VO2 max ja voimaharjoittelu: miten harjoitella molempia?

Interferenssi-ilmiö yhdistelmäharjoittelussa

Hengitys- ja verenkiertoelimistön kunnon sekä tuki- ja liikuntaelimistön adaptaatioiden samanaikainen harjoittaminen – jota kutsutaan yhdistelmäharjoitteluksi (concurrent training) – aiheuttaa fysiologisia ristiriitoja, jotka on dokumentoitu tieteellisessä kirjallisuudessa kattavasti. Hicksonin uraauurtava tutkimus osoitti, että vaikka kymmenen viikon yhtäaikainen korkeaintensiivinen kestävyys- ja voimaharjoittelu paransi maksimaalista hapenottokykyä ($\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$) yhtä paljon kuin pelkkä kestävyysharjoittelu (~17 % juoksumatolla, ~20 % polkupyöräergometrilla), alavartalon voiman kehitys tyssäsi viikoilla 7–8 ja kääntyi laskuun viikoilla 9–10 [6]. Myöhemmät tutkimukset vahvistivat, että korkeaintensiivinen yhdistelmäharjoittelu vaimentaa lihassolujen hypertrofiaa (kasvu jäi ~16 %:iin verrattuna pelkän voimaharjoittelun ~28 %:iin) [6]. Meta-analyysissä tämä vuorovaikutus kvantifioitiin: pelkkä voimaharjoittelu tuotti efektikooksi 1,71 voimalle ja 1,22 hypertrofialle, kun taas yhdistelmäharjoittelussa vastaavat efektikoot vaimenivat arvoihin 1,28 ja 0,80 [6].

Voiman, tehon ja lihaksen poikkipinta-alan (MCSA) säilyttäminen samalla kun kehitetään $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$-arvoa edellyttää kestävyysmuotojen strategista valintaa, tarkkaa saman päivän harjoitusten jaksotusta sekä maltillista viikoittaisen kokonaisvolyymin hallintaa.

Kestävyysharjoitusmuodon valinta ja biomekaaninen kuormitus

Kestävyysharjoitusmuodon valinta vaikuttaa merkittävästi sekä neuromuskulaariseen väsymykseen että hypertrofiatuloksiin. Verkostometa-analyysi, joka kattoi 40 tutkimusta (841 osallistujaa), osoittaa, että vaikka kaikki yhdistelmäharjoittelun muodot heikentävät alavartalon maksimaalisen voiman kehitystä pelkkään voimaharjoitteluun verrattuna, korkeaintensiivinen intervalliharjoittelu (HIIT) vaimentaa tätä voimainterferenssiä tehokkaimmin (SMD = -0,08, 95 % LV: -0,25 – 0,08) [3]. Lisäksi HIIT oli ainoa kestävyysharjoittelumuoto yhdistelmäharjoittelussa, joka osoittautui pelkkää voimaharjoittelua tehokkaammaksi räjähtävän voiman kehittämisessä (SMD = 0,06, 95 % LV: -0,21 – 0,33) [3].

Lihasmassan osalta korkeaintensiivisen juoksuintervalliharjoittelun yhdistäminen voimaharjoitteluun (SMD = 0,15, 95 % LV: -0,46 – 0,76) ja tasavauhtisen, keskiraskaan pyöräilyn yhdistäminen voimaharjoitteluun (SMD = 0,07, 95 % LV: -0,24 – 0,38) suosivat molemmat lihaksen poikkipinta-alan (MCSA) kasvua verrattuna pelkkään voimaharjoitteluun [3].

Biomekaaniset tekijät säätelevät myös systeemistä ja paikallista palautumista. Juoksu tuottaa maahan kohdistuvia iskuvoimia, jotka ovat 3–5 kertaa kehonpainon suuruisia ja joihin liittyy voimakas eksentrinen jarrutusvaihe. Tämä aiheuttaa rakenteellisia lihasvaurioita ja nostaa plasman kreatiinikinaasitasoja [14]. Sitä vastoin konsentrisesti painottuvat muodot, kuten pyörä- tai soutuergometria, eliminoivat nämä eksentriset iskutukset, mikä minimoi harjoituksen aiheuttamat lihasvauriot ja niistä johtuvan häiriön hypertrofiareiteille [14]. Koulutetuilla rugbypelaajilla, jotka suorittivat aamulla sprintti-intervalleja ennen iltapäivän voimaharjoitusta 4 tunnin palautumisikkunalla, juoksusprintit aiheuttivat merkittävästi korkeamman koetun rasituksen (7,7 ± 1,1) ja heikomman subjektiivisen hyvinvoinnin (17,9 ± 4,1) seuraavina päivinä verrattuna pyöräilysprintteihin (7,4 ± 1,1 RPE; 20,1 ± 3,9 hyvinvointi) tai kontrolliolosuhteisiin (6,7 ± 1,5 RPE; 21,1 ± 3,6 hyvinvointi) [13].

Harjoitusjärjestys ja harjoitusten välinen aikaväli

Harjoituksen sisäinen järjestys

Tutkimusnäyttö osoittaa, että saman harjoituskerran sisäinen suoritusjärjestys ei heikennä aerobisia adaptaatioita. 19 satunnaistetun kontrolloidun tutkimuksen (482 osallistujaa) systemaattinen katsaus ja meta-analyysi ei havainnut merkitsevää eroa $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$-kehityksessä voima-ennen-kestävyyttä (S-E) ja kestävyys-ennen-voimaa (E-S) -järjestysten välillä (SMD = 0,02, 95 % LV: -0,21 – 0,25, p = 0,859) [1]. Vastaavasti keski-ikäisillä aikuisilla tehty 13 viikon tutkimus osoitti, että harjoitusjärjestyksellä ei ollut merkitsevää vaikutusta $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$-arvoon, nopeakestoiseen vitaalikapasiteettiin (FVC) tai uloshengityksen sekuntikapasiteettiin (FEV1) [10].

Harjoitusjärjestys vaikuttaa kuitenkin merkittävästi voimaan ja tehoon. S-E-järjestys tuottaa merkitsevästi paremmat alaraajojen voima-adaptaatiot kuin E-S (SMD = 0,19, 95 % LV: 0,02 – 0,37, p = 0,032). Erityisiä etuja havaittiin polven ojennuksessa (p = 0,026), polven koukistuksessa (p = 0,040), naisilla (p = 0,017), iäkkäämmillä aikuisilla (p = 0,039), yli 8 viikkoa kestävissä ohjelmissa (p = 0,002) sekä kahdesti viikossa toteutetussa harjoittelutiheydessä (p = 0,003) [1]. Vaikka yleinen pitkän aikavälin hypertrofia ja maksimivoima voivat kehittyä erilaisilla järjestysmalleilla [4], [11], voimaharjoittelun suorittaminen ennen kestävyysosiota vähentää jäännösväsymystä ja optimoi neuromuskulaariset adaptaatiot, räjähtävän voimantuoton sekä kevennyshypyn (countermovement jump) suorituskyvyn [4], [11].

Harjoitusten välinen aikaväli ja molekyylitason signalointi

Solutasolla akuutti kestävyysharjoittelu aktivoi adenosiinimonofosfaattiaktivoitua proteiinikinaasia (AMPK), joka vaimentaa rapamysiinin mekaanisen kohdeproteiinin kompleksi 1 (mTORC1) -signalointireittiä – lihasproteiinisynteesin (MPS) keskeistä ajuria [14]. AMPK estää mTORC1:tä kahden eri mekanismin kautta: fosforyloimalla tuberoosiskleroosikompleksi 2:ta (TSC2), mikä muuttaa Rheb-proteiinin inaktiiviseen GDP-sitoutuneeseen muotoon, sekä fosforyloimalla suoraan mTORC1:n Raptor-alayksikköä inhiboivan sitoutumisen laukaisemiseksi [14]. Korkeaintensiivisen kestävyysharjoituksen suorittaminen välittömästi voimaharjoittelun yhteydessä vaimentaa signaaliketjun alapään p70S6K-proteiinin fosforylaatiota jopa 8 tunnin ajaksi [14].

Näiden kilpailevien solunsisäisten signaalien eriyttämiseksi:

• Kun kestävyysharjoitus on välttämätöntä tehdä ensin, suositellaan vähintään yli 3 tunnin palautumisaikaa akuutin molekyylitason interferenssin lieventämiseksi [4].
• Neuromuskulaarista suorituskykyä arvioitaessa kilpaurheilijat, joilla aamun sprintti-intervallien ja iltapäivän voimaharjoituksen välillä oli 4 tunnin lepojakso, säilyttivät tangon liikenopeuden penkkipunnerruksessa ja boksikyykyssä sekä kevennyshypyn korkeuden [13].
• Jotta estetään AMPK:ta kumoamasta mTORC1-välitteistä proteiinitranslaatiota, harjoitusten erottaminen vähintään 6 tunnilla – ja ihannetapauksessa 8–24 tunnilla – takaa parhaan mahdollisen eristämisen [14]. Akuutti AMPK-aktiivisuus palautuu perustasolle 180 minuutin kuluessa harjoituksesta, kun hiilihydraatteja on saatavilla riittävästi, kun taas mTORC1-signalointi ja lihasproteiinisynteesi pysyvät koholla 24–48 tuntia raskaan voimaharjoituksen jälkeen [14].
• Hiilihydraattien saatavuus vaikuttaa suoraan tähän kaskadiin: harjoittelu alhaisilla lihasglykogeenitasoilla kaksinkertaistaa AMPK:n perusaktivaation [14]. 30–60 g/h hiilihydraattien nauttiminen yli 45 minuuttia kestävien kestävyysharjoitusten aikana yhdistettynä 1,0–1,2 g/kg nopeasti imeytyviä hiilihydraatteja ja 0,3–0,4 g/kg proteiinia kestävyysharjoituksen jälkeen nopeuttaa glykogeenisynteesiä ja vaimentaa pitkittynyttä AMPK-signalointia [14].

Viikkovolyymin ja harjoitustiheyden kynnysarvot

Kestävyysharjoittelun annosrajat

Kestävyysharjoittelun volyymi ja harjoitustiheys ovat negatiivisesti yhteydessä maksimivoiman kehitykseen [7]. Kolme kertaa viikossa suoritetut kestävyysharjoitukset heikentävät usein lihasvoiman ja -kunnon kehitystä, kun taas 1–2 harjoituskerralla viikossa haitallinen vaikutus on huomattavasti pienempi [7]. Lisäksi pidemmät kerta-annokset (50–60 minuuttia vs. 20–30 minuuttia) ja suurempi viikoittainen harjoitustiheys (3–5 harjoitusta viikossa) voimistavat interferenssivaikutusta voiman kehitykseen [7].

Voimaharjoittelun annos-vaste

Voiman ja hypertrofian säilyttämiseksi voimaharjoittelun volyymi on määritettävä tarkasti. Pellandin ym. tekemät monitasoiset metaregressiot (67 tutkimusta ja 2 058 osallistujaa) osoittivat, että sarjojen osittainen laskentamalli (jossa suorat sarjat painotetaan arvolla 1,0 ja epäsuorat moninivelliikkeiden sarjat arvolla 0,5) tarjoaa luotettavimman empiirisen viitekehyksen voiman ja hypertrofisten adaptaatioiden ennustamiseen [17], [18].

Tämä metaregressio osoitti 100 %:n posteriorisen todennäköisyyden sille, että viikoittaisen sarjamäärän marginaalinen kulmakerroin on nollaa suurempi sekä hypertrofialle että voimalle, mikä vahvistaa suuremman volyymin edistävän adaptaatioita [17]. Kumpikin vaste noudattaa kuitenkin vähenevän tuoton mallia, ja tuoton väheneminen on huomattavasti jyrkempää voimankehityksessä kuin lihashypertrofiassa [17]. Suuremmalla viikoittaisella harjoitustiheydellä oli myös 100 %:n posteriorinen todennäköisyys lisätä voiman kehitystä (vähenevin tuotoin), kun taas tiheyden vaikutus hypertrofiaan oli merkityksetön, kun volyymi vakioitiin [17]. Aiemmat annos-vastetutkimukset vahvistavat, että yli 5 sarjaa viikossa tuottaa paremman voimankasvun kuin ≤5 sarjaa (SMD: 0,18, p = 0,003) [19], ja ≥9 sarjaa lihasryhmää kohden tuottaa suuremman hypertrofisen vasteen (ES = 0,46) [19].

Harjoitusintensiteetin hallinnassa lihashypertrofiaa tapahtuu laajalla kuormitusalueella (≤8 RM, 9–15 RM ja >15 RM), kun sarjat viedään uupumukseen saakka (p = 0,113–0,469) [21]. Maksimivoiman kehittyminen on kuitenkin merkitsevästi parempaa käytettäessä suuria (SMD = 0,60–0,63, p < 0,003) ja kohtalaisia kuormia (SMD = 0,34–0,35) kevyisiin kuormiin verrattuna [21].

Urheilijan harjoitustausta ja sukupuolierot

Yksilölliset ominaisuudet muuttavat yhdistelmäharjoittelun interferenssivaikutuksen suuruutta:

• Harjoitustausta: Harjoittelemattomat henkilöt kokevat minimaalista interferenssiä ja heidän voimansa, hypertrofiansa ja $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$-arvonsa kehittyvät samanaikaisesti lähes samalla tavalla kuin yksittäistä ominaisuutta harjoiteltaessa [7], [9], [21]. Sitä vastoin harjaantuneilla kestävyysurheilijoilla $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$-kehitys vaimenee, kun mukaan lisätään voimaharjoittelua, verrattuna harjoittelemattomiin (p = 0,04) [9]. Kokeneilla voimaharjoittelijoilla anabolisten geenien ja proteiinien ilmentyminen sekä neuromuskulaariset adaptaatiot heikkenevät, kun kestävyysharjoittelua lisätään ohjelmaan [7]. Pitkälle edistyneet urheilijat toimivat lähellä suorituskykynsä ylärajoja, jolloin korkean neuraalisen käskytyksen, motoristen yksiköiden synkronisaation ja minimaalisen antagonistilihasten ko-kontraktion vaatimukset lisäävät väsymystä ja loukkaantumisalttiutta yhdistelmäkuormituksen aikana [22]. Erittäin harjaantuneet yksilöt tarvitsevat suuremman määrän lajispesifisiä harjoituskertoja saavuttaakseen lisäkehitystä voimatasoissa [21].
• Sukupuolierot: Meta-analyysitulokset osoittavat, että yhdistelmäharjoittelu heikentää alavartalon maksimivoimaa miehillä (SMD = -0,43, 95 % LV: -0,64 – -0,22), mutta ei naisilla (SMD = 0,08, 95 % LV: -0,34 – 0,49; ryhmien välinen ero p = 0,03) [9]. Lisäksi naiset hyötyvät merkittävästi voimaharjoituksen asettamisesta ensimmäiseksi saman harjoituksen sisällä (p = 0,017) [1].