Badania dotyczące pobytu człowieka na dużych wysokościach oraz wpływu wysiłku fizycznego w warunkach niedotlenienia wysokościowego na organizm są prowadzone od wielu lat. Od czasu przyznania organizacji letnich Igrzysk Olimpijskich miastu Meksyk w 1968 roku zlokalizowanemu na wysokości ok. 2300 m n.p.m., przedmiotowym zagadnieniem zainteresowała się medycyna sportowa. Organizowanie zawodów i zgrupowań górskich spowodowało, że w wielu laboratoriach na całym świecie zaczęto badać sportowców w warunkach symulowanej wysokości, a trening wysokościowy stał się ważnym elementem cyklu szkoleniowego. 

Spis treści:

1. Przystosowanie do warunków wysokogórskich
2. Którzy sportowcy adaptują się najszybciej do hipoksji wysokościowej?
3. Jak się zmienia zdolność do wysiłku w warunkach wysokościowych? 
4. Jakie są zalety treningu w stanie hipoksji? 
5. Erytropoetyna – niedozwolony doping 
6. Kto może skorzystać na treningu wysokogórskim? 

Przystosowanie do warunków wysokogórskich 

Na wysokości 0 m n.p.m. ciśnienie atmosferyczne wynosi 1013 hPa, a zawartość tlenu w powietrzu stanowi 20,93%. Wraz ze wzrostem wysokości ciśnienie atmosferyczne obniża się, a razem z nim ciśnienie parcjalne tlenu i jego zawartość w powietrzu.

Hipoksja występuje w warunkach ekspozycji wysokościowej i jest stanem, w którym utlenowanie organizmu jest niewystarczające w odniesieniu do jego zapotrzebowania na tlen. 

Reakcja na hipoksję jest zróżnicowana w zależności od rodzaju narządu, a najwrażliwsze na brak tlenu są mózg i serce. Aby kompensować niedotlenienie tkanek, w organizmie zachodzi szereg procesów adaptacyjnych.

W zależności od czasu działania hipoksji wyróżnia się 3 rodzaje reakcji organizmu: 

• doraźne przystosowanie do hipoksji, 

• rozwijające się stopniowo procesy aklimatyzacyjne, 

• trwała adaptacja do warunków niedotlenienia.  

W zależności od tempa osiągania wysokości, jej docelowego poziomu oraz czasu pobytu, rozwijają się krótko- bądź długotrwałe procesy adaptacyjne lub stany chorobowe o różnym przebiegu i nasileniu. Zbyt szybkie przemieszanie się na znaczną wysokość powoduje wiele ciężkich zaburzeń fizjologicznych, z których najgroźniejsza jest utrata świadomości.  

Reakcją organizmu na obniżenie ciśnienia parcjalnego tlenu jest, m.in.: 

• wzmożenie czynności oddechowej (hiperwentylacja) – jest to jedna z pierwszych reakcji. Hiperwentylacja zwiększa wydalenia dwutlenku węgla z płuc, 

• zwiększony przepływ krwi – początkowo wzrasta częstość skurczów serca (HR) przy niezmienionej objętości wyrzutowej. W następstwie zmian adaptacyjnych podczas pobytu na wysokości HR zmniejsza się, ale nie osiąga poziomu wyjściowego, 

• zmiana objętości i redystrybucja krwi – zmniejszenie przepływu krwi, m.in. przez skórę, przewód pokarmowy i nerki, w celu utrzymania przepływu przez naczynia mózgowe, serce i pracujące mięśnie szkieletowe, 

• wzrost stężenie hemoglobiny i jej powinowactwa tlenowego – zwiększa się pojemność tlenową krwi, 

• zwiększenie stężenia mioglobiny, fibrynogenu i osoczowych czynników krzepnięcia,  

• zwiększone stężenie erytropoetyny, 

• zwiększona utylizacja glukoz oraz wzrost stężenia mleczanów we krwi – wzrasta ilość energii pochodząca z przemian beztlenowych. 

Przeczytaj też: Trening beztlenowy (anaerobowy) – na czym polega? Wady i zalety

Długotrwałe przebywanie na umiarkowanych wysokościach prowadzi do procesów aklimatyzacji.  

Którzy sportowcy adaptują się najszybciej do hipoksji wysokościowej? 

Adaptacja do hipoksji wysokościowej zależy od takich czynników, jak: 

• wiek – osoby w średnim wieku łatwiej aklimatyzują się na wyższych wysokościach niż osoby młodsze i w wieku podeszłym. U dzieci częściej dochodzi do objawów choroby wysokościowej, 

• płeć – sportsmenki cechuje większa odpowiedź adaptacyjna,  

• stan wytrenowania – na ogół osoby lepiej wytrenowane łatwiej się adaptują,  

• uwarunkowania genetyczne. 

Należy podkreślić, że odpowiedź fizjologiczna na wysiłek w hipoksji wykazuje duże zróżnicowanie indywidualne.  

Jak się zmienia zdolność do wysiłku w warunkach wysokościowych? 

Już na wysokości ok. 1500 m n.p.m. ograniczona jest zdolność do wykonywania wysiłków o dużej intensywności. Obserwuje się spadek maksymalnego pułapu tlenowego (VO_2max) o 3% na każde 300 m wysokości, niezależnie od stanu wytrenowania.

Jest on największy podczas kilku pierwszych dni pobytu na wysokości, po czym zaczyna stopniowo wzrastać. Do wysokości 2000 m n.p.m. nie stwierdza się znaczących spadków wydolności wysiłkowej przy obciążeniach submaksymalnych. Dopiero od 4000 m występują znaczące spadki zdolności wysiłkowej i obniżenie maksymalnej częstości skurczów serca. 

Na wysokości na poziomie 2000-2500 m n.p.m. hipoksja stymuluje zwiększone wydzielanie erytropoetyny (EPO), czego efektem jest zwiększona liczba erytrocytów i stężenia hemoglobiny oraz wzrost poziomu hematokrytu.  

W celu oceny czerwonych krwinek, stężenia hemoglobiny oraz poziomu hematokrytu należy przynajmniej raz w roku wykonać badanie morfologii krwi. 

Jakie są zalety treningu w stanie hipoksji? 

Wykorzystanie zjawiska hipoksji w sporcie jest powszechnie praktykowane w celu poprawy możliwości wysiłkowych sportowców. Głównym celem treningu w warunkach hipoksji jest poprawa wydolności tlenowej i wytrzymałości sportowców, przede wszystkim na skutek nasilenia erytropoezy (proces powstawania erytrocytów). W warunkach niedotlenienia organizmu w nerkach jest syntetyzowany i wydzielany hormon białkowy – EPO.

Działanie EPO polega na pobudzeniu komórek szpiku kostnego do produkcji erytrocytów (krwinek czerwonych). Dzięki temu zwiększa się masa i stężenie hemoglobiny, przez co poprawie ulega transport tlenu do pracujących mięśni. Warunkiem prawidłowej erytropoezy jest również  dostępność żelaza. W samych mięśniach także następują zmiany, takie jak zagęszczenie sieci naczyń krwionośnych oraz wzrost aktywności enzymów niezbędnych do wytwarzania energii podczas wysiłku.  

Sprawdź też: Anemia a sport

Wyniki badań naukowych wykazują, że stosowanie hipoksji daje możliwość zwiększenia wydolności organizmu aż o 10%, co istotnie przekłada się na poprawę wyników sportowych. Zmiany te są odwracalne. Czas niezbędny do uzyskania tych pozytywnych efektów, a także czas ich zanikania różnią się znacznie u poszczególnych osób i wahają się na ogół od kilku dni do kilku tygodni. 

Erytropoetyna – niedozwolony doping 

Niestety, niektórzy sportowcy, szczególnie uprawiający dyscypliny wytrzymałościowe, próbują w sposób niedozwolony zwiększać liczbę krwinek czerwonych i stężenie hemoglobiny, m.in. syntetyczną erytropoetyną. Lekceważą tym samym etykę sportowca, stan zdrowia i późniejsze konsekwencje. Wszelkie manipulacje krwią i jej składnikami są zabronione przez WADA (Światową Federację Antydopingową).  

Działania niepożądane przyjmowania syntetycznej erytropoetyny i jej pochodnych są związane bezpośrednio ze zmianami konsystencji krwi. EPO powoduje wzrost liczby krwinek czerwonych, co może prowadzić do zagęszczenia krwi. W konsekwencji wzrasta ryzyko zakrzepicy żył głębokich, zatorowości płucnej, zakrzepicy wieńcowej lub mózgowej (które mogą doprowadzić do zawału lub udaru) oraz chorób zakaźnych. Działania niepożądane mogą być dodatkowo spotęgowane przez utratę płynów i zagęszczenie krwi związane z długotrwałym wysiłkiem fizycznym. 

Kto może skorzystać na treningu wysokogórskim? 

Trening wysokościowy, w różnych formach, zyskał na popularności od czasu Igrzysk Olimpijskich w 1968 r., do tego stopnia, że ​​elitarni sportowcy wytrzymałościowi, którzy nie decydują się na korzystanie z żadnej formy treningu wysokościowego, stanowią mniejszość. Istnieje powszechne przekonanie, że trening wysokościowy poprawia wyniki sportowe zarówno sportowców wyczynowych, jak i osób trenujących rekreacyjnie. 

Na dużych wysokościach odbywają się liczne zawody sportowe, co może narazić sportowców na zwiększone ryzyko wystąpienia ostrej choroby wysokościowej i innych problemów zdrowotnych. Obecnie uważa się, że trening na wysokości 2000–2200 m n.p.m. (dla elitarnych sportowców dyscyplin wytrzymałościowych -1800-2500 m)  zapewnia optymalną równowagę między wywołaniem stanu hipoksji a jakością treningu. Na wysokości przekraczającej 2500 m obserwuje się znaczne ryzyko przetrenowania i osłabienia zdolności wysiłkowych.  

Innym sposobem wywołania stanu hipoksji jest możliwość skorzystania z sali treningowej, komór, namiotów czy pokoi  hipoksyjnych. Pozwalają one na odbycie treningu sportowego, a także na sen i odpoczynek w kontrolowanych warunkach wysokogórskich, bez konieczności wyjazdu w góry. 

Przy podjęciu decyzji o zastosowaniu treningu wysokościowego, należy wziąć pod uwagę szereg czynników, w tym m.in.: planowaną wysokość n.p.m. do treningu i wypoczynku, długość treningu na wysokości, czas przebywania w warunkach wysokościowych poza treningiem, dotychczasowe doświadczenie sportowe na różnych poziomach wysokości, a także termin zawodów. 

W celu zmaksymalizowania korzyści z treningu wysokościowego niezbędna jest konsultacja lekarska oraz wsparcie trenera doświadczonego w szkoleniu zawodników w warunkach hipoksji.  

Piśmiennictwo: 

1. Khodaee M., Grothe H.L., Seyfert J.H., VanBaak K. Athletes at High Altitude. Sports Health, 2016, 8(2), 126-132,  

2. Bonato G., Goodman S.P.J., Tjh L. Physiological and performance effects of live high train low altitude training for elite endurance athletes: A narrative review. Curr Res Physiol, 2023, 6, 100113, 

3. Saunders P.U., Garvican-Lewis L.A., Chapman R.F. i in. Special Environments: Altitude and Heat. Int J Sport Nutr Exerc Metab, 2019, 29(2), 210-219,  

4. Jegier A., Nazar K., Dziak A. (red.). Medycyna Sportowa. Wyd. PZWL, 2013