Αερόβια και αναερόβια προπόνηση

Κατανοώντας τους βασικούς μηχανισμούς παραγωγής ενέργειας.

Πρόκειται για δύο όρους που χρησιμοποιούνται σε όλα τα δρομικά… στέκια, είτε από προπονητές, είτε από δρομείς, ωστόσο, πρόκειται για έννοιες οι οποίες δεν είναι ξεκάθαρες στο μυαλό του απλού δρομέα και πολλές φορές προκαλούν σύγχυση και πολλά ερωτηματικά.

Η χρυσή αναλογία!

ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ

Οι όροι αερόβια – αναερόβια προπόνηση αφορούν τη συμμετοχή των ενεργειακών μηχανισμών που συμμετέχουν στην παραγωγή του μυϊκού έργου. Υπάρχουν τρεις φυσιολογικοί μηχανισμοί οι οποίοι παράγουν ενέργεια. Δύο από τα τρία συστήματα μπορούν να λειτουργήσουν χωρίς την παρουσία οξυγόνου και για το λόγο αυτό έχουν ονομαστεί αναερόβια (χωρίς αέρα – οξυγόνο). Πιο συγκεκριμένα πρόκειται για το φωσφορογόνο σύστημα (ATP – PC, άμεση ενέργεια) και το γλυκολυτικό, τα οποία μας προσφέρουν βραχυπρόθεσμη ενέργεια.

Το τρίτο σύστημα απαιτεί οξυγόνο για την παραγωγή ενέργειας και γι’ αυτό έχει ονομαστεί οξειδωτικό – αερόβιο, αποτελεί δηλαδή, πηγή μακροπρόθεσμης ενέργειας. Η πρώτη ύλη για να παραχθεί ενέργεια για όλες τις σωματικές δραστηριότητες παρέχεται από τη διάσπαση των προσλαμβανόμενων τροφών στην αποθηκευμένη μορφή τους στο σώμα (στους μυς γλυκογόνο ή τριγλυκερίδια, στονυποδόριο ιστό – λίπος). Ο κύριος, μοναδικός και αναντικατάστατος ενεργειακός δεσμός στον οποίο καταλήγουν και τα τρία συστήματα είναι η τριφωσφορική αδενοσίνη (ΑΤΡ).

Συνεπώς το ζητούμενο είναι η μεγαλύτερη δυνατή παραγωγή ΑΤΡ η οποία θα τροφοδοτήσει το μυϊκό έργο.

• ΑΤΡ βρίσκεται αποθηκευμένο στους μυς ως ΑΤΡ και PC. Η αποδέσμευσή τους γίνεται ταχύτατα χωρίς την παρουσία οξυγόνου, ενώ τα αποθέματα τους επαρκούν για μέγιστης έντασης προσπάθεια 4 έως 6 δευτερολέπτων.
• ΑΤΡ αναπαράγεται μέσω της αναερόβιας γλυκόλυσης κατά τη διαδικασία καταβολισμού (διάσπασης) της γλυκόζης και του μυϊκού γλυκογόνου. Δεν απαιτείται η παρουσία οξυγόνου και είναι δυνατή η υποστήριξη μέγιστης προσπάθειας 20 έως 40 δευτερολέπτων.
• ΑΤΡ παράγεται κυρίως (σε ό,τι αφορά την ποσότητα) μέσω της αερόβιας γλυκόλυσης και της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης με τη διάσπαση του γλυκογόνου και των λιπών με την παρουσία οξυγόνου.

Ο αερόβιος μεταβολισμός ξεκινάει με τον ίδιο τρόπο που ξεκινά και ο αναερόβιος, με τη διάσπαση του γλυκογόνου.

Η διάσπαση του γλυκογόνου οδηγεί στην παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα (CO2) (εκπνέεται μέσω των πνευμόνων) και ατόμων υδρογόνου (Η). Τα άτομα υδρογόνου (Η) δεν είναι δυνατό να κινούνται ελεύθερα στο σώμα. Όταν δεν υπάρχει επάρκεια οξυγόνου, τα άτομα υδρογόνου (Η) που αποσπώνται στην αναερόβια γλυκόλυση βρίσκουν διέξοδο προς το γαλακτικό ανιόν (C3H5O3-). Η μεγάλη σπουδαιότητα της υποδοχής ατόμων υδρογόνου (Η) από το γαλακτικό ανιόν βρίσκεται στο γεγονός ότι είναι αναγκαστικός υποδοχέας ατόμων υδρογόνου (Η) κάτω από αναερόβιες συνθήκες και έτσι η παραγωγή γαλακτικού οξέος [ΓΟ – (C3H6O3-)] επιτρέπει τη συνέχιση των χημικών διεργασιών και την περαιτέρω παραγωγή ενέργειας (αναερόβια).

Όταν υπάρχει οξυγόνο τα ελεύθερα υδρογόνα δεσμεύονται από αυτό σαν πρωτόνια (Η+) για να νερό (Η2Ο) στον κύκλο του Crebs και σαν ηλεκτρόνια (e) με μια σειρά διεργασιών στην οξειδωτική φωσφορυλίωση όπου δημιουργούν νέα ΑΤΡ από την υπάρχουσα ADP (διφωσφορική αδενοσίνη, ένα στάδιο πριν την ATP). Αν και ένα ενεργειακό σύστημα επικρατεί κάθε συγκεκριμένη στιγμή, και τα τρία συστήματα συνεισφέρουν κατά ένα ποσοστό στην απαιτούμενη ενέργεια. Σε γενικές γραμμές μπορεί να πει κανείς πως σε προσπάθειες μικρής διάρκειας και υψηλής έντασης επικρατεί ο αναερόβιος μηχανισμός παραγωγής μυϊκής ενέργειας, ενώ σε παρατεταμένες προσπάθειες χαμηλής έντασης επικρατεί ο αερόβιος (σχήμα 1).

Όσο πιο έντονη η άσκηση, τόσο μεγαλύτερο ποσοστό ΑΤΡ παράγεται από τις αναερόβιες διαδικασίες. Όσο η ένταση της άσκησης μειώνεται και αυξάνεται η διάρκειά της, η παραγωγή ενέργειας προέρχεται από τον αερόβιο μεταβολισμό.

Δεν υπάρχει κάποιο συγκεκριμένο σημείο κατά το οποίο μια ενεργειακή πηγή σταματάει την παροχή ενέργειας και μια άλλη την ίδια στιγμή αρχίζει να παρέχει αποκλειστικά ενέργεια. Μολονότι δεν γνωρίζουμε πως ακριβώς γίνεται η ρύθμιση αυτή της παροχής ενέργειας, ξέρουμε πως η παροχή οξυγόνου διαδραματίζει προσδιοριστικό ρόλο. Η πρόσληψη οξυγόνου έχει τη χαμηλότερη της τιμή (περίπου 1/4 του λίτρου) σε κατάσταση ηρεμίας. Με το οξυγόνο αυτό ο οργανισμός παράγει όλη την ενέργεια που χρειάζεται για τη διατήρηση των ζωτικών του λειτουργιών. Με την έναρξη της άσκησης η πρόσληψη οξυγόνου αυξάνεται με γοργό ρυθμό, μέχρις ότου σταθεροποιηθεί σε ένα επίπεδο ανάλογο με την ένταση της άσκησης (σχήμα 2).

Μετά το τέλος της άσκησης η πρόσληψη οξυγόνου ελαττώνεται σιγά-σιγά και επανέρχεται στα επίπεδα ηρεμίας.

Η πρόσληψη οξυγόνου δε συμβαδίζει κατά τη μεταβατική περίοδο με την ενεργειακή ανάγκη της άσκησης για δύο λόγους:

α. γιατί οι καρδιοαναπνευστικές προσαρμογές που προκαλούνται για άμεση μεταφορά οξυγόνου στους μυς αργοπορούν και

β. γιατί οι αερόβιες διεργασίες στα μυϊκά κύτταρα είναι πολυενζυματικές και δρουν με σχετική βραδύτητα.

Έτσι παρατηρείται ένα έλλειμα στο οξυγόνο που προσλαμβάνεται έναντι του απαιτούμενου οξυγόνου, το οποίο αναπληρώνεται από τις αναερόβιες διεργασίες που δρουν άμεσα.

Κατά τη φάση της σταθεροποίησης, οι ενεργειακές απαιτήσεις καλύπτονται από την πρόσληψη οξυγόνου όταν η ένταση της άσκησης είναι χαμηλή έως μέτρια. Αν η ένταση είναι μεγάλη (συνήθως πάνω από το αναερόβιο κατώφλι) η πρόσληψη οξυγόνου συνεχίζει να ανεβαίνει και δεν υπάρχει σε καμιά περίπτωση μετά πραγματική ισοστάθμιση οξυγόνου λόγω της αύξησης τη θερμοκρασίας του σώματος, της υπερλειτουργίας των αναπνευστικών μυών, μετακίνηση του ενεργειακού μεταβολισμού από τα λίπη στους υδατάνθρακες και την επιστράτευση περισσοτέρων μυϊκών ινών ταχείας συστολής. Με το πέρας της άσκησης το αρχικό έλλειμα σταδιακά αποκαθίσταται με περίσσεια οξυγόνου κατά τη φάση της αποκατάστασης που υπερβαίνει τις απαιτήσεις ηρεμίας.

ΠΡΟΠΟΝΗΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ

Σχεδόν από το 1920, οι εργοφυσιολόγοι έχουν συσχετίσει τα όρια της ανθρώπινης αντοχής με την ικανότητα χρησιμοποίησης μεγάλων όγκων οξυγόνου κατά τη διάρκεια εξαντλητικής άσκησης. Η αποτελεσματικότητα του αερόβιου μηχανισμού εξαρτάται από την ικανότητα:

1. του συστήματος μεταφοράς οξυγόνου

2. απόσπασης και χρήσης του οξυγόνου

1. H μέγιστη καρδιακή παροχή (ο μέγιστος όγκος αίματος που η καρδιά ωθεί προς την περιφέρεια σε ένα λεπτό – ΚΛΟΑ) αποτελεί τον σημαντικότερο παράγοντα που επηρεάζει την ικανότητα μεταφοράς οξυγόνου ενός ατόμου. Ο μεγαλύτερος ΚΛΟΑ παρουσιάζεται όταν η ένταση της άσκησης είναι μεταξύ 40 και 50% VO2max και από εκεί και πέρα δεν αυξάνει όσο κι αν αυξάνει η ένταση της άσκησης. Η αρτηριακή πίεση αυξάνει μέχρι το 70- 80% VO2max όπου διατηρεί τη μέγιστή της τιμή. Έτσι, η δύναμη συστολής του καρδιακού μυ είναι μέγιστη, όταν η ένταση της άσκησης είναι ίση με το 75%VO2max.

Αν δεχτούμε λοιπόν ότι ο πιο αποτελεσματικός τρόπος προπόνησης του για τη μεταφορά μέγιστου όγκου αίματος από την καρδιά στην περιφέρεια, είναι αυτός που προκαλεί μέγιστη σύσπαση στον καρδιακό μυ με τον μεγαλύτερο αριθμό επαναλήψεων, τότε η συνεχόμενη προπόνηση έντασης περίπου στο 75%VO2max είναι η καταλληλότερη μέθοδος. Όταν η ένταση της άσκησης ξεπερνάει το επίπεδο αυτό, δεν αυξάνεται η δύναμη συστολής της καρδιάς και πιθανόν μειώνεται ο χρόνος άσκησης (λιγότερες συσπάσεις). Η ακριβής ένταση του τρεξίματος εξαρτάται από το %VO2max που ο κάθε αθλητής συναντά το αναερόβιο κατώφλι. Αυτό συνήθως κυμαίνεται μεταξύ 65 έως και 85%VO2max. Αυτή η συνεχόμενη άσκηση είναι μια αμιγώς αερόβια άσκηση που ενεργειακά στηρίζεται στον αερόβιο μηχανισμό.

2. Η ικανότητα των μυών απόσπασης του οξυγόνου από το αίμα εξαρτάται από κάποιες φυσιολογικές προσαρμογές όπως: αύξηση της πυκνότητας των τριχοειδών στο μυ, αύξηση της μυοσφαιρίνης, αύξηση του αριθμού και του μεγέθους των μιτοχονδρίων, καθώς και αύξηση των αερόβιων ενζύμων. Το ερέθισμα που προκαλεί τέτοιου είδους προσαρμογές στο μυϊκό κύτταρο είναι η μειωμένη πίεση του οξυγόνου. Όταν η ένταση του προπονητικού ερεθίσματος είναι στο 70% VO2max η πίεση του οξυγόνου είναι ίση με το μισό (50%) της τιμής ηρεμίας. Όταν φτάσει στο 100% VO2max τότε μειώνεται στο 2% της αντίστοιχης τιμής ηρεμίας και δεν μειώνεται περαιτέρω όσο και να αυξηθεί η ένταση.

Η άσκηση που εξασφαλίζει στον μυ τον υψηλότερο βαθμό υποξίας θα πρέπει να έχει ένταση που να πλησιάζει το 100%VO2max. Προκειμένου σε ένταση 90-100%VO2max να πραγματοποιηθεί μεγάλος όγκος προπόνησης πρέπει η άσκηση να γίνει διαλειμματικά με διάρκεια 3-5 λεπτά και με χρόνο επαναφοράς 1/1 ή 1/1/2. Με αυτό τον τρόπο ο αθλητής θα επιτάξει τον αερόβιο μηχανισμό
σχεδόν μέγιστα και θα αποφύγει τη μεγάλη συγκέντρωση Η+ και τη μείωση του pH. Και αυτή η προπόνηση θεωρητικά είναι αερόβια καθώς ο αερόβιος μηχανισμός συνεισφέρει σε μεγάλο ποσοστό στη συνολική παραγωγή ενέργειας. Εντάσεις πάνω από το 100%VO2max αντλούν την ενέργειά τους κυρίως από τους δύο αναερόβιους μηχανισμούς.

Έχει, λοιπόν, καλά τεκμηριωθεί ότι οι ενεργειακοί μηχανισμοί συμμετέχουν ταυτόχρονα στην παραγωγή μυϊκής ενέργειας σε όλες τις δραστηριότητες, η σχετική τους, όμως, συμβολή εξαρτάται από την ένταση, τη διάρκεια και το εξελικτικό στάδιο της άσκησης.

ΜΕΤΑΒΟΛΙΚΕΣ ΠΡΟΣΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΑΕΡΟΒΙΟΥ ΚΑΙ ΑΝΑΕΡΟΒΙΟΥ ΤΡΟΠΟΥ ΠΡΟΠΟΝΗΣΗΣ

Η παρατεταμένη ήπιας έντασης (< 75%VO2max) “αερόβια’’ άσκηση μπορεί να προκαλέσει:

Η υψηλής έντασης αναερόβια άσκηση, όπως τα σπριντ στο στίβο, στο κολύμπι και στο ποδήλατο, και αθλήματα, όπως το ποδόσφαιρο το μπάσκετ και το βόλεϊ μπορεί να προκαλέσει:

• Σημαντική αύξηση στα γλυκολυτικά ένζυμα
• Μετατροπή κάποιων μυϊκών ινών τύπου ΙΙ σε ίνες πιο γλυκολυτικές
• Αύξηση στη μέγιστη συγκέντρωση γαλακτικού οξέος
• Μείωση στη συγκέντρωση γαλακτικού οξέος στα υπομέγιστα φορτία
• Βελτίωση του μηχανισμού μπλοκαρίσματος και απομάκρυνσης του γαλακτικού οξέος

ΤΟ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ

Προκύπτει, λοιπόν, από τα παραπάνω ότι η ένταση της άσκησης κατά κύριο λόγο και παράλληλα η διάρκεια και το εξελικτικό στάδιο της δραστηριότητας είναι αυτά που θα καθορίσουν ποια από τις ενεργειακές συνιστώσες θα υπερισχύσει και ανάλογα θα χαρακτηριστεί η προπόνηση αερόβια ή αναερόβια. Καθώς δεν υπάρχει χρονική αλληλουχία στην συνεισφορά των ενεργειακών μηχανισμών και εφόσον η λειτουργία τους είναι ταυτόχρονη με σχετική συμμετοχή, θα πρέπει η προπόνηση να βασίζεται στην ανάλυση των αναγκών του αγώνα, ώστε ο σχεδιασμός της προπόνησης να στοχεύει στις αερόβιες ή αναερόβιες ενεργειακές ανάγκες του αγωνίσματος.

(Σχήμα 1)

(Σχήμα 2)

Οι φωτογραφίες είναι από το βιβλίο «Εργοφυσιολογία» του Βασίλη Κλεισούρα (Ιατρικές Εκδόσεις Π.Χ. Πασχαλίδης).

ΒΑΓΓΕΛΗΣ ΡΟΥΣΟΠΟΥΛΟΣ – ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΑΓΩΓΗΣ, PhD ΕΡΓΟΦΥΣΙΟΛΟΓΟΥ

ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΗ ΣΤΟ RUNNER MAGAZINE | NOEMΒΡΙΟΣ 2018 (σελ 46-48)