التدريب على الارتفاعات العالية

أحد المقترحات لتحسين التكيفات والحفاظ على الأداء هو مبدأ "العيش في المرتفعات والتدريب في المنخفضات". تتضمن هذه الفكرة التدريبية العيش في مناطق مرتفعة لتجربة التكيفات الفسيولوجية التي تحدث، مثل زيادة مستويات الإريثروبويتين (EPO) ، وزيادة عدد خلايا الدم الحمراء، وارتفاع استهلاك الأكسجين الأقصى ₍ VO2 max ) ^{[ 10 ]} ، مع الحفاظ على نفس شدة التمرين أثناء التدريب على مستوى سطح البحر. ونظرًا للاختلافات البيئية في المرتفعات، قد يكون من الضروري تقليل شدة التدريبات. وقد أسفرت الدراسات التي تناولت نظرية "العيش في المرتفعات والتدريب في المنخفضات" عن نتائج متباينة، والتي قد تعتمد على عوامل مختلفة مثل التباين الفردي، والوقت الذي يقضيه الرياضي في المرتفعات، ونوع برنامج التدريب ^{[ 11 ] [ 12 ]} . على سبيل المثال، تبين أن الرياضيين الذين يمارسون أنشطة لا هوائية بشكل أساسي لا يستفيدون بالضرورة من التدريب في المرتفعات لأنهم لا يعتمدون على الأكسجين لتغذية أدائهم.

أثبتت الدراسات أن التدريب على ارتفاعات تتراوح بين 2100 و2500 متر (6900-8200 قدم) في غير أوقات التدريب ، والتدريب على ارتفاع 1250 مترًا (4100 قدم) أو أقل، هو الأسلوب الأمثل للتدريب على الارتفاعات العالية. ^{[ 13 ]} ومن المواقع الجيدة للتدريب على الارتفاعات العالية والتدريب على الارتفاعات المنخفضة: بحيرات ماموث في كاليفورنيا ، وفلاغستاف في أريزونا ، وسلسلة جبال سييرا نيفادا بالقرب من غرناطة في إسبانيا. ^{[ 14 ]}  

يمكن أن يؤدي التدريب على المرتفعات إلى زيادة السرعة والقوة والتحمل والتعافي من خلال الحفاظ على التعرض للارتفاع لفترة طويلة. وقد أظهرت دراسة استخدمت محاكاة التعرض للارتفاع لمدة 18 يومًا، مع التدريب على مستوى أقرب إلى مستوى سطح البحر، أن تحسن الأداء ظل واضحًا بعد 15 يومًا. ^{[ 15 ]}

يجادل معارضو التدريب على المرتفعات بأن تركيز خلايا الدم الحمراء لدى الرياضي يعود إلى مستوياته الطبيعية في غضون أيام من عودته إلى مستوى سطح البحر، وأنه من المستحيل التدرب بنفس الشدة التي يمكن التدرب بها على مستوى سطح البحر، مما يقلل من فعالية التدريب ويهدر وقته بسبب داء المرتفعات . قد يؤدي التدريب على المرتفعات إلى بطء التعافي نتيجةً لإجهاد نقص الأكسجين. ^{[ 16 ]} التعرض لنقص الأكسجين الشديد على ارتفاعات تزيد عن 5000 متر (16000 قدم) قد يؤدي إلى تدهور كبير في أنسجة العضلات الهيكلية . خمسة أسابيع على هذا الارتفاع تؤدي إلى فقدان حجم العضلات بنسبة تتراوح بين 10 و15%. ^{[ 17 ]} 

في نظام "العيش والتدريب على ارتفاعات عالية"، يعيش الرياضي ويتدرب على ارتفاع محدد. ويكون التحفيز على الجسم ثابتًا نظرًا لوجود الرياضي باستمرار في بيئة منخفضة الأكسجين. في البداية، ينخفض ​​الحد الأقصى لاستهلاك الأكسجين (VO2 _max ) بشكل ملحوظ: بنحو 7% لكل 1000  متر فوق مستوى سطح البحر. ولن يتمكن الرياضيون من استقلاب نفس كمية الأكسجين التي يستقلبونها على مستوى سطح البحر. لذا، يجب أداء أي سرعة معينة بكثافة نسبية أعلى على الارتفاعات العالية. ^{[ 16 ]}

في تمارين العدو السريع المتكرر في ظروف نقص الأكسجين ، يركض الرياضيون مسافات قصيرة تقل عن 30 ثانية بأقصى سرعة ممكنة. ويعانون من فترات تعافي غير كاملة في هذه الظروف. نسبة وقت التمرين إلى وقت الراحة أقل من 1:4، مما يعني أنه مقابل كل 30 ثانية من العدو السريع بأقصى جهد، هناك أقل من 120 ثانية راحة. ^{[ 18 ]}

أظهرت الدراسات، عند مقارنة تمارين السرعة المتكررة في ظروف نقص الأكسجين (RSH ) وتمارين السرعة المتكررة في ظروف نقص الأكسجين (RSN)، أن تمارين السرعة المتكررة في ظروف نقص الأكسجين (RSH) حسّنت من زمن الوصول إلى الإرهاق وقوة الأداء. خضعت مجموعتا تمارين السرعة المتكررة في ظروف نقص الأكسجين (RSH) وتمارين السرعة المتكررة في ظروف نقص الأكسجين (RSN) للاختبار قبل وبعد فترة تدريب استمرت 4 أسابيع. أكملت كلتا المجموعتين في البداية 9-10 جولات من السرعة القصوى قبل الوصول إلى الإرهاق التام . بعد فترة التدريب التي استمرت 4 أسابيع، تمكنت مجموعة تمارين السرعة المتكررة في ظروف نقص الأكسجين (RSH) من إكمال 13 جولة من السرعة القصوى قبل الوصول إلى الإرهاق، بينما أكملت مجموعة تمارين السرعة المتكررة في ظروف نقص الأكسجين (RSN) 9 جولات فقط. ^{[ 18 ]}

تشمل الفوائد الفسيولوجية المحتملة لنقص الأكسجين أثناء التمرين توسيع الأوعية الدموية التعويضي وتجديد الفوسفوكرياتين (PCr). تتمتع أنسجة الجسم بالقدرة على استشعار نقص الأكسجين وتحفيز توسع الأوعية الدموية. يساعد تدفق الدم المتزايد العضلات الهيكلية على زيادة توصيل الأكسجين إلى أقصى حد. كما أن زيادة مستوى إعادة تصنيع الفوسفوكرياتين يعزز إنتاج الطاقة العضلية خلال المراحل الأولى من التمارين عالية الكثافة. ^{[ 19 ]}

لا تزال طريقة التدريب RSH حديثة نسبياً وغير مفهومة تماماً. ^{[ 18 ]}

أتاحت أنظمة محاكاة الارتفاعات العالية وضع بروتوكولات لا تعاني من التناقض بين تحسين وظائف الجسم في المرتفعات العالية وزيادة كثافة التدريبات. ويمكن استخدام هذه الأنظمة لمحاكاة الارتفاعات العالية قبل المنافسات بفترة وجيزة عند الضرورة.

في فنلندا ، صمّم العالم هيكي روسكو "منزلًا مُصمّمًا للارتفاعات العالية". يقع المنزل على مستوى سطح البحر، ويخضع لضغط جوي عادي، لكن بتركيز أكسجين منخفض يبلغ حوالي 15.3% (أقل من 20.9% عند مستوى سطح البحر)، وهو ما يُعادل تقريبًا كمية الأكسجين المتوفرة في المرتفعات العالية التي تُستخدم غالبًا للتدريب على الارتفاعات العالية نظرًا لانخفاض الضغط الجزئي للأكسجين في تلك المناطق. يعيش الرياضيون وينامون داخل المنزل، لكنهم يُجرون تدريباتهم في الخارج (بتركيز أكسجين طبيعي يبلغ 20.9%). تُظهر نتائج روسكو تحسّنًا في مستويات هرمون الإريثروبويتين (EPO) وخلايا الدم الحمراء.

يمكن أيضًا استخدام الارتفاع الاصطناعي للتدريب في ظروف نقص الأكسجين، حيث يتدرب الرياضيون في جهاز محاكاة للارتفاعات العالية يحاكي ظروف بيئة المرتفعات. وبذلك، يتمكن الرياضيون من أداء تدريبات عالية الكثافة بسرعات أقل، مما يقلل الضغط على الجهاز العضلي الهيكلي. ^{[ 16 ]} يُعد هذا مفيدًا للرياضي الذي تعرض لإصابة عضلية هيكلية وغير قادر على بذل جهد كبير أثناء التمرين، وهو الجهد المطلوب عادةً للتدريب القلبي الوعائي عالي الكثافة. ولا يكفي التعرض لنقص الأكسجين خلال فترة التمرين وحدها لإحداث تغييرات في مؤشرات الدم، إذ تبقى تركيزات الهيماتوكريت والهيموجلوبين ثابتة بشكل عام. ^{[ 17 ]} وهناك عدد من الشركات التي توفر أنظمة التدريب على الارتفاعات العالية، أبرزها شركة هايبوكسيكو، التي كانت رائدة في هذا المجال في منتصف التسعينيات.

اقترح عالم من جنوب أفريقيا يُدعى نيل ستايسي نهجاً معاكساً، يستخدم فيه إثراء الأكسجين لتوفير بيئة تدريب بضغط جزئي للأكسجين أعلى من الضغط عند مستوى سطح البحر. وتهدف هذه الطريقة إلى زيادة شدة التدريب. ^{[ 20 ]}

في المرتفعات العالية، ينخفض ​​تشبع الهيموجلوبين بالأكسجين. يؤدي نقص الأكسجين هذا إلى استقرار عامل نقص الأكسجين 1 (HIF1)، مما يحفز إنتاج الإريثروبويتين (EPO)، وهو هرمون تفرزه الكليتان . [ ^{24 ] يحفز} الإريثروبويتين إنتاج خلايا الدم الحمراء من نخاع العظم لزيادة تشبع الهيموجلوبين بالأكسجين وتوصيله إلى الجسم. يُظهر بعض الرياضيين استجابة قوية لخلايا الدم الحمراء للارتفاعات العالية، بينما لا يلاحظ آخرون زيادة تُذكر في كتلة خلايا الدم الحمراء مع التعرض المزمن. ^{[ 25 ]} من غير المؤكد المدة التي يستغرقها هذا التكيف، لأن الدراسات المختلفة توصلت إلى استنتاجات متباينة بناءً على مدة التواجد في المرتفعات العالية. ^{[ 26 ]}

على الرغم من أن هرمون الإريثروبويتين (EPO) يُفرز طبيعيًا في الجسم، إلا أنه يُصنّع أيضًا صناعيًا لعلاج مرضى الفشل الكلوي ، وكذلك لعلاج المرضى أثناء العلاج الكيميائي . على مدى الثلاثين عامًا الماضية، شاع استخدام الإريثروبويتين بين الرياضيين المحترفين من خلال تعاطي المنشطات الدموية والحقن، بهدف تحقيق تفوق في سباقات التحمل. إلا أن إساءة استخدام الإريثروبويتين تؤدي إلى ارتفاع عدد كريات الدم الحمراء عن المعدل الطبيعي ( كثرة الحمر )، وزيادة لزوجة الدم، مما قد يُسبب ارتفاع ضغط الدم ، ويزيد من احتمالية الإصابة بجلطة دموية ، أو نوبة قلبية ، أو سكتة دماغية . يمكن زيادة إفراز الإريثروبويتين الطبيعي من الكلى عن طريق التدريب على المرتفعات، ولكن للجسم حدود في كمية الإريثروبويتين الطبيعي التي يُفرزها، وبالتالي تجنب الآثار الجانبية الضارة لتعاطي المنشطات غير المشروعة.

طُرحت آليات أخرى لتفسير فائدة التدريب على المرتفعات. لم تُظهر جميع الدراسات زيادةً ذات دلالة إحصائية في عدد خلايا الدم الحمراء نتيجةً لهذا التدريب. فسّرت إحدى الدراسات نجاح التدريب بزيادة شدته (بسبب زيادة معدل ضربات القلب والتنفس ). ^{[ 15 ]} وقد أسفر هذا التدريب المُحسّن عن آثار استمرت لأكثر من 15 يومًا بعد العودة إلى مستوى سطح البحر.

يزعم فريق آخر من الباحثين أن التدريب على المرتفعات يحفز استخدامًا أكثر كفاءة للأكسجين من قِبل العضلات. ^{[ 23 ]} قد تنشأ هذه الكفاءة من استجابات أخرى عديدة للتدريب على المرتفعات، بما في ذلك تكوين الأوعية الدموية ، ونقل الجلوكوز، وتحلل الجلوكوز ، وتنظيم درجة الحموضة، وكل منها قد يفسر جزئيًا تحسن أداء التحمل بغض النظر عن زيادة عدد خلايا الدم الحمراء. ^{[ 5 ]} علاوة على ذلك، فقد ثبت أن ممارسة الرياضة على ارتفاعات عالية تُسبب تعديلات عضلية في نسخ جينية محددة، وتحسين خصائص الميتوكوندريا في العضلات الهيكلية. ^{[ 27 ] [ 28 ]}

في دراسة قارنت بين فئران نشطة في المرتفعات العالية وفئران نشطة على مستوى سطح البحر، مع مجموعتين ضابطتين خاملتين، لوحظ أن أنواع ألياف العضلات تغيرت وفقًا لتحديات التوازن الداخلي، مما أدى إلى زيادة الكفاءة الأيضية خلال دورة بيتا التأكسدية ودورة حمض الستريك ، مما يدل على زيادة استخدام الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) للأداء الهوائي. ^{[ 29 ]}

نظراً لانخفاض الضغط الجوي في المرتفعات العالية، يجب أن يكون ضغط الهواء داخل الجهاز التنفسي أقل مما هو عليه في المرتفعات المنخفضة حتى يحدث الشهيق. لذلك، يتطلب الشهيق في المرتفعات العالية عادةً انخفاضاً أكبر نسبياً للحجاب الحاجز الصدري مقارنةً بالمرتفعات المنخفضة.