ВИИТ vs низкоинтенсивная продолжительная тренировка: сражение титанов аэробики

Micah Zuhl, MS, Len Kravitz, PhD перевод - Сергей Струков По материалам IDEA Fitness Journal

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 увеличениеокислительных 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).

Рис. 2. Сигнальные пути НИПТ и ВИИТ. Источник: Laursen, 2010.

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.

Окончательный вердикт: победителем в битве титанов аэробики становится...

Основными целями большинства программ упражнений на выносливость является улучшение сердечно-сосудистой, метаболической и скелетно-мышечной функций организма. На протяжении многих лет продолжительные аэробные упражнения выбирались в качестве метода для достижения этих целей. Тем не менее исследования показали, что ВИИТ приводит к аналогичным, а в некоторых случаях большим улучшениям физиологических показателей за меньший промежуток времени. Включение ВИИТ (соответствующей интенсивности и частоты) в тренировку сердечно-сосудистой системы ваших клиентов предоставляет вам эффективный с точки зрения затрат времени путь для достижения их целей.

В связи с тем, что и ВИИТ и НИПТ программы улучшают физиологические и метаболические функции человеческого тела, сбалансированное включение этих методов в тренировочные программы клиентов – беспроигрышный путь к улучшению сердечно-сосудистой и общей работоспособности. Применяйте ВИИТ и вперед к выносливости!

ПРИЛОЖЕНИЕ:

7 замечательных рекордов выносливости

1. Официальный мировой рекорд марафонского бега у мужчин Международной ассоциации легкоатлетических федераций (IAAF) – 2:03:59, установлен Хайле Гебреселаси из Эфиопии, 28 сентября 2008 года во время Берлинского марафона.
2. Мировой рекорд марафонского бега у женщин принадлежит Поле Джейн Рэдклифф из Великобритании – 2:15:25 (Лондонский марафон, 2003).
3. Основываясь на физиологических характеристиках человека, минимально возможное время в марафоне, предположительно – 1:57:58. Это эквивалентно преодолению мили за 4:30, что потребует V02max – 84 мл/кг мин, лактатного порога при 85 % V02max, а также исключительной экономичности бега (M. J. Joyner, 1991).
4. Самый длинный сертифицированный пробег в мире – 3100 миль (4987, 87 км) «Самопреодоление», проводится на трассе длиной в 0,5488 мили (883 метра) в районе Квинс, Нью-Йорк. Участники пробегают 5649 кругов. Только 30 человек завершили пробег, что потребовало в среднем пробегать более чем по два марафона в день в течение 50 дней; см.: http://ru.wikipedia.org/wiki/Бег_на_3100_миль_самопревосхождения
5. Самая длинная велогонка – Тур по Африке (Tour d’Afrique), участники преодолевают 7500 миль (12 000 километров) за более чем 120 дней из Каира (Египет) в Кейптаун (ЮАР).
6. Один из самых длинных заплывов совершен Мартином Стрелом в 2007 году. Словенец проплыл 5268 км (по 80 км в течение 66 дней), преодолев вплавь Амазонку; см.:http://ru.wikipedia.org/wiki/Мартин_Стрел
7. Другим выдающимся заплывом можно считать пересечение Атлантического океана за 73 дня Бенуа Лекомтом, который в 1998 году проплыл 3700 миль (6400 км) от Кейп-Код (Массачусетс, США) до Франции. В среднем он плыл по 6–8 часов в день.

ПРИЛОЖЕНИЕ:

4 программы на выносливость

Приведенные ниже программы упражнений на выносливость разработаны на основе научных исследований из обзора La Forgia, Withers & Gore (2006). Необходимо выполнять адекватную разминку (около 10 минут легких упражнений) и заминку (5–10 минут упражнений низкой интенсивности) для каждой программы. Все приведенные ниже методы тренировки могут выполняться для развития аэробных способностей.

1. Упражнения на уровне лактатного порога
   Упражнения на уровне лактатного порога выполняются с  наибольшей нагрузкой, которую занимающийся может поддерживать в отведенный период времени (20–50 минут). Клиент работает с максимальной нагрузкой, которую он может выполнять непрерывно от 20 до 50 минут.
2. Чередование разновидности аэробных упражнений на выносливость
   Клиент чередует виды аэробных упражнений (например, тредмилл и  эллиптический тренажер) каждые 20–40 минут, поддерживая интенсивность на уровне ≥ 70 % ЧССмакс. Время, затраченное на каждый вид, не изменяется. Количество чередований зависит от уровня тренированности клиента.
3. «Ступенчатые» упражнения на выносливость
   Клиент каждые 10 минут увеличивает, уменьшает или увеличивает, а  затем уменьшает интенсивность упражнений. Например, начиная с ≥ 50 % ЧССмакс доходит до ≥ 70 % ЧССмакс (или наоборот). Всего выполняется от 3 до 5 «ступеней».
4. Упражнения на выносливость со смешанным темпом
   Заранее выбранный вид упражнений выполняется с  изменением в случайном порядке продолжительности (5-, 10- или 15-минутные блоки) и интенсивности нагрузки. Например, занятие на тредмилле начинается с 10 минут при 50 % ЧССмакс, затем, 5 минут при 70 % ЧССмакс, после этого 15 минут при 60 % ЧССмакс, потом 10 минут при 75 % ЧССмакс и в завершение – 5 минут при 50 % ЧССмакс.

ПРИЛОЖЕНИЕ:

Разработка программы ВИИТ

Для разработки программы ВИИТ необходимо определиться с двумя основными переменными: «работа» и отдых (продолжительность, интенсивность и количество интервалов). Продолжительность интервалов «работы» составляет от 5 секунд до 8 минут. Силовые атлеты склонны выполнять короткие интервалы (5–30 с), в то время как спортсмены, тренирующиеся «на выносливость», – от 30 секунд до 8 минут (Kubukeli, Noakes & Dennis, 2002). Интенсивность работы колеблется от 80 до более 100 % VO2max, ЧССмакс или максимально развиваемого усилия.

Интенсивность интервалов отдыха может быть от приближающейся к пассивному отдыху (незначительные движения) – до (чаще применяемой) 50–70 % интенсивности, описанной выше (VO2max, ЧССмакс или максимально развиваемого усилия).

Также рассматривается связь интервалов нагрузки и восстановления. Во многих исследованиях используется соотношение работа/отдых. Например, соотношение 1 : 1 означает, что 30-секундные рабочие интервалы чередуются с 30-секундными интервалами отдыха, в этом случае соотношение 1 : 2 будет означать 30 секунд работы и одну минуту отдыха. Обычно соотношение зависит от выбора специфической энергетической системы организма.

Ниже приводятся программы, использующиеся для изучения изменений сердечно-сосудистой и скелетно-мышечной систем при тренировке на выносливость. Описаны все компоненты тренировочного занятия.

ПРОГРАММА 1

Тренировка на стадионе
Разминка: 10 минут легкого бега по стадиону.
Рабочий интервал: 800 метров бега при 90 % ЧССмакс (вычисляется на основе ЧССмакс: 220 минус возраст). Измеряется время каждого рабочего отрезка.
Интервал отдыха: Легкий бег или ходьба с продолжительностью, аналогичной времени бега на 800 метров.
Соотношение работа – отдых: 1 : 1.
Частота: 4 повторения последовательности, если возможно.
Заминка: 10 минут легкого бега.
Комментарий: Дистанция рабочего интервала может выбираться от 200 до 1000 метров. Соответственно подбирается продолжительность интервала отдыха.
Источник: По материалам Musaetal, 2009.

ПРОГРАММА 2
Спринтерская тренировка
Разминка: 10 минут легкого бега.
Рабочий интервал: 20-секундный спринт с максимальной скоростью.
Интервал отдыха: 10 секунд легкого бега или ходьбы после каждого спринта.
Соотношение работа – отдых: 2 : 1.
Частота: 3 серии по 10–15 спринтов, 4 минуты отдыха между сериями.
Заминка: 10 минут легкого бега.
Комментарий: Это спринтерская тренировка. Первые несколько интервалов выполняются медленнее, для адаптации мышц. Это важно для предотвращения повреждений мышц во время максимальных спринтов. Разминка очень важна.
Источник: по материалам Tabataetal, 1996.

ПРОГРАММА 3
Тренировка на тредмилле
Разминка: 10 минут легкого бега.
Рабочий интервал: Наклон тредмилла 5 %, скорость 3 мили/ч, чередуются с интервалами высокой интенсивности – увеличение скорости до 5–6,5 миль/ч – без изменения наклона. Каждый интервал длится 1 минуту.
Интервал отдыха: 2 минуты ходьбы со скоростью 3 мили/ч. Без наклона.
Соотношение работа – отдых: 1 : 2.
Частота: Последовательность повторяется 6–8 раз.
Заминка: 10 минут легкого бега
Комментарий: Это интервальный бег по холмам. Наклон, скорость бега, продолжительность интервалов работы и отдыха уточняются дополнительно.
Источник: По материалам Seiler & Hetleilid, 2005.

ПРИЛОЖЕНИЕ:

4 важных вопроса и ответы про ВИИТ

Вопрос 1. Сколько раз в неделю можно выполнять ВИИТ?

Ответ: Исследования утверждают, что три раза в неделю дают лучшие результаты, в то время как риск травмы ограничен (Daussinetal, 2008; Helgerudetal, 2007; Musaetal, 2009; Perryetal, 2008). Интервалы оказывают значительное воздействие на организм, поэтому важно полностью восстанавливаться между занятиями.

Вопрос 2. За последние несколько лет набирает популярность бег босиком. Безопасно ли выполнять ВИИТ босиком?

Ответ: Очень важно постепенно увеличивать интенсивность бега босиком (Pauls & Kravitz, 2010). Лучшим вариантом будет выполнение другой повседневной активности, например, ходьбы, уборки или работы в саду перед началом занятий бегом. После того как клиент перейдет на бег босиком, необходимо применять другой подход к ВИИТ. Лучшая рекомендация: начинать с одного или двух интервалов босиком и увеличивать до трех-четырех в последующие несколько недель.

Вопрос 3. Если клиент не был активен несколько месяцев, безопасно ли начинать занятия с ВИИТ?

Ответ: Возобновление любой тренировочной программы требует осторожности при увеличении уровня активности. Начав заниматься с ВИИТ, можно увеличить риск травмы и повреждений мышц. Лучшим выбором вначале будут низкоинтенсивные аэробные упражнения. Клиент, способный бежать непрерывно в течение 30 минут с умеренной интенсивностью, может понемногу включать интервальную тренировку.

Вопрос 4: Можно ли есть перед занятием ВИИТ?

Ответ: Желудок избавляется от содержимого намного медленнее, когда интенсивность упражнений превышает 80 % VO2max (de Oliveira & Burini, 2009), в связи с изменениями кровотока, гормональными изменениями и активацией нейротрансмиттеров. Потребление пищи с низким содержанием волокон, лактозы и подсластителей в течение нескольких часов перед тренировкой, а также достаточного количества жидкости снижает вероятность проблем с желудком во время занятий (de Oliveira & Burini, 2009).