Если по какой-либо причине транспорт кислорода снижается, то организм пытается поддерживать его на необходимом уровне за счет повышения частоты сердечных сокращений (ЧСС). Однако повышенная ЧСС снижает работоспособность. Поэтому высокие результаты возможны только при наличии хорошо функционирующей системы транспорта кислорода.
Характеристики крови
В организме взрослого человека содержится около 5 л крови. Кровь состоит из двух компонентов: плазмы и клеток крови. Плазма - это прозрачная жидкость желтоватого цвета, в которой растворены клетки крови. Основную часть клеток крови составляют красные кровяные клетки - эритроциты. Продолжительность жизни эритроцитов - 90 дней. Каждый кубический миллиметр крови содержит от 4 до 6 миллионов эритроцитов. Эритроциты составляют 40-45% от общего объема крови. Процентное содержание эритроцитов в крови называется гематокритным числом (Ht). В норме гематокрит составляет у мужчин 40-54% взятого объема крови, у женщин - 3750%.
Красный цвет крови обусловлен железистым белком - гемоглобином (Hb). Гемоглобин способен связывать кислород и переносить его из легких к мышечным клеткам. Один грамм Hb может связывать 1,34 мл кислорода. У мужчин среднее содержание Hb в крови составляет 15 г на 100 мл (1 дл) крови, у женщин - 12 г на 100 мл. Таким образом, с 1 дл крови мужчины может быть перенесено 1,34 х 15 = 20 мл кислорода, с 1 дл крови женщины - 1,34 х 12 = 16 мл.
Так как концентрация Hb у мужчин примерно на 10% выше, чем у женщин, функциональные возможности их кислородно-транспортной системы также выше. Кроме того, многие женщины-спортсменки часто балансируют на грани анемии, что может быть вызвано менструальными кровотечениями, потерями железа в результате тренировок, ограниченным питанием. У женщин-спортсменок анемия, связанная с дефицитом железа, - широко распространенное явление.
В норме уровень Hb в крови мужчин составляет 8,7-10,9 ммоль/л (13,9-17,4 г/дл), в крови женщин - 7,5-9,7 ммоль/л (12,0-15,5 г/дл). Формула перевода из одной единицы измерения в другую следующая: ммоль/л х 1,6 = г/дл.
Эритроциты связывают и переносят кислород. Если уровень Hb уменьшается с 10 ммоль/л до 9, то способность крови переносить кислород снижается на 10% (т.е. кровь сможет переносить на 10% меньше кислорода). При этом максимальное потребление кислорода (МПК) также снижается примерно на 10%, так как эта величина сильно зависит от кислородно-транспортных возможностей. При снижении транспорта кислорода неминуемо ухудшается работоспособность, поскольку анаэробная система подключается в энергообеспечение нагрузки при относительно более низкой скорости передвижения, приводя к более раннему образованию молочной кислоты. При снижении Hb увеличивается ЧСС, так как для поддержания того же уровня транспорта кислорода при меньшем количестве гемоглобина сердце должно перекачивать больше крови.
Причины снижения транспорта кислорода
К возможным причинам существенного для спортсмена снижения кислородно-транспортных возможностей крови относятся кровопотери, недостаток кислорода в воздухе, блокада Hb и анемия.
Кровопотери
При кровопотерях кислородно-транспортные возможности снижаются. Многие спортсмены регулярно сдают кровь в банки крови (обычно по 0,5 л крови за раз). После сдачи крови требуется 3-4 недели, прежде чем уровень Hb вернется к прежним значениям. В этот период способность спортсмена выполнять нагрузку на максимальном уровне снижена. По этой причине не рекомендуется сдавать кровь, когда до важного старта остается 3-4 недели.
Недостаток кислорода
Чем больше высота над уровнем моря, тем меньше в воздухе содержится кислорода. При подъеме на высоту 1800 м люди, живущие на уровне моря, ясно чувствуют нехватку кислорода. Работоспособность снижается в первые дни пребывания на высоте, пока организм приспосабливается к изменившимся условиям.
Блокада гемоглобина
Курение неблагоприятно сказывается на физических возможностях организма. Угарный газ (СО), вдыхаемый при курении, снижает его работоспособность, связывая гемоглобин в крови. СО связывает Hb в 200 раз быстрее, чем кислород, а это значит, что необходимо всего лишь небольшое количество СО, чтобы существенно снизить кислородную емкость крови. При выкуривании всего одной сигареты угарным газом связывается примерно 5% гемоглобина. На выведение СО из организма требуется много времени. У заядлых курильщиков зачастую более чем 15% Hb привязано к СО. При снижении концентрации кислорода в крови снижается максимальное потребление кислорода, и соответственно снижаются физические возможности спортсмена.
Курение - не единственный источник СО. Большое количество СО выделяется вместе с выхлопными газами. Следовательно, не рекомендуется тренироваться в зоне большого скопления машин, например, бегать вдоль автомагистралей. На соревнованиях бегуны и велосипедисты часто преследуют машины и мотоциклы. Вспомните, например, велосипедистов, которые взбираются в гору на «Тур де Франс». Их окружает стая мотоциклов в тот самый момент, когда они начинают работать с максимальной мощностью. Потребление СО в такой ситуации должно быть значительным. На автомагистрали в ЛосАнджелесе, например, среднее содержание СО в воздухе составляет 5 частей на миллион. Если находиться на этой трассе или рядом с ней в течение всего одного часа, даже пассивно, концентрация СО в крови составит до 3%. После 8 часов она составит 8%.
Во время физической нагрузки дыхание учащается, что приводит к еще более быстрому повышению концентрации СО в крови. При концентрации СО 6% и выше велика вероятность возникновения некоторых серьезных проблем, таких как ослабление зрения, замедление реакции, снижение работоспособности. 6%-ная концентрация СО в крови достигается после часа пассивного пребывания на воздухе, содержащего 100 частиц СО на миллион. Такая концентрация часто фиксируется в туннелях и на светофорах Лос-Анджелеса. Обычное значение для СО в Лос-Анджелесе составляет 35 частей на миллион. Когда этот предел превышается, местные власти рекомендуют населению максимально ограничить выхлоп углекислого газа в атмосферу.
Анемия
Спортсмены на выносливость часто страдают от анемии, вызванной нехваткой железа в организме. Характерными признаками анемии являются низкий уровень Hb, сывороточного железа и ферритина. Женщины особенно восприимчивы к анемии вследствие ежемесячных менструаций. К классическим симптомам анемии у людей, не занимающихся спортом, относятся усталость, головокружение, ослабление зрения, сердцебиение, бледность кожных покровов. Возникают они при концентрации НЬ ниже 6,5 ммоль/л.
Атлеты намного раньше начинают ощущать симптомы анемии, и эти симптомы несколько отличаются от симптомов людей, ведущих малоподвижный образ жизни. У них снижается работоспособность, они чувствуют сильную усталость после тренировок и соревнований. У спортсмена могут возникать боли в ногах при ходьбе или езде на велосипеде, или даже при подъеме по лестнице. Очень часто спортсмены чувствуют усталость во время ускорений. Спортсмены чувствуют утомление на следующий день после соревнований, у них высокий утренний пульс. Если Hb спортсмена снижается с 9,0 до 8,0 ммоль/л, его кислородно-транспортные возможности снижаются более чем на 10%. При снижении Hb ацидоз во время нагрузки наступает быстрее. При анемии снижение Hb отмечается в последнюю очередь. Железо является не только необходимым элементом для формирования Hb, оно также задействуется во всех видах метаболических процессов. Дефицит железа становится следствием не только снижения кислородно-транспортных возможностей, но и следствием недостаточного энергообеспечения.
У спортсменов на выносливость железодефицит может быть вызван целым рядом причин, к которым в частности относятся недостаточное содержание железа в потребляемой пище и общий состав питания. Так, чай и кофе препятствуют всасыванию железа, в то время как витамин С, принимаемый вместе с добавками железа или продуктами, содержащими железо, способствует его всасыванию. Следовательно, дефицит витамина С может способствовать развитию железодефицита.
Причиной дополнительных потерь железа может быть обильное потоотделение во время физической нагрузки. Снижение кислороднотранспортной функции у спортсменов может быть вызвано также гемолизом - разрушением эритроцитов вследствие механической или химической травмы. Механическая травма возникает при беге во время ударов ступни о землю. Химическая травма связана с недостатком кислорода или высокой концентрацией молочной кислоты. Как при механической травме, так и при химической, продолжительность жизни эритроцитов сокращается.
Чрезмерные нагрузки иногда вызывают незначительные кровоизлияния в кишечник и мочевой пузырь, что приводит к потерям крови вместе с калом и мочой. Хронические интоксикации и, следовательно, циркулирующие в организме токсические вещества могут стать причиной хронической гемолитической анемии. Интоксикация может быть вызвана хроническим тонзиллитом, хроническим синуситом, воспалением корней зуба и другими инфекциями.
Для поддержания работоспособности следует не допускать дефицита железа. У спортсменов с низким статусом железа процессы восстановления после соревнований или напряженных тренировок проходят гораздо медленнее. Ярко выраженный дефицит железа ухудшает работоспособность и вызывает усталость. Чтобы получать необходимое количество железа, спортсменам необходимо есть пищу богатую железом: петрушку, фасоль кормовую, салат-рапунцель (валерианница овощная), фасоль обычную, мозговой горошек, чечевицу, хлеб из непросеянной муки, цельнозерновой хлеб, яблочное пюре, мелассу, печень, свинину и говядину. Спортсмен должен избегать употребления чая и кофе во время приемов пищи, так как эти продукты препятствуют всасыванию железа. Спортсмены должны потреблять витамин С в виде фруктов, овощей, картофеля и фруктовых соков. Иногда в случаях ярко выраженного железодефицита спортсменам может понадобиться дополнительный прием железа. Но принимать железосодержащие добавки следует только при наличии железодефицита, поскольку чрезмерное потребление железа может быть вредным.
Спортсмены на выносливость, выполняющие большие тренировочные объемы, должны регулярно проверять свой уровень Hb, сывороточного железа и ферритина. При обнаружении дефицита железа может потребоваться прием железосодержащих добавок.
Методы повышения кислородно-транспортной функции
Для достижения высоких результатов в видах спорта на выносливость необходима исключительная работа кислороднотранспортной системы. По мере улучшения функции транспорта кислорода увеличивается содержание Hb в крови, а значит, увеличивается МПК и функциональные возможности спортсмена. Если эритроциты не будут способны доставлять необходимое количество кислорода к мышцам, это скажется на работоспособности.
Спортсмены тем или иным способом с разной степенью результативности стремятся улучшить свою кислороднотранспортную функцию. Они тренируются на высоте, используют специальные приспособления типа носовых полосок и гипоксических палаток, и даже переливают кровь (кровяной допинг) или проходят курс эритропоэтина (ЭПО). Спортсмены с изначально высоким уровнем Hb, не получат заметной пользы, предпринимая такие действия. Но, как правило, у интенсивно тренирующихся спортсменов на выносливость уровень Hb низкий, а, следовательно, и недостаточные кислородно-транспортные возможности.
Горные тренировки
Во время нахождения на высоте и, соответственно, недостатке кислорода происходит стимуляция костного мозга, который начинает создавать дополнительные эритроциты. Этим фактом объясняется более высокий уровень Hb у жителей горных районов по сравнению с жителями равнины.
К планированию тренировочной программы, включающей тренировки на высоте, необходимо подходить с особой серьезностью. При одинаковой мощности нагрузки ЧСС на высоте будет выше, чем на уровне моря. В течение всего периода акклиматизации, как объем, так и интенсивность тренировок должны быть ниже обычного уровня. Если не выделять дополнительное время на восстановление, будет накапливаться усталость и тогда потребуется уже более длительный период восстановления. Во время тренировочных сборов на большой высоте всегда присутствует опасность переутомления и перетренированности спортсменов.
Наиболее подходящей для горных тренировок считается высота 2000-2500 м. Спортсменам на выносливость требуется минимум 3 недели для акклиматизации к этой высоте, хотя лучше, если этот период составит 4-6 недель. При более низких высотах период акклиматизации может быть короче. Отслеживать степень акклиматизации можно по утреннему пульсу.
В первые дни пребывания на высоте тренировки следует сократить, постепенно повышая объем и интенсивность нагрузок. Спортсмен не должен форсировать тренировки, хотя бы в первые несколько дней. Необходимо уделять особое внимание отдыху и восстановлению, разминке и «заминке», питанию, необходимо не допускать чрезмерного пребывания на солнце. При тренировках на высоте спортсмен должен быть уверен, что получает достаточное количество железа, и должен принимать дополнительное железо в случае его дефицита.
После возвращения к уровню моря, прежде чем начинать участвовать в соревнованиях, рекомендуется пройти 5-дневный период акклиматизации. К счастью, положительный эффект от пребывания на высоте длится намного дольше, поскольку продолжительность жизни эритроцитов составляет 90 дней.
Используя помещения с разряженным воздухом (гипобарические камеры), можно имитировать подготовку на высоте. Благодаря искусственно сниженному давлению воздуха в камерах создается более низкое парциальное давление кислорода.
Гипоксические палатки
Гипоксическими палатками пользуются многие профессиональные велосипедисты. В гипоксической палатке, например, вместе со всей своей семьей спал знаменитый бельгийский велогонщик Иохан Мюзеув. Теория использования гипоксических палаток сродни теории высотных тренировок: недостаток кислорода способствует улучшению функционального состояния.
При разбавлении обычного воздуха азотом снижается кислородное давление. Когда эта азотно-кислородная газовая смесь распыляется в палатке, в ней создается разреженная атмосфера с уменьшенным содержанием кислорода. Для этой цели оптимально иметь азотный баллон. Однако он довольно тяжелый, и поэтому его применение затруднено для спортсменов, которые часто переезжают с места на место, пользуются самолетами и живут в гостиницах во время соревновательного сезона.
Гипоксические палатки решают транспортную проблему и имитируют горные условия за достаточно небольшие деньги. Разреженная атмосфера в палатке создается при помощи электрического генератора. Спортсмен, который спит в такой палатке вдыхает воздух с 15%-ным содержанием кислорода, что сопоставимо с нахождением на высоте 3000 м, только на высоте давление воздуха сниженное, а в палатке обычное. Палатка и генератор вместе весят около 30 кг и могут перевозиться в багажном вагоне или в автофургоне. Палатка быстро устанавливается и может использоваться даже в гостиничном номере.
Кровяной допинг
Кровяной допинг (взятие крови у человека и вливание этой же крови спустя некоторое время) временно увеличивает объем крови, и что самое важное повышает количество эритроцитов. Повышенный уровень Hb позволяет крови переносить больше кислорода и таким образом увеличивает аэробные способности спортсмена. Для переливаний чаще всего используется собственная кровь спортсмена. При использовании чужой крови могут возникнуть осложнения - гемолитические трансфузионные реакции и заражение инфекциями. Кроме того, при любом переливании существует опасность возникновения эмболии или тромбоза.
Эритропоэтин (ЭПО)
ЭПО это гормон, отвечающий за выработку эритроцитов из стволовых клеток костного мозга. ЭПО вырабатывается в почках и печени при низком кислородном давлении в крови, то есть при снижении потребления кислорода. Выработка ЭПО повышается при нахождении на высоте, при использовании гипоксической палатки или когда потребление кислорода снижается по другой причине - например, вследствие хронической недостаточности легких.
Экзогенный (искусственный) ЭПО производится методом рекомбинант-ной инженерии. Несмотря на то, что функции экзогенного и натурального ЭПО схожи, химически они отличны. Используя экзогенный ЭПО, человек может из хорошего спортсмена вмиг превратиться в потенциального чемпиона - потребление кислорода увеличивается на 8%, а продолжительность значительной по интенсивности нагрузки на 16%. Применение ЭПО запрещено антидопинговым комитетом.