Читать онлайн Теоретические основы и практические аспекты высокоинтенсивной интервальной тренировки бесплатно

© Федотова Е. В., Сиделев П. А., текст, рисунки, 2024

* * *

Список сокращений

– ACWR (англ. Acute: Chronic Workload Ratio, т. е. соотношение «Острая: Хроническая тренировочная нагрузка ACWR – соотношение факторов усталости и подготовленности (англ. Acute: Chronic Workload Ratio)

– ADP – аденозиндифосфат (АДФ)

– AMP – аденозинмонофосфат (АМФ)

– ANOVA (англ. Analysis of variance) – дисперсионный анализ

– APR (англ. anaerobic power reserve) – анаэробный запас мощности

– ASR (англ. anaerobic speed reserve) – анаэробный запас скорости

– ATP – аденозинтрифостфа (АТФ)

– COD-test (англ. Change of Direction test) – тест с изменением направления на ловкость

– DFA-alpha1 (англ. Detrended Fluctuation Analysis alpha 1) – нелинейный индекс ВСР, основанный на свойствах фрактальной корреляции

– ES (англ. Effect Size) – размер эффекта

– HF (англ. High Frequency) – волны высокой частоты от 0,4 до 0,15 Гц

– HHb – гемоглобин

– HIIT (англ. – High Intensity Interval Training) – высокоинтенсивная интервальная тренировка

– HRV (англ. Heart Rate Variability) – вариабельность сердечного ритма

– LDG – лактатдегидрогеназа

– LF (англ. Low Frequency) – волны низкие частоты в диапазоне 0,04–0,15 Гц

– LnRMSSD (англ. Natural Logarithm Transform Of Root Mean Square Of Successive Differences) – логарифмически преобразованное среднеквадратичное значение последовательных разностей RR-интервалов

– LT (англ. lactate threshold) – лактатный порог

– MAP (англ. Maximum Aerobic Power) – максимальная аэробная мощность

– MET – метаболический эквивалент

– mLOC (англ. Mitochondrial Lactate Oxidation Complex) – митохондриальный лактат-окисляющий комплекс

– MLSS (англ. Maximal Lactate Steady State) – максимальное устойчивое состояние лактата

– MCTs (Monocarboxylate transporters) – монокарбоксилатные транспортеры (белки-переносчики)

– MSS – максимальная скорость бега

– OBLA (англ. Onset Blood Lactate Accumulation) – фиксированный уровень лактата

– RMSSD (англ. Root Mean Square of Successive Differences) – среднеквадратичное значение последовательных разностей RR-интервалов

– RPE (англ. Rating of Perceived Exertion) – уровень воспринимаемого напряжения

– RST – повторная спринтерская тренировка

– sRPE (англ. session Rating of Perceived Exertion) – оценка воспринимаемого напряжения, вызванная тренировкой

– SSG (англ. Small Side Games) – специальные игровые упражнения на небольших площадках и/ или с небольшим числом игроков

– TT (англ. time trial) – гонка на время

– VE/VCO₂ – вентиляционный эквивалент по СО₂ (соотношение легочной вентиляции и объема образуемого СО₂)

– VE/VO₂ – вентиляционный эквивалент по О₂ (соотношение легочной вентиляции и объема потребляемого О₂)

– VO₂max – максимальное потребление кислорода

– VT (англ. ventilatory threshold) – вентиляционный порог

– vVO₂max – скорость бега на уровне МПК

– АДФ – аденозиндифосфат

– АЛТ – аланинаминотрансфераза

– AMPK – аденозин-монофосфат-активируемая протеинкиназа

– АнП – анаэробный порог (ПАНО)

– АОП – активная ортостатическая проба

– АПК – аппаратно-программный комплекс

– АСТ – аспартатаминотрансфераза

– АТФ – аденозинтрифосфат

– АэП – аэробный порог

– ВИИТ – высокоинтенсивная интервальная тренировка

– ВНС – вегетативная нервная система

– ВСР – вариабельность сердечного ритма

– КрФ – креатинфосфат

– КФК – креатинфосфокиназа

– ЛВ – легочная вентиляция

– ЛДГ – лактатдегидрогеназа

– МАМ – максимальная алактатная мощность

– МВ – мышечное волокно

– МПК – максимальное потребление кислорода

– ПАНО – см. АнП

– СВ – сердечный выброс

– СИТ – спринтерская интервальная тренировка

– УОС – ударный объем вердца

– ЧСС – частота сердечных сокращений

– ЭМГ – электромиография

– ЭЭГ – электроэнцефалография

Введение

В число наиболее популярных в современном спорте методов безусловно входит интервальная тренировка. Первые документальные свидетельства использования интервального метода тренерами и спортсменами относятся к началу прошлого века. Основной идеей таких тренировок было разделение соревновательной дистанции на несколько отрезков, которые спортсмен преодолевал с соревновательной или даже более высокой интенсивностью. Росту популярности метода способствовало прежде всего его использование ведущими спортсменами и тренерами, а подтверждением его высокой эффективности становились те результаты, достижение которых он обеспечивал.

Начавшаяся коммерциализация спорта, стремительное развитие цифровых технологий в конце прошлого и начале текущего столетия, привели к бурному росту спортивной науки. Проведение большого количества научных исследований в области теории, методики, практики интервальных тренировок помогло не только доказать эффективность применения интервальной тренировки, но и, что особенно важно, понять, каким образом, изменяя переменные, определяющие направленность воздействия нагрузки, можно управлять теми адаптационными изменениями в организме спортсмена, которые необходимы для обеспечения роста спортивного результата.

Со временем стало появляться все больше разновидностей рабочих интервалов. И на сегодняшний день под методом интервальной тренировки подразумеваются очень разнообразные по форме тренировочные нагрузки с чередованием периодов работы и отдыха. Такие нагрузки используются как в циклических дисциплинах, так и в спортивных играх и видах спорта, требующих проявления различных физических качеств и способностей. Сегодня метод ВИИТ привлекает особое внимание благодаря высокой, многократно подтвержденной практикой, эффективности, заключающейся в способности обеспечивать сопоставимое или даже более существенное улучшение результатов за гораздо меньшее время по сравнению с тем, что требуют упражнения низкой и средней интенсивности. Требуя значительных физических усилий, вызывая существенную постнагрузочную усталость, при правильном применении и адекватном восстановлении интервальные тренировки, в то же время, обеспечивают быстрое повышение уровня подготовленности и функциональных возможностей спортсмена. Метод показал свою эффективность, прежде всего, при использовании в подготовке спортсменов высокой квалификации. В то же время он находит свое применение и в работе с молодыми спортсменами, и в тренировке спортсменов-любителей, что свидетельствует о широкой целевой аудитории его применения.

За прошедшее столетие интервальные тренировки прошли путь от «пионерских» экспериментов и разработок отдельных выдающихся спортсменов и тренеров-новаторов до метода с научно-подтвержденной эффективностью, ставшего неотъемлемой частью подготовки спортсменов высокого класса. Дальнейшее совершенствование метода в значительной степени связано с получением новых научных данных и использованием новых научных подходов, позволяющих преодолеть существующие ограничения и способствующих выводу на новый уровень понимания механизмов адаптации, обусловленной воздействием ВИИТ.

В настоящей монографии была поставлена задача проанализировать и обобщить основные принципы и современные тенденции использования высокоинтенсивных интервальных тренировок, факторы обеспечения максимальной эффективности такого вида «жестких» нагрузок при подготовке спортсменов, а также показать весь тот спектр подходов и методов, которые используются в современной спортивной науки для изучения и обоснования эффективности использования методов подготовки спортсменов, в то числе – высокоинтенсивной интервальной тренировки.

Материалы монографии могут быть интересны и специалистам-практикам. Использование научно-обоснованных методических подходов в практической работе позволит специалистам более эффективно планировать развивающие тренировки в формате ВИИТ. С помощью различных сочетаний комплекса переменных, определяющих направленность и силу тренировочного воздействия, тренеры смогут подбирать оптимальную величину нагрузки для каждого из спортсменов и таким образом значительно увеличивать эффективность программ спортивной подготовки.

Глава 1. История и современное состояние вопроса: интервальный метод и высокоинтенсивная интервальная тренировка

Интервальная тренировка является, пожалуй, одним из наиболее обсуждаемых и популярных методов тренировки в современном спорте, прежде всего, в его циклических видах с преимущественным проявлением выносливости. Данный метод часто рассматривается как очень мощная, эффективная с точки зрения временных затрат стратегия, стимулирующая быструю метаболическую реакцию, привлекая особое внимание благодаря высокой, многократно подтвержденной практикой, эффективности, заключающейся в способности обеспечивать сопоставимое или даже более существенное улучшение результатов за гораздо меньшее время по сравнению с тем, что требуют упражнения низкой и средней интенсивности. Требуя больших физических усилий, вызывая значительную постнагрузочную усталость, при правильном применении и адекватном восстановлении интервальные тренировки, в то же время, обеспечивают быстрое повышение уровня подготовленности и функциональных возможностей спортсмена. Метод показал свою эффективность, прежде всего, при использовании в подготовке спортсменов высокой квалификации. В то же время он находит свое применение и в работе с молодыми спортсменами, и в тренировке спортсменов-любителей, что свидетельствует о широкой целевой аудитории его применения. Интервальные тренировки могут быть включены в подготовку спортсменов разных видов спорта и базироваться на использовании разных упражнений, обеспечивая при этом разный уровень специфичности воздействия.

В подготовке спортсменов, специализирующихся в видах, связанных с проявлением выносливости, интервальная тренировка начала использоваться более века назад, а с 60-х годов прошлого века стала уже обычной практикой. Т. е. интервальный метод, в целом, не является чем-то абсолютно новым. Разработан он была в ходе практической работы тренеров и спортсменов, пытавшихся найти возможность выполнять большие объемы интенсивной тренировочной работы с меньшим физиологическим напряжением. Иными словами, выполняя такую высокоинтенсивную работу дробно, отдельными отрезками, разделенными интервалами отдыха, а не непрерывно, спортсмен может поддерживать высокоинтенсивный стимул дольше, с меньшим накопленным физическим напряжением и с необходимыми полезными адаптациями, специфическими для его вида спортивной деятельности (рисунок 1.1).

Первые документальные свидетельства, подтверждающие использование спортсменами и тренерами элементарных форм интервальных тренировок, относятся к началу 20-го века – до того, как был придуман сам термин. Известно, например, что в 1912 году олимпийский чемпион по бегу на 10 000 м Ханнес Колехмайнен из Финляндии уже использовал интервальную тренировку в специфичном для бега на 10 км темпе. Он тренировался, используя от 5 до 10 повторений по 3 минуты 5 секунд на каждые 1000 м (19 км/ч). Интересно, что 80 лет спустя аналогичная интервальная тренировка проводится со скоростью бега 22,7 км/ч» (V. Billat, 2001).

Самыми знаменитыми и именитыми из «пионеров» разработки и практического использования интервальных тренировок были известный финский бегун, многократный олимпийский чемпион и многократный рекордсмен мира Пааво Нурми, прозванный «Летящим финном» или «Королем бегунов», и его тренер Лаури Пихала. Основными элементами подготовки Нурми были ходьба, бег, гимнастика, а также интервальные тренировки (Billat, 2001). Он научился измерять свой темп и его влияние с помощью секундомера, и, как правило, никогда не бегал без секундомера в руке. Финский тренер Лаури Пихала в своей книге «TerraceTraining» (1920) подчеркнул важность баланса между нагрузкой и отдыхом в методе, основанном на чередующихся периодах работы и восстановления, который получил дальнейшее развитие в конце 1930-х годов в форме интервальной подготовки (Bourne, 2008). В 1930-х годах шведский тренер Геста Холме изобрел фартлек (Fartlek), что в переводе со шведского означает «игра скоростью».

Рисунок 1.1. Схематичное представление соотношения нагрузки (на примере нагрузки с МПК-интенсивностью) при непрерывной и интервальной тренировке: интервальная тренировка обеспечивает возможность выполнения большего объема упражнения с высокой интенсивностью

В 40-е годы немецкий специалист В. Гершлер (W. Gershler), зарекомендовавший себя как один из ведущих тренеров по бегу в мире в середине двадцатого века, разработал свой интервальный метод – модель тренировки, выполняемой на определенной ЧСС с периодами отдыха (Gerschler, Roskamm & Reindell, 1964). В этой модели спортсмены выполняли бег на короткую дистанцию с целевой ЧСС 180 уд/мин, после чего следовал период отдыха до тех пор, пока ЧСС не снизился до 120 уд/мин, после чего можно было приступить к следующему повторению. Совместная работа с Г. Рейнделлом, известным немецким кардиологом, помогла обеспечить научное обоснование этого метода тренировки. Изучая кардио-эффекты интервальной тренировки, они показали, что стимул для улучшения ударного объема возникает во время интервалов восстановления между пробежками, когда ЧСС снижается после рабочего отрезка. Эффективность метода была подтверждена проведенным ими исследованием, в котором 21 день ВИИТ вызвал увеличение объема сердца на 20 % и улучшение выносливости бегунов на средние и длинные дистанции. Таким образом, акцент тренировки был сделан на интервале восстановления, что побудило Гершлера и Рейнделла называть такой вид нагрузки «интервальной работой» или «интервальной тренировкой». Эффективность тренировочных инноваций Гершлера убедительно подтвердили результаты выступлений немецкого бегуна Рудольфа Харбига. Тренируясь по предложенной Гершлером «экспериментальной методике», Харбиг установил ряд мировых рекордов в беге на дистанциях 400, 800 и 1000 м. Гершлер успешно тренировал и других бегунов мирового класса, таких как Бартель, Пири, Херманс, Моэнс, Баррис. Одним из самых известных спортсменов, принявших данную модель интервальных тренировок, является Р. Баннистер, который впервые пробежал 1,6 км (1 милю) менее чем за 4 минуты. Его тренировочный протокол включал 10 × 400 м бега за 60 с, разделенных 2-минутным отдыхом. Несмотря на явные успехи его спортсменов, Гершлеру не удалось избежать и большого количества критики: многие оппоненты считали его метод «слишком жестким и опасным».

Метод Гершлера развивался и менялся на протяжении многих лет. Наиболее четко он был описан самим автором в 1963 году в журнале Track Technique (W. Gershler, 1963). В статье обосновываются преимущества интервальной тренировки по сравнению с методом длительной равномерной нагрузкой, который набирал популярность среди бегунов благодаря разработкам А. Лидьярда. Признавая, что длительный бег с постоянной нагрузкой также развивает сердце, Гершлер отмечал три ключевых преимущества интервальной тренировки, которая: 1. занимает меньше времени; 2. является более мощным стимулом; 3. позволяет более точно контролировать интенсивность и продолжительность нагрузки. В качестве критериев, определявших протокол нагрузки, Гершлер предлагал использовать продолжительность усилия, выбранную скорость, продолжительность восстановления, количество повторений. А основной целью интервальной тренировки являлось «развитие большого, сильного сердца»: «Существует тесная связь между работоспособностью и размерами сердца» (W. Gershler, 1963). И именно фаза восстановления, а не нагрузки, развивает сердце, или, как утверждал Гершлер, «позволяет стимулу, особенно сильному, достичь сердца». Восстановление может быть как пассивным (например, лежа на спине), так и активным (бег трусцой). Но до начала следующего повторения ЧСС должна снизиться до 120–140 уд/мин. В следующей статье (Gershler, 1964) основное внимание было уделено мышцам. В частности, подчеркивалось, что воздействие интервальной тренировки оказывается более сильным стимулом для мышц, чем длительная равномерная нагрузка. Для объяснения этого была введена концепция локальной мышечной выносливости как «способности клеток приспосабливаться к состоянию кислородного долга», а также положение о необходимости баланса между общей выносливостью и локальной мышечной выносливостью (например, бегунам на средние дистанции потребуется больше локальной мышечной выносливости, а для бегунов на длинные дистанции баланс будет равным).

Интервальный метод получил еще большую популярность в 1950-х годах после того, как трехкратный олимпийский чемпион в беге на 5000 м, 10 000 м и марафоне Эмиль Затопек из Чехословакии описал свою тренировку. Согласно этому описанию, с начала 1943 года со своим тренером Йозефом Хроном, Затопек выполнял тренировки с короткими интервалами, бегая со скоростью, близкой к его критической скорости, рассчитанной по его личному рекорду на соревнованиях от 3 до 10 км. По оценкам, это было 85 % его скорости при VO₂max (vVO₂max; 20 км/ч или 1:12 на 400 м), при ежедневных тренировках, которые включали 5 × 200 м + 20 × 400 м + 2 × 200 м (в общей сложности 10 км), или знаменитые 100 × 400 м с включениями 200 м восстановления (от 45 с до 1:30). Примечательно, что Затопек уже «играл» с некоторыми переменными HIIT, чтобы изменить физиологические реакции во время его зимнего этапа подготовки. Например, снижая интенсивность пробежек и увеличивая интенсивность периодов восстановления (то есть уменьшать амплитуду), что повышало вклад аэробной и уменьшало вклад анаэробной системы энергообеспечения.

Варианты интервальной тренировки использовал в своей подготовке и выдающийся советский бегун Владимир Куц. Анализ выполняемых спортсменом нагрузок представлен в статье V. Billat (2001). Изучив интервальную тренировку В. Куца в течение недели, автор делает вывод, что спортсмен выполнял большое количество беговых серий, разделенных упражнениями на растяжку. Подчеркивается существенное различие от современных методических подходов: в настоящее время бегуны тренируются два раза в день, а не выполняют такую длинную программу в ходе одной тренировки.

На первых этапах разработки и совершенствования интервальной тренировки работа велась практиками – тренерами и спортсменами – эмпирически, методом проб и ошибок. Вначале это был поиск методов, дающих возможность спортсмену проводить как можно больше времени на уровне скорости/мощности нагрузки, соответствующей соревновательной или даже несколько превышающей ее. Это был творческий поиск отдельных энтузиастов, не боявшихся искать новые средства и методы подготовки, рискуя при этом, но и получая высочайшие результаты на Олимпийских играх и чемпионатах мира. Лишь с середины прошлого века эти вопросы стали привлекать внимание ученых. Более активное подключение науки, в том числе спортивной, способствовало не только детальному изучению влияния уже существовавших методов и модификаций интервальных тренировок на спортивный результат, но и установлению взаимосвязи между различными вариантами интервальной тренировки и теми ключевыми параметрами подготовленности и функционального состояния, которые этот результат обеспечивают.

В 60-е годы интервальная тренировка была впервые описана в научном журнале физиологами Рейнделлом и Роскаммом (Reindell H, Roskamm H., 1959, 1962). Различные форматы интервальных тренировок были представлены на многочисленных тренерских конференциях. Шведский физиолог П.-О. Астранд (Per-Olof Åstrand, 1960) описал кардио-респираторные реакции на длительные интервальные тренировки (3-минутные усилия) со скоростью от 90 % до 95 % скорости бега на уровне МПК (VO₂max), которые, как известно, уже вызывали VO₂max в последних повторениях, несмотря на полностью пассивные интервалы отдыха. Астранд и соавт. (1960) считали, что это была одна из лучших форм интервальных тренировок для улучшения VO₂max, поскольку все кардиореспираторные параметры были на максимуме.

Влияние высокоинтенсивных интервальных тренировок на аэробную систему высвобождения энергии в организме человека было детально и всесторонне изучено Эдвардом Фоксом (Fox EL et al., 1973, 1974, 1975 и др). Результатами его исследований было показано, что повышение МПК после высокоинтенсивной интервальной тренировки линейно связано с потребностью в кислороде (выражается в % МПК) высокоинтенсивной интервальной тренировки, что указывает на то, что интенсивность упражнений является ключевым фактором для улучшения максимальной аэробной мощности. Экспериментально было доказано, что размер прироста МПК после высокоинтенсивных интервальных тренировок, выполняемых 2 дня в неделю, не отличается от того, который достигается при тренировках в таком же режиме 4 дня в неделю. Исходя из того, что 3 тренировочных занятия в неделю было рекомендуемой частотой тренировок для улучшения МПК при «обычных» тренировках умеренной интенсивности, было постулировано, что высокоинтенсивные интервальные тренировки являются более мощным стимулом для улучшения максимальной аэробной мощности.

В плавании в 1960-х годах американский тренер по плаванию Дж. Каунсилман, способствовавший введению интервальных тренировок в плавание (Bourne, 2008), разработал шкалу “hurt-pain-agony” («страдание-боль-мучительная боль») для помощи сенсорному восприятию усталости при различных уровнях интенсивности работы, позже преобразованную в одноименную диаграмму (Counsilman, 1968).

Стремление к быстрому повышению спортивных результатов, во многом связанные с начавшимися в 80-е гг. профессионализацией и коммерциализацией спорта, способствовали активизации внимания представителей спортивной науки к поиску и обоснованию эффективных средств и методов спортивной подготовки. Одним из актуальных направлений стало всестороннее изучение и дальнейшее улучшение понимания влияния интервальной тренировки и эффектов от манипулирования ее переменными (интенсивностью, продолжительностью, режимами восстановления между сериями, условиями тренировки) на прирост показателей подготовленности спортсменов.

В 1980 году в ходе научных исследований была получена новая важная информация об «анаэробном профиле» высокоинтенсивных интервальных тренировок: получение количественной оценки анаэробной энергии во время высокоинтенсивных упражнений стало возможным благодаря методу, разработанному Ларсом Хермансеном (9, 10 из Табата 2019], связанным с оценкой кислородного долга.

В 1990-х годах методика интервальной тренировки была очень подробно описана Тимом Ноуксом в его знаменитой книге «Lore of Running» (в России издана как «Библия бега»). К этому же периоду относится и известная книга Джека Дэниелса «Формула Джека Дэниелса». Впоследствии в большинстве других видов спорта (велоспорт, плавание, гребля, лыжные гонки, триатлон) спортсмены и тренеры применяли схожие варианты тренировок.

Большое влияние на повышение популярности интервальных тренировок оказали результаты исследования японского специалиста Изуми Табата (Izumi Tabata). В период работы с японской сборной по конькобежному спорту главный тренер попросил его проанализировать эффективность тренировочного режима, включавшего в себя чередование коротких всплесков максимальных усилий с последующими короткими периодами отдыха. Кстати, сам ученый утверждает, что авторство методики принадлежит именно тренеру сборной Японии по скоростному бегу на коньках Ирисаве Коичи. Изучая возможности повышения эффективности подготовки конькобежцев, Табата, в частности, обнаружил, что примерно 4 минуты высокоинтенсивных (ВИ) упражнений 4 дня в неделю улучшали способность организма доставлять кислород к мышцам (VO₂max) примерно с той же скоростью, что и 60 минут средней интенсивности (СИ) 5 дней в неделю (I. Tabata et al., 1996). В результате эксперимента у группы СИ улучшилась работа аэробной системы (МПК увеличилось на 5 мл/кг/мин), но почти не изменились показатели анаэробной. У второй группы (ВИ) также возросли показатели аэробной системы (МПК увеличилось на 7 мл/кг/мин), а анаэробная выносливость выросла на 28 % (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2. Динамика показателей аэробных (а) и анаэробных (б) возможностей в эксперименте, проведенном И. Табата (I. Tabata, 1996). ВИИТ – высокоинтенсивная тренировка, СИТ-тренировка с нагрузкой средней интенсивности

На основе результатов исследований была разработана методика интервальных тренировок, получившая его имя и часто называемая «тренировка Табата» или «протокол Табата». Самим ученым тренировка Табата определяется как тренировка с интенсивностью, которая изматывает испытуемых во время 7-го или 8-го подходов 20-секундных велосипедных упражнений с 10-секундным отдыхом между рабочими интервалами (I. Tabata, 2019). В одном из интервью (2014), резюмируя преимущества использования данного метода, ученый подчеркивал: «В целом, существует два типа упражнений: упражнения низкой интенсивности, выполняемых в течение более длительных периодов времени, которые улучшают выносливость, и упражнения, такие как спринты, которые улучшают способность к спринту, но не влияют на аэробные возможности или выносливость. В отличие от этого, протокол Табата опирается на преимущества каждого из них». Т. о., тренировка Табата максимально нагружает как аэробную, так и анаэробную системы энергообеспечения (Tabata et al., 1996), повышая как уровень МПК (VO₂max), так и максимальный накопленный кислородный долг (MAOD) (Tabata et al., 1997). Как результат, эффективность такой тренировки превосходит другие традиционные методы тренировок с точки зрения улучшения как аэробных, так и анаэробных систем продуцирования энергии (I. Tabata, 2022).

С 2000 года наблюдается новый всплеск интереса и появление большого количества работ в области теории, методики и практики интервальных тренировок (рисунок 1.3), касающихся как сферы спортивной подготовки, так и сферы укрепления здоровья (Y. You etal., 2021). Внимание исследователей сконцентрировано уже не только на описании тех срочных и отставленных эффектов, которые вызывает интервальная тренировка (J. P. Littleetal., 2010, M. Bayatietal., 2011, MeckelY. etal., 2017, S. Birketetal., 2019 и др.). Полученные к этому времени новые научные данные позволили с позиций доказательного знания перейти к обоснованному программированию интервальных нагрузок, выбору наиболее эффективных сочетаний переменных, определяющих нагрузку упражнений, манипулированию ими с целью достижения конкретных адаптационных перестроек в организме спортсмена.

Рисунок 1.3. Количество ежегодных научных публикаций по проблемам ВИИТ, в 2000–2020 гг. (M. M. Atakanetal., 2021)

В работе G. Thibault (2003), в частности, было наглядно показано, что, выполняя непрерывное упражнение, невозможно поддерживать необходимую интенсивность нагрузки в течение того времени, какое обеспечивает суммарная нагрузка интервальной тренировки. Именно потому, что она позволяет спортсмену выполнять больший объем работы необходимой повышенной интенсивности, интервальная нагрузка часто предпочтительнее, чем непрерывная (таблица 1.1).

Существенным вкладом в объяснение механизмов действия интервальных нагрузок и обоснование их использования в подготовке спортсменов стали работы Л. В. Биллат (L. V. Billat, 2001, таблица 1.2), посвященные аэробным и анаэробным интервальным тренировкам для бегунов, П. Лаурсена и Д. Дженкинса (P. B. Laursen, D. G. Jenkins, 2002), изучавших физиологическую основу интервальных тренировок в отдельных видах спорта на выносливость, М. Бухайта и П. Лаурсена (M. Buchheit and P.B. Laursen, 2013), всесторонне рассмотревших различные аспекты теории и методики высокоинтенсивных интервальных тренировок. За ними последовали многочисленные экспериментальные исследования с участием спортсменов разной квалификации и возраста из самых разных видов спорта и с использованием разных видов протоколов интервальной тренировки (M. W. Drilleretal., 2009; P. B. Laursen etal. 2002; Ø.Sandbakk, etal., 2013 и др.).

Таблица 1.1. Ожидаемый потенциальный эффект и максимальное общее время выполнения нагрузки заданной интенсивности (по данным G.Thibault, 2003)

Примечание: здесь и далее под максимальной аэробной мощностью будет пониматься максимальная мощность, достигнутая в тесте в повышающейся нагрузкой, т.е. мощность, сопоставимая с мощностью, при которой достигается максимальное потребление кислорода (МПК).

Таблица 1.2. Основные варианты протоколов интервальных тренировок, разработанные В. Биллат

Вместе с тем, тренеры, спортсмены, представители спортивной науки до сих пор не пришли к единому пониманию и общей концепции интервальных тренировок: существуют различные классификации и модификации этого метода, нет единства терминологии и подходов к программированию тренировки и использованию интервального метода на практике, в том числе с учетом специфики видов спорта, квалификации и возраста спортсменов, необходимости сочетать эти нагрузки с нагрузками иной направленности и вписывать их в общую канву тренировочного процесса. Так, например, J. Daniels & N. Scardina (1984) писали: «Идея о том, что интервальная тренировка может быть идентифицирована по определенной интенсивности, продолжительности или количеству тренировок или по количеству или типу восстановления между тренировками, неправомерна. Скорее, интервальные тренировки стали означать любой тип прерывистых тренировок, которые с манипуляциями с количеством, интенсивностью и продолжительностью тренировок и объемами восстановления, используются для создания определенного типа стресса для организма».

Тем не менее, обобщение имеющихся в литературе формулировок, теоретических обобщений и практических подходов позволяет определить интервальную тренировку как один из методов подготовки спортсмена, при котором тренирующее воздействие на его организм оказывают многократно повторяемые «рабочие отрезки» высокой интенсивности, чередуемые с четко регламентированными интервалами отдыха (восстановления) или выполнения менее интенсивных упражнений.

В таблице 1.3 представлены модификации интервального метода, распространенные с середины 80-х гг. прошлого века и достаточно привычные для отечественных специалистов-практиков. Интервалы нагрузки, количество повторений, характер и продолжительность отдыха здесь строго запрограммированы (D. Harre, 1982, цит. по В. Б. Иссурин, 2016).

Таблица 1.3. Модификации интервального метода (по D. Harre, 1982)

Метод короткого интервала автор рекомендует использовать для выполнения тренировочных нагрузок от высокой до максимальной интенсивности; интервал отдыха зависит от различных факторов и длится от 15 с до 3 мин. При использовании метода среднего интервала нагрузка длится от 1 до 4 мин с относительно сниженной интенсивностью и интервалами отдыха приблизительно от 1 до 4 мин. Метод длинного интервала: нагрузка от 4 до 20 мин с интенсивностью, сниженной до умеренного уровня, и отдыхом продолжительностью приблизительно от 2 до 6 мин. Чистое время выполнения тренировочных нагрузок при использовании этих методов в отдельной тренировке варьирует от 3 мин (тренировка спринтера) до 3 ч (тренировка марафонца).

В современной теории и методике спортивной тренировки все большее внимание уделяется высокоинтенсивной интервальной тренировке (англ. HIIT – High Intensity Interval Training). Этим термином обозначается тот сегмент интервального метода тренировки (рисунок 1.4), в котором используются высокоинтенсивные нагрузки – от максимальной аэробной мощности (95–100 % МПК) до максимальной алактатной мощности (100 % МАМ – «all-out» – «изо всех сил»).

Рисунок 1.4. Общий вид классификации методов и место в ней интервальной тренировки и высокоинтенсивной интервальной тренировки (2017)

Поскольку в таком формате высокоинтенсивная интервальная тренировка пришла из-за рубежной теории и практики, и основные исследования в этом направлении также были проведены зарубежными специалистами, при классификации и описании видов высокоинтенсивной интервальной тренировки целесообразно придерживаться той терминологии, которая используется в оригинальных материалах. Хотя нельзя не отметить, что важной проблемой, влияющей на интерпретацию и применение интервальных тренировок, является отсутствие стандартизированной терминологии. Особенно это касается классификации интенсивности. Не существует до сих пор и единого определения термина «высокоинтенсивная интервальная тренировка» (HIIT), несмотря на его широкое использование (A. M. Coates etal., 2023). При проведении анализа литературы исследователями отмечаются определенные «нестыковки, такие как концепция «сверхмаксимальных» усилий, неоднозначность трактовки термина «высокая интенсивность» и использование различных стратегий контроля интенсивности (Viana, R.B. etal., 2018).

Одной из наиболее фундаментальных современных работ, касающихся практически всех аспектов высокоинтенсивной интервальной тренировки, является монография P. Laursen & M. Buchheit (2019). Авторы предлагают такую классификацию видов высокоинтенсивной интервальной тренировки (рисунок 1.5). В соответствии с этой классификацией, высокоинтенсивная интервальная тренировка (ВИИТ – HIIT) является формой интервальной тренировки, при которой чередуются короткие (от 5 сек до 5 мин) отрезки высокой интенсивности (от 90 % скорости/мощности МПК до максимальной скорости/мощности) с периодами менее интенсивного либо пассивного восстановления продолжительностью от 10 сек до 4 мин. ВИИТ также определяется как упражнение, состоящее из повторяющихся интервалов (отрезков) высокоинтенсивной работы, выполняемой выше лактатного порога (субъективно ощущаемое усилие – «тяжелое» или большее) или критической скорости/мощности, чередующихся с интервалами низкой интенсивности или полного отдыха.

Упражнения с использованием интервального метода могут выполняться в одну (например, 10 x 800 м – в беге) или несколько серий (например, 6 × (4 × 50 м)) в плавании и т. п. Как правило, ВИИТ-тренировка (включая разминку и заминку) может быть завершена в течение 30 минут в зависимости от интенсивности тренировки.

Рисунок 1.5. Виды высокоинтенсивной интервальной тренировки и основные параметры нагрузки интенсивных отрезков (P. Laursen, M. Buchheitetal., 2019)

Известный норвежский специалист Стивен Сейлер (Stephen Seiler) в своей работе, посвященной оптимальным вариантам распределения интенсивности и продолжительности тренировок в подготовке спортсменов в видах спорта с преимущественным проявлением выносливости (S. Seiler, 2010), уделяет большое внимание и использованию высокоинтенсивных интервальных тренировок. В качестве рекомендаций для специалистов-практиков, работающих со спортсменами высшей квалификации, автор сформулировал следующие положения:

– в ходе практики подготовки и при проведении исследований обосновано и доказано, что у спортсменов, ежедневно тренирующихся в видах спорта на выносливость, примерное соотношение «80:20» для нагрузок низкой и высокой интенсивности дает отличные долгосрочные результаты;

– низкоинтенсивная (как правило, с концентрацией лактата крови ниже 2 мМ), длительная тренировка эффективна для стимулирования физиологических адаптаций и не должна рассматриваться как потерянное тренировочное время;

– высокоинтенсивные интервальные тренировки должны быть частью программы тренировок всех спортсменов в видах на выносливость; однако около двух тренировок в неделю с использованием этого метода представляется достаточным для достижения прироста производительности без чрезмерного стресса для организма спортсмена;

– ВИИТ обеспечивает довольно быстрый и выраженный прирост функциональных возможностей и спортивного результата, но вслед за этим наблюдаются быстрые эффекты плато. Чтобы избежать преждевременного застоя и обеспечить долгосрочное развитие, объем тренировочных нагрузок также должен систематически увеличиваться.

– выполнение достаточно больших объемов тренировок, направленных на обеспечение высокого уровня базовой выносливости, является важной предпосылкой для последующего значительного увеличения интенсивности тренировок, обеспечения планируемых адаптационных изменений, адекватных реакций на них и толерантности к ним организма спортсмена.

Высокоинтенсивные интервальные тренировки (ВИИТ – HIIT), становятся все более распространенными методами тренировок, используемыми для стимуляции адаптации в различных видах спорта (прежде всего, на выносливость, игровых), фитнесе, реабилитации. Метод тренировки сосредоточен на сокращении объема и увеличении интенсивности тренировочной нагрузки, обеспечении стимула для повышения уровня подготовленности и функциональных возможностей организма.

Эффективность высокоинтенсивных интервальных тренировок при решении задач разной направленности привлекает все больше внимания к этому методу специалистов, работающих как в сфере профессионального спорта, так и в любительском спорте, массовом спорте, фитнесе, и даже в медицине. Немало научных работ посвящено использованию ВИИТ пожилыми людьми и людьми с хроническими заболеваниями, в первую очередь, сердечно-сосудистой системы, в целях профилактики и кардио-реабилитации.

A. M. Coates et al. (2023) в аналитическом материале, посвященном современным взглядам на ВИИТ и их развитию в контексте как спортивной подготовки, так и поддержанию и улучшению здоровья, предлагают общую концептуальную схему классификации и применения высокоинтенсивных интервальных тренировок, показав ее соотношение с другими схемами классификации нагрузок (S. Seiler, 2010; A. Casado et al., 2023; N. A. Jamnick et al.,2020; F. C. Bull et al., 2020; G. Liguori et al., 2022 и др.) (рисунок 1.6). В контексте спортивной подготовки здесь показано и соотношение с базовой трехзонной моделью, и с одной из более детализированных (в данном случае – шестизонной) моделей, используемых спортсменами высокой квалификации. Эти зоны, как правило, различаются по различным показателям, в том числе связанным с оценкой воспринимаемой нагрузки (RPE), процентом от максимальной ЧСС или МПК, уровня лактата в крови, полученной на основе нагрузочного тестирования.

Рисунок 1.6. Концептуальная модель применения интервальных тренировок в контексте спортивной подготовки и здоровья (A. M. Coatesetal., 2023). ВИИТ – высокоинтенсивная интервальная тренировка, СИТ – спринтерская интервальная тренировка, МСС – максимальная спринтерская скорость, АРС – анаэробный резерв скорости, МАС – максимальная аэробная скорость

В контексте здравоохранения основная классификация интенсивности физической активности также трехзонная (легкая, умеренная и интенсивная (F. C. Bull et al., 2020). Эти зоны, как правило, различают по показателям, основанным на метаболических эквивалентах (МЕТ) или RPE по 10-балльной шкале. В случае использования шкал с большим количеством зон также подразумевается получение данным в ходе нагрузочного тестирования с получением таких показателей, как % ЧСС макс, резерв ЧСС или МПК.

В результате экспериментальных исследований выявлено, что, как и в случае со спортсменами, ВИТ более эффективна в целях реабилитации для улучшения выносливости, чем непрерывные тренировки средней интенсивности (HannanALetal., 2018). Австралийские ученые выяснили, что низко-объемные ВИТ (продолжительностью до 15 минут) могут вызывать аналогичные, а иногда и более значительные улучшения у пациентов с метаболическими заболеваниями (ожирение, гипертония и т. п.) в кардиореспираторной системе, показателях уровня глюкозы и артериального давления, а также деятельности сердечной мышцы по сравнению с более традиционными формами аэробных упражнений (A. Sabagetal., 2021).

В настоящее время наблюдается расширение тематики исследований, связанных с использованием метода ВИИТ. Активно изучается ее влияние на различные физиологические системы и органы организма. В частности, исследовано изменение электрической активности мозга под влиянием ВИТ по протоколу Табата (C. Merzetal., 2021). Результаты указывают на снижение активности мозга на ЭЭГ сразу после табата-тренировки и отсроченное повышение активности мозга после 10-минутного восстановления (рисунок 1.7). Это характеризует специфическую регуляцию активности мозга после высокоинтенсивных интервальных тренировок, которая отличается от активности мозга после аэробных упражнений (Brümmer, V. etal., 2011).

Влияние высокоинтенсивных интервальных тренировок на антиоксидантный статус элитных спортсменов изучалось в работе A. Ugras (2013): в процессе выполнения программы высокоинтенсивных интервальных тренировок в ходе подготовки спортсменов к Чемпионату мира по муай-тай (IMTC) оценивался уровень маркеров окислительного стресса, таких, как малоновый диальдегид (MDA), каталаза (CAT), глутатионпероксидаза (GPX), супероксиддисмутаза (SOD). Программа включала ежедневные 3-часовые тренировки во время короткого 10-дневного тренировочного предсоревновательного сбора. В результате выявлено значительное повышение уровня MDA и значительное снижение активности CAT (P < 0,05). Различия в активности SOD и GPX незначительны, что свидетельствует о достоверном влиянии высокоинтенсивных интервальных тренировок и соревнований на антиоксидантный статус спортсменов Муай Тай.

Рисунок 1.7. ЭЭГ тета-, альфа-1, альфа-2-, бета- и гамма-активность мозга до (пре-тест), сразу после (пост-тест) и через десять минут после упражнения (через 10 мин после пост-теста) (C. Merzetal., 2021)

Ö.Eken etal. (2022) экспериментально оценили влияние упражнений разной интенсивности на МПК (оцениваемого по результатам теста «Yo Yo Intermittent Recovery Test-1 (Yo Yo IR-1) и уровни компонентов нервно-мышечной и сосудистой системы у мужчин-добровольцев (нейротрофического фактора головного мозга (BDNF), рецептора тирозинкиназы B (TrKB), фактора роста эндотелия сосудов (VEGF), рецептора-гаммакоактиватора, активированного пролифератором пероксисом (PGC-1α), и иризина). Испытуемые были разделены на нетренируюущуюся контрольную группу (CNT) и две экспериментальные – LIIT-группу, использующую низкоинтенсивную (интенсивность 57-64 % ЧССмакс) и HIIT-группу, использующую высокоинтенсивную (интенсивность 85–90 % ЧССмакс) интервальную тренировку. В обеих группах «формула» интервальной тренировки была следующей: 20 сек+20 сек отдыха × 8 повторов = 320 сек × 3 серий = 960 сек (16 мин) + 9 мин (время отдыха между сериями) = 25 мин. Измерение (тестирование) изучаемых показателей проводилось трижды: перед, сразу по окончании и через 4 недели после тренировочной программы.

Результаты 4-недельного эксперимента выявили статистическую значимость различий между группами по данным YoYo IR-1, МПК, сывороточным показателям BDNF, VEGF, PGC1α, иризина и TrkB, (p<0,05). Хотя эффект взаимодействия был статистически значимым в исследовании с использованием данных PGC1α, VEGF и TrkB (p<0,05), он не был признан таковым при сравнении показателей YoYo IR-1, МПК, сывороточных показателей BDNF или иризина (p>0,05). Таким образом, упражнения HIIT и LIIT, выполняемые с 20-секундной активностью с последующим 20-секундным отдыхом, улучшили МПК и уровни BDNF, TrkB, иризина, VEGF и PGC-1α. Кроме того, было обнаружено, что упражнения HIIT оказывают более значительное влияние на эти параметры, чем упражнения LIIT (таблица 1.4).

Таблица 1.4. Сравнительный анализ показателей МПК в экспериментальной и контрольной группах в начале и в конце эксперимента (Ö.Eken et al., 2022)

Примечания: Значение р1; результат теста статистической значимости между измерениями, Значение р2; Результат межгруппового теста статистической значимости PERMANOVA, р3; результаты теста статистической значимости внутригруппового сравнения. МПК участников был рассчитан по результатам Yo-Yo теста по формуле: МПК = преодоленная дистанция (м) × 0.0084 + 36.4

Kendell B. с соавторами (B. Kendall et al., 2021) изучали влияние различных видов ВИТ на время двигательной реакции как в целом, так и с разделением на центральную и периферическую обработку сигналов с помощью электромиографии показало, что наибольший эффект был получен при применении ВИТ аэробного характера с применением упражнений с сопротивлением по сравнению с ВИТ аэробного характера. Ранее эти же авторы изучали влияние ВИТ на приобретение двигательных навыков и пришли к выводу, что выполнение ВИТ аэробного характера непосредственно перед выполнением двигательного задания может уменьшать ошибки при освоении нового двигательного навыка (B. Kendall et al., 2020).

Lohman T. et al. (2022) оценили влияние использования ВИТ на транскриптомные предикторы возраста, что позволило определить изменение биологического возраста испытуемых под влиянием данных нагрузок.

В исследовании S. C. Kao et al (2023) изучалось влияние высокоинтенсивных интервальных тренировок в качестве альтернативы аэробным упражнениям умеренной интенсивности на поведенческие и нейроэлектрические показатели тормозного контроля у детей предподросткового возраста. В ходе проведенного экспериментального исследования было, в частности, выявлено, что у детей предподросткового возраста однократная высокоинтенсивная интервальная тренировка оказывает положительное влияние на скорость обработки данных, включая тормозной контроль, но не оказывает положительного влияния на нейроэлектрический индекс распределения внимания, который улучшается только при аэробных упражнениях умеренной интенсивности.

Сравнительный анализ срочного эффекта высокоинтенсивной интервальной тренировки и тренировки Табата на ингибиторный контроль и активацию коры головного мозга у молодых людей проводится X. Shao et al. (2023). Ингибиторный контроль – основной компонент исполнительных функций, относится к способности подавлять нерелевантную информацию и контролировать предоминирующие реакции, а также сопротивляться помехам отвлекающих стимулов. Он необходим для координации психических процессов и действий в соответствии с текущими целями и планами. Дефицит ингибиторного контроля связан с синдромами дефицита внимания и гиперактивности, различными «синдромами растормаживания» и др. В аспекте данного исследования оценивалась способность участников переключать когнитивное внимание на информацию, относящуюся к задаче (основанную на внутренней характеристике стимула, такой как цвет), подавляя автоматическую реакцию на информацию, не относящуюся к задаче (основанную на внешней характеристике стимула, такой как значение слова или позиция) во время выполнения заданий Струпа и Саймона (MacLeod, 1991; Проктор, 2011). Ключевой структурой в модуляции высокоуровневых исполнительных функций, таких как ингибиторный контроль является префронтальная кора головного мозга (ПФК) (Egner et al., 2005). Изменения активации коры головного мозга в ПФК оценивались с помощью одного из методов нейровизуализации – функциональной спектроскопией ближнего инфракрасного диапазона (fNIRS) (Kim et al., 2017; Herold et al., 2018), оптического и неинвазивного метода, который отслеживает церебральную гемодинамику оксигенированных и дезоксигенированных видов гемоглобина путем измерения изменений в ослаблении ближнего инфракрасного света, проходящего через ткани.

Результатами данного исследования, с одной стороны, показано, что от исходного уровня до пост-теста интенсивная тренировка ВИИТ и тренировка по протоколу Табата не приводят к положительному влиянию на эффективность ингибиторного контроля у молодых людей. Однако, несмотря на отсутствие различий в выполнении задач, получены убедительные новые эмпирические доказательства того, что срочными (острыми) эффектами ВИИТ и Табата-тренировки являются изменения в кортикальной активации, связанные с ингибиторным контролем у молодых людей. В частности, участники, распределенные в группу ВИИТ, продемонстрировали повышенную активацию во время конгруэнтного аспекта задачи Струпа и сниженную активация во время неконгруэнтного аспекта задачи Струпа, а группа Табата показала повышенную активацию во время конгруэнтного аспекта задачи Саймона по сравнению с контрольной группой. Это дало авторам основание для предположения, что функциональная нейровизуализация может быть более чувствительной, чем показатели производительности, к острым изменениям, вызванным физическими упражнениями. Механизмы, лежащие в основе различных паттернов вызванных физическими упражнениями изменений в активации мозга для этих двух задач, пока неизвестны и требуют дополнительных исследований.

В систематизированном обзоре, проведенном Way KL et al (2018), проводится мета-анализ данных, характеризующих влияние высокоинтенсивных интервальных тренировок (HIIT) в сравнении с непрерывными тренировками средней интенсивности (MICT) на жесткость артерий и 24-часовую реакцию артериального давления, являющихся индикаторами ухудшения состояния сердечно-сосудистой системы. Авторами было обнаружено, что HIIT превосходит MICT в снижении диастолического АД в ночное время (ES: -0,456, 95 % ДИ: от -0,826 до -0,086 мм рт. ст.; P = 0,016). Близкое к значимому снижение дневного систолического (ES: -0,349, 95 % ДИ: от -0,740 до 0,041 мм рт. ст.; p = 0,079) и диастолического АД наблюдалось при HIIT по сравнению с MICT (ES: -0,349, 95 % ДИ: – от 0,717 до 0,020 мм рт. ст., p = 0,063). Никаких существенных различий не было обнаружено для других ответов АД или показателей жесткости артерий.

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 6–65 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 – 4–6 повторений 30-секундного педалирования «на полную мощность» при 250 % Vo2peak с 4-минутным восстановлением) и высокообъемной тренировки на выносливость (ЕТ – 90–120-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 180–225 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 2–3 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). L_N – 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; L_OMY – 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.

Важным прикладным направлением научных исследований в спорте является также изучение эффективности использования сочетания различных методов тренировки и эргогенных добавок. В аспекте ВИИТ такое исследование было проведено T. N. Erdogmus et al. (2023), оценивавшими влияние комбинации шестинедельных высокоинтенсивных интервальных тренировок и добавок креатина на состав тела, силовые возможности нижних конечностей и анаэробную мощность у физически активных взрослых мужчин. Авторы отмечают, что, несмотря на эффективность ВИИТ в индуцировании долговременной физиологической адаптации, она истощает запасы КрФ в мышцах и снижает уровень энергообеспечения, вызывая усталость. В ранее проведенных исследованиях было замечено, что производительность высокоинтенсивных упражнений увеличивается с увеличением внутримышечного КрФ (D. G. Syrotuik et al., 2004), что являлось основой предположения о возможной эффективности приема креатина в этом процессе, а также, что синтез КрФ и скорость митохондриального переноса АТФ в цитоплазму могут увеличиваться при адекватном уровне добавок креатина (R. C. Harris et al., 1992; E. Hultman et al., 1996).

Таблица 1.6. Соотношение изменений изучаемых показателей ручного велопедалирования при разных режимах тренировки CON (n=8), MICT (n=8)И HIIT (n=8) (P. Schoenmakers et al., 2016)

Примечание: MICT-группа – программа непрерывных тренировок умеренной интенсивности, HIIT-группа – программа высокоинтенсивных интервальных тренировок, CON – контрольная группа (не тренирующиеся) ^*– достоверны различия с результатом «до тренировки» # – достоверно совместное влияние факторов группа^*время

Участники эксперимента были разделены на две группы: группа «HIIT», выполнявшая программу ВИИТ-тренировок на основе теста Вингейта с сопротивлением, равным 7,5 % от массы тела, три раза в неделю в течение шести недель, и группа С-HIIT, сочетавшая ту же тренировочную программу с использованием добавок креатина (10 г моногидрата креатина, растворив его в 200 мл воды; креатин принимался в два приема по пять граммов, за 30 минут до и сразу после тренировки). По результатам эксперимента между группами не было существенной разницы в показателях состава тела (в т. ч., в показателях мышечной и жировой массы, общей воды в организме), независимо от приема креатина. В то же время отмечается, что в группе C-HIIT статистически достоверно улучшились итоговые показатели силы ног (p < 0,05) и параметры анаэробной мощности – пиковая мощность, средняя и минимальная мощность (p < 0,01). Основные результаты представлены в таблице 1.7.

Обсуждая итоги эксперимента, авторы указывают, что на результаты может оказывать влияние тип используемого креатина, общий объем и интенсивность нагрузки, содержание тренировки с приемом креатина, уровень физической активности участников.

Таблица 1.7. Соотношение показателей состава тела, силовых возможностей мышц ног и параметров анаэробной мощности спортсменов групп «HIIT» и «C-HIIT» (T. N. Erdogmus et al.,2023)

Примечание: ^*P<0,05; ^**P<0,01

Определенными ограничениями полученных экспериментальных результатов и основанных на них выводов остаются ряд факторов, связанных в большей степени с возможностью организации эксперимента. Так, в большинстве исследований в качестве испытуемых рассматриваются индивиды, являющиеся неспортсменами, ведущими активный образ жизни, или спортсменами-любителями, но не спортсменами высокого класса. Лишь в немногих исследованиях рассматриваются и оцениваются реальные показатели улучшения спортивного результата, вместо этого оценивается динамика косвенных показателей, например, МПК, которые хотя и влияют на спортивный результат, не являются единственными факторами, его обеспечивающими. В тех же случаях, когда рассматривается влияние ВИИТ на реальные результаты, речь в основном идет о крайне ограниченном круге соревновательных дисциплин. Кроме того, практически отсутствуют продолжительные исследования. В лучшем случае длительность эксперимента ограничивается несколькими неделями. Тем не менее, накопленный к настоящему времени немалый практический опыт проведения высокоинтенсивных интервальных тренировок в работе со спортсменами разной квалификации и в разных видах спорта, полученные результаты значительного количества научных работ, посвященных этой тематике, уже позволяют провести аналитические обзоры и подвести некоторые итоги, касающиеся как теоретического, так и практического аспектов (P. B. Laursen и D. G. Jenkins, 2002; D. Hoshino et al. 2016; Girard, J. et al., 2018; Viana, R. B.et al., 2018; F. A. Engel et al., 2018; R. N. Sultana et al., 2019; B. Kendall et al., 2020; Clemente FM et al, 2021; M. Atakan et al 2021; C. Leite et. al, 2023; A. Hall et al., 2023 и др.).

В обзоре, проведенном J. Girard et al. (2018), на основе анализа результатов 14 экспериментальных исследований показано, что результатом используемых протоколов ВИИТ стали улучшения времени преодоления дистанции: в беге на 3000 и 5000 м (p = 0,04, p < 0,05 соответственно), на спринтерских отрезках 40 м (p = 0,091), в гребле на 2000 м (p = 0,02), в велогонке на 5 миль (p < 0,05). В софтболе значительно увеличилась пиковая скорость питча (3 %), улучшился и результат в спринтерском (на 33 м) беге на коньках у хоккеистов (p < 0,05). При этом используемые протоколы тренировки не были значимыми для результатов на стайерских дистанциях в плавании (p = 0,97). Т. е., хотя ВИИТ оказывала значительное влияние на многие критерии оценки спортивных результатов, она не всегда была более эффективной, чем другие методы. Авторы подчеркивают, что несмотря на выявленные преимущества использования ВИИТ в данных видах и при данных протоколах тренировки, ее влияние варьируется и требует глубокого изучения для возможности использования в других видах спортивной деятельности.

В систематизированном обзоре F. A. Engel et al (2018) проведен мета-анализ оригинальных экспериментальных исследований о повышении выносливости и анаэробной производительности у юных спортсменов (не старше 18 лет), выполняющих высокоинтенсивные интервальные тренировки. В обзор были включены двадцать четыре исследования с участием 577 спортсменов (средний возраст: 15,5 ± 2,2 года). Среди основных выводов, сделанных авторами по итогам обзора, можно отметить такие: молодые спортсмены, выполняющие ВИИТ, могут улучшить некоторые важные переменные, связанные с аэробными, а также анаэробными показателями. При HIIT большинство переменных, связанных с выносливостью, улучшились в большей степени по сравнению с альтернативными протоколами тренировок. Однако, HIIT не показала явного превосходства над альтернативными протоколами тренировок. Тем не менее, молодые спортсмены могут извлечь выгоду из HIIT, она требует меньше времени на тренировку, оставляя больше времени для других разделов подготовки, например, технико-тактической.

Убедительные доказательства эффективности использования ВИИТ в широком диапазоне условий приведены в обзорном исследовании R. N. Sultana et al (2019), обобщившем 47 исследований, содержащих 11 485 соответствующих записей о тренировочных программах с минимальной продолжительностью 4 недели, в которых сравнивались результаты HIIT-тренировок с более длительными непрерывными тренировками умеренной интенсивности. Исследования проводились с привлечением различных контингентов испытуемых (по возрасту, двигательной активности, спортивной квалификации и т. д.). Измеряемыми результатами были улучшение сердечно-сосудистой (аэробной) физической формы и изменения состава тела. Хотя выполнение ВИИТ не оказало существенного влияния на состав тела (т. е. не значительно снизило уровень жира в организме), ключевым выводом было то, что оно улучшило показатели состояния сердечно-сосудистой системы в значительно большей степени, чем непрерывные тренировки умеренной интенсивности.

Анализ и обобщение результатов экспериментальных исследований с целью оптимизации дозирования ВИТ был проведен испанскими специалистами (B. Kendall et al., 2020). В итоге были определены оптимальные параметры для протоколов ВИТ. Проведено и сравнение ВИТ с непрерывными тренировками средней интенсивности по степени негативного влияния на организм спортсменов.

Масштабный метаанализ Clemente FM et al (2021) был проведен для сравнения эффективности широко используемых в игровых видах спорта видов интервальных тренировок SSG (small-sided games – на основе игровых упражнений на малых площадках) и HIIT (на основе бега). Критериями эффективности являлись изменения (величины прироста) результатов в спринте, прыжке вверх с места и тесте на ловкость с изменением направления (COD – change of direction). Электронный поиск дал 650 статей, шесть из которых были включены в настоящее исследование. Выявлено, что HIIT на основе бега обеспечил значимо более высокие приросты результата в спринтерском беге (ES = 0,42; p = 0,012), чем интервальные тренировки на основе SSG, в то же время не было обнаружено существенных различий результатов прыжка вверх и COD-тета. Внутригрупповой анализ выявил значительный благоприятный эффект тренировочных нагрузок на основе HIIT для улучшения времени спринта (ES = 0,42; p = 0,008) и COD-теста (ES = 1,04; p = 0,005), несмотря на незначительное влияние на результат прыжка вверх (ES = 0,47; p = 0,22). По итогам проведенного анализа авторы подчеркивают, что, несмотря на сходство влияния SSG и HIIT на основе бега на улучшение аэробной производительности, при подборе тренировочных средств и методов для программы подготовки следует учитывать, что эффекты сравниваемых видов интервальной тренировки на мощностные и скоростносиловые характеристики спортсменов не одинаковы. Следовательно, нецелесообразно полностью заменять беговые интервальные ВИИТ-тренировки на упражнения, в основе которых лежат игровые SSG. Оптимальной для разносторонней подготовки спортсменов-игровиков является сбалансированная комбинация SSG и HIIT на основе бега. Еще одной альтернативой может быть тренировочный метод, включающий в себя комбинацию упражнений на основе SSG с силовыми и мощностными упражнениями.

Являясь эффективным методом улучшения физической формы и функциональных возможностей организма, высокоинтенсивные упражнения ВИИТ, вместе с тем, вызывают, механический и метаболический стресс, в частности, могут привести к возникновению повреждений мышц, вызванных физическими упражнениями. В обзоре C. Leite et. al (2023) проведены систематический анализ и обобщение экспериментальных работ, в которых изучалось влияние одной отдельной высокоинтенсивной интервальной тренировки на такого рода мышечные повреждения. Анализируемые в исследовании протоколы ВИИТ включали бег на тредмиле и обычный бег на дорожке, упражнения кросс-фита, плавание, педалирование на велосипеде и велоэргометре. Время оценки мышечного повреждения варьировалось от «сразу после тренировки» до семи дней. Обзор показал, что анализируемые протоколы ВИИТ способствовали изменениям значений маркеров повреждения мышц, вызванного физической нагрузкой, о чем свидетельствовало увеличение КФК, Mb, LDH, АСТ, АЛТ, боли и объема мышц, наблюдаемое в основном сразу и через 24 часа после ВИИТ-тренировки. Повреждение мышц обычно происходит при выполнении напряженных или необычных упражнений. Тип сокращения является одним из факторов, которые могут влиять на повреждение мышц, при этом эксцентрические сокращения вызывают более выраженную реакцию по сравнению с концентрическими. Важным фактором является уровень подготовленности спортсменов: у тренированных испытуемых наблюдаются меньшие изменения в функции мышц, обхватах конечностей и активности ферментов, обычно используемых для оценки повреждения мышц, по сравнению с нетренированными испытуемыми. Интенсивность упражнений также оказывает влияние на величину вызванного физической нагрузкой повреждения мышц: даже у испытуемых с высоким уровнем подготовленности высокоинтенсивные протоколы ВИИТ могут приводить к повреждению мышечных волокон, способствующим травмам. Причем, по мнению авторов, фактор интенсивности упражнений по значимости и силе действия «перекрывает» уровень подготовленности.

В 2023 году проведен системный анализ исследований, посвященный оценке эффективности воздействия спринтерских интервальных тренировок (СИТ) на различные аспекты физической подготовленности: анаэробные и аэробные возможности, силовые показатели. Всего было проанализировано 55 исследований (A. Hall et al., 2023) с 2000 по 2020 г. по следующим критериям: 1) участники – здоровые индивиды в возрасте от 18 до 45 лет; 2) как минимум 2-недельное воздействие СИТ, включающее «максимальные» спринты длительностью до 30 секунд на велоэргометре; 3)дизайн когорты или контрольной группы; 4) результаты в тестах до и после вмешательства, которые можно отнести к аэробным (например, VO₂max, дополнительное время); анаэробным (например, пиковая мощность, индекс усталости); смешанным аэробным/анаэробным (например, тест критической мощности, пиковая мощность при повторных тестах); или на мышечную силу (например, максимальное произвольное сокращение, пиковая сила). Метаанализ показывает, что краткосрочные воздействия СИТ эффективны для достижения небольших или умеренных улучшений результатов физической работоспособности в аэробном и анаэробном спектре. Протоколы тренировок, включающие более длительные спринты и большее количество спринтов, приводят к большему улучшению результатов производительности. На эти результаты может влиять соотношение работы и отдыха: более короткие периоды отдыха более эффективны для аэробных результатов, тогда как более длительные периоды отдыха более эффективны для анаэробных результатов.

Серьезные аналитические обзоры актуальны не только с точки зрения прикладного аспекта исследований различных видов ВИИТ и оптимизации их интеграции в практику спортивной подготовки. Такие работы крайне важны и для спортивной науки, поскольку затрагивают вопросы унификации подходов именно при изучении ВИИТ, позволяющих проводить мета-анализ и обобщение полученных данных с минимизацией разного рода «нестыковок» и противоречивых результатов, расхождения в терминологии, использовании различных стратегий мониторинга и оценки изучаемых параметров ВИИТ и т. п. Примером такого обзора является работа R. B. Viana et al (2018), авторы которой подчеркивают невозможность формулировки общих выводов о ВИИТ без учета всех переменных, характеризующих протокол тренировки, таких как модальность упражнений, интенсивность, продолжительность времени рабочего и восстановительного интервала и их соотношение, а также индивидуальные особенности спортсменов. Исследователи должны понимать и учитывать, что программирование ВИИТ предполагает одновременное манипулирование многими переменными, и результаты зависят от конкретной используемой комбинации. Только подробное описание ВИИТ-протоколов обеспечивает возможность их точного воспроизведения и в других научных исследованиях, и тренерами и спортсменами в практике спортивной подготовки. Этот же аспект детально рассматривается в более позднем обзоре P. Ekkekakis et al. (2023), авторы которого пытаются ответить на вопрос: «подкреплены ли экстраординарные утверждения относительно действенности ВИИТ столь же экстраординарными доказательствами». Используя данные двух систематических обзоров в качестве рабочих примеров, авторы разбирают те недостатки, которые нередко присущи исследованиям на материале ВИИТ, в том случае, если подходить к ним с точки зрения фундаментальных статистических принципов. В основном малые и средние эффекты изучаются в исследованиях с крайне низкой мощностью, что значительно увеличивает риск ошибок статистического вывода (сочетание волатильности оценок, связанных с малыми выборками, с многочисленными зависимыми переменными, неправомерное использование критерия «p<0,05» из небольших исследований для обоснования утверждений о «сходных» или «сопоставимых» эффектах). Проведенный анализ приводит авторов к выводу о необходимости и возможности «реформирования статистической практики в науке о физических упражнениях».

За прошедшее столетие интервальные тренировки прошли путь от «пионерских» экспериментов и разработок отдельных выдающихся спортсменов и тренеров-новаторов до метода с научно-подтвержденной эффективностью, ставшего неотъемлемой частью подготовки спортсменов высокого класса. Дальнейшее совершенствование метода в значительной степени связано с получением новых научных данных и использованием новых научных подходов, позволяющих преодолеть существующие ограничения и способствующих выводу на новый уровень понимания механизмов адаптации, обусловленной воздействием ВИИТ.

Глава 2. Современные научные представления: основа для программирования и анализа эффективности ВИИТ

Наблюдаемый всплеск интереса к различным аспектам высокоинтенсивной интервальной тренировки в значительной степени связан с получением новых научных данных, обосновывающих необходимую направленность адаптационных перестроек, определяющих тренировочную нагрузку. Одними из первых работ, включающих системный всесторонний анализ тех механизмов, которые лежат в основе адаптационных перестроек, вызываемых высокоинтенсивной интервальной тренировкой, стали статьи V. Billat «Interval Training for Performance: A Scientific and Empirical Practice» (2001) и P. B. Laursen et al «The Scientific Basis for High-Intensity Interval Training» (2002), позже – книга П. Лаурсена и М. Буххайта «Наука и применение высокоинтенсивных интервальных тренировок». Излагая научные основы ВИИТ, интерпретируя наблюдаемые под влиянием различных протоколов ВИИТ изменения, авторы вместе с тем, отмечали, что требуется дальнейшее изучение биохимических и физиологических адаптаций, которые сопровождают различные программы таких тренировок. Такое изучение становится возможным благодаря появлению все новых, более совершенных исследовательских инструментов. И такие научные данные рассматриваются, например, в аналитическом обзоре D. Hoshino et al. (2016), обобщающем результаты исследований, посвященных метаболическим адаптациям к ВИИТ, прежде всего в отношении окислительной способности и доступности субстрата в скелетных мышцах. В анализ включались результаты научных экспериментов с продолжительностью ВИИТ не менее 2 недель, включением высокоинтенсивных рабочих интервалов (>85 % МПК), разделенных пассивным или активным восстановлением любой заданной продолжительности. Авторами описано влияние ВИИТ на окислительный метаболизм мышечного субстрата, в частности, с точки зрения митохондрий и переносчиков субстрата. Показано, что ВИИТ изменяет содержание, функцию и динамику митохондрий мышц, увеличивает содержание белков-транспортеров глюкозы, лактата и жирных кислот в скелетных мышцах. Эти адаптации митохондрий и белков-переносчиков, в свою очередь, улучшают окислительную способность и доступность субстрата в скелетных мышцах. Кроме того, рассмотрен потенциальный механизм ВИИТ-индуцированных адаптаций в скелетных мышцах, акцент при этом сделан на митохондриальном биогенезе. Важным и интересным аспектом данной статьи является и обсуждение будущих направлений исследований ВИИТ, включающих подходы системной биологии, такие как омиксные технологии (комплекс современных технологий, включающий геномику, транскриптомику, протеомику и метаболомику, позволяющих изучать организм и его части на самых разных уровнях, начиная с наиболее глубокого – уровня ДНК) и математическое моделирование, которые могут преодолеть существующие ограничения и ускорить понимание механизмов адаптации, индуцированной ВИИТ. На рисунках 2.1–2.3 схематично отражены основные концепции, сформулированные и представленные авторами в данном обзоре. Рисунок 2.1 представляет схему субстратного окислительного метаболизма, в частности, с учетом митохондрий и транспортеров в скелетных мышцах. ВИИТ способствует активизации митохондриального биогенеза и белков-переносчиков (FAT/CD36, FABPpm, GLUT4, MCT1 и MCT4). На рисунке 2.2 отражены три составляющих митохондриальных адаптаций (содержание, функция и динамика): ВИИТ увеличивает содержание митохондрий, улучшает скорость митохондриального дыхания (синтеза АТФ) и изменяет уровни деления и слияния белков, которые связаны с морфологической динамикой митохондрий.

Рисунок 2.1. Упрощенная схема субстратного окислительного метаболизма (по данным D. Hoshinoetal., 2016, переработано). Обозначения: Длинноцепочечная жирная кислота, LCFA; триацилглицерин, ТАГ; транслоказа жирных кислот/CD36, FAT/CD36; белок, связывающий жирные кислоты, FABPpm; транспортер глюкозы 4, GLUT4; монокарбоксилатные белки-транспортеры, MCT.

Рисунок 2.2. Митохондриальные адаптации: содержание, функция и динамика (по данным D. Hoshinoetal., 2016, переработано)

На рисунке 2.3 в общем виде представлен потенциальный механизм митохондриальной адаптации в скелетной мускулатуре. Высокоинтенсивные интервальные упражнения повышают концентрацию АДФ и АМФ, Са2+, АФК и лактата в скелетных мышцах. Внутриклеточные изменения окружающей среды, вызванные мышечными сокращениями, являются триггерами для активации сигнальной трансдукции, в том числе киназами, CaMK, AMPK и p38. Эти активации в киназах активируют белок PGC-1alpha и индуцируют его транслокацию в клеточные ядра. В ядре PGC-1alpha работает как котранскрипционный фактор, включая транскрипцию митохондриальных генов. Острых реакций недостаточно для увеличения содержания митохондриального белка, и для достижения долговременной митохондриальной адаптации цикл должен быть повторен.

Рисунок 2.3. Общее представление потенциального механизма митохондриальной адаптации в скелетной мускулатуре (по данным D. Hoshino et al. (2016), переработано). Обозначения: Активные формы кислорода, АФК; Ca2+/кальмодулин-зависимая протеинкиназа, CaMK; АМФ-активируемая киназа, АМФК; митоген-активируемая протеинкиназа р38, р38

В аналитическом материале M. Atakan et al (2021) представлена краткая история высокоинтенсивных интервальных тренировок, основанная на новых результатах ряда исследований физической работоспособности и здоровья, начиная с начала 1920-х годов и до настоящего времени. Кроме того, проведен обзор механизмов, лежащих в основе физиологических адаптаций в ответ на высокоинтенсивные интервальные тренировки. Например, на рисунке 2.4 схематично показано, что упражнения с более высокой интенсивностью требуют большего «оборота» аденозинтрифосфата (А) и увеличивают высвобождение кальция из саркоплазматического ретикулума (B); окисление углеводов, особенно из мышечного гликогена, доминирует при более высокой интенсивности упражнений по сравнению с упражнениями с более низкой интенсивностью (C). Это приводит к большему накоплению метаболитов (аденозиндифосфат, аденозинмонофосфат, лактат, неорганический фосфат, креатин, кальций, ионы водорода, аденозинмонофосфатактивируемая протеинкиназа и кальций/кальмодулин-зависимая протеинкиназа II (D), вызывающие более высокие скорости экспрессии генов (E), что способствует более высоким скоростям синтеза митохондриального белка и большему содержанию митохондрий (F).

Рисунок 2.4 – Схема основных сигнальных путей, с помощью которых высокоинтенсивные упражнения вызывают большую митохондриальную адаптацию по сравнению с более низкой интенсивностью упражнений M. Atakan et al (2021). ADP-аденозиндифосфат (АДФ); AMP – аденозинмонофосфат (АМФ); AMPK, аденозин-монофосфатактивируемая протеинкиназа; ATP – аденозинтрифосфат (АТФ); Ca2, кальций; CaMPKII, кальций/кальмодулин-зависимая протеинкиназа II; Cr, креатин (Кр); H+, ион водорода; Pi, неорганический фосфат; SR; саркоплазматический ретикулум.

К важнейшим научным данным, получение которых не только существенно изменило многие широко распространенные представления, но и в значительной степени повлияло на методические подходы, в том числе и касающиеся программирования ВИИТ, безусловно, относятся результаты научных исследований последних десятилетий, направленных на изучение метаболической роли лактата.

Долгое время лактат считался токсичным побочным продуктом гликолиза, являющимся причиной усталости и отрицательно влияющим на результаты. Даже сегодня это мнение по-прежнему широко распространено. Однако, современные исследования определили лактату новое важное место и роль в метаболизме – это активный системный метаболит, перемещающийся внутри клеток, между клетками и между органами, способный не только использоваться для ресинтеза глюкозы (процесс глюконеогенеза), но и вовлекаться в энергетический обмен клеток, в том числе, окисляясь непосредственно в митохондриях (Brooks G. A., 2000; Ferguson, B. S., et al., 2018, Hashimoto T. et al., 2007.; О. В. Мещерякова и др., 2010, и др.). В работах G. Brooks et al. (1986, 2000, 2002 и др.) показано, что нормальные мышечные клетки производят лактат и в условиях покоя, и при умеренной нагрузке, а не только в условиях недостатка кислорода, т. е. значительная часть пирувата превращается в лактат, даже когда запас кислорода достаточен для поддержания аэробного метаболизма в митохондриях. (таблица 2.1).

Таблица 2.1 – Изменение представлений о лактате, его роли и функциях

Адаптация к тренировке состоит в повышении способности организма использовать лактат, окислять лактат как источник энергии, а не в повышении способности «терпеть» его наличие в гликолитических волокнах Поэтому важна возможность быстрого транспорта лактата, а, значит, совершенствования за счет тренировки механизмов этого транспорта Понимание внутриклеточных процессов помогает эффективнее строить тренировочный процесс и избегать факторов, нарушающих адаптацию.

Смене концепции понимания роли лактата способствовал ряд работ, посвященных изучению внутри- и межклеточных систем переноса этого соединения (Gladden, L.B., 2004). Использование современных биохимических, иммунногистохимических, радиоизотопных и других методов позволило доказать существование механизма восстановления лактата до гликогена – внутриклеточного лактатного шаттла (intracellular lactate shuttle) (G. A. Brooks, 2018), с помощью которого лактат экзо-, а также эндогенного происхождения способен транспортироваться в митохондрии клеток скелетных мышц, сердца и нейронов и там подвергаться окислению. Отдельные детали этих механизмов в настоящее время еще являются предметом дискуссий, но общие принципы теперь ясны, и эти принципы имеют важное значение для оптимизации спортивной подготовки, прежде всего, в видах на выносливость.

Сегодня лактат уже не рассматривается как «побочный» или «вредный» продукт гликолиза. Результаты исследований показали, что окисление лактата является одним из самых важных источников энергии: в окислительных мышечных волокнах лактат является предпочтительным источником топлива (Brooks G. A., 1986). Было четко продемонстрировано, что межклеточный транспорт лактата осуществляется с помощью специальных белков-транспортеров – монокарбоксилатных переносчиков (monocarboxylate transporters – MCTs) (рисунок 2.5). Среди 14 идентифицированных изоформ MCT две – MCT1 и MCT4 – присутствуют в плазматических мембранах скелетных мышц, выявлена их связь с физической нагрузкой: физические упражнения увеличивают концентрацию в скелетных мышцах как MCT1, так и MCT4 (Kitaoka Y. et al, 2012).

В настоящее время доказано существование митохондриальной ЛДГ, а также белков-транспортеров лактата не только на клеточных, но и на митохондриальных мембранах (Hashimoto, Brooks, 2008; Hashimoto et all., 2008; Lemire et all., 2008).

Установлено, что окисление лактата в митохондриях осуществляется митохондриальным лактат-окисляющим комплексом (mLOC) (рисунок 2.6): существование этого комплекса было доказано для клеток скелетных мышц (Hashimoto T. et all., 2006; Hashimoto T., Brooks G., 2008).

Рисунок 2.5. Схематическое представление межклеточного лактатного челнока и функций МСТ-переносчиков (Draoui and Feron, 2011). Лактат, продуцируемый в гликолитических волокнах, выделяется во внеклеточное пространство и в кровь посредством MCT4, а затем переносится в окислительные волокна посредством MCT1; После этого он превращается в пируват и окисляется в митохондриях для синтеза АТФ

Рисунок 2.6. Структура митохондриального лактат-окисляющего комплекса (T. Hashimoto et all., 2006). Схема, показывающая митохондриальный комплекс окисления лактата (mLOC): MCT1 «встроен» во внутреннюю мембрану митохондрии, тесно взаимодействуя с шапероновым белком CD147, и также связан с цитохром оксидазой (Cox) и с митохондриальной LDH (mLDH), расположенной на внешней стороне внутренней мембраны митохондрии. Лактат, который вырабатывается в цитозоле мышц, окисляется до пирувата через комплекс окисления лактата в митохондриях той же клетки. Сокращения: GP, глицеринфосфат; Mal-Asp, малат-аспартат; ETC, электрон-транспортная цепь; MCT, переносчик монокарбоксилата (лактата); mPC, митохондриальный переносчик пирувата; mLDH, митохондриальная лактатдегидрогеназа; TCA, цикл трикарбоновых кислот

Выявлено также, что превращение лактата в пируват и из пирувата регулируется специфическими изоформами лактатдегидрогеназы, тем самым обеспечивая образование высоко адаптируемой метаболической промежуточной системы. Относительно новой концепцией, вытекающей из комбинации сравнительных исследований, является концепция лактата, действующего как сигнальное соединение («лактормон»). В ряде работ показано, что лактат является главным глюконеогенным предшественником, а также сигнальной молекулой, которая обеспечивает адаптацию, вызванную физической нагрузкой (M. Nalbandian, 2016 и др.).

R. A. Robergs et al. (2004) убедительно показал, что производство лактата (особенно если оно сопровождается высокой способностью к удалению лактата) может с большей вероятностью отсрочить начало ацидоза. Существует также немало научных данных, свидетельствующих о том, что ацидоз вызван реакциями, отличными от выработки лактата. Развитие утомления в целом имеет комплексную природу, обусловленную изменением концентрации различных метаболитов и ионов, изменением величины мембранных потенциалов и возбудимости. Накопление лактата – скорее следствие, а не причина внутриклеточных условий, способствующих ацидозу. Сам лактат никак не ограничивает работоспособность, более того, увеличивает ее (Robergs et al., 2004). Вместе с тем, изменение концентрации лактата прямым или косвенным образом связано с выраженной интенсификацией гликолиза, коррелирует со снижением работоспособности, и это делает данный показатель биомаркером состояния спортсмена, одним из индикаторов интенсивности выполняемых упражнений, и определение его содержания в процессе занятий – один из важнейших методов оперативного управления нагрузкой.

Результатами исследований показано, что тренировочные нагрузки стимулируют адаптивный метаболизм спортсменов, повышая мощность механизмов ресинтеза гликогена в скелетных мышцах. В этой связи важна возможность быстрого транспорта лактата, а, значит, совершенствования за счет тренировки механизмов этого транспорта, в первую очередь, системы монокарбоксилатных белков-транспортеров (МСТ). Это, в свою очередь, требует обоснования и разработки соответствующих режимов и методов тренировки, обобщения с позиций доказательного знания и трансформации результатов экспериментальных исследований в актуальный для практики спортивной подготовки формат методических рекомендаций.

Анализ литературы данной проблематики позволил получить ответы на вопросы, важные для практики спорта и возможности программирования подготовки спортсменов: от распределения изоформ МСТ в мышечных волокнах разного типа и возможных механизмов регуляции их экспрессии до методических основ улучшения лактатной кинетики.