ВИИТ vs низкоинтенсивная продолжительная тренировка: сражение титанов аэробики: Часть 1 из 2

Научный взгляд на интервальную тренировку высокой интенсивности (ВИИТ)
В индустрии фитнеса наблюдается всплеск интереса к ВИИТ: повторяющаяся высокая и восстанавливающая нагрузка предлагается в качестве альтернативы продолжительным аэробным упражнениям.
ВИИТ, в которой сочетаются энергичные упражнения и активный отдых, – не новая идея. Уже в 1912 году финский бегун-олимпиец на длинные дистанции Ханнес Колемайнен (Hannes Kolehmainen) использовал интервальную работу в своих тренировках (Billat, 2001). Наши знания о ВИИТ возросли, ученые обнаружили, что ВИИТ способна:
повышать работоспособность соревнующихся спортсменов
улучшать здоровье у занимающихся рекреацией
обеспечивать улучшение результатов в продолжительных упражнениях за несколько занятий
Стандартный способ улучшения состояния сердечно-сосудистой системы (ССС) – увеличение объема упражнений, например, дольше бежать или ехать на велосипеде или проводить больше времени на «аэробном» тренажере. В то же время ВИИТ, согласно современным исследованиям, может обеспечить прирост физиологических показателей за меньшее время, чем продолжительные низкоинтенсивные упражнения (Daussinetal, 2008).
В статье будет обсуждаться адаптация сердечно-сосудистой, скелетно-мышечной систем организма и метаболизма к ВИИТ, а также сравниваться с реакцией на продолжительные упражнения на выносливость (продолжительная аэробная тренировка – упражнения в беге, езде на велосипеде, плавании и т. д. длительностью более 20 минут с постоянной интенсивностью). Также включены основанные на данных исследований примеры ВИИТ и низкоинтенсивной продолжительной тренировки (НИПТ).
Физиология ССС: основные реакции и адаптации к аэробной тренировке
Перед тем как сравнивать ВИИТ и НИПТ, важно рассмотреть, как ССС адаптируется к аэробной работе. Во время аэробных упражнений работоспособность сердца отражают: сердечный ритм, ударный объем (количество крови, выбрасываемое во время одного сокращения) и сократимость сердца (сила каждого сокращения). Эти переменные увеличиваются в ответ на повышение кровотока для обеспечения кислородом работающих мышц. Сокращение скелетных мышц способствует венозному возврату крови к сердцу, что увеличивает наполнение желудочка кровью, по-другому, преднагрузку. Увеличение преднагрузки вносит вклад в повышение ударного объема во время упражнений, что, в свою очередь, предопределяет аэробную работоспособность (Joyner & Coyle, 2008).
Адаптация сердечной мышцы в ответ на прогрессивную тренировку выносливости проявляется в увеличении толщины волокон и расширении левого желудочка, что улучшает функцию сердца во время упражнения. Для долговременной адаптации ССС необходимо выполнять упражнения на выносливость (бег, езда на велосипеде) продолжительностью 30–60 минут, 3–7 дней в неделю (см. рис. 1).
Рис. 1. Реакции и адаптации сердечно-сосудистой системы к тренировке на выносливость. Источники: Joyner and Coyle, 2008; Pavliketal, 2010.
ВИИТ vs НИПТ: адаптация ССС
Недавние исследования показали сходную и даже в чем-то превосходящую адаптацию в результате ВИИТ по сравнению с НИПТ (Helgerudetal, 2007; Wisløff, Ellingsen & Kemi, 2009). Helgerudetal продемонстрировали, что 4 серии бега по 4 минуты при 90–95 % максимальной ЧСС (ЧССмакс) с активным восстановлением в течение 3 минут при 70 % ЧССмакс, выполняемые 3 раза в неделю в течение 8 недель, привели к большему на 10 % улучшению ударного объема, чем длительные низкоинтенсивные тренировки такой же частоты, продолжительности и общего потребления кислорода.
В другом эксперименте (Slordahletal, 2004) обнаружено, что аэробная тренировка высокой интенсивности 90–95 % (VO2max) увеличивает массу левого желудочка на 12 % и сердечную сократимость на 13 % выше по сравнению с продолжительными низкоинтенсивными упражнениями.
Максимальное потребление кислорода рассматривают как верхнюю границу поглощения, распределения и использования кислорода для энергопродукции. Обычно называемое «максимальной аэробной мощностью», VO2max является хорошим показателем физической работоспособности. Улучшение функции сердечно-сосудистой системы повышает VO2max организма. Несколько исследований свидетельствуют, что ВИИТ увеличивает VO2max в большей степени, чем традиционная тренировка выносливости (НИПТ).
Daussinetal (2008) измерили изменения VO2max у женщин и мужчин вследствие 8-недельной программы тренировок ВИИТ или НИПТ. VO2max повысилось больше в случае ВИИТ программы (15 %), чем после продолжительной низкоинтенсивной нагрузки (9 %).
Улучшение функций ССС и увеличение VO2max – основные цели пациентов с заболеваниями сердечно-сосудистой системы, для достижения которых некоторые кардиологические реабилитационные центры начинают включать интервальную тренировку (Bartels, Bourne & Dwyer, 2010). Несмотря на то, что продолжительные низкоинтенсивные упражнения обеспечивают сходные улучшения, применение интервальной тренировки позволяет достигнуть их в более короткие сроки с меньшим количеством занятий.
ВИИТ vs НИПТ: адаптация скелетных мышц
Увеличение количества и размера митохондрий (клеточных «энергетических станций») – характерный признак адаптации к ВИИТ (Gibala, 2009). В течение многих лет считалось, что увеличение плотности митохондрий, как его называют ученые, происходит только вследствие продолжительных тренировок на выносливость.
Во время аэробных упражнений митохондрии используют кислород для производства большого количества АТФ (аденозин трифосфат – энергетическая молекула клетки) за счет окисления углеводов и жиров. При увеличении плотности митохондрий возрастает доступность энергии для работающих мышц, что позволяет им сокращаться сильнее и продолжительнее (например, спортсмен может бежать дольше и с большей интенсивностью).
В шестинедельном эксперименте Burgomasteretal (2008) обнаружено аналогичное увеличение окислительных энзимов (белков, ускоряющих биологические реакции высвобождения АТФ) среди субъектов, выполнявших ВИИТ программу из четырех-шести 30-секундных максимальных велосипедных спринтов (с последующим 4–5 минутным активным отдыхом) 3 дня в неделю, и субъектов, выполнявших 40–60 минутную велоэргометрию при постоянном VO2max 5 дней в неделю. Увеличение окислительных энзимов ведет к более эффективной утилизации жиров и углеводов в качестве топлива.
Согласно работе MacDougalletal (1998), в скелетных мышцах здоровых молодых студентов мужчин, выполнивших 7 недельную программу ВИИТ (велосипедные спринты), был выше уровень окислительных ферментов: цитратсинтазы (36 %), малатдегидрогеназы (29 %) и сукцинатдегидрогеназы (65 %). Три дня в неделю субъекты выполняли от четырех до десяти 30-секундных велосипедных спринта с интервалами отдыха в 4 минуты. Более высокий уровень митохондриальных ферментов отмечался у испытуемых с лучшей метаболической функцией мышц.
За последнее время наблюдается значительное увеличение исследований, рассматривающих сочетание молекулярных сигнальных путей, ведущих к повышению плотности митохондрий. ВИИТ может вызывать физиологические изменения, подобные происходящим в результате НИПТ, но эти изменения происходят с вовлечением разных сигнальных путей (см. рис. 2).
В моделях кальциевая кальмодулинкиназа (СаМК) и аденозинмонофосфаткиназа (АМРК) – сигнальные пути, активирующие коактиватор 1α рецептора g, активирующего пролиферацию пероксисом (PGC -1α). PGC-1α подобен «главному выключателю», который, как полагают, содействует улучшению функций скелетных мышц, показанному на рисунке. Влияние низкоинтенсивной объемной тренировки, вероятно, реализуется через СаМК путь, тогда как высокоинтенсивной, скорее всего, – через путь АМРК.
ВИИТ vs НИПТ: метаболическая адаптация
Увеличение плотности митохондрий можно рассматривать как адаптацию скелетных мышц и обмена веществ. Одной из наиболее интересных метаболических адаптаций является метаболизм жиров для обеспечения энергией во время упражнения. Учитывая природу высокоинтенсивных упражнений, их эффективность для сжигания жиров нуждалась в детальной оценке. Perryetal (2008) показали, что окисление жиров, или «жиросжигание», было существенно выше, а окисление углеводов – значительно ниже после 6 недель интервальной тренировки.
Подобно этому, но менее чем за две недели ВИИТ, Talanianetal (2007) обнаружили существенный сдвиг в сторону окисления жирных кислот. Ранее Horowitzand & Klein (2000) сообщали, что увеличение окисления жирных кислот было отмечено как адаптация к продолжительным низкоинтенсивным упражнениям.
Другим метаболическим преимуществом ВИИТ является избыточное потребление кислорода после упражнений (ЕРОС). После тренировки потребление кислорода (и, таким образом, расход калорий) остается повышенным, так как в работавших мышечных волокнах восстанавливаются физиологические и метаболические параметры клетки до уровня перед упражнениями. Это приводит к большему по величине и продолжительности расходу калорий после окончания упражнений.
В своем обзоре La Forgia, Withers & Gore (2006) отметили, что исследования показали большее ЕРОС при ВИИТ, чем при низкоинтенсивной продолжительной тренировке.