Малгожата Михалчик

Милош Чуба

2 Департамент по спортно обучение, Академия за физическо възпитание Jerzy Kukuczka в Катовице, Факултет по физическо възпитание, Mikołowska 72A, Katowice 40-065, Полша; [email protected]

велосипедисти

Гжегож Зидек

Адам Zając

2 Катедра по спортно обучение, Академия за физическо възпитание Jerzy Kukuczka в Катовице, Факултет по физическо възпитание, Mikołowska 72A, Katowice 40-065, Полша; [email protected]

Йозеф Лангфорт

Резюме

Концепцията за височина или хипоксична тренировка е често срещана практика в колоезденето. Предложени са обаче няколко стратегии за тренировъчни режими, като „живейте високо, тренирайте високо“ (LH-TH), „живейте високо, тренирайте ниско“ (LH-TL) или „периодично хипоксично обучение“ (IHT). Всеки от тях съчетава ефекта от аклиматизацията и различни тренировъчни протоколи, които изискват специфично хранене. Подходящата хранителна стратегия и адекватната хидратация могат да помогнат на спортистите да постигнат целите си за фитнес и постижения в тази неприятна среда. В този преглед ще бъде обсъден физиологичният стрес от излагането на височина и тренировките, със специфични препоръки за хранене на спортисти, трениращи при такива условия. Въпреки това, има малко изследвания за хранителните нужди на спортисти, които тренират на умерена височина. Нашият преглед разглежда енергийните нужди и промените в телесната маса или състав на тялото поради височинни тренировки, включително загуба на дихателна и пикочна вода при тези условия. Препоръките за прием на въглехидрати и състоянието на хидратация се обсъждат подробно, като същевременно се обмислят съхранението и метаболизма на желязото. Не на последно място са представени и рискът от повишен оксидативен стрес при хипоксични условия и предложения за добавки с антиоксиданти.

1. Надморска височина и хипоксично обучение

Колоезденето е спортна дисциплина за издръжливост, при която спортистът се сблъсква със значителни тренировъчни и състезателни натоварвания и често е изложен на екстремни условия на околната среда. Следователно, при колоездене се използват многобройни хранителни и физиологични помощни средства за подобряване на ефективността, за да се подобри ефективността на сърдечно-дихателната система. Един от легалните и естествени методи за повишаване на ефективността, използвани в колоезденето, включва височинни тренировки, които значително подобряват сърдечно-дихателния потенциал.

Концепцията за височина или хипоксична тренировка е често срещана практика в колоезденето не само за подобряване на спортните постижения на морското равнище, но и на умерена височина [1,2,3]. Колоездачите често се състезават в състезания (напр. Тур дьо Франс, Джиро д ’Италия и Вуелта а Испания) на умерена височина (от 1000 до 3000 м надморска височина); това, което изисква специфична адаптация към среда с хипоксия. При тези условия увеличаването на надморската височина и последващото намаляване на плътността на въздуха е от полза от аеродинамична гледна точка [4], но от друга страна острата хипоксия влошава изпълнението на упражненията [5,6]. По-специално, максималното аеробно натоварване, което може да се поддържа по време на упражнения с участието на големи мускулни групи (например колоездене), е значително по-ниско при хипоксия в сравнение с нормоксия. Произходът на ограничението на човешката производителност при хипоксия се дължи на намаляване на VO2max. Dempsey и Wagner [7] наблюдават, че всеки 1% декремент в SaO2% под нивото от 95% се доближава до 1% –2% декремент в максималното поглъщане на кислород (VO2max). Намаленият VO2max при хипоксия е придружен от понижено парциално налягане на O2 в артериалната кръв (PaO2), което намалява доставката на O2 до тъканите и влияе негативно на мускулния метаболизъм и свиване [8,9], което води до така наречената периферна умора.

След 40 години височинни тренировки са предложени няколко стратегии на такива тренировъчни режими, като „живейте високо, тренирайте високо“ (LH-TH), „живейте високо, тренирайте ниско“ (LH-TL) или „интермитентна хипоксична тренировка“ ( IHT). Всеки от тях съчетава ефекта от аклиматизацията и различни тренировъчни протоколи, което изисква специфично хранене [3,10,11]. Тези хранителни концепции се дължат на различно време на излагане на хипоксия в покой и различни комбинации от тренировки при хипоксия и излагане на тези условия. При методите LH-TH и LH-TL аклиматизацията зависи главно от състоянието на желязото в организма, както и от поддържането на киселинно-алкалното и енергийното равновесие, което може значително да повлияе на еритропоезата. При метода IHT диетичните препоръки за спортисти са по-малко строги и се концентрират върху храненето преди, в средата и след тренировката. Специфичните изисквания на IHT са свързани с по-голяма доставка на въглехидрати и по-добра хидратация.

Напоследък значително внимание в спортните науки, както и в състезателното колоездене се отделя на IHT, който теоретично може да предизвика по-изразени адаптивни промени в мускулните тъкани в сравнение с традиционните тренировки при нормоксични условия [21]. При този метод спортистите живеят при нормоксични условия и тренират в естествена хипобарична или симулирана нормобарна хипоксична среда. Подобрението в работата на морското равнище и увеличаването на VO2max след IHT не могат да бъдат обяснени само с промени в променливите в кръвта, но също така са свързани с нехематологични адаптивни механизми [3]. Резултатите от предишните ни проучвания [3,13] и други добре контролирани проучвания [22,23] показват, че подобренията в аеробния капацитет и представянето на издръжливост са причинени от мускулни и системни адаптации, които липсват или са по-слабо развити след тренировка под нормоксия. Тези промени включват увеличена митохондриална плътност на скелетните мускули, повишено съотношение капиляри към влакна и увеличена площ на напречното сечение на влакната [24,25].

Острото и хронично излагане на хипоксия предизвиква сервални метаболитни последици в тялото и в комбинация с физически упражнения при хипоксични условия представлява огромно предизвикателство за спортистите [26,27,28,29]. Значително по-ниската концентрация на кислород в кръвта принуждава тялото да произвежда енергията предимно от други субстрати, отколкото при нормоксия [30]. Тялото на спортиста се нуждае от 2-3 седмици, за да се адаптира към ниското ниво на кислород, или в противен случай те усещат умора, главоболие и намаляване на апетита [31]. Подходящата хранителна стратегия може да помогне на спортистите да постигнат целите си за фитнес и изпълнение в тази неприветлива среда.

В този преглед ще бъде обсъден физиологичният стрес от излагането на височина и тренировките, със специфични препоръки за хранене на спортисти, трениращи при такива условия [32]. Въпреки това, има малко изследвания за хранителните нужди на спортисти, които тренират на умерена височина (2000–3000 m) [33,34]. Само в няколко проучвания авторите са оценили хранителните навици на спортистите, трениращи при хипоксия [31,32]. Данните и препоръките за хранене в този преглед се отнасят главно до колоезденето, но те могат да бъдат приложени и към други аеробни спортни дисциплини за издръжливост като триатлон, скандинавски ски или биатлон.

2. Състав на тялото по време на тренировка на височина

От друга страна, Etheridge et al. [43] показва, че дишането на нормобарен хипоксичен въздух (FiO2 = 12%) в пост-абсорбционно състояние не променя синтеза на мускулен протеин в покой, а по-скоро притъпява нарастването на протеиновия синтез, предизвикано от упражнения. Острата хипоксия (интермитентна хипоксична тренировка) също показва, че инхибира синтеза на мускулен протеин [44] главно чрез инхибиране на механистичната цел на рапамицин комплекс 1 (mTORC1) чрез активиране на AMP-активирана протеин киназа (AMPK) [45].

3. Хидратация по време на тренировка на височина

Разходите за енергия при спортисти, които тренират и живеят на голяма надморска височина, могат да бъдат 2,5–3 пъти по-високи от тези на морското равнище [31,39,54]. Въпреки това, по време на Тур дьо Франс, елитните колоездачи отчитат с 3,6–5,3 по-високи енергийни разходи от скоростта на метаболизма в покой [34]. Duc установи, че разходите за енергия по време на състезания по ски алпинизъм на голяма надморска височина се увеличават с приблизително 15% [55]. Липсата на критични макронутриенти като въглехидрати, мазнини и протеини може да засили хипотермията, да намали скоростта на метаболизма, да наруши оптималната работа и да намали телесната маса [30,56]. Смята се, че приемът на храна може да ограничи физическите упражнения в колоездачни събития на височина като Тур дьо Франс, а основните фактори, ограничаващи това изпълнение, включват способността да се поддържа енергиен баланс и мускулна маса [34].

Въглехидратите и протеините трябва да се доставят по време на физическа активност на голяма надморска височина, за да се поддържа телесното тегло, да се попълнят запасите от гликоген и да се осигурят адекватни протеини за изграждане и възстановяване на тъканите [32,39]. Приемът на мазнини също трябва да е достатъчен, за да осигури есенциални мастни киселини и мастноразтворими витамини и да допринесе с енергия за поддържане на теглото. По време на експедиция до планината Еверест Рейнолдс и сътр. [31] наблюдава значително намаляване на енергийната консумация при алпинисти при увеличаване на надморската височина, но няма промени в общата консумация на въглехидрати, мазнини и протеини. Между алпинистите обикновено се приема, че има естествена тенденция към увеличаване на консумацията на прием на въглехидрати на по-голяма надморска височина [57]. Консумацията на въглехидрати преди тренировка при хипоксия облекчава някои от негативните симптоми на голяма надморска височина, като намален апетит, по-малко насищане с кислород и по-малко вентилация [58]. Golja et al. [58] показа, че консумацията на въглехидрати 40 минути преди излагане на остра хипоксия увеличава вентилацията и насищането с кислород, като по този начин доставката на кислород до тъканите.

Витаминните и минералните добавки не са необходими за спортисти на голяма надморска височина, ако от различни храни се консумира адекватна енергия за поддържане на телесното тегло [59,60,61]. От друга страна, спортистите, които ограничават енергийния прием поради липса на апетит, елиминирайки една или повече хранителни групи от диетата си поради непоносимост или консумиращи небалансирани диети с ниска плътност на микроелементите, може да изискват допълнителни добавки.

4. Диетични препоръки за прием на въглехидрати

Спортистите, които тренират или се състезават на голяма надморска височина, драстично увеличават степента на разход на енергия в сравнение с нормоксията [54]. От решаващо значение е да се получи достатъчен енергиен прием, за да се поддържат общите енергийни нужди, включително тези за мускулна активност, но също така и за поддържане и възстановяване на тъканите. Спортистите, които тренират и се състезават при такива условия, трябва да положат съзнателни усилия да ядат на чести интервали. Важно е спортистите и техните треньори да разберат как подходящият прием на енергия и използването на енергиен субстрат подобряват умствената и мускулната функция. Добре известно е, че колкото по-висока е интензивността на упражненията, толкова по-голямо е количеството въглехидрати, използвани като гориво за работа на мускулите. За спортисти като шосейни велосипедисти, които тренират с изключително високи натоварвания по няколко часа на ден, най-важният източник на енергия за работещите мускули включва въглехидратите [62,63,64,65]. Тези субстрати се нуждаят от по-малко кислород от мазнините и протеините, за да се метаболизират за ресинтеза на АТФ. Консумацията на адекватни количества въглехидрати е особено важна там, където се появява студен стрес и треперене [66].

Спортистите, които тренират в хипоксия, трябва да консумират въглехидрати, за да осигурят бързо и лесно усвояващи се източници на енергия за мускулите и мозъка, между храненията и по време на тренировка, за оптимизиране на запасите от гликоген преди и след тренировка и за подобряване на възстановяването на мускулите след физическа активност. Освен това въглехидратите трябва да осигуряват енергия за поддържане на нивото на кръвната глюкоза между основното хранене и по време на тренировка. Според Международното дружество за спортно хранене въглехидратите трябва да осигуряват 55% -65% от общия калориен прием [69]. Тези автори посочват, че при определяне на оптималното количество на въглехидрати трябва да се приложи преобразуването в телесно тегло. Препоръката за прием на въглехидрати за спортисти, трениращи издръжливост, варира от 7 до 10 g/kg телесна маса на ден [62]. Пътните велосипедисти след много интензивно състезание на голяма надморска височина, което продължава от 4 до 6 часа, трябва да консумират до 12 g въглехидрати на килограм телесна маса на ден [62]. Някои автори предполагат, че средното количество въглехидрати, което подобрява производителността на велосипедистите, е 300–400 g за храна, консумирана 3-4 часа преди тренировка [70,71].

Много е трудно да се достави това количество въглехидрати под формата на традиционни ястия. Като се има предвид това, спортистите консумират голяма част от въглехидратите си под формата на добавки, обикновено течни. Освен това по време на тренировки или състезания на голяма надморска височина спортистите страдат от потискане на апетита и други стомашно-чревни проблеми, които могат да допринесат за неадекватен енергиен прием [64]. Те често страдат от загуба на тегло, особено мускулна маса, което се отразява негативно на издръжливостта и силовия капацитет [72]. Количеството консумирани въглехидрати не е единственият важен фактор, определящ доставената енергия по време на тренировка. Трябва да се обърне внимание на други фактори като температура на храната, осмоларност и интензивност на упражненията, тъй като тези фактори определят изпразването на стомаха и абсорбцията на червата [64,73]. Въпреки това, за да се изчислят индивидуалните препоръки за въглехидрати за голяма надморска височина, трябва да се вземат предвид и други фактори като пол, телесно тегло и статус на обучение [64].

Между редовните хранения или тренировъчните сесии, проведени на височина, спортистите трябва да консумират богати на въглехидрати, богати на хранителни вещества закуски, които са добър алтернативен източник на енергия [54]. Всички тези препоръки трябва да бъдат съобразени с индивидуалните изисквания на спортистите. Също така е важно да изберете ястия за възстановяване, които съдържат различни компоненти освен въглехидратите. Няколко автори предполагат, че въглехидратите, консумирани с протеини след тренировка, подпомагат ресинтеза на гликоген [74].

В допълнение към подходящи калории и консумация на въглехидрати, спортистите, които тренират в условия на неадекватна концентрация на кислород, трябва да осигуряват адекватни количества витамини от група В като фолиева киселина, витамин В12 и желязо [60,75]. Здравословната индивидуално балансирана диета трябва да доставя повечето необходими макронутриенти, необходими за производството на хемоглобин, но в противен случай трябва да се обмислят някои добавки с витамини и минерали [69].

5. Антиоксиданти

В друго проучване Bentley показа, че острата добавка на обучени колоездачи 4 часа преди тренировка с антиоксидантен екстракт от борова кора увеличава максималното усвояване на кислород и удължава времето до изтощение [104]. Nieman използва добавки с кверцетин като форма на антиоксидант и показва подобрена физическа активност и повишена митохондриална биогенеза на мускулите [105]. Повечето добре контролирани проучвания съобщават, че няма атенюиращ или дори отрицателен ефект на антиоксидантните добавки върху маркерите за оксидативен стрес [79,80,81,82,83]. Някои автори предполагат, че добавките с антиоксиданти могат да насърчат увреждане на мускулите и да причинят по-дълго възстановяване [81, 106].

Многобройни скорошни изследователски проекти се концентрират върху полезните биологични ефекти на антиоксидантите, съдържащи се в зеленчуците и плодовете, които в момента могат да бъдат идентифицирани и измерени [107,108,109]. За разлика от антиоксидантните добавки, растителните храни съдържат много различни видове антиоксиданти, като витамин Е и С, каротеноиди и други фитохимикали, които могат да действат като синергисти [110,111].

6. Съхранение на желязо

Освен антиоксидантните витамини и фитохимикали, минералите като мед, цинк, манган, селен и желязо, които действат като кофактори на антиоксидантните ензими, са много важни в диетата на спортиста [92,114]. Особено състоянието на желязото трябва да бъде на високо ниво, преди да се опитвате да тренирате на височина. В допълнение към споменатата по-горе роля на желязото в производството на червени кръвни клетки, той играе важна роля в антиоксидантната защита не само като антиоксидантен микроелемент, но и защото подходящото снабдяване с кислород в работещите мускули зависи косвено от нивото на желязото [60].

Поради бавното попълване, дефицитът на желязо трябва да бъде запълнен няколко месеца преди тренировка на голяма надморска височина [28]. Най-добрият източник на желязо е червеното месо като говеждо, карантия и морски дарове. Вегетарианските велосипедисти, за да осигурят подходящи количества желязо, трябва да консумират по-големи количества соя, боб и зелени зеленчуци като магданоз, броколи и кълнове. За съжаление желязото на тези продукти поради значително съдържание на фибри се абсорбира слабо. Зърната, семената и ядките са много добър източник на други минерали, споменати по-горе.

7. Витамин D

На височина интензивността на UV лъчението се увеличава, създавайки благоприятни условия за синтеза на витамин D, но за да се възползва напълно от тези условия на околната среда, тялото на спортиста трябва да бъде изложено на слънчева светлина. Изглежда логично, че през летните месеци, когато се носят леки дрехи по време на тренировка, синтезът на витамин D трябва да се увеличи, за разлика от по-студените части на годината, когато тялото обикновено е напълно покрито. За съжаление няма данни по тази тема.

8. Алкализиращи агенти

9. Заключения и препоръки

Представените данни ясно показват големи дефицити в изследванията, свързани с храненето и диетичните препоръки за състезателни спортисти, трениращи на височина. Могат да се предложат общи насоки за височинно хранене, но конкретни препоръки изискват допълнителни, добре контролирани изследвания.

Благодарности

Представеният ръкопис беше подкрепен с безвъзмездни средства от Министерството на науката и висшето образование на Полша (N RSA3 04153) и Националния научен център, Полша (UMO-2013/09/B/NZ7/00726).