Fizioloģiskās izmaiņas un uz pierādījumiem balstītas tempa korekcijas liela karstuma un mitruma apstākļos

Termoregulācijas prasības un submaksimālās vielmaiņas izmaksas

Izturības skriešanas laikā skeleta muskuļu efektivitāte nosaka to, ka uz katru 1 vatu mehāniskā darba, kas tiek nodots zemei, tiek ģenerēti aptuveni 4 vati metabolā siltuma [25]. Mērenā vidē liekā siltumenerģija tiek izkliedēta galvenokārt ar konvektīvo gaisa plūsmu un sviedru iztvaikošanu. Tomēr, paaugstinoties apkārtējās vides temperatūrai un mitrumam, ūdens tvaika spiediena gradients starp ādu un apkārtējo atmosfēru sašaurinās, ievērojami apgrūtinot siltuma izkliedi iztvaikojot [2, 25].

Svīšanas efektivitāte — izdalīto sviedru daļa, kas faktiski iztvaiko, nevis nopil no ādas — samazinās no aptuveni 50% zema mitruma vidē līdz pat 16% ļoti mitros apstākļos [2]. Šis svīšanas efektivitātes samazinājums par divām trešdaļām ierobežo dzesēšanas spēju, izraisot piespiedu jaudas samazināšanos līdz pat 15% pie identiskas apkārtējās vides sausā termometra temperatūras [2].

Submaksimālais skābekļa patēriņš (VO2) un skriešanas ekonomija (RE) raksturo enerģētiskās izmaksas noteikta ātruma uzturēšanai [1, 4]. Standarta protokoli mēra RE submaksimālas skriešanas laikā (bieži standartizēti pie 16 km/h vai ātruma, kas ir zem laktāta sliekšņa) ar bāzes asins laktāta līmeni un elpošanas koeficientu (RER) < 1,0, ziņojot par vērtībām attiecībā pret ķermeņa masu (ml/kg/min vai ml/kg/km) vai alometriski mērogotām pret BM^0,75 [1, 4]. Lai gan biomehāniskie parametri — tostarp saskares laiks ar zemi, vertikālais pārvietojums, bremzēšanas spēki un Ahileja cīpslas elastīgā atgriezeniskā saite — veido vairāk nekā 50% no skriešanas ekonomijas variācijas [1, 6], arī ar kustību nesaistīti fizioloģiskie procesi prasa ievērojamu skābekļa daudzumu [6]. Elpošanas darbs vien intensīvas slodzes laikā veido līdz pat 7% no kopējā VO2 [6]. Liela termiskā stresa apstākļos papildu skābeklis un asins plūsma ir jānovirza, lai nodrošinātu hiperventilāciju un ādas asinsriti, mainot sistēmiskās vielmaiņas izmaksas un efektivitāti [6, 21].

Kardiovaskulārais dreifs un sliekšņu degradācija

Lai saglabātu homeostātisko iekšējo temperatūru, kad iztvaikošanas dzesēšana kļūst nepietiekama, autonomā nervu sistēma ierosina ievērojamu perifēro vazodilatāciju, novirzot līdz 7 līdz 8 l/min sirds izsviedes uz ādas asinsvadu gultni [21]. Tajā pašā laikā ilgstoša svīšana izsmeļ intravaskulāro tilpumu, izraisot plazmas tilpuma samazināšanos par 10% līdz 15% [25]. Ķermeņa masas zudums aptuveni 4% apmērā dehidratācijas dēļ samazina sistolisko tilpumu par aptuveni 21% un samazina kopējo sirds izsviedi par 13% slodzes laikā karstumā [21].

Šī mijiedarbība veicina kardiovaskulāro dreifu: sirdsdarbības ātrums pakāpeniski pieaug, lai kompensētu krītošo sistolisko tilpumu un uzturētu sirds izsviedi [21, 25]. Kamēr labdabīgs kardiovaskulārais dreifs mērenos apstākļos ietver standarta sirdsdarbības ātruma pieaugumu par 10 līdz 15 sitieniem minūtē ilgstošas skriešanas laikā bez elpošanas ātruma vai kaloriju patēriņa pieauguma [24, 25], ārkārtējs karstums un dehidratācija paātrina dreifu par 20 līdz 30 sitieniem minūtē pie fiksētas mehāniskās slodzes [25]. Skriešanas laikā karstumā sirdsdarbības ātrums pie fiksēta tempa palielinās par aptuveni 1 sitienu minūtē uz katru 1°C mitrā termometra lodītes temperatūras (WBGT) pieaugumu virs 15°C [22].

Kardiovaskulārais dreifs karstuma stresa apstākļos nav tikai asins tilpuma pārvietošanās; tas atspoguļo arī pamata vielmaiņas degradāciju [25]. Ilgstoša slodze pie 90% no pirmā ventilācijas sliekšņa (VT1) var samazināt VT1 jaudu vidēji par 10% (robežās no 1 W līdz 45 W) 2,5 stundu laikā [25]. Labdabīga dreifa laikā minūtes ventilācija saglabājas stabila, kamēr elpošanas frekvence palielinās par ~16% un elpošanas tilpums samazinās par ~16%; tomēr, kombinācijā ar dehidratāciju, kas pārsniedz 2% ķermeņa masas zudumu, paātrinās patiesais metabolais nogurums [25].

Vides sliekšņi un snieguma pasliktināšanās

Izturības snieguma rezultātus nosaka apkārtējās vides termiskie parametri [10]. World Athletics sacensību vadlīnijas klasificē karstuma stresu, izmantojot WBGT, piecās zonās: auksts/vēss (<=10,0°C), neitrāls (10,1°C–18,0°C), mērens karstums (18,1°C–23,0°C), liels karstums (23,1°C–28,0°C) un ekstrēms karstums (>28,0°C) [10].

Liela mēroga modelēšana, aptverot 1258 izturības sacensības un 7867 sportistus, parādīja, ka optimāla izturības skriešana notiek starp 7,5°C un 15,0°C WBGT (vai 10,0°C–17,5°C sausā termometra gaisa temperatūras) [10]. Ārpus šī optimālā diapazona izturības sniegums samazinās par 0,3% līdz 0,4% uz katru 1°C WBGT pieaugumu [10]. Statistiskajos mašīnmācīšanās modeļos (R^2 = 0,21–0,58) gaisa temperatūrai ir visaugstākā individuālā pazīmes nozīme (40%), tomēr WBGT viens pats nodrošina lielāku prognozēšanas spēju (R^2 = 0,11–0,47) nekā sausā termometra temperatūra viena pati (R^2 = 0,04–0,34), jo tā integrē apkārtējās vides temperatūru, mitrumu, vēja ātrumu un starojuma siltuma slodzi [10].

Ekvatoriālajos maratona apstākļos, piemēram, Standard Chartered Singapūras maratonā, katrs sausā un mitrā termometra temperatūras pieauguma procents palielina neto finiša laiku attiecīgi par 7,6% un 39,1%, pie kam vidējās mitrā termometra temperatūras pieaugums par 1,5°C izraisa vidējā finiša laika pieaugumu par 9,3 minūtēm (559 sekundēm) [14].

Vairāku gadu desmitu analīzēs par septiņiem lielākajiem maratoniem finiša laiki konsekventi kļuva lēnāki, pieaugot WBGT kvartilēm: Q1 (5,1–10,0°C), Q2 (10,1–15,0°C), Q3 (15,1–20,0°C) un Q4 (20,1–25,0°C) [15]. Vadošie vīriešu kārtas finišētāji palēninājās attiecībā pret trases rekordiem par 1,7% Q1, 2,5% Q2, 3,3% Q3 un 4,5% Q4 [2, 15]. Vadošās sieviešu kārtas finišētājas uzrādīja palēnināšanos par 3,2% (Q1), 3,2% (Q2), 3,8% (Q3) un 5,4% (Q4) [15].

Būtiski, ka snieguma pasliktināšanās mērogojas līdz ar finiša ilgumu un skrējēja sagatavotību [15, 22]. Kamēr elites sportisti zaudē aptuveni 0,9% no tempa uz katriem 5°C WBGT pieauguma, vidējā un aizmugurējā ešelona skrējēji zaudē aptuveni 3,2% uz 5°C WBGT [22]. Šo lielāko deficītu galvenokārt izraisa tas, ka lēnāki skrējēji jau no paša sākuma uztur mazāku ātrumu, nevis piedzīvo lielāku palēninājumu distances laikā, ko pastiprina ilgāks kopējais vides iedarbības laiks un mazāk labvēlīga ķermeņa masas un virsmas laukuma attiecība [15, 17, 22].

Uz pierādījumiem balstītas tempa korekcijas

Lai saglabātu mērķa fizioloģisko slodzi — nevis forsētu mehānisko atdevi, kas noved pie priekšlaicīgas hipertermijas —, skrējējiem ir jāpiemēro nelineāras tempa korekcijas, pamatojoties uz rasas punktu vai WBGT [2, 11, 18]. Skriešanas jaudas algoritmi un vides modeļi ņem vērā faktisko apkārtējās vides temperatūru, relatīvo mitrumu un augstumu virs jūras līmeņa, nevis subjektīvos karstuma indeksus [12].

Empīriskie rasas punkta korekcijas diapazoni sniedz šādas mērķa tempa modifikācijas attiecībā pret mēreniem apstākļiem [2, 11]:

• Zem 50°F–55°F (<12°C): 0% korekcija; nenozīmīgs termoregulācijas sods [2, 11].
• 55°F–60°F (13°C–15°C): 1% tempa samazinājums; jūtama termiskā piepūle [2, 11].
• 60°F–65°F (16°C–18°C): 2% līdz 3% tempa samazinājums; izmērāma aerobā atsaiste un sirds dreifs [2, 11].
• 65°F–70°F (18°C–21°C): 3% līdz 5% tempa samazinājums; paātrināts kardiovaskulārais dreifs un pasliktināta svīšanas efektivitāte [2, 11].
• 70°F–75°F (21°C–23°C): 5% līdz 8% tempa samazinājums; ievērojams termoregulācijas stress [2, 11].
• 75°F–80°F (23°C–25°C): 12% līdz 15% tempa samazinājums; smags karstuma dūriena risks un ievērojama snieguma pasliktināšanās [2, 11].

Šo proaktīvo tempa korekciju ieviešana nodrošina, ka iekšējā fizioloģiskā slodze (mērķa sirdsdarbības zonas, asins laktāta koncentrācija un iekšējās temperatūras trajektorija) paliek stabila, neskatoties uz paaugstinātu ārējo termisko stresu [18].

Aklimatizācija un iepriekšējas atdzesēšanas pretpasākumi

Aklimatizācijas protokoli modificē iekšējos termiskos sliekšņus, mazinot nepieciešamo tempa samazinājumu apmēru [7, 8, 18]. Sistemātiskā metaanalīze parādīja, ka aklimatizācija karstumam ievērojami uzlabo izturības sniegumu laika braucienos (standartizētā vidējā starpība: 0,50) un samazina maksimālās slodzes sirdsdarbības ātrumu vidēji par 7 sitieniem minūtē [7].

Lielākā daļa termoregulācijas adaptāciju — tostarp palielināts plazmas tilpums, zemāks sirdsdarbības ātrums miera stāvoklī un slodzē, uzlabota ādas vazodilatācija un paaugstināts svīšanas ātrums — attīstās 6 līdz 10 dienu nepārtrauktas iedarbības laikā, savukārt pilnīgai izturības kapacitātes optimizācijai nepieciešamas līdz 14 dienām [18]. Kontrolētas intensitātes vai izotermiskie protokoli (kuru mērķis ir Tc >= 38,5°C) uztur atbilstošus adaptācijas stimulus, uzlabojoties fiziskajai formai un karstuma tolerancei [18]. Protokoli, kas sastāv no mērenas intensitātes īsa ilguma slodzes (30–35 min pie 75% VO2max), rada salīdzināmas fizioloģiskās adaptācijas ar zemas intensitātes ilgstošiem protokoliem (60 min pie 50% VO2max) [18]. Turklāt ikdienas slodze līdz spēku izsīkumam pie 60% VO2max 40°C karstumā uzlabo slodzes kapacitāti no 48 līdz 80 minūtēm 9 līdz 12 dienu laikā [18].

Četras nedēļas ilga aktīvā aklimatizācija karstumam (20 nodarbības pa 60 min pie mērķa iekšējās temperatūras 39,0°C–40,0°C WBGT 30°C–36°C apstākļos) nodrošina skaidras metaboliskās izmaiņas distances skrējējiem [8]:

• Samazina pēcsslodzes iekšējo temperatūru par 0,4°C (38,2°C pretstatā 38,6°C) [8].
• Palielina VO2 pie pirmā ventilācijas sliekšņa (44,7 pretstatā 43,0 ml/min/kg) un ātrumu pie VT1 (12,9 pretstatā 12,4 km/h) [8].
• Palielina VO2 pie otrā ventilācijas sliekšņa (55,9 pretstatā 53,9 ml/min/kg) [8].
• Taupa glikogēnu, ievērojami samazinot ogļhidrātu oksidācijas ātrumu pie 75% VO2max (2,5 pretstatā 3,1 g/min) un 85% VO2max (3,4 pretstatā 4,0 g/min) [8].

Sportistiem, kuri nevar veikt aktīvas aklimatizācijas nodarbības karstuma kamerās, pasīvā termiskā iedarbība (pēcsslodzes iegremdēšanās karstā ūdenī vai iešana pirtī) var stimulēt adaptācijas, vienlaikus saglabājot mehānisko treniņu intensitāti mērenos āra apstākļos [9]. Turklāt akūtas iepriekšējas atdzesēšanas stratēģijas — piemēram, ledus putriņas vai auksta dzēriena lietošana 30 minūšu laikā pirms slodzes — pazemina sākotnējo iekšējo temperatūru par 0,4°C līdz 0,7°C, paplašinot siltuma uzkrāšanas kapacitāti pirms kritisko hipertermijas sliekšņu sasniegšanas [22].