Тренування VO2 max для початківців проти тренованих атлетів

Вступ

Максимальне споживання кисню ($\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$) відображає верхню межу здатності кардіореспіраторної системи транспортувати кисень і спроможності периферичної мускулатури утилізувати його під час виснажливого навантаження. Хоча базовий рівень аеробної підготовленості визначає величину й часову динаміку адаптацій, структурні змінні тренувального процесу — інтенсивність, архітектура інтервалів та макророзподіл обсягу — задають стелю для довгострокового розвитку.

Наукові дані свідчать про те, що фізіологічні механізми, які регулюють покращення $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$, істотно відрізняються між нетренованими людьми та висококваліфікованими спортсменами на витривалість [1, 4, 15]. Розуміння того, як керувати щільністю занять, співвідношенням роботи й відпочинку та тижневим розподілом інтенсивності, є фундаментальним для побудови науково обґрунтованих тренувальних програм.

Інтенсивність та центральні проти периферичних адаптацій

В осіб із сидячим способом життя та любителів аеробна продуктивність адаптується в широкому діапазоні тренувальних інтенсивностей. Метарегресія 28 досліджень за участю молодих здорових дорослих показала відсутність значущого зв'язку «доза-ефект» між інтенсивністю вправ і змінами $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$, із подібними абсолютними приростами в терцилях низької-помірної (60–70% $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$, $+0.29\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$), високої (80–92.5% $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$, $+0.26\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$) та надмаксимальної (100–250% $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$, $+0.35\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$) інтенсивності [15]. Проте вищі інтенсивності забезпечували ці кардіореспіраторні зрушення за суттєво меншого обсягу окремих сесій та меншого сумарного тренувального навантаження [15].

Попри подібні сумарні прирости $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ у широких межах інтенсивності в нетренованих піддослідних, конкретні фізіологічні чинники відрізняються:

• Центральна гемодинаміка: Високоінтенсивне інтервальне тренування (HIIT) на рівні приблизно 95% максимальної частоти серцевих скорочень спричиняло значно більший приріст $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ ($+4\text{ до }5\text{ml}\cdot {\text{kg}}^{-1}\cdot {\text{min}}^{-1}$), серцевого викиду ($+3\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$) та ударного об'єму ($+15\text{ml}\cdot {\text{beat}}^{-1}$) порівняно з безперервним тренуванням помірної інтенсивності (MICT) при 70% від максимального пульсу [17].
• Периферичні мітохондріальні адаптації: Безперервне тренування помірної інтенсивності стимулює специфічні периферичні метаболічні шляхи. Мітохондріальний енергетичний потік починає оминати комплекс I через гліцерол-фосфатний човниковий механізм приблизно на рівні 40% $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ (максимум комплексу I), жертвуючи ефективністю співвідношення фосфату до кисню (P/O) заради підвищення каталітичної швидкості синтезу АТФ [17]. Було показано, що еквівалентне за обсягом MICT індукує переважаючі периферичні мітохондріальні адаптації та нижчу концентрацію лактату в крові за однакової відносної потужності, тоді як спринтерське інтервальне тренування (SIT) переважно підвищує $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ і пікову вихідну потужність [17].
• Зменшення віддачі від обсягу в новачків: У нетренованих осіб мінімальні ефективні дози викликають істотні адаптації; один 4-хвилинний високоінтенсивний інтервал, що виконувався 3 рази на тиждень, забезпечив приріст $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ приблизно на 10%, що відповідало результатам протоколів із повторенням чотирьох 4-хвилинних відрізків за сесію [17].

У ширших вибірках людей із сидячим способом життя протоколи інтервального тренування (які вимагали $\ge 10$ кумулятивних хвилин за сесію при $\ge 80\text{--}85\%\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$) забезпечили середнє збільшення на $0.51\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$ за даними 37 досліджень [1]. Для порівняння, 20-тижневе стандартизоване дослідження безперервних тренувань на витривалість серед 483 нетренованих дорослих (55–75% від вихідного $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$, 30–50 хв, 3 дні на тиждень) показало середній приріст приблизно $0.40\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$ із широкою індивідуальною варіативністю (7% продемонстрували приріст $\le 0.10\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$, а 8% — приріст $\ge 0.70\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$) [1].

Архітектура інтервалів: тривалість роботи та співвідношення відновлення

Для змагальних та кваліфікованих атлетів лише безперервних тренувань стає недостатньо для подальшої стимуляції адаптацій $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ [4]. Мережевий метааналіз 51 дослідження за участю 1261 спортсмена продемонстрував, що тренування з повторними спринтами (RST; розмір ефекту NMA $g=1.04$), високоінтенсивне інтервальне тренування (HIIT; $g=1.01$) та спринтерське інтервальне тренування (SIT; $g=0.69$) суттєво перевершують безперервне тренування ($g=0.29$) і традиційний тренувальний контроль у підвищенні $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ [4].

+-----------------------------------------------------------------------------------------+
| Модальність інтервалів | Робочий інтервал | Робота/Відновлення (WRR) / Відпочинок | Мінімальний термін |
+------------------------+------------------+---------------------------------------+--------------------+
| HIIT                   | ~140 секунд      | WRR 0.85 (~165 с відновлення)         | 3–6 тижнів (3р/тиж)|
| Довгий HIIT            | >= 240 секунд    | WRR від 1:1 до 2:1                    | 6–13 тижнів (3р/тиж|
| SIT                    | <= 30 секунд     | < 97 секунд відновлення               | 3–6 тижнів (3р/тиж)|
| RST                    | 3–7 секунд       | <= 60 секунд відновлення              | 2 тижні (3р/тиж)   |
+-----------------------------------------------------------------------------------------+

Високоінтенсивне інтервальне тренування (HIIT)

Трирівнева метарегресія в когортах спортсменів виявила перевернуту U-подібну залежність «доза-ефект» для параметрів HIIT, визначивши оптимальну тривалість роботи 140 секунд у поєднанні зі співвідношенням роботи до відновлення (WRR) 0.85 (що відповідає 140 с роботи та 165 с відновлення) [4]. Протоколи з такими параметрами тривалістю 3–6 тижнів за частоти 3 заняття на тиждень забезпечували максимальний приріст $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ у спортсменів [4].

Довші інтервали також дають виражені функціональні переваги. Окремий пул досліджень за участю фізично активних дорослих із застосуванням подовжених робочих інтервалів показав більші прирости — приблизно від $0.8\text{ до }0.9\text{L}\cdot {\text{min}}^{-1}$ [1]. У тренованих та активних осіб робочі інтервали тривалістю $\ge 4$ хвилин зумовлювали на 2% більше покращення результатів у гонках на час (time-trial) і на 4% більше підвищення максимальної аеробної потужності (MAP) порівняно з протоколами SIT [6].

Спринтерське інтервальне тренування (SIT) та повторне спринтерське тренування (RST)

Хоча SIT (максимальні спринти «all-out» $\le 30$ с) і HIIT однаково значущо покращують кардіореспіраторну витривалість як у клінічних, так і в спортивних вибірках (SMD = 1.54) [5], специфічні для атлетів метарегресії свідчать, що спричинене SIT зростання $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ втрачає статистичну значущість, коли інтервали відновлення перевищують 97 секунд [4].

Повторне спринтерське тренування (інтервали 3–7 с «all-out» із відновленням $\le 60$ с) потребує лише 2 тижнів по 3 сесії щотижня для викликання вірогідного приросту $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ у тренованих осіб [4]. Хоча HIIT і SIT забезпечують подібні сумарні зміни максимального споживання кисню в здорових когортах, HIIT демонструє вищу ефективність для покращення кардіореспіраторної підготовленості в осіб із надмірною масою тіла (SMD = -0.97), тоді як SIT викликає більше зменшення жирової маси у тренованих групах (WMD = 5.85) [5]. Крім того, HIIT має помірну перевагу над SIT у збільшенні максимальної аеробної потужності/швидкості (ES = 0.70) [6].

Тижневий розподіл обсягу: поляризована та пірамідальна моделі

На макрорівні програми тренувань на витривалість структурують обсяг за трьома вираженими зонами інтенсивності, які визначаються за лактатом крові та вентиляційними порогами:

• Зона 1 (Низькоінтенсивне тренування, LIT): Нижче першого вентиляційного порогу (${\text{VT}}_1$) або $<2\text{mmol}\cdot {\text{L}}^{-1}$ лактату крові ($<70\text{--}75\%{\text{HR}}_{max}$) [7, 14, 20].
• Зона 2 (Помірна інтенсивність / порогове тренування, MIT): Між ${\text{VT}}_1$ та ${\text{VT}}_2$, або $2\text{--}4\text{mmol}\cdot {\text{L}}^{-1}$ лактату крові [7, 20].
• Зона 3 (Високоінтенсивне тренування, HIT): Вище другого вентиляційного порогу (${\text{VT}}_2$) або $>4\text{mmol}\cdot {\text{L}}^{-1}$ лактату крові ($>85\%{\text{HR}}_{max}$) [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% =]

Динаміка поляризованого тренування

Поляризований розподіл тренувальної інтенсивності (POL; ~75–80% Зона 1, 0–5% Зона 2, 15–20% Зона 3) ефективний для короткострокового покращення $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$, $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$ та економічності роботи [7]. У метааналізі 17 досліджень ($n=437$) поляризоване тренування виявило перевагу над іншими розподілами щодо покращення $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$ (SMD = 0.24, $p=0.040$), причому цей ефект визначався інтервенціями тривалістю менше 12 тижнів (SMD = 0.40) та вибірками високотренованих атлетів (SMD = 0.46) [10]. Однак ця перевага не трансформувалася в значущі розбіжності за результатами гонок на час, часом до виснаження або пороговою потужністю/швидкістю порівняно з іншими структурованими моделями [10].

У 9-тижневому рандомізованому дослідженні, що порівнювало поляризовану, порогову, високооб'ємну низькоінтенсивну та суто інтервальну моделі серед 48 добре тренованих атлетів, поляризована група продемонструвала зростання $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$ на 11.7%, що супроводжувалося більшим покращенням пікової швидкості та часу до виснаження [11, 20].

Пірамідальний розподіл та практика елітних атлетів

Пірамідальне тренування (PYR; ~70–75% Зона 1, 15–20% Зона 2, 5–10% Зона 3) залишається широко застосовуваним у різних дисциплінах на витривалість [7, 19]. Обсерваційні аналізи показують, що елітні спортсмени стабільно проводять 75–85% загального обсягу в Зоні 1 [20]. Наприклад, норвезькі юніори-лижники тренувалися з розподілом 75% у Зоні 1, 5–10% у Зоні 2 та 15–20% у Зоні 3, тоді як олімпійські веслярі важкої ваги фіксували 77.3% у Зоні 1, 16.9% у Зоні 2 та 5.8% у Зоні 3 [20].

Прямі порівняння статичних поляризованих і пірамідальних розподілів демонструють еквівалентні функціональні результати в багатьох умовах:

• 16-тижневе зрівняне за обсягом дослідження на добре тренованих бігунах не виявило суттєвих розбіжностей між поляризованою та пірамідальною групами за показниками $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$, швидкості лактатного порогу чи динаміки 5-кілометрового забігу на час [11].
• Мережевий метааналіз індивідуальних даних учасників 13 досліджень ($n=348$) підтвердив відсутність загальних відмінностей у ранжуванні спортивної результативності між поляризованою та пірамідальною моделями, хоча змагальні атлети мали тенденцію реагувати дещо краще на поляризований, а любителі — на пірамідальний розподіл [11].
• У тріатлоністів, які готувалися до дистанції Half-Ironman, фінішний час поляризованої та пірамідальної груп відрізнявся в середньому лише на 2 секунди, при цьому кумулятивний обсяг Зони 2 позитивно корелював із результатами як самого Half-Ironman, так і бігового сегмента [14].
• Систематичні огляди підтверджують, що за оцінки як статичних ізольованих моделей ані пірамідальне, ані поляризоване тренування не має стабільної переваги одне над одним [13].

У когортах атлетів від 2 до 5 рівня (Tier 2–Tier 5) поляризований і пірамідальний розподіли забезпечують переважаючі адаптації порівняно з пороговими моделями для атлетів рівня Tier 3+ (від високотренованих до світового класу) під час програм тривалістю $\ge 12$ тижнів, тоді як спортсмени нижчих рівнів демонструють зіставні аеробні адаптації в усіх структурованих моделях [19]. Крім того, порогові адаптації (${\text{VT}}_2$/${\text{LT}}_2$) залишаються вираженими в усіх моделях за умови, що спортсмени підтримують мінімальну частку Зони 3 в межах 8–26% (причому частка $\ge 6\%$ видається обов'язковою) [19].

Періодизація та інтеграція в макроцикл

Замість підтримки статичного розподілу впродовж усього року наукові дані підтримують зміну розподілу інтенсивностей залежно від тренувального блоку. У 16-тижневому рандомізованому контрольованому дослідженні за участю 60 добре тренованих бігунів-чоловіків (вихідний $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$: $67\pm 4\text{ml}\cdot {\text{kg}}^{-1}\cdot {\text{min}}^{-1}$) перехід від 8-тижневого пірамідального блоку до 8-тижневого поляризованого блоку (PYR $\to$ POL) при збереженні сталого тренувального навантаження спричинив більші адаптації, ніж суто статичний PYR, статичний POL або послідовність 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)

Перехід PYR $\to$ POL забезпечив покращення відносного $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$ приблизно на 3.0%, збільшення швидкості на рівні лактату крові $2\text{mmol}\cdot {\text{L}}^{-1}$ (${\text{vBLa}}_2$) на ~1.7%, зростання швидкості на рівні $4\text{mmol}\cdot {\text{L}}^{-1}$ (${\text{vBLa}}_4$) на ~1.5% та підвищення результату на дистанції 5 км на ~1.5% [12].

Ця послідовність узгоджується з архітектурою макроциклу, яка спостерігається в програмах елітних атлетів: фундаментальна високооб'ємна низькоінтенсивна базова підготовка в загальнопідготовчому періоді, перехід до пірамідального розподілу для розвитку порогової стійкості в передзмагальному періоді та завершення поляризованим розподілом для оптимізації пікової аеробної потужності й $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ безпосередньо перед змаганнями [12].