównoważoną dietę. Ponieważ białko dostarcza około 4,3 kilokalorii na gram (gram węglowodanów to 4 kilokalorie, a gram tłuszczu to 9 kilokalorii), nasz przykładowy sportowiec (himalaista) będzie potrzebował dziennie ekwiwalentu około 420 kilokalorii pochodzącego z białka. Ogólnie zaleca się, żeby 15 procent kalorii w diecie sportowców (himalaistów) pochodziło z dobrej jakości pokarmu białkowego. Nie stwierdzono, żeby ilość białka przekraczająca to zalecenie zwiększała korzyści z treningu lub poprawiała wyniki – nadmiar białka częściowo przyczynia się do przybierania na wadze oraz do zakwaszania organizmu.
* * *
Słów kilka o kwasie mlekowym. Stwierdzenie, że kwas mlekowy powoduje tzw. „zakwasy”, nie ma poparcia w dowodach. To prawda, że kwas mlekowy wytwarzany jest przez pracujący mięsień w momencie skurczu, po którym pojawia się bolesność, jednak nie jest on bezpośrednią przyczyną zakwasów. Kwas mlekowy eliminowany jest z mięśni i krwi w ciągu godziny od zakończenia treningu, a zakwasy pojawiają się przeważnie po 24-48 godzinach. Opóźniona bolesność mięśni pojawia się, gdy wykonujemy nowe ćwiczenia, w wyniku intensywnego wysiłku po długim okresie braku aktywności. Bolesność związana jest m.in. z mikrourazami mięśni i tkanki łącznej czy nagromadzeniem płynów (obrzękiem). W kolejnych treningach ćwiczący jest praktycznie uodporniony na bolesności mięśni (czyli zakwasy), chyba że znowu wykona nowe intensywne ćwiczenia. Kwas mlekowy może również redukować siłę skurczu mięśni, ma związek ze zmęczeniem fizycznym i psychicznym. Jednak dobrze dobrany trening może ograniczać produkcję kwasu mlekowego i poprawiać zdolność organizmu do usuwania go z mięśni. Ważny jest też odpowiedni wypoczynek – pewne ilości kwasu mlekowego mogą być pobierane przez wypoczęte włókna mięśniowe i wykorzystane jako źródło energii.
* * *
Parę lat temu w ramach PHZ (Polski Himalaizm Zimowy) spora grupa polskich alpinistów i himalaistów wykonała progresywny test wydolności tlenowej (aerobowej) i mocy tlenowej (aerobowej) na ruchomej bieżni (można też na ergometrze rowerowym) w warunkach laboratoryjnych. Świętej pamięci Artur Hajzer był inicjatorem tych badań i zarazem gorącym zwolennikiem treningów zmierzających m.in. do poprawy tych parametrów, a ja przy okazji miałem materiał do wyznaczania progów mleczanowych i zakresów intensywności. Ten test wykorzystywany jest do określania zdolności organizmu do poboru, transportu i wykorzystywania tlenu. Intensywność wysiłku podczas testu stopniowo zwiększa się aż do momentu, gdy sportowiec (himalaista) nie może już kontynuować wysiłku. Wynik, wyrażony w litrach tlenu zużywanego w ciągu minuty (l/min), daje obraz wydolności systemu tlenowego (aerobowego), a w nim między innymi układu oddechowego (pobór), układu sercowo-naczyniowego (transport) oraz mięśni (utylizacja). Wysoka wydolność tlenowa (nazywana również maksymalnym poborem tlenu lub pułapem tlenowym, lub VO2 max) określa pojemność „silnika” tlenowego (aerobowego). Wydolność tlenowa (aerobowa) jest doskonałym wskaźnikiem możliwości wysiłkowych w sportach niewymagających dodatkowych obciążeń, takich jak kolarstwo, pływanie czy wioślarstwo. Kiedy wartość wydolności tlenowej wyrażoną w litrach tlenu na minutę podzielimy przez masę ciała w kilogramach, otrzymamy wynik nazywany mocą tlenową (aerobową), mierzoną w mililitrach (ml) na kilogram (kg) masy ciała na minutę (min). Określa ona zdolność organizmu do zużycia tlenu na jednostkę masy ciała. Wynik tego pomiaru jest świetnym wskaźnikiem wydajności w sportach obciążających głównie kończyny dolne lub z dodatkowym obciążeniem, takich jak biegi, narciarstwo biegowe, łyżwiarstwo szybkie czy himalaizm (alpinizm); miara ta może odnosić się również do innych dyscyplin, jak piłka nożna czy tenis ziemny.
* * *
W wyniku treningu najważniejsze zmiany możliwości energetycznych nie zachodzą w sercu ani w układzie oddechowym, ale we włóknach mięśniowych. Ważne jest, by trener wiedział, jakie jest zapotrzebowanie na energię w jego dyscyplinie. Powinien mieć pewność, jak ustalać zdolności metaboliczne swoich sportowców, a następnie opracować odpowiedni trening ukierunkowany na określoną dyscyplinę lub konkurencję. Zrozumienie potrzeb energetycznych może pomóc w ukierunkowaniu treningu, niezbędnym do osiągania sukcesów. Poznanie mocnych i słabych stron „swojego” sportowca może pomóc trenerowi skupić się na obszarach wymagających poprawy. W treningu himalaistów (alpinistów) aerobowy (tlenowy) trening wytrzymałościowy może wpłynąć na zwiększenie objętości krwi średnio o 10 do 15 procent. Wzrost objętości krwi jest istotny z wielu powodów, na przykład pozwala na większy powrót żylny krwi do serca podczas pracy i wypoczynku (serce może pompować więcej krwi w ciągu jednego skurczu i przez to może zwolnić częstotliwość pracy), co oznacza obniżenie tętna zarówno podczas pracy, jak i wypoczynku. Prowadzi to również do zwiększenia objętości wyrzutowej serca, czyli objętości krwi pompowanej z każdym skurczem lewej komory serca. Utrzymanie większej objętości serca ma istotne znaczenie dla utrzymania odpowiedniego poziomu nawodnienia zarówno podczas treningów, jak i działalności w górach (odwodnienie prowadzi do zmniejszenia objętości krwi). Związek z wydolnością tlenową (aerobową) ma pojemność minutowa serca, czyli objętość krwi pompowana w ciągu minuty. Moim zdaniem ma ona również związek z działalnością w górach. Jednak wpływ treningu na serce (najbardziej wytrzymały mięsień organizmu) nie jest tak duży jak na mięśnie szkieletowe. W wyniku treningu wytrzymałościowego w sercu zachodzą zmiany, do których między innymi należą niewielka poprawa grubości ścian serca i wzrost samej masy mięśniowej. Nie należy ukierunkowywać treningu na samo serce. Trening powinien być ukierunkowany na specyficzne mięśnie, serce dostosowuje się do jego wymogów.
Oddychanie jest wynikiem potrzeby wydychania dwutlenku węgla (CO2) oraz wdychania tlenu (O2) i stanowi istotny element zdolności wysiłkowej. Podobnie jak serce, w wyniku treningu wytrzymałościowego układ oddechowy himalaisty działa bardziej efektywnie, dostarczając więcej powietrza (objętość oddechowa) przy mniejszej częstości oddechów. Sugeruję, by nie zwracać jakiejś szczególnej uwagi na dynamikę oddechów podczas treningów, na szczęście dostosowuje się ona automatycznie.
Starałem się, by wybrana tematyka z zakresu fizjologii sportu, którą w bardzo skrótowej formie przedstawiam w publikowanym materiale, mogła pomóc w przygotowaniach do wypraw w góry (nie tylko te wysokie). Czekam na ewentualne pytania czy refleksje.
Z taternickim pozdrowieniem: Zbyszek Borek.
