Продолжаем беседу про современное понимание физиологии в видах на выносливость. И сегодня исключительно важная информация о так называемом медленном компоненте кинетики потребления кислорода.
Тема медленного компонента очень интересна и с академической, и с практической точки зрения. Но сначала, что это? Как мы обсуждали в прошлой статье, кинетика потребления кислорода при стационарной нагрузке подразделяется на несколько фаз:
1 фаза - кардио-компонент, который преимущественно вызван запросом со стороны сердечно-сосудистой системы.
2 фаза - основной или быстрый компонент связан с приростом потребления запроса со стороны работающих скелетных мышц.
А вот далее возможны две ситуации - если интенсивность нагрузки ниже анаэробного порога, то потребление кислорода выходит на стационарный режим:
![Схематичное изображение фаз кинетики потребления кислорода при постоянных нагрузках с интенсивностью, ниже, чем критическая скорость/мощность [Poole, D. C. and A. M. Jones (2011). Oxygen Uptake Kinetics. Comprehensive Physiology, John Wiley & Sons, Inc.]](https://avatars.dzeninfra.ru/get-zen_doc/1591100/pub_5f9148c7c2b29d2294ebb0c0_5f91a3e61cb04c636bc53aa7/scale_1200)
Если же интенсивность нагрузки выше, чем анаэробный порог, то возникает третья фаза кинетики потребления кислорода - медленный компонент:
На графике можно видеть, что нагрузки подразделяются на несколько типов в зависимости от кинетики потребления кислорода.
Средние (Moderate) - потребление кислорода выходит на стационарный режим без медленного компонента. Интенсивности ниже, чем аэробный порог.
Тяжелые (Heavy) - возникает медленный компонент, но МПК не достигается. Между аэробным порогом и критической мощностью/скоростью.
Околопредельные (Severe) - возникает медленный компонент, достигается состояние МПК. Интенсивность выше критической скорости/мощности.
Экстремальные (Extreme) - возникает медленный компонент, но состояние МПК не успевает наступить из-за отказа от выполнения нагрузки.
Если ввести в рассмотрение анаэробный порог, то разбиение по зонам нагрузки становится идеальным (с физиологической точки зрения, так как все границы получают ясный физиологический маркер) (LT - лактатный аэробный порог; MLSS - лактатный анаэробный порог, Critical velocity - критическая скорость; Maximum Oxygen Uptake - МПК):
Чем мне нравится эта картинка, что одновременно рассматривается кинетика концентрации лактата в крови и кинетика потребления кислорода.
Здесь уже сразу несколько очень интересных фактов появляются:
1. За счет действия медленного компонента можно достигать состояние МПК при падении нагрузки! (это идея Вероник Биллат, насколько я помню) То есть при физиологическом тестировании следует задать нагрузку околопредельной интенсивности, а после того, как возникнет медленный компонент (обычно после 180 секунд) начинать плавно снижать нагрузку. Спортсмену будет легче выдержать такой протокол по сравнению с конвенциальными протоколами, где нужно терпеть до изнеможения!
2. Для тяжелых нагрузок основной и кардио-компоненты потребления кислорода выходят на режим, закрывающий энергетический запрос. Но медленный компонент - это дальнейшее повышение потребления кислорода, превышающее начальный энергетический запрос! Почему так происходит, когда энергетический запрос УЖЕ ЗАКРЫТ??
На сегодня сформулировано несколько гипотез на эту тему, но консенсус, разделяемый большей частью спортивных физиологов таков, что сразу действует несколько причин:
Одна из основных гипотез заключается в том, что накапливающая усталость приводит к снижению эффективности работы скелетных мышц, непосредственно принимающих участие в выполняемой нагрузке (Exercising muscles). В частности, включающиеся в работу волокна типа II механически менее экономичны по сравнению с волокнами типа I (хотя и в этом вопросе продолжаются дискуссии о том, что речь не столько о самом рекрутировании волокон типа II, сколько о метаболических процессах в них); падает эффективность ионных насосов; в мышечных волокнах накапливаются метаболиты/ионы, что повышает потребности в АТФ для поддержания текущего уровня образования энергии.
Кроме того, энергетический запрос повышается и от остального тела! Происходит это за счет роста кислородного запроса со стороны вспомогательных мышц, не вовлеченных непосредственно в выполнение основной работы (O2 cost of unmeasered work in auxiliary muscles), а также из-за повышения энергетического запроса за счет возросшей вентиляции (VE work) и сердечных сокращений (cardiac work). В своё время меня впечатлило исследование медленного компонента у представителей академической гребли, проведенной Вероник Биллат и её командой [Demarie, S., et al. (2008). "Auxiliary muscles and slow component during rowing." Int J Sports Med 29(10): 823-832]. Дело в том, что непосредственно измерить потребление кислорода отдельными мышцами невозможно (потребление кислорода в организме в целом фиксируется газоанализаторными системами за счет сравнения объема газов во вдохе и выдохе). Данные исследователи придумали, как организовать гребную нагрузку за счет одних ног, одних рук и, собственно, в привычном формате (с работой ног, рук и мышц корпуса). Идея была понять магнитуду медленного компонента для случаев, когда тело принимает неестественные позиции. И действительно, для обычной гребли медленный компонент составил 343.9 ± 232.2 мл/мин. А для неестественных вариантов гребли, где существенно напрягались мышцы, не принимавшие непосредственного участия в основной работе: 795.6 ± 405.6 и 695.8 ± 292.8 мл/мин, что убедительно подтверждает вклад вспомогательных мышц в медленный компонент. Кроме того, амплитуда медленного компонента в велосипедных нагрузках выше, чем в беговых, что также свидетельствует в пользу данного соображения.
В целом, для околопредельных нагрузок амплитуда медленного компонента может достигать величин более 1 литра в минуту, что составляет более 25% от общего повышения потребления кислорода с начала выполнения нагрузки! То есть медленный компонент может вносить более 25% от величин потребления кислорода выше базального уровня.
Как рассчитать амплитуду медленного компонента (и вообще достоверно его идентифицировать для конкретного спортсмена, выполняющего нагрузку конкретной интенсивности)?
Во-первых, мы должны математическими методами очистить газоанализаторные данные от шума (фильтры Калмана или более простые инструменты).
Во-вторых, мы должны аппроксимировать методом наименьших квадратов очищенные тестовые данные к уравнению следующего вида [Stirling, J. R., et al. (2005). "A model of oxygen uptake kinetics in response to exercise: Including a means of calculating oxygen demand/deficit/debt." Bull Math Biol 67(5): 989-1015]:
Увлекся я сегодня с материалом, получилось много текста. Не обессудьте, друзья! Я уже 7 лет занимаюсь этой интереснейшей проблемой, один из немногих специалистов у нас в стране, кто непосредственно делает расчеты по кинетике потребления кислорода. Мне бы хотелось ещё многое рассказать об исследованиях этой проблемы и разных методологических нюансах. Но, видимо, большей части моих читателей интересны практические аспекты проблемы:
Как можно воздействовать на параметры кинетики потребления кислорода? Как именно кинетика потребления кислорода связывает воедино традиционные физиологические детерминанты спортивных достижений? Как протестировать себя для оценки параметров кинетики потребления кислорода? Что такое критическая скорость/мощность и как простыми методами получить её оценку для конкретных спортсменов?
Все эти вопросы я подробно освещу в будущих статьях, если данный материал наберет много лайков и репостов в социальных сетях (так я пойму, что тема интересна многим).
