Išči

Novosti

Poobjave gradiv z aktualnimi vsebinami, objave naših sodelavcev  ...

Zasnežena narava, 29. 1. 2018, Avtor: Boris Štupar

Objavljalci

Authors

Arhiv

Pomanjkanje kisika ima lahko pozitivne učinke

Gore in zdravje: To izrabljajo športniki, predvsem tisti, ki nastopajo v vzdržljivostnih športih: teku na srednje in dolge proge, teku na smučeh, kolesarjenju, plavanju, triatlonu... - Marjan Žiberna, Jurij Gorjanc, Življenje in tehnika, 6-2004

Pomanjkanje kisika ima lahko pozitivne učinke


O negativnih učinkih nižjega barometrskega pritiska in s tem povezanih manjših, za dihanje razpoložljivih količin kisika (hipoksiji), smo v tej reviji že pisali (ŽIT 1993/9, str. 12, ŽIT 2003/4, str. 23). Obstajajo pa tudi nekateri pozitivni vidiki hipoksije, ki jih izrabljajo športniki, predvsem tisti, ki nastopajo v vzdržljivostnih športih: teku na srednje in dolge proge, teku na smučeh, kolesarjenju, plavanju, triatlonu...

Ena najpomembnejših zahtev teh panog je oskrbeti obremenjene mišice z zadostnimi količinami kisika, v prisotnosti katerega potekajo biokemični procesi, ki omogočajo gibanje. V procesu treniranja se zato športniki, ki želijo čim bolj zadostiti tej zahtevi, občasno izpostavljajo prav pomanjkanju kisika — hipoksiji. Za lažje razumevanje te v športu sicer zelo obravnavane tematike se na kratko sprehodimo skozi zgodovino.

Kratek pogled v zgodovino


Zgodnje raziskave o vplivu nadmorske višine (hipoksije) na delovanje človeškega organizma segajo v 19. stoletje. V minulem stoletju so postale še intenzivnejše, zlasti v povezavi z osvajanji najvišjih gorstev sveta in aeronavtiko, kasneje pa tudi v povezavi s športom. Ugotovljenim negativnim učinkom višine (akutna višinska bolezen, glavobol, slabosti, pljučni in možganski edem, zmanjšana delovna zmogljivost…) so se pridružile še druge ugotovitve. Tako so že v 50. letih minulega stoletja bolgarski športniki, predvsem tekači na srednje in dolge proge, v sklopu priprav na tekmovanja zelo uspešno uporabljali t. i. višinski trening (treniranje na nadmorskih višinah okrog 2000 m). Praktična znanja in teoretične raziskave so se zelo poglobile zlasti v 60. letih, ko so se športniki pripravljali na nastope na poletne olimpijske igre, ki so bile leta 1968 v Mexicu, 2300 m visoko. Tam je tekmovalce v vzdržljivostnih športih pomanjkanje kisika v redkejšem višinskem ozračju najbolj prizadelo; rezultati v tekaških preizkušnjah, daljših od 800 m (v trajanju nad pribl. 2 minuti), so bili bistveno slabši kot v nižinah. Kisik je v vzdržljivostnih disciplinah namreč ključnega pomena za proizvodnjo za gibanje potrebne energije v mišicah; manj ko ga je na voljo, počasnejše je gibanje. Tu so zato blesteli Kenijci in Etiopci, ki so prišli v Mexico iz domačih okolij s podobno nadmorsko višino kot mehiška prestolnica. Da je trening na višini potreben kot aklimatizacija za tekmovanja na višini, ni moglo biti nobenega dvoma.


V tekih na dolge proge že dolgo blestijo tisti, ki živijo in trenirajo na velikih nadmorskih višinah – tj. Kenijci in Etiopci. (Foto: Rafael Marn)

Mnogi vzdržljivostni športniki že desetletja opravijo del treninga na zmernih nadmorskih višinah (okoli 2000 m) tudi kot pripravo za nastopanje na običajnih višinah. Sledijo namreč osnovni zamisli: kdor se je »naučil« hitro teči (kolesariti, plavati, veslati…) v redkem višinskem ozračju, bo to počel še hitreje, ko bo po vrnitvi na običajno nadmorsko višino, kjer poteka velika večina tekmovanj, njegova pljuča polnil s kisikom bogati nižinski zrak. Nekatere znanstvene raziskave sicer zaključujejo, da za učinkovitost tovrstnega režima treniranja ni pravih dokazov, a suverenost, s katero športniki, ki trenirajo na opisani način, obvladujejo tekmovalno sceno (vrhunski vzdržljivostni športniki skoraj brez izjeme trenirajo s pomočjo teh znanj), in druge raziskave zgoraj navedeno stališče potrjujejo.

Učinkovanje hipoksije na organizem


V režimu višinskega treninga je pomembno, da ciljnim organom in celicam v telesu varno in postopno odtegnemo kisik. Računamo namreč na reakcijo organizma, ki se hipoksiji začne zoperstavljati. Vključijo se obrambni mehanizmi, ki omogočajo preživetje v hipoksičnem okolju. Skupek teh procesov imenujemo aklimatizacija. Razdelimo jih na dva večja sklopa: množenje rdečih krvnih celic (eritrocitov) in pospešitev dihanja.

Prvi mehanizem se sproži prek izločanja hormona eritropoetina (EPO) iz ledvic in jeter. Ta vpliva na množenje eritrocitov, ki po krvi prenašajo kisik do ciljnih (mišičnih) celic. Več ko jih je, boljša je preskrba mišic s kisikom; prav to pa pomeni za človeka povečano zmožnost mišičnega dela — hitrejšega gibanja. Vendar le do določene mere. Več eritrocitov v krvi namreč pomeni viskoznejšo (gostejšo, slabše pretakajočo se) kri. To ima za posledico večjo obremenitev srca, ki opravlja delo črpalke krvi. Na določeni stopnji števila eritrocitov se torej pozitivni učinki njihovega povečanega števila izenačijo z negativnimi, ki so posledica povečane viskoznosti krvi. Zato ne govorimo več o maksimalnem, temveč optimalnem hemoglobinu (hematokritu — številu eritrocitov na volumsko enoto krvne plazme). Nad optimalno vrednostjo je viskoznost krvi že (pre)obremenjujoča za srce, pod to vrednostjo pa je sposobnost krvi za prenašanje kisika relativno že premajhna, da bi lahko srce ob skrajnem naporu omogočilo organizmu največjo zmogljivost. Vrednost eritropoetina začne naraščati že 6 ur po izpostavljenosti hipoksiji, vrednost hemoglobina pa šele po nekaj tednih. Po približno 6 tednih doseže hemoglobin največje vrednosti — in prav toliko časa ostajajo povišane tudi v primeru, če se vpliv hipoksije naenkrat prekine. Večjo zmogljivost v športnem smislu kot posledico povečanega hemoglobina je mogoče izmeriti oz. izračunati s kazalcem VO<->2<->maks., ki pomeni količino kisika, ki ga kilogram tkiva (v glavnem mišičja) porabi v eni minuti. V grobem velja, da večja ko je njegova vrednost, boljša je zmogljivost. Ta vrednost je predvsem odraz sposobnosti krvi za prenos kisika in ne toliko sposobnosti tkiva za privzem in izrabo kisika. (Kljub temu je VO<->2<->maks. dokaj dober pokazatelj treniranosti; športnik, ki ga izboljša, se lahko upravičeno nadeja boljših tekmovalnih dosežkov.) Ozko grlo slabe zmogljivosti je namreč večinoma sposobnost prenosa kisika do tkiv. Ugotovljeno je, da 8-% porast hemoglobina povzroči približno 5-% porast VO<->2<->maks. Nekaj izgube gre na račun počasnejšega pretoka viskoznejše krvi.

Drugi sklop procesov pri aklimatizaciji je povezan z dihanjem. (Ta je pomemben za alpiniste, za druge športnike pa bistveno manj.) Pospešitev dihanja (hiperventilacija) se ob izpostavljenosti hipoksiji sproži takoj, in sicer prek tipal za delni tlak kisika, ki se nahajajo v vratnih žilah. Vendar obstajajo med posamezniki precejšnje razlike glede hitrosti odgovora hiperventilacije. Najbolj očiten dihalni fenomen je opaziti pri spečih ljudeh nad določeno nadmorsko višino — periodično dihanje. Na trenutke se dihanje poglobi in pospeši, sledi faza počasnejšega dihanja ali pa le-to za nekaj sekund celo zastane. Poslušati takšno dihanje je precej dramatično.


Avtor članka v pogovoru z Maročanom Hichamom El Guerroujem; ta večkratni svetovni prvak in rekorder v teku na 1500 m ter eno miljo pri svojih pripravah izrablja znanje o višinskem treningu. (Foto: Rafael Marn)

Opisana mehanizma igrata bolj ali manj ključno vlogo pri pripravi različnih športnikov na njihove naloge. Izpostavljenost hipoksiji, kakršno pomeni višina 3000 m in več nad morjem, za vzdržljivostne športnike (z izjemo alpinistov) večinoma ni smiselna. Športniki si morajo namreč zagotoviti tisto minimalno hipoksijo, ki sproži proces množenja eritrocitov. To je bivanje in spanje med treningi pribl. 2000 m nad morsko gladino ali v njeni »sobni« različici (o čemer bo govor v nadaljevanju). Tak postopek iz zgoraj navedenih razlogov traja 2—3 tedne.

Skandinavske hiše


Znanje o izrabi hipoksije za izboljševanje športnih dosežkov je v zadnjih letih močno napredovalo. Tako so pred dobrim desetletjem skandinavski fiziologi ugotovili, da treniranje na običajnih nadmorskih višinah in bivanje (med treningi) v višinskih razmerah pomenita dobro osnovo za izboljšanje športnega rezultata. Vzajemno učinkovanje hipoksije in treninga v običajnih atmosferskih okoliščinah je močan dražljaj za izločanje eritropoetina in z njim povezano pospešeno nastajanje eritrocitov, kar se kaže v boljših dosežkih. Med znanstveniki sicer še ni soglasja glede najboljše kombinacije treninga in izpostavljenosti hipoksiji, čeprav vsi poročajo o uspešnosti in izboljšanju rezultatov. V praksi so preizkusili različne »recepte«, za učinkovito in uporabnikom prijazno kombinacijo pa se je izkazal prej omenjeni sistem spanja na višini in treninga na normalni nadmorski višini.

Ker je tak režim treniranja »spite na višini, trenirajte v nižini« (angl. Sleep high, train low) v praksi pogojen z geografskimi danostmi okolja, so razvili različne simulacije višine — t. i. skandinavske hiše. Gre za objekte, iz katerih je delno izčrpan zrak ali odvzet določen delež kisika, zato v njih vladajo atmosferske razmere, ki so podobne bivanju na večjih višinah. Športnikova tekmovalna priprava se odvija na običajni nadmorski višini, večino dneva pa prebije v hipoksični sobi ali šotoru (to sta v praksi najbolj priročna načina simulacije višine) — torej prostoru z manj kisika, kot ga je v ozračju na normalni nadmorski višini. Tu vladajo (poljubno spremenljive) atmosferske razmere, podobne tistim na večji nadmorski višini. Učinek takega režima treniranja in počitka velja v teoriji treniranja za optimalnega, praksa mnogih uspešnih športnikov, začenši s skandinavskimi smučarskimi tekači in mnogimi triatlonci, pa to samo potrjuje. Seveda tovrsten režim vadbe zahteva določeno trenersko znanje, izkušnje in ustrezno medicinsko podporo.

Kenijec Paul Tergat, petkratni svetovni prvak v krosu in eden najboljših tekačev sveta v tekih od 3000 m do maratona (42,2 km), si uspešnega treninga brez koristi, ki jih prinaša pomanjkanje kisika, ne zna predstavljati. (Foto: Marjan Žiberna)



Različni načini simulacije višine


Popolna simulacija višine


Možna je le s posebno podtlačno komoro, ki vzdrži zunanji atmosferski pritisk. Njena izvedba je prostorsko omejena, tehnološko zahtevna in draga. V njej dosežemo hipoksično okolje z nižanjem tlaka s pomočjo zmogljivih črpalk, ki izčrpajo del zraka. Deleži posameznih plinov, ki sestavljajo tako ozračje, so še vedno enaki kot kjerkoli drugje v zemeljskem ozračju. Realno pa zaradi nižjega barometrskega pritiska v takem okolju vdihnemo manj kisika na časovno enoto — izpostavljeni smo hipoksiji. Bivanje v takih komorah onemogoča pogosto vstopanje in izstopanje, zahteva pa še postopke izenačevanja pritiska.

Višinska (hipoksična) soba


V njej je zračni tlak enak atmosferskemu zunaj nje. V hipoksični sobi umetno vzpostavimo ozračje, ki vsebuje nižji odstotek kisika. To dosežemo bodisi z odtegovanjem kisika iz sobe, bodisi z dodajanjem plinov (dušika), ki so zastopani v zraku — z izjemo kisika. Za to skrbi vrsta aparatur, ki so priključene na črpalko, ki po sistemu cevi dovaja pline v sobo. Vsaki znižani vsebnosti kisika v zraku take sobe lahko izračunamo ustrezajočo nadmorsko višino, kjer bi bila vsebnost kisika enaka (a tam seveda zaradi manjšega zračnega tlaka). Prednost višinske sobe je v tem, da jo lahko umestimo teoretično v vsak bivalni prostor, ne potrebuje tlačne zaščite (navadna okna, vrata), odpadejo pa tudi težave, povezane z izenačevanjem pritiska. (Ker prihaja do določenih izgub plinov skozi nezatesnjena vrata, okna in omet sobe, bi potencialno lahko prišlo do izenačenja razmerij plinov v sobi s tistim v zunanji atmosferi, vendar to preprečujejo posebne črpalke. Na podagi podatkov, dobljenih od senzorjev, ki spremljajo plinsko mešanico v sobi, po potrebi vpihavajo dušik, tako da je razmerje plinske mešanice konstantno.)

Vdihavanje hipoksične zračne mešanice


Namesto da bi umetno atmosfero ustvarili v prostoru, jo lahko za enega uporabnika izdelamo kar v mešalnem ventilu. Oseba prek obrazne maske ali ustnika vdihava plinsko mešanico, ki vsebuje manjši delež kisika in večji delež drugih zračnih plinov v primerjavi z običajnim atmosferskim zrakom. Izvedba je cenejša, a ima s praktičnega vidika precej omejeno uporabo. Princip je enak kot pri višinski sobi.

Višinski (hipoksični) šotor


Športnikov nočni počitek poteka v nekakšnem plastičnem zračnem mehurju, ki ga je mogoče namestiti v spalnico. Poseben filter s črpalko iz zraka v spalnici odtegne določeno količino kisika, nato pa s kisikom osiromašeni zrak načrpa v šotor. V njem vladajo razmere — kar se vsebnosti kisika tiče — podobne tistim na večji višini (do pribl. 2500 m).

Še nekateri drugi vidiki


V športu, predvsem v kolesarstvu, so pozitivni dopinški testi, ki kažejo na prepovedano rabo eritropoetina, zadnja leta precej pogosti (ŽIT 1996/9, str. 39, ŽIT 1997/1, str. 54, ŽIT 2003/2, str. 32). Nastanek eritrocitov je namreč mogoče spodbuditi na opisani naravni način (z izpostavitvijo hipoksiji, na kar se organizem odzove s povečanim izločanjem naravnega eritropoetina), ali z vbrizganjem umetnega (endogenega, rekombinantnega) eritropoetina, ki se sicer uporablja v medicini, oziroma njegovih kemičnih ekvivalentov. Zadnji način je najpreprostejši in cenejši, vendar pa tvegan zaradi možne močne reakcije organizma; največje tveganje pomeni za mlade športnike. Zlasti v zgodnjem obdobju zlorabe umetnega eritropoetina v športu, tj. v prvi polovici 90. let 20. stol., so bile posledice za nekatere kolesarje usodne. Medicinska komisija Mednarodnega olimpijskega komiteja je zato uporabo umetnega eritropoetina iz zdravstveno-etičnih razlogov prepovedala. Ukrep pa je začel dosegati svoje učinke šele pred kratkim, ko so bile razvite ustrezne metode testiranja, ki lahko (posredno ali neposredno) dokažejo zlorabe. No, problematika gre seveda naprej; že od leta 2000 se potrjujejo nekateri sumi zlorab (žal spet med kolesarji), ki naj bi posegli že po umetnih prenašalcih kisika. Ti svoje učinek pokažejo že nekaj minut po vbrizganju v krvni obtok, medtem ko je treba na učinke eritropoetina čakati nekaj tednov. A to je že druga zgodba.

Višinski trening in tudi simulacija višine tako ostajata edina legalna načina izboljšanja sposobnosti krvi za prenos kisika in s tem izboljšanja dosežkov. Pri izločanju eritropoetina s pomočjo hipoksije gre po mnenju zdravnikov za izrabo telesu lastnih zmogljivosti njegove proizvodnje in za občutno manjše količine tega hormona kot pri dokazanih zlorabah (tu so vbrizgani odmerki zelo veliki), zato ne pomeni nevarnosti za zdravje.

Helena JavornikRoman Kejžar

Helena Javornik, aktualna evropska prvakinja v krosu, in Roman Kejžar, državni
rekorder v maratonu, poznata prednosti višinskega treninga. (Foto: Marjan Žiberna)

Višinska hiša tudi v Sloveniji


Od jeseni 2001 imajo tudi slovenski športniki možnost uporabe višinske sobe, ki se nahaja v Ratečah. Za tehnično izvedbo so uporabili tehnologijo, ki prihaja iz severne Evrope in ZDA, ter znanje raziskovalcev z Inštituta Jožef Stefan. V pripravi je nov raziskovalni projekt, v okviru katerega namerava prof dr. Igor Mekjavić s sodelavci z Odseka za avtomatiko, biokibernetiko in robotiko IJS še natančneje raziskati delovanje hipoksije na organizem vrhunskih športnikov.

Marjan Žiberna, Jurij Gorjanc

Kategorije:
Novosti SLO Vse objave

Za objavo komentarja se prijavite ali registrirajte.

  • Število objav: 45951

Novosti