Как меняется сердце за год тренировок на выносливость. Научные данные

От производительности сердечно-сосудистой системы во многом зависит выносливость человека. Для понимания как меняются характеристики сердца и меняются ли они вообще будут полезны подобные работы.

От сердца при нагрузке нам нужна необходимая скорость кровотока, которая, в свою очередь, определяет адекватную доставку кислорода к работающим мышцам. Так как максимальная частота сердечных сокращений при тренировке особо не меняется, рост минутного объема кровообращения будет зависит от увеличения ударного объема сердца.

Этот большой ударный объем опосредуется преимущественно большим конечно-диастолическим объемом левого желудочка, что является отличительной чертой «спортивного сердца».

Авторы работы, которую сегодня мы посмотрим, целый год наблюдали за изменениями сердца людей, которые начали тренировки на выносливость

Испытуемые и дизайн исследования

Двенадцать испытуемых ранее ведущих малоподвижный образ жизни (7 мужчин и 5 женщин) со средним возрастом 29±6 лет приняли участие в годовом эксперименте. Ни один из участников ранее не занимался регулярными тренировками на выносливость.

Участники начали тренировки на выносливость по плану, который за год должен был их подготовить для прохождения марафонской дистанции. Начинали с быстрой ходьбы, потом бег трусцой и так далее (рис.1).

Рисунок 1. Постепенное увеличение месячной тренировочной нагрузки у испытуемых в условных единицах.

На рисунке 1 видно, что тренировочная нагрузка (продолжительность и интенсивность) постепенно увеличивалась от месяца к месяцу. С 4-го месяца добавились интервальные тренировки и к 9 месяцу участники уже тренировались по 7-9 часов в неделю. Для количественной оценки тренировочного стимула использовался метод расчета тренировочного импульса (TRIMP). Этот метод представляет собой произведение продолжительности тренировки и интенсивности, которую получают из ЧСС при ее выполнении. Тренировки были в разных пульсовых зонах, подробности опустим, нас сейчас интересует как менялось сердце.

Что измеряли

• Максимальное потребление кислорода на дорожке (МПК);
• Сердечный выброс (минутный объем кровообращения);
• Объем плазмы крови;
• Ударный объем сердца;
• Объем левого желудочка;
• Толщину стенки левого желудочка и другие параметры.

Результаты

Через год тренировок все испытуемые успешно завершили свои соревновательные цели: марафон (n = 10), триатлон на олимпийской дистанции (n = 1) или велогонку на 100 миль (n = 1).

Параметры покоя

На рисунке 2 представлены изменения гемодинамических параметров в покое. Интересно посмотреть на изменение объема плазмы крови и ЧСС покоя.

Рисунок 2. Изменение гемодинамики покоя в процессе эксперимента.

Параметры при нагрузке

МПК увеличилось с 40,3 в начале исследования до 48,7 мл/кг/мин. Частота сердечных сокращений снижалась как при субмаксимальной, так и при максимальной работе, тогда как максимальный ударный объем увеличивался при нагрузке, что приводило к общему увеличению максимального сердечного выброса (рис.3).

Рисунок 3. Изменение МПК, максимальной ЧСС, максимального ударного объема и сердечного выброса в течение года тренировок на выносливость.

Обращает на себя внимание тот факт, что ударный объем увеличивался 6 месяцев, а потом его рост остановился.

Адаптация желудочков сердца

Все измерения сердечной морфологии были получены с помощью МРТ сердца. Результаты измерения массы левого и правого желудочков, средней толщины стенки, ударного и конечного диастолического объема представлены на рисунке 4.

Наибольшее увеличение массы левого желудочка и средней толщины стенки произошло в первые 6 месяцев тренировок на выносливость.

Напротив, конечный диастолический объем левого желудочка (КДО ЛЖ) не претерпел существенных изменений через три месяца и увеличился только на 8% через шесть месяцев, достигнув 39% своего максимального изменения за год (рис. 4).

Наибольшее увеличение КДО ЛЖ произошло во второй половине тренировочной программы, после добавления интервальных тренировок и длительной работы продолжительностью более 60 минут.

Рисунок 4. Изменения массы левого и правого желудочков, средней толщины стенки, ударного и конечного диастолического объема за год тренировок на выносливость.

Ударный объем продемонстрировал самый большой квартальный рост между 6 и 9 месяцами. Соответственно, отношение массы левого желудочка к объему увеличилось с 1,44 в начале исследования до 1,58 через 3 месяца и 6 месяцев («концентрическая гипертрофия»), а затем вернулось к значениям, близким к исходным, через 9 и 12 месяцев тренировок, что в конечном итоге привело к классической «эксцентрической гипертрофии».

Результаты измерения массы правого желудочка, конечного диастолического объема правого желудочка и ударного объема также приведены на рисунке 3. В отличие от изменений в левом желудочке, масса и объем увеличивались эксцентрически на всех этапах тренировки, так же как и отношение массы к объему.

Выводы

1. Продолжительные и интенсивные тренировки на выносливость у людей, ранее ведущих малоподвижный образ жизни, привели к значительному увеличению массы левого желудочка, приближаясь к уровню, аналогичному тому, который наблюдается у профессиональных спортсменов;
2. Вопреки общепринятому мнению, левый желудочек ответил на начало тренировок на выносливость увеличением массы без изменения объема (известно как "концентрическая гипертрофия");
3. Увеличение конечного диастолического объема левого желудочка происходило только через 6-9 месяцев тренировок с восстановлением исходного соотношения массы и объема ("эксцентрическая гипертрофия);
4. В отличие от левого желудочка, правый отвечал на тренировку на выносливость сбалансированным увеличением массы и объема, тем самым поддерживая постоянное соотношение массы и объема ("эксцентрическая гипертрофия") на всех этапах тренировки;
5. Максимальный сердечный выброс и МПК значительно увеличились в течение этого тренировочного периода, но все равно не достигли уровня, обычно наблюдаемого у тренированных спортсменов;
6. Один год интенсивных тренировок на выносливость привел к умеренному увеличению растяжимости левого желудочка, но оставался значительно ниже в сравнении с элитными спортсменами;

Рисунок 5. Графики зависимости изменений левого желудочка от нагрузки.

Главный новый вывод исследования - характер ремоделирования желудочков при длительных тренировках тесно связан с интенсивностью выполняемых упражнений. В течение первых шести месяцев, когда выполнялись тренировки с меньшей интенсивностью, увеличение массы левого желудочка было вторичным по отношению к увеличению средней толщины стенки (концентрическая гипертрофия). После того, когда добавились высокоинтенсивные интервальные тренировки и упражнения большей продолжительности, левый желудочек начал расширяться и восстанавливать отношение массы к объему, близкое к исходным значениям (эксцентрическая гипертрофия).

Дополнительные комментарии

Шикарная фундаментальная работа. Такую длительность наблюдений и методики измерений еще надо поискать. К ограничению можно отнести отсутствие контрольной группы для оценки изменений сердца в следствии обычной жизни.

В сухом остатке:

1. Видим, что от тренировок на выносливость морфология сердца значительно изменяется (повышается его производительность);
2. Но, не факт, что за год эти изменения полностью завершены - объем адаптаций не достигает уровня элитных цикликов;
3. Очень интересно, что характер гипертрофии меняется со временем(!). Зависит ли это просто от продолжительности тренировок или еще связано с повышением объема и интенсивности - надо выяснять;
4. Обращает на себя внимание тот факт, что рост МПК и ударного объема остановился после 6 месяцев, хотя конечный диастолический объем продолжал расти, тем самым снижая ЧСС покоя. Закономерность ли это или частный случай - также надо выяснять;

Сейчас меня, конечно, спросят - какая практическая значимость? Очень простая - учиться надо! :) Сколько еще неизвестного про адаптации организма человека.

Получить доступ к неопубликованным лекциям, статьям и другим материалам, а также поддержать нашу работу можно на Boosty
Сейчас там опубликованы следующие материалы:
1. Конкурентный тренинг (лекция).
2. Весогонка в единоборствах (лекция).
3. Плиометрика в фитнесе (лекция).
4. Метаболические эффекты упражнений.
5. Зона жиросжигания - что мы о ней знаем (лекция).
6. Физиология аэробного и анаэробного порогов, МПК (лекция).
7. Все про Дроп-Сет (научный доклад).
8. Локальное жиросжигание (научный доклад).
9. Ишемический тренинг. Часть 1 и 2 (научный доклад).
10. Физподготовка в волейболе (три лекции).
11. Биоэнергетика спорта (обзорная лекция).
12. Классификация аэробных и анаэробных упражнений (лекция).
13. NEW! Статодинамика: 30 лет обсуждений Часть 1 (научный доклад).

Дополнительные материалы по этой теме:

Как лучше тренировать сердце? Научный эксперимент

Какая работа лучше тренирует сердце? Научный эксперимент

Очень частые интервальные тренировки. Влияние на сердечно-сосудистую систему

Источник: Arbab-Zadeh A, Perhonen M, Howden E, Peshock RM, Zhang R, Adams-Huet B, Haykowsky MJ, Levine BD. Cardiac remodeling in response to 1 year of intensive endurance training. Circulation. 2014 Dec 9;130(24):2152-61.