Результаты исследования T. Wang et al. (2024) представляют особый интерес с точки зрения сопоставления влияния высокоинтенсивной интервальной тренировки с нагрузками одинаковой продолжительности и интенсивности (по RPE-оценке), но двух разных видов силовой и циклической (велоэргометрической) на жесткость артрий, вегетативную модуляцию сердца и сердечные биомаркеры. В качестве последних использовались уровень сердечного тропонина-Т (cTnT), который связан с повышенным уровнем повреждения миокарда (в частности, было показано, что его уровень увеличивается после длительных и высокоинтенсивных физических упражнений у здоровых людей), а также аминоконцевой натрийуретический пептид про-В-типа (NT-proBNP), также являющийся биомаркером для диагностики повреждения миокарда и прогноза (повышенный уровень NT-proBNP отражает повышенную нагрузку на стенку миокарда). И если ранее проводились исследования, в которых оценивались изменения cTnT и NT-proBNP под влиянием тренировок на выносливость или соревнований (M. Zheng et al., 2022), то аналогичная оценка для разных режимов ВИИТ не проводилась.
Данная проблема заинтересовала авторов в первую очередь, в связи с тем, что в последние годы все большее внимание привлекает и все более широко используется на практике высокоинтенсивная интервальная тренировка с отягощениями (R-HIIT), включающая упражнения со свободными весами (штанги, гантели или гири), специализированным оборудованием и весом тела. При том, что существует явный недостаток исследований, изучающих специфические сердечно-сосудистые эффекты различных режимов тренировок ВИИТ. Таким образом, это исследование было направлено на экспериментальное сравнение острых эффектов высокоинтенсивных интервальных циклических тренировок (C-HIIT) и высокоинтенсивных интервальных тренировок с отягощениями (R-HIIT) на комплекс перечисленных выше показателей у здоровых молодых мужчин (n=11) в формате перекрестного рандомизированного исследования. Оценка эффектов проводилась на основе анализа динамики комплекса показателей, включавшего: изменение среднего арифметическое правого и левого сердечно-голеностопного сосудистого индекса (Cardio ankle vascular index CAVI), вариабельность сердечного ритма (ВСР) и систолическое артериальное давление (САД), измерявшихся до, сразу после выполнения и через 30 минут после выполнения упражнений в C-HIIT и R-HIIT с использованием системы скрининга сосудов VaSera VS-1500 (Fukuda Denshi, Beijing, China). Кроме того, до тренировки, через 5 мин и через 35 мин после нее проводился отбор образцов крови на содержание сердечного тропонина-Т (cTnT) и амино-концевого натрийуретического пептида про-B-типа (NT-proBNP), которые оценивались с помощью ИФА. В обоих видах тренировки использовался одинаковый протокол ВИИТ (интервалы высокой интенсивности 10 × 60 секунд, разделенные 60 секундами активного восстановления). Программа C-ВИИТ с использованием велоэргометра состояла из 10 60-секундных рабочих интервалов при 90 % максимальной мощности (частота педалирования 665 об/мин), разделенных 60-секундными интервалами активного восстановления (при 25 % максимальной мощности).
Протокол R-ВИИТ состоял из 10 рабочих интервалов по 60 секунд, разделенных 60-секундными периодами восстановления. Во время рабочих интервалов участники выполняли приседания (сгибание ног в коленях до прямого угла) со штангой с нагрузкой 20 % веса тела. Эксцентрическая фаза каждого приседания длилась 1 секунду, концентрическая фаза выполнялась максимально быстро до положения стоя. Контроль темпа движений проводился с помощью метронома (60 ударов в минуту). Основные результаты эксперимента представлены в таблице 1.5.
Согласно результатам данного исследования, R-HIIT и C-HIIT вызывали схожие острые реакции в показателях сердечной вегетативной модуляции и сердечных биомаркерах. Тем не менее, R-HIIT был более эффективен в снижении артериальной жесткости у здоровых молодых мужчин. Кроме того, было установлено, что увеличение сердечных биомаркеров (cTnT, NT-proBNP), индуцированное тренировками в обоих режимах, было обратимым и не вызывали патологических изменений в миокарде.
Результатами целого ряда научных исследований убедительно продемонстрировано, что в расчете на единицу затраченного времени ВИИТ-тренировки более эффективны в производстве необходимых изменений в биохимии мышц для фитнеса и повышения производительности, чем тренировки с постоянной нагрузкой. Так, исследование, проведенное M. J. Gibala et al. (2006) показало, что 2,5 часа спринтерских интервальных тренировок (SIT) привели к таким же биохимическим изменениям в мышцах, как и 10,5 часов традиционных тренировок на выносливость (ET), т. е. при тех же результатах общий объем тренировок был на 90 % ниже для SIT по сравнению с ET.
Таблица 1.5. Характеристика изучаемых показателей и их изменений под влиянием ВИИТ в разных режимах (T. Wang et al., 2024)
Примечание: * различия достоверны (P < 0,05) между C-HIIT и R-HIIT, # различия достоверны (P < 0,05) по сравнению с предыдущим измерением; C-HIIT: высокоинтенсивная интервальная велотренировка; RHIIT: высокоинтенсивная интервальная тренировка с отягощениями; CAVI: среднее арифметическое правого и левого сердечно-голеностопного сосудистого индекса; САД: систолическое артериальное давление; lnHF: переменная в частотной области была высокочастотной; lnRMSSD: среднеквадратичное значение последовательных разностей между соседними нормальными интервалами R-R; цТнТ: сердечный тропонин-Т; NT-proBNP: аминоконцевой натрийуретический пептид про-В-типа
Изучив и сравнив изменения переносимости физических нагрузок и особенности молекулярной и клеточной адаптации в скелетных мышцах после низкообъемной спринтерской интервальной тренировки (SIT 46 повторений 30-секундного педалирования «на полную мощность» при 250 % Vo2peak с 4-минутным восстановлением) и высокообъемной тренировки на выносливость (ЕТ 90120-минутного непрерывного цикла при 65 % Vo2peak) в ходе двухнедельного эксперимента, авторы, в частности, обнаружили, что образцы биопсии, полученные до и после тренировки, свидетельствуют об одинаковом увеличении окислительной способности мышц, что отражалось максимальной активностью цитохром-с-оксидазы (COX) и содержанием белка субъединиц II и IV COX (P < 0,05), при этом COX II и IV мРНК не изменились.
Индуцированное тренировкой увеличение буферной способности мышц и содержания гликогена также было одинаковым между группами. В обоих случаях (и без различий между группами) сократилось время, необходимое участникам эксперимента на преодоление дистанций велогонок на 50 и 750 км. Учитывая столь существенную разницу в объеме тренировок, эти данные показывают, что SIT является эффективной тренировочной стратегией, позволяющей вызвать быструю адаптацию скелетных мышц и выполнение упражнений, сопоставимые с ET.
Китайские ученые (Xueqian, Zh. et al., 2023) провели сравнение эффективности использования интервальных тренировок высокой и средней интенсивности, где показали, что ВИТ позволяют повысить как функциональные показатели спортсменов, так и значительно улучшить уровень физической подготовленности, особенно в спринтерском беге, йо-йо тесте, тесте на ловкость.
Приводятся экспериментально полученные доказательства того, что ВИИТ может улучшить максимальное потребление кислорода (VO2 max один из ключевых показателей аэробной выносливости) более эффективно, чем выполнение только традиционных длительных аэробных тренировок с постоянной равномерной нагрузкой (T. P. Smith et al, 2003; B. S. Denadai et al., 2006; R. Rozenek et al., 2007; J. Helgerud et al., 2007; F. Esfarjani et al., 2007; T. A. Astorino et al., 2018 и др.).
Положением, многократно подтверждаемым результатами исследований, является то, что даже очень небольшие объемы ВИИТ могут оказаться эффективными для повышения и поддержания уровня аэробной выносливости. Группа канадских исследователей (J.G.E.Zelt et al., 2014) изучала эффекты сокращения продолжительности рабочего интервала при ВИИТ-тренировке. В частности, оценивалось влияние уменьшения продолжительности повторов нагрузки с 30 до 15 секунд на прирост максимальной и субмаксимальной производительности по итогам 4-недельной тренировочной программы. Проводилось экспериментальное сравнение трех программ:
1. Тренировка на выносливость, состоящая из 60 минут велонагрузки постоянной интенсивности, 3 занятия в неделю в течение первых двух недель, затем продолжительность занятия увеличивалась до до 75 минут;
2. Спринтерская интервальная тренировка на велотренажере, состоящая из повторяющихся 30-секундных интервалов «all-out», начиная с 4 интервалов за занятие в течение первых недель, с последующим увеличением до 6 интервалов за тренировку;
3. Спринтерские интервалы (режим работы см. выше), но с продолжительностью интервалов всего 15 секунд.
Ключевой вывод 4-недельного эксперимента: все три группы добились одинакового улучшения показателей физической подготовленности, т. е. сокращение объема интервальной работы на 50 % по-прежнему давало те же преимущества: всего от 3 до 4,5 минут рабочих интервалов в неделю давали те же приросты физической формы, что и 180225 минут в неделю. Авторы акцентируют внимание на необходимости учета спортивной квалификации участников данного исследования: субъекты были здоровыми и активными, но не были высококвалифицированными спортсменами.
Группой швейцарских ученых (Jacobs R et al., 2013) оценивались результаты программы HIIT-тренировок, состоявшей из шести занятий в течение 2 недель (тренировки каждые 23 дня). Каждая тренировка состояла из повторения 60-секундных интервалов, выполняемых с интенсивностью, соответствующей пиковой мощности, достигнутой во время велоэргометрического теста с возрастающей нагрузкой (249 ± 52 Вт). Высокоинтенсивные интервалы чередовались с 75-секундными интервалами низкоинтенсивного педалирования (30 Вт) для восстановления. Испытуемые выполнили 8 интервалов высокой интенсивности в течение первых двух тренировок, 10 интервалов во время третьей и четвертой и 12 интервалов в течение последних двух тренировок. Ежедневно перед тренировкой выполнялась 3-минутная разминка с нагрузкой 30 Вт. Время, затрачиваемое на каждую тренировку, варьировалось от 21 мин для первых двух сессий, 25 мин для 3-й и 4-й сессий и 30 мин для последних двух сессий. Общее время, затраченное на тренировку в течение 2 недель, включая разминку и восстановление, составило менее 3 часов. К концу эксперимента уровень МПК спортсменов повысился в среднем на 8 % (рисунок 1.8). То, что всего шесть коротких тренировок (каждая продолжительностью около 20 минут) привели к такому значительному увеличению аэробной мощности, свидетельствует о высокой эффективности данной ВИИТ-программы. Не менее важным является и то, что тесты показали: эти приросты были результатом улучшения потребления кислорода в мышцах в результате увеличения «митохондриальной плотности» вида адаптации, который обычно связан с большими объемами аэробных тренировок (рисунок 1.9).
Рисунок 1.8. Изменение уровня физической подготовленности после выполнения программы высокоинтенсивной интервальной тренировки (ВИИТ) (Jacobs R et al., 2013). A: изменения МПК (V˙ O2peak) и максимальной мощности, достигнутые во время тестов с возрастающей нагрузкой, представлены на левой и правой оси Y соответственно. B: улучшения во время гонки на время (ТТ) и средняя выходная мощность во время гонки на время представлены на левой и правой оси Y соответственно. Столбцы, заполненные белым и серым цветом, представляют исходные значения измерений и измерения после ВИИТ-программы, соответственно. Значения представлены как средние ± SE. Уровень достоверности различий между пре- и пост-значениями * P <0,05, ** P <0,01
Рисунок 1.9 Изменения в содержании и функциях митохондрий после выполнения программы высокоинтенсивной интервальной тренировки (ВИИТ) (Jacobs R et al., 2013). Масс-специфические респирометрические измерения (A), активность цитохром-с-оксидазы (COX) (B)и митохондриально-специфические респирометрические значения (C). LN дыхание в отсутствие аденилатов; PETF способность к окислению жирных кислот; PCI, субмаксимальное состояние Stat3 через комплекс I; P, максимальное состояние 3 дыхание способность к окислительному фосфорилированию; LOMY индуцированное олигомицином утечное дыхание; ETS пропускная способность электрон-транспортной системы; PCII, субмаксимальное Stat3 дыхание через комплекс II. Столбцы, заполненные белым и серым цветом, представляют исходные значения измерений и измерения после ВИИТ-программы, соответственно. Значения представлены как средние ± SE. Разница между соответствующими измерениями до и после ВИИТ: * P < 0,05, ** P < 0,01.
Полученные экспериментальные данные свидетельствуют и о том, что ВИИТ также может увеличить способность мышц использовать жир (жирные кислоты) для получения энергии, что не только означает, что они могут сохранять запасы гликогена, тем самым продлевая выносливость, но также могут помочь тем, кто пытается скорректировать состав тела за счет снижения жировой массы (M. J. Gibala et al., 2012).
В то время, как большинство исследований, касающихся эффектов ВИИТ при выполнении велонагрузки, проводятся в формате экспериментов с ножным педалированием, P. Schoenmakers et al. (2016) опубликованы результаты эксперимента, в котором проводился сравнительный анализ результатов 7-недельных тренировочных программ непрерывных тренировок умеренной интенсивности (MICT) и высокоинтенсивных интервальных тренировок (HIIT) при выполнении педалирования руками. Обосновывая эффективность своего исследования, авторы отмечают, что адаптация к тренировкам на выносливость хорошо задокументирована для тренировок, включающих упражнения для нижней части тела, таких как бег и езда на велосипеде, в которых программы обоих рассматриваемых видов нагрузки приводят к увеличению физиологических показателей, функциональных возможностей спортсменов на выносливость. И хотя эти методы тренировки по-разному стимулируют митохондриальный биогенез (Gibala and McGee, 2008; Laursen, 2010), и тот, и другой приводят к увеличению способности генерировать АТФ аэробным путем, что в итоге способствует повышению выносливости. Но в тех случаях, когда спортсмены задействуют преимущественно верхнюю часть тела (например, в езде на велосипеде или гонках на инвалидных колясках), ими используется гораздо менее активная мышечная масса. Следствием этого, по гипотезе авторов, становится то, что тренировка меньшей мышечной массы может привести к различным физиологическим реакциям на тренировки на выносливость по сравнению с режимами упражнений, включающими мышечную массу более крупных нижних частей тела (Miles et al., 1989; Schneider et al., 2002). В ходе эксперимента участники HIIT-группы выполнили 14 интервальных тренировок 4 × 4 минуты с интенсивностью 85 % резерва ЧСС и семь непрерывных тренировок с 55 % ЧСС (каждая 2-я тренировка недели). Участники MICT-группы выполнили 21 тренировку по 30 мин при 55 % резерва ЧСС. Основные результаты эксперимента в таблице 1.6. Полученные P. Schoenmakers et al. (2016) результаты показали, что, как и в тех видах спорта на выносливость, в которых основная или вся нагрузка приходится на нижнюю часть тела, ВИИТ-тренировки оказались очень эффективными в улучшении функциональных возможностей, обеспечивающих выполнение упражнений с нагрузкой на верхнюю часть тела. Хотя по сравнению с контрольной группой произошло достоверное улучшение показателей в обеих тренировочных группах, выявлена более высокая эффективность программы в группе ВИИТ: МПК и пиковая мощность улучшились в ней в большей степени, чем в группе непрерывных тренировок умеренной интенсивности, что позволило авторам рекомендовать включение HIIT в тренировочные программы спортсменов соответствующих специализаций.