Тренировка VO2 max для новичков и опытных атлетов

Введение

Максимальное потребление кислорода ($\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$) отражает верхний предел способности сердечно-сосудистой и дыхательной систем транспортировать кислород, а периферической мускулатуры — утилизировать его во время нагрузки до отказа. Хотя базовый уровень аэробной подготовленности определяет величину и динамику адаптаций, структурные переменные тренировочного процесса — интенсивность, архитектура интервалов и распределение объемов на макроуровне — задают потолок долгосрочного развития.

Данные исследований показывают, что физиологические механизмы, лежащие в основе роста $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$, существенно различаются у нетренированных людей и высококвалифицированных спортсменов на выносливость [1, 4, 15]. Понимание того, как манипулировать плотностью тренировок, соотношением работы и отдыха, а также недельным распределением интенсивности, имеет фундаментальное значение для разработки научно обоснованных программ подготовки на выносливость.

Интенсивность и центральные адаптации против периферических

У нетренированных людей и спортсменов-любителей аэробная производительность адаптируется в широком спектре тренировочных интенсивностей. Метарегрессия 28 исследований на молодых здоровых взрослых показала отсутствие значимой зависимости «доза-эффект» между интенсивностью упражнений и изменениями $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$: сопоставимый абсолютный прирост наблюдался в диапазонах низкой и умеренной (60–70% $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$, $+0.29\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$), высокой (80–92.5% $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$, $+0.26\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$) и сверхмаксимальной (100–250% $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$, $+0.35\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$) интенсивности [15]. Однако более высокая интенсивность позволяла добиться аналогичного прироста кардиореспираторных показателей при значительно меньшей продолжительности отдельных сессий и меньшем суммарном объеме тренировок [15].

Несмотря на схожий совокупный прирост $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ в широком диапазоне интенсивностей у нетренированных лиц, конкретные физиологические стимулы различаются:

• Центральная гемодинамика: высокоинтенсивный интервальный тренинг (HIIT) с интенсивностью около 95% от максимальной ЧСС вызывал значительно больший прирост $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ ($+4\text{--}5\text{ml}\cdot {\text{kg}}^{-1}\cdot {\text{min}}^{-1}$), минутного объема кровообращения ($+3\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$) и ударного объема ($+15\text{ml}\cdot {\text{beat}}^{-1}$) по сравнению с непрерывными тренировками умеренной интенсивности (MICT) при 70% от максимальной ЧСС [17].
• Периферические митохондриальные адаптации: непрерывные тренировки умеренной интенсивности стимулируют иные периферические метаболические пути. Митохондриальный энергетический поток начинает обходить комплекс I через глицеролфосфатный челнок примерно при 40% $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ (максимум комплекса I), жертвуя эффективностью фосфорилирования по отношению к кислороду (P/O) ради повышенной каталитической скорости синтеза АТФ [17]. Было показано, что уравненный по объему тренинг MICT вызывает более выраженные периферические митохондриальные адаптации и приводит к более низкой концентрации лактата в крови при идентичной относительной мощности работы, тогда как спринтерский интервальный тренинг (SIT) преимущественно увеличивает $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ и пиковую выходную мощность [17].
• Снижение предельной отдачи от объема у новичков: у нетренированных людей минимальные эффективные дозы вызывают существенные адаптации: один 4-минутный высокоинтенсивный интервал 3 раза в неделю обеспечивал прирост $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ примерно на 10%, что соответствовало улучшениям, наблюдаемым при выполнении четырех 4-минутных интервалов за занятие [17].

В более широких выборках нетренированных лиц интервальные протоколы (требующие суммарно $\ge 10$ минут за сессию при $\ge 80\text{--}85\%\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$) обеспечивали средний прирост $0.51\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$ по данным 37 исследований [1]. Для сравнения, 20-недельная стандартизированная программа непрерывных тренировок на выносливость с участием 483 нетренированных взрослых (55–75% от исходного $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$, 30–50 мин, 3 дня в неделю) дала среднее увеличение примерно на $0.40\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$ с широким индивидуальным разбросом (у 7% участников прирост составил $\le 0.10\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$, а у 8% — $\ge 0.70\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$) [1].

Архитектура интервалов: продолжительность работы и коэффициенты восстановления

У соревнующихся и тренированных спортсменов одного лишь непрерывного бега или катания становится недостаточно для дальнейшего роста $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ [4]. Сетевой метаанализ 51 исследования с участием 1261 спортсмена продемонстрировал, что тренировки с повторяющимися спринтами (RST; величина эффекта NMA $g=1.04$), высокоинтенсивные интервальные тренировки (HIIT; $g=1.01$) и спринтерские интервальные тренировки (SIT; $g=0.69$) значительно превосходят непрерывный тренинг ($g=0.29$) и традиционные контрольные тренировочные режимы в увеличении $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ [4].

+-----------------------------------------------------------------------------------------+
| Interval Modality | Work Interval  | Work-to-Recovery (WRR) / Rest | Minimum Timeline   |
+-------------------+----------------+-------------------------------+--------------------+
| HIIT              | ~140 seconds   | WRR 0.85 (~165 s recovery)    | 3–6 weeks (3x/wk)  |
| Long-HIIT         | >= 240 seconds | 1:1 to 2:1 WRR                | 6–13 weeks (3x/wk) |
| SIT               | <= 30 seconds  | < 97 seconds recovery         | 3–6 weeks (3x/wk)  |
| RST               | 3–7 seconds    | <= 60 seconds recovery        | 2 weeks (3x/wk)    |
+-----------------------------------------------------------------------------------------+

Высокоинтенсивный интервальный тренинг (HIIT)

Трехуровневая метарегрессия в когортах спортсменов выявила перевернутую U-образную зависимость «доза-эффект» для параметров HIIT, определив оптимальную продолжительность работы в 140 секунд в сочетании с соотношением работы и отдыха (WRR) 0.85 (что соответствует 140 с работы и 165 с восстановления) [4]. Протоколы с такими параметрами при частоте 3 занятия в неделю на протяжении 3–6 недель обеспечивали максимальный прирост $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ у атлетов [4].

Более длинные интервалы также дают выраженные функциональные преимущества. В ряде исследований с участием физически активных взрослых использование более продолжительных интервалов работы позволило добиться более существенного прироста — примерно от $0.8$ до $0.9\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$ [1]. У активных и тренированных лиц рабочие отрезки длительностью $\ge 4$ минут приводили к большему на 2% улучшению результатов в гонках на время (time-trial) и к большему на 4% увеличению максимальной аэробной мощности (MAP) по сравнению с протоколами SIT [6].

Спринтерский интервальный тренинг (SIT) и тренировки с повторяющимися спринтами (RST)

Хотя SIT (предельные спринты $\le 30$ с) и HIIT одинаково достоверно улучшают кардиореспираторную выносливость как в клинических, так и в спортивных когортах (SMD = 1.54) [5], метарегрессионный анализ данных спортсменов показывает, что прирост $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ от SIT теряет статистическую значимость, если интервалы отдыха превышают 97 секунд [4].

Тренировки с повторяющимися спринтами (RST: максимальные ускорения по 3–7 с с интервалом отдыха $\le 60$ с) требуют всего 2 недель при 3 занятиях в неделю, чтобы вызвать достоверное увеличение $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ у тренированных людей [4]. Хотя HIIT и SIT вызывают схожие общие изменения максимального потребления кислорода у здоровых людей, HIIT демонстрирует большую эффективность в улучшении кардиореспираторной выносливости у людей с избыточным весом (SMD = -0.97), тогда как SIT вызывает большее снижение жировой массы в тренированных когортах (WMD = 5.85) [5]. Кроме того, HIIT имеет умеренное преимущество перед SIT в развитии максимальной аэробной мощности/скорости (ES = 0.70) [6].

Распределение недельного объема: поляризованная и пирамидальная модели

На макроуровне программы тренировок на выносливость распределяют объем по трем основным зонам интенсивности, определяемым по порогам лактата в крови и вентиляторным порогам:

• Зона 1 (низкоинтенсивный тренинг, LIT): ниже первого вентиляторного порога (${\text{VT}}_1$) или лактат крови $<2\text{mmol}\cdot {\text{L}}^{-1}$ ($<70\text{--}75\%{\text{HR}}_{max}$) [7, 14, 20].
• Зона 2 (умеренно-интенсивный / пороговый тренинг, MIT): между ${\text{VT}}_1$ и ${\text{VT}}_2$, или лактат крови $2\text{--}4\text{mmol}\cdot {\text{L}}^{-1}$ [7, 20].
• Зона 3 (высокоинтенсивный тренинг, HIT): выше второго вентиляторного порога (${\text{VT}}_2$) или лактат крови $>4\text{mmol}\cdot {\text{L}}^{-1}$ ($>85\%{\text{HR}}_{max}$) [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% =]

Динамика поляризованного тренинга

Поляризованное распределение интенсивности тренировок (POL; ~75–80% Зона 1, 0–5% Зона 2, 15–20% Зона 3) эффективно для краткосрочного повышения $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$, $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$ и экономичности работы [7]. В метаанализе 17 исследований ($n=437$) поляризованный тренинг показал превосходство над другими моделями распределения в увеличении $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$ (SMD = 0.24, $p=0.040$), причем этот эффект определялся вмешательствами продолжительностью менее 12 недель (SMD = 0.40) и участием высокотренированных спортсменов (SMD = 0.46) [10]. Однако это преимущество не привело к значимым различиям в результатах гонок на время, времени до отказа или пороговой мощности/скорости при сравнении с другими структурированными моделями распределения [10].

В 9-недельном рандомизированном исследовании, сравнивавшем поляризованную, пороговую, объемную низкоинтенсивную и исключительно интервальную модели у 48 хорошо тренированных спортсменов, поляризованная группа продемонстрировала прирост $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$ на 11.7%, что сопровождалось более выраженным ростом пиковой скорости и времени до отказа [11, 20].

Пирамидальное распределение и практика элитного спорта

Пирамидальный тренинг (PYR; ~70–75% Зона 1, 15–20% Зона 2, 5–10% Зона 3) широко используется во всех циклических дисциплинах на выносливость [7, 19]. Наблюдательные анализы показывают, что элитные спортсмены на выносливость стабильно выполняют 75–85% от общего объема тренировок в Зоне 1 [20]. Например, норвежские лыжники-гонщики юниорского возраста тренировались с распределением 75% в Зоне 1, 5–10% в Зоне 2 и 15–20% в Зоне 3, тогда как олимпийские гребцы тяжелого веса зафиксировали 77.3% в Зоне 1, 16.9% в Зоне 2 и 5.8% в Зоне 3 [20].

Прямые сравнения статических поляризованных и пирамидальных распределений выявляют эквивалентные функциональные результаты во многих условиях:

• 16-недельное исследование с уравненным объемом у хорошо тренированных бегунов не выявило значимых различий между поляризованной и пирамидальной группами по показателям $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$, скорости на уровне лактатного порога или динамике результатов в беге на 5 км [11].
• Сетевой метаанализ индивидуальных данных участников 13 исследований ($n=348$) подтвердил отсутствие общих различий в рейтинге спортивной результативности между поляризованной и пирамидальной моделями, хотя соревнующиеся атлеты имели тенденцию чуть лучше реагировать на поляризованное, а спортсмены-любители — на пирамидальное распределение [11].
• У триатлетов, готовившихся к дистанции Half-Ironman, участники поляризованной и пирамидальной групп финишировали со средней разницей всего в 2 секунды, при этом суммарный объем работы в Зоне 2 положительно коррелировал с результатами как всей дистанции Half-Ironman, так и бегового этапа [14].
• Систематические обзоры подтверждают, что при оценке в качестве статичных изолированных моделей ни пирамидальный, ни поляризованный тренинг не имеют стабильного преимущества друг перед другом [13].

В когортах спортсменов от 2-го до 5-го уровней мастерства (Tier 2–5) поляризованная и пирамидальная модели обеспечивают лучшие адаптации по сравнению с пороговой моделью для атлетов уровня Tier 3+ (от высокотренированных до мировой элиты) при продолжительности программ $\ge 12$ недель, тогда как спортсмены более низкого уровня квалификации демонстрируют сопоставимые аэробные адаптации при любых структурированных распределениях [19]. Кроме того, пороговые адаптации (${\text{VT}}_2$/${\text{LT}}_2$) остаются стабильными при различных моделях при условии, что спортсмены поддерживают минимальный объем работы в Зоне 3 в пределах от 8% до 26% (при этом объем $\ge 6\%$ представляется обязательным) [19].

Периодизация и интеграция в макроцикл

Вместо поддержания статичного распределения интенсивности круглый год научные данные рекомендуют изменять пропорции зон интенсивности по мере смены тренировочных блоков. В 16-недельном рандомизированном контролируемом исследовании 60 хорошо тренированных бегунов-мужчин (исходный $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$: $67\pm 4\text{ml}\cdot {\text{kg}}^{-1}\cdot {\text{min}}^{-1}$) переход от 8-недельного пирамидального блока к 8-недельному поляризованному блоку (PYR $\to$ POL) при неизменной тренировочной нагрузке привел к более выраженным адаптациям, чем статичный PYR, статичный POL или последовательность POL $\to$ PYR [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)

Переход PYR $\to$ POL обеспечил прирост относительного $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$ на ~3.0%, увеличение скорости при концентрации лактата крови $2\text{mmol}\cdot {\text{L}}^{-1}$ (${\text{vBLa}}_2$) на ~1.7%, увеличение скорости при $4\text{mmol}\cdot {\text{L}}^{-1}$ (${\text{vBLa}}_4$) на ~1.5% и улучшение результата в беге на 5 км на ~1.5% [12].

Такая последовательность соответствует структуре макроцикла, применяемой в элитном спорте на выносливость: фундаментальная низкоинтенсивная база большого объема на общеподготовительном этапе, переход к пирамидальному распределению для развития пороговой устойчивости на специально-подготовительном этапе и завершение поляризованным распределением для оптимизации пиковой аэробной мощности и $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ непосредственно перед соревнованиями [12].