Выносливость

Спортсмены на выносливость соревнуются друг с другом в гонке за первое место. Независимо от вида спорта, эти спортсмены стремятся достичь финиша как можно быстрее, развивая максимальную среднюю скорость в ходе соревнования. Соревнования на выносливость обычно варьируются от ~ 3 до 230 минут в таких видах спорта, как бег, плавание, конькобежный спорт, катание на лыжах и езда на велосипеде, за исключением соревнований на сверхвыносливость. В пределах такой продолжительности результатов мировые рекорды подчеркивают четкую линейную логарифмическую зависимость между временем финиша и расстоянием, пройденным во многих видах спорта на выносливость. Наклон этих уравнений количественно определяет человеческую выносливость, наивысшую среднюю скорость, поддерживаемую в течение заданного периода времени, или самое продолжительное время, в течение которого поддерживается данная скорость. В более поздних работах также оценивалась взаимосвязь между мощностью и продолжительностью упражнения, которая, по-видимому, более непосредственно связана с основной физиологией спортсмена. Такие профили мощность-длительность широко применяются в видах спорта на выносливость (например, в велоспорте) для определения выносливости и физических/физиологических особенностей спортсмена. В концептуальной основе уже описали «потенциальные» физиологические детерминанты выносливости. В этом обзоре мы развиваем эту структуру, включая метаанализ, подчеркивающий взаимосвязь (величину эффекта) между показателями выносливости и ключевыми физиологическими детерминантами показателей выносливости на макроскопическом и микроскопическом уровнях.

Детерминанты выносливости всего тела

Уже в 1925 г. А.В. Хилл понял, что усталость лежит в основе снижения скорости с увеличением дистанции гонки. Он предположил, что работоспособность определяется физиологическими характеристиками, связанными с энергетическими затратами, потребностью в кислороде и его поставками, а также кислородным долгом (или экономией гонок). Почти столетие спустя Джойнер и Койл (2008) подчеркнули важность максимального потребления кислорода (V˙O2max), лактатного порога и эффективности/экономичности в выносливости. Взаимодействие V˙O2max и лактатного порога определяет, как долго спортсмен может поддерживать заданную скорость аэробного и анаэробного метаболизма.

Элитные спортсмены на выносливость могут получить исключительно высокие результаты по одному (или нескольким) из этих трех определяющих факторов. Верхние пределы для  абсолютный V˙O2max был зарегистрирован у гребцов и лыжников (7,0–7,5 л·мин–1 у мужчин и 5,0–5,5 л·мин–1 у женщин), а относительный V˙O2max – у велосипедистов, бегунов и бегунов. - лыжники (до ~90 мл·кг-1·мин-1 у мужчин и ~80 мл·кг-1·мин-1 у женщин). (Первый) лактатный порог позволяет отличить упражнения средней и высокой интенсивности от упражнений высокой интенсивности и может быть определен путем измерения газообмена и/или уровня лактата в крови. Как правило, у спортсменов значения приблизительно равны 75–85% V˙O2max. Зная, что все олимпийские соревнования на выносливость решаются при интенсивности выше 85% V˙O2max, спортсмены выигрывают от относительной устойчивости к утомлению при высокой интенсивности упражнений, и в этом контексте высокий лактатный порог может быть очень выгодным. Что касается общей эффективности, то значения обычно колеблются в пределах ~20-23% у элитных велосипедистов и ~18-19% у элитных гребцов. У велосипедистов мирового класса сообщают о значениях эффективности до ~24,5–28,1%, хотя могут иметь место возможные методологические проблемы. Даже у элитных спортсменов высокие баллы по всем трем детерминантам остаются необычными, о чем свидетельствует обратная связь между V˙O2max и общей эффективностью. Однако, что интересно, двукратный чемпион Тур де Франс смог продемонстрировать как очень высокий V˙O2peak (84 мл·кг-1·мин-1), так и общую эффективность (23,2%), а также достаточно высокий лактатный порог. (~81% V˙O2peak), что, вероятно, способствовало его спортивным успехам.

Обсуждая физиологию чемпионов, Джойнер и Койл (2008) уже предполагают, что несколько антропометрических, сердечных и скелетных мышечных характеристик лежат в основе выносливости и ее детерминант всего тела. В частности, свойства скелетных мышц могут объяснить различия в показателях выносливости (определяющие факторы всего тела) и почти всегда были получены из инвазивных биопсий мышц. Хотя биопсия обычно не практикуется у элитных спортсменов, биопсия дает ценные и воспроизводимые данные о физиологии мышц человека с использованием всего нескольких 100 мышечных клеток, например, о типе мышечного волокна, площади поперечного сечения, объемной плотности или функции митохондрий и капилляризации. и могут быть безопасно получены. Тем не менее, взаимосвязь и соответствующая величина эффекта между этими физиологическими детерминантами и выносливостью остаются в значительной степени упущенными из виду.

Тип мышечного волокна

Тип мышечного волокна важен для выносливости, и его характеристики были подробно рассмотрены в другом месте. Исследователи 1970–80-х годов широко изучали состав мышечных волокон у спортсменов. Они обнаружили, что у бегунов на длинные дистанции, гребцов, пловцов и каякеров преобладают медленные мышечные волокна типа I (~70–80%), в большей пропорции, чем у конькобежцев на длинные дистанции, бегунов на средние дистанции, лыжников и велосипедистов (~ 50–60%), прыгуны и метатели (~40–50%), тяжелоатлеты, борцы, пауэрлифтеры и спринтерские конькобежцы (~25–45%) или бегуны на короткие дистанции (~25%). Недавняя литература подтвердила, что у чемпиона по бегу на короткие дистанции имеется лишь ограниченная доля волокон типа I (29%), но высокий процент мощных волокон типа II. Элитные шоссейные велосипедисты и велосипедисты группового преследования, вероятно, имеют более высокую долю волокон типа I, чем считалось ранее (~ 65–75%), как и у других спортсменов, занимающихся выносливостью. Следует отметить, что отчетливые различия в составе мышечных волокон между мышцами рук и ног зависят от вида спорта (например, гребля на байдарках, езда на велосипеде или бег), что иллюстрирует спортивный характер, особые требования и долгосрочные тренировочные эффекты. Учитывая тот факт, что предполагается, что большая доля волокон типа I демонстрирует большую механическую эффективность при обычных частотах движения (т. Е. 1–2 Гц, например, циклическое движение от 60 до 120 об / мин), которые близки к скорости пиковой эффективности волокна типа I, более высокий процент волокон типа I связан с более высокой общей эффективностью и, следовательно, способствует более высокая выносливость. В настоящее время неинвазивные методы, такие как измерение содержания карнозина в мышцах с помощью 1H-MRS, также используются для оценки типологии мышц I и II типов, тем самым подтверждая предыдущую мышечную массу. результаты биопсии спортсменов.