VO2 max treniņi iesācējiem un trenētiem sportistiem

Ievads

Maksimālais skābekļa patēriņš ($\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$) atspoguļo kardiorespiratorās sistēmas spēju transportēt skābekli un perifēro muskuļu spēju to izmantot maksimālas slodzes laikā augšējo robežu. Lai gan bāzes aerobā sagatavotība nosaka adaptāciju apjomu un laika gaitu, treniņu strukturālie mainīgie — intensitāte, intervālu arhitektūra un makrolīmeņa apjoma sadalījums — nosaka ilgtermiņa attīstības griestus.

Pierādījumi liecina, ka fizioloģiskie mehānismi, kas nosaka $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ uzlabojumus, būtiski atšķiras starp netrenētiem indivīdiem un augsti trenētiem izturības sportistiem [1, 4, 15]. Izpratne par to, kā manipulēt ar nodarbību blīvumu, darba un atpūtas attiecībām un iknedēļas intensitātes sadalījumu, ir būtiska uz pierādījumiem balstītu izturības programmu izstrādei.

Intensitāte un centrālās pret perifērajām adaptācijām

Mazkustīgās un fiziski aktīvās populācijās aerobā kapacitāte adaptējas plašā treniņu intensitāšu spektrā. 28 pētījumu metaregresija ar jauniem, veseliem pieaugušajiem neuzrādīja nozīmīgu devas-reakcijas sakarību starp vingrinājumu intensitāti un izmaiņām $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$, ar līdzīgiem absolūtajiem ieguvumiem zemas līdz mērenas (60–70% $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$, $+0,29\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$), augstas (80–92,5% $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$, $+0,26\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$) un supramaksimālas (100–250% $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$, $+0,35\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$) intensitātes tercilēs [15]. Tomēr augstākas vingrinājumu intensitātes nodrošināja šos kardiorespiratoros ieguvumus ar ievērojami mazāku sesiju ilgumu un kumulatīvo treniņu apjomu [15].

Neskatoties uz līdzīgiem kopējiem $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ ieguvumiem plašos intensitātes diapazonos netrenētiem indivīdiem, specifiskie fizioloģiskie dzinējspēki atšķiras:

• Centrālā hemodinamika: Augstas intensitātes intervālu treniņš (HIIT) ar aptuveni 95% no maksimālās sirdsdarbības frekvences izraisīja ievērojami lielāku $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ pieaugumu ($+4\text{ līdz }5\text{ml}\cdot {\text{kg}}^{-1}\cdot {\text{min}}^{-1}$), sirds minūtes tilpumu ($+3\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$) un sistoles tilpumu ($+15\text{ml}\cdot {\text{sitienā}}^{-1}$), salīdzinot ar mērenas intensitātes nepārtrauktu treniņu (MICT) pie 70% no maksimālās sirdsdarbības frekvences [17].
• Perifērās mitohondriālās adaptācijas: Nepārtraukts mērenas intensitātes treniņš stimulē atšķirīgus perifēros metabolos ceļus. Mitohondriju enerģijas plūsma sāk apiet I kompleksu caur glicerīna-fosfāta atspoli ap 40% $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ (I kompleksa maksimums), iemainot fosfāta pret skābekli (P/O) efektivitāti pret paaugstinātu katalītisko ATP sintēzes ātrumu [17]. Ir pierādīts, ka pēc apjoma saskaņots MICT inducē labākas perifērās mitohondriālās adaptācijas un zemāku asins laktāta koncentrāciju pie identiskas relatīvās darba jaudas, turpretī sprinta intervālu treniņš (SIT) prioritāri paaugstina $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ un maksimālo jaudu [17].
• Zūdošā atdeve no apjoma iesācējiem: Netrenētiem subjektiem minimālās efektīvās devas izraisa ievērojamas adaptācijas; viens 4 minūšu augstas intensitātes intervāls, kas veikts 3 reizes nedēļā, nodrošināja $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ pieaugumu par aptuveni 10%, kas atbilst uzlabojumiem, kas novēroti protokolos ar četriem 4 minūšu atkārtojumiem vienā nodarbībā [17].

Plašākās mazkustīgās populācijās intervālu treniņu protokoli (kas prasa $\ge 10$ kumulatīvas minūtes sesijā pie $\ge 80\text{--}85\%\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$) nodrošināja kopējo vidējo pieaugumu par $0,51\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$ 37 pētījumos [1]. Salīdzinājumam, 20 nedēļu standartizēts nepārtrauktas izturības treniņu pētījums ar 483 mazkustīgiem pieaugušajiem (55–75% no bāzes $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$, 30–50 min, 3 dienas nedēļā) radīja vidējo pieaugumu par aptuveni $0,40\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$ ar plašu individuālu variāciju (7% uzrādīja $\le 0,10\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$ pieaugumu un 8% uzrādīja $\ge 0,70\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$ pieaugumu) [1].

Intervālu arhitektūra: darba ilgumi un atjaunošanās attiecības

Konkurējošiem un trenētiem sportistiem ar nepārtrauktu treniņu vien vairs nepietiek, lai veicinātu turpmākas $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ adaptācijas [4]. Tīkla metaanalīze, kurā iekļauti 51 pētījums un 1261 sportists, parādīja, ka atkārtotu sprintu treniņš (RST; NMA efekta lielums $g=1,04$), augstas intensitātes intervālu treniņš (HIIT; $g=1,01$) un sprinta intervālu treniņš (SIT; $g=0,69$) visi ievērojami pārspēj nepārtrauktu treniņu ($g=0,29$) un parastās treniņu kontroles grupas $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ palielināšanā [4].

+-----------------------------------------------------------------------------------------+
| Intervālu modalitāte | Darba intervāls | Darba-atpūtas attiecība (WRR) / Atpūta | Minimālais periods |
+----------------------+-----------------+----------------------------------------+--------------------+
| HIIT                 | ~140 sekundes   | WRR 0,85 (~165 s atpūta)               | 3–6 nedēļas (3x/ned)|
| Garais HIIT          | >= 240 sekundes | 1:1 līdz 2:1 WRR                       | 6–13 nedēļas (3x/ned)|
| SIT                  | <= 30 sekundes  | < 97 sekundes atpūta                   | 3–6 nedēļas (3x/ned)|
| RST                  | 3–7 sekundes    | <= 60 sekundes atpūta                  | 2 nedēļas (3x/ned) |
+-----------------------------------------------------------------------------------------+

Augstas intensitātes intervālu treniņš (HIIT)

Trīs līmeņu metaregresija sportistu kohortās identificēja apgrieztas U veida devas-reakcijas sakarību HIIT parametriem, atklājot optimālo darba ilgumu 140 sekundes apvienojumā ar darba un atjaunošanās attiecību (WRR) 0,85 (kas atbilst 140 s darbam un 165 s atjaunošanās laikam) [4]. Protokoli, kuros šie parametri tika izmantoti 3–6 nedēļas ar 3 nodarbībām nedēļā, sportistiem nodrošināja maksimālu $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ pieaugumu [4].

Garāki intervāli sniedz arī noteiktas funkcionālas priekšrocības. Daļā pētījumu ar fiziski aktīviem pieaugušajiem, kuros izmantoja pagarinātus darba ilgumus, tika sasniegti lielāki ieguvumi — aptuveni $0,8\text{ līdz }0,9\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$ [1]. Aktīviem un trenētiem indivīdiem darba piegājieni, kas ilga $\ge 4$ minūtes, izraisīja par 2% lielāku snieguma uzlabojumu individuālajā braucienā/skrējienā uz laiku un par 4% lielāku maksimālās aerobās jaudas (MAP) pieaugumu, salīdzinot ar SIT protokoliem [6].

Sprinta intervālu treniņš (SIT) un atkārtotu sprintu treniņš (RST)

Lai gan SIT (maksimālas jaudas sprinti $\le 30$ s) un HIIT abi ievērojami uzlabo kardiorespiratoro sagatavotību gan klīniskajās, gan sportistu grupās (SMD = 1,54) [5], sportistiem specifiskās metaregresijas rāda, ka SIT inducētie $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ uzlabojumi kļūst statistiski nenozīmīgi, ja atpūtas intervāli pārsniedz 97 sekundes [4].

Atkārtotu sprintu treniņam (3–7 s maksimāli piegājieni ar $\le 60$ s atpūtu) ir nepieciešamas tikai 2 nedēļas ar 3 iknedēļas nodarbībām, lai trenētiem indivīdiem izraisītu nozīmīgu $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ pieaugumu [4]. Lai gan HIIT un SIT nodrošina līdzīgas kopējās maksimālā skābekļa patēriņa izmaiņas veselās grupās, HIIT demonstrē lielāku efektivitāti kardiorespiratorās sagatavotības uzlabošanā cilvēkiem ar lieko svaru (SMD = -0,97), savukārt SIT inducē lielāku tauku masas samazināšanos trenētās grupās (WMD = 5,85) [5]. Turklāt HIIT uzrāda mērenu priekšrocību pār SIT maksimālās aerobās jaudas/ātruma attīstīšanā (ES = 0,70) [6].

Iknedēļas apjoma sadalījums: polarizētie pret piramidālajiem modeļiem

Makrolīmenī izturības treniņu programmas sadala apjomu trīs atšķirīgās intensitātes zonās, ko nosaka asins laktāta un ventilācijas sliekšņi:

• 1. zona (zemas intensitātes treniņš, LIT): Zem pirmā ventilācijas sliekšņa (${\text{VT}}_1$) vai $<2\text{mmol}\cdot {\text{L}}^{-1}$ asins laktāta ($<70\text{--}75\%{\text{HR}}_{max}$) [7, 14, 20].
• 2. zona (mērenas intensitātes / sliekšņa treniņš, MIT): Starp ${\text{VT}}_1$ un ${\text{VT}}_2$, vai $2\text{--}4\text{mmol}\cdot {\text{L}}^{-1}$ asins laktāta [7, 20].
• 3. zona (augstas intensitātes treniņš, HIT): Virs otrā ventilācijas sliekšņa (${\text{VT}}_2$) vai $>4\text{mmol}\cdot {\text{L}}^{-1}$ asins laktāta ($>85\%{\text{HR}}_{max}$) [7, 14, 20].

Intensity Zone Distributions across Endurance Models:

Polarized (POL):   [======= Zone 1: 75-80% =======] [Z2: 0-5%] [== Zone 3: 15-20% ==]
Pyramidal (PYR):   [====== Zone 1: 70-75% ======] [== Z2: 15-20% ==] [= Zone 3: 5-10% =]
Threshold (THR):   [==== Zone 1: ~50% ====] [======== Zone 2: >40% ========] [= Z3: <10% =]

Polarizētā treniņa dinamika

Polarizēts treniņu intensitātes sadalījums (POL; ~75–80% 1. zona, 0–5% 2. zona, 15–20% 3. zona) ir efektīvs īstermiņa uzlabojumiem $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$, $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$ un darba ekonomijā [7]. 17 pētījumu metaanalīzē ($n=437$) polarizētais treniņš uzrādīja pārākumu pār citiem sadalījumiem $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$ uzlabošanā (SMD = 0,24, $p=0,040$), un šo efektu noteica intervences, kas bija īsākas par 12 nedēļām (SMD = 0,40), kā arī augsti trenēti sportisti (SMD = 0,46) [10]. Tomēr šis pārākums neradīja nozīmīgas atšķirības laika pārbaudes braucienu/skrējienu sniegumā, laikā līdz spēku izsīkumam vai sliekšņa jaudā/ātrumā, salīdzinot ar citiem strukturētiem sadalījumiem [10].

9 nedēļu randomizētā pētījumā, kurā salīdzināja polarizēto, sliekšņa, liela apjoma zemas intensitātes un tikai intervālu modeļus 48 labi trenētiem sportistiem, polarizētā grupa sasniedza 11,7% pieaugumu $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$, ko papildināja labāki maksimālā ātruma un laika līdz spēku izsīkumam uzlabojumi [11, 20].

Piramidālais sadalījums un elites prakse

Piramidālais treniņš (PYR; ~70–75% 1. zona, 15–20% 2. zona, 5–10% 3. zona) joprojām tiek plaši izmantots visās izturības disciplīnās [7, 19]. Novērojumu analīzes liecina, ka elites izturības sportisti 75–85% no kopējā treniņu apjoma konsekventi pavada 1. zonā [20]. Piemēram, Norvēģijas junioru distanču slēpotāji trenējās ar sadalījumu 75% 1. zonā, 5–10% 2. zonā un 15–20% 3. zonā, savukārt olimpiskie smagsvara airētāji reģistrēja 77,3% 1. zonā, 16,9% 2. zonā un 5,8% 3. zonā [20].

Tiešie salīdzinājumi starp statiskiem polarizētiem un piramidāliem sadalījumiem daudzos apstākļos uzrāda līdzvērtīgus funkcionālos rezultātus:

• 16 nedēļu apjoma ziņā saskaņots pētījums ar labi trenētiem skrējējiem neuzrādīja būtiskas atšķirības starp polarizētajām un piramidālajām grupām $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$, laktāta sliekšņa ātruma vai 5 km laika pārbaudes uzlabojumos [11].
• Individuālo dalībnieku datu tīkla metaanalīze 13 pētījumos ($n=348$) apstiprināja, ka starp polarizētajiem un piramidālajiem modeļiem nav vispārēju snieguma ranga atšķirību, lai gan sacensību sportisti mēdza reaģēt nedaudz labāk uz polarizētiem, bet amatieru sportisti — uz piramidāliem sadalījumiem [11].
• Triatlonistiem, kas gatavojās pus-Ironman distancei, polarizētās un piramidālās grupas finišēja ar vidēji 2 sekunžu starpību, un kumulatīvais 2. zonas apjoms pozitīvi korelēja ar pus-Ironman un skriešanas posma sniegumu [14].
• Sistemātiskie pārskati apstiprina, ka, vērtējot tos kā statiskus, izolētus modeļus, ne piramidālais, ne polarizētais treniņš konsekventi nepārspēj otru [13].

No 2. līdz 5. līmeņa sportistu kohortās polarizētie un piramidālie sadalījumi nodrošina labākas adaptācijas, salīdzinot ar sliekšņa modeļiem 3.+ līmeņa (augsti trenētiem līdz pasaules klases) sportistiem intervencēs, kas ilgst $\ge 12$ nedēļas, turpretī zemāka līmeņa sportisti piedzīvo līdzīgas aerobās adaptācijas visos strukturētajos sadalījumos [19]. Turklāt sliekšņa adaptācijas (${\text{VT}}_2$/${\text{LT}}_2$) saglabājas stabilas visos modeļos, ja vien sportisti uztur minimālu 3. zonas ekspozīciju no 8% līdz 26% (ar $\ge 6\%$ kā obligātu minimumu) [19].

Periodizācija un integrācija makrociklā

Tā vietā, lai uzturētu statisku sadalījumu visa gada garumā, pierādījumi atbalsta intensitātes sadalījuma maiņu dažādos treniņu blokos. 16 nedēļu randomizētā kontrolētā pētījumā ar 60 labi trenētiem vīriešu dzimuma skrējējiem (bāzes $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$: $67\pm 4\text{ml}\cdot {\text{kg}}^{-1}\cdot {\text{min}}^{-1}$), pāreja no 8 nedēļu piramidālā bloka uz 8 nedēļu polarizēto bloku (PYR $\to$ POL), saglabājot nemainīgu treniņu slodzi, radīja lielākas adaptācijas nekā statisks PYR, statisks POL vai POL $\to$ PYR secība [12].

Optimal Seasonal Periodization Structure:

Preparation Phase       -->    Pre-Competition Phase    -->    Competition Phase
High-Volume Low-Intensity      Pyramidal Distribution          Polarized Distribution
(>80% Zone 1 Base)             (LIT + Threshold Volume)        (LIT + Target High-Intensity)

Pāreja PYR $\to$ POL nodrošināja ~3,0% relatīvā $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$ uzlabojumu, ~1,7% ātruma pieaugumu pie $2\text{mmol}\cdot {\text{L}}^{-1}$ asins laktāta (${\text{vBLa}}_2$), ~1,5% ātruma pieaugumu pie $4\text{mmol}\cdot {\text{L}}^{-1}$ asins laktāta (${\text{vBLa}}_4$) un ~1,5% uzlabojumu 5 km laika pārbaudē [12].

Šī secība saskan ar elites izturības programmās novēroto makrocikla arhitektūru: fundamentāls liela apjoma zemas intensitātes bāzes treniņš vispārējās sagatavošanās posmā, pāreja uz piramidālo sadalījumu, lai attīstītu sliekšņa izturību pirms-sacensību posmā, un noslēgums ar polarizētu sadalījumu, lai optimizētu maksimālo aerobo jaudu un $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ tieši pirms sacensībām [12].