Wpływ kortyzolu na wynik VO2max u zawodników niedowidzących
Ludzie z dysfunkcją wzroku i, jak się okazuje, również sportowcy żyją w ciągłym strachu, lęku przed nieznanym im światem. Ma to istotny wpływ na ich trening i uzyskiwane wyniki.
Wskaźniki potrzebne do weryfikacji zawodników z predyspozycjami do biegów narciarskich
Aby uprawiać biegi narciarskie na wyczynowym, najwyższym poziomie należy spełniać pewne wymagania. Jednym ze wskaźników niezbędnym do weryfikacji zawodników z predyspozycjami do tej dyscypliny sportu jest pomiar poziomu wydolności fizycznej VO2max oraz, przy monitoringu i kontroli procesu treningowego ocena zmian adaptacyjnych u sportowca, zachodząca pod wpływem obciążeń treningowych.
Podczas takich badań u zawodnika oznaczane są: wspomniany pomiar maksymalnego poboru tlenu (VO2max), oznaczenie progu przemian beztlenowych (PPA), ocena adaptacji układu krążenia (zmienność rytmu serca), a także zmiany stężenia mleczanu i wskaźników równowagi kwasowo-zasadowej.
Biegacz narciarski powinien charakteryzować się bardzo wysokimi wynikami w zakresie maksymalnego poboru tlenu (VO2max). Według badań, to właśnie w tej dyscyplinie sportu, obok wioślarstwa i kolarstwa, odnotowuje się najlepsze wartości tego parametru. Najwyższe zanotowane wartości stwierdzono u jednego z norweskich biegaczy narciarskich i wynosiły 7,48 litra na minutę, co w przeliczeniu wyniosło 94 ml na kilogram masy ciała – tak więc niemal dwukrotnie wyższe od tych uznawanych za doskonałe w poniższych tabelach. Taka wartość jest swego rodzaju ewenementem, natomiast liczne badania w świecie biegów wskazują na to, że w stosunku do masy ciała wielkość VO2max u mężczyzn przeważnie przekracza 80ml/kg/min a u kobiet 70ml/kg/min (Bergh 1977). Warto wspomnieć, że wartość VO2max jest w dużej mierze uwarunkowana genetycznie i podlega treningowi w około 30–40%. Treningiem, który najkorzystniej wpływa na podniesienie VO2max, a jednocześnie progu beztlenowego, jest tak zwany trening podprogowy, czyli o intensywności niższej od AnT o 5–10% (AnT – próg beztlenowy; około 85% Hrmax).
Badania zawodników niedowidzących z grupą kwalifikacyjną B3
U biegaczy narciarskich badania wydolnościowe wykonywane są zarówno w warunkach laboratoryjnych na bieżni mechanicznej, jak i w warunkach naturalnych na sprzęcie do treningu ukierunkowanego – nartorolkach. Uzyskane wyniki porównuje się w odniesieniu do biegu na nartach.
U zawodnika niedowidzącego z grupą kwalifikacyjną B3, poddanego analizie wpływu kortyzolu na wysokość VO2max metodyka badań polegała po pierwsze na wykonaniu testu wysiłkowego na bieżni mechanicznej, który obejmował pięciominutowe wysiłki, przedzielone jednominutowymi przerwami.
Początkowe nachylenie bieżni wynosiło 1,5%. Test rozpoczynany był od prędkości 10 km/h i w kolejnych wysiłkach prędkość biegu zwiększana była o 2 km/h. Piąty wysiłek wykonano ze stałą prędkością biegu 16 km/h i od jego rozpoczęcia zwiększano kąt nachylenia bieżni o 1,5% co 1 min (od 5 min utrzymywano stały kąt 10,5%). Wysiłek kontynuowano do odmowy. Podczas testów wykonywane były dodatkowe pomiary wentylacji płuc, poboru tlenu i wydalania dwutlenku węgla metodą oddech za oddech (BxB), przy użyciu aparatu MetaLyzer (bieżnia mechaniczna) i MetaMax 3B (ergometr narciarski) firmy Cortex (Niemcy). Wielkość progu beztlenowego (PPA) określono dla stężenia mleczanu we krwi wynoszącego 4 mmol/l.
Drugiego testu dokonano na nartorolkach, który obejmował czterominutowe wysiłki, przedzielone jednominutowymi przerwami. Test wykonano w warunkach terenowych na nawierzchni asfaltowej. Trasa testu wyznaczona była na pięciokilometrowym odcinku drogi pod górę, o zmiennym nachyleniu terenu. Test rozpoczynany był od prędkości 10 km/h i w kolejnych wysiłkach prędkość biegu zwiększana była o 2 km/h. Tempo biegu dyktowane było przez pacemakera, który jechał na rowerze przed zawodnikiem. Wysiłek kontynuowano również do odmowy. Podczas testów wykonywane były wtórnie te same dodatkowe pomiary wentylacji płuc, poboru tlenu i wydalania dwutlenku węgla.
Kortyzol – sprzymierzeniec, czy wróg sportowca?
Obydwa badania wydolnościowe poprzedzone są badaniami morfologii, wykonywanymi na czczo, m. in. analiza hematologii, biochemii, gospodarki elektrolitowej oraz endokrynologii, a w tym pomiaru stężenia hormonu stresu – kortyzolu (C). Głównym kierunkiem tych badań
jest monitorowanie zachowania się poszczególnych, wybranych parametrów biochemicznych podczas zawodów, testów czy zgrupowań treningowych. Te obserwacje mają na celu ustalenie wpływów stosowanych obciążeń treningowych czy/oraz startowych na organizm, w tym m.in. układ mięśniowy zawodników, jak i zapobieganie wystąpienia przemęczenia bądź przetrenowania. Aby ocena poziomu hormonu stresu była przydatna w wyżej wymienionych celach, musi być oznaczona w warunkach umownie uznanych za neutralne (niestresowych bądź niskostresowych), jak i w dzień startu. Sam kortyzol w sporcie uznawany jest za hormon sterydowy z grupy glikokortykoidów, który wydzielany jest przez korę nadnerczy, powstający w cholesterolu.
Kortyzol nie jest sprzymierzeńcem sportowców, został nawet powszechnie okrzyknięty ich wrogiem. Jednymi z głównych powodów, dla których nie cieszy się sympatią w sporcie wyczynowym, jest jego działanie kataboliczne na gospodarkę białkową, węglowodanową, tłuszczową, a także wodno-elektrolitową, jak i pobudzanie wydzielania soku żołądkowego czy też uwalnianie wapnia z kości. Ten problem metaboliczny powstaje, ponieważ organizm poszukuje alternatywnego źródła energii, a gdy znajduje się w stanie stresu, wówczas nie może pozwolić sobie na marnowanie swojej energii i dlatego uruchamia rozpad/katabolizm białek. I właśnie kortyzol zaczyna hamować ich syntezę.
Reakcja na stres ma głównie za zadanie zmobilizować organizm do ucieczki lub do walki, a więc mówiąc wprost – pobudzić organizm do wzmożonego wysiłku fizycznego, ale nadmierne, długotrwałe stężenie kortyzolu we krwi powoduje negatywne funkcjonowanie całego ustroju. Podwyższone stężenie tego hormonu odpowiada za takie reakcje jak rozpad masy mięśniowej, insulinoodporność (w efekcie otyłość) oraz kształtuje ujemny bilans azotowy. Podwyższone stężenie hormonu stresu powoduje także szybszą reakcje na przyspieszoną akcję serca, potliwość, nerwowość oraz spięcie mięśni (ich skurcz), co w efekcie daje większy wydatek energetyczny u zawodnika i szybsze zmęczenie. Ponadto wpływa na ból mięśni oraz na pracę wątroby czy zwężenie naczyń krwionośnych, jak i na wzrost ciśnienia tętniczego krwi, a przede wszystkim przyczynia się do powstawania syndromu przetrenowania, co jest procesem rzadko kiedy odwracalnym w sporcie. Natomiast niedobór kortyzolu także niesie za sobą negatywne skutki, ponieważ bez jego odpowiedniej ilości nie można zrealizować skutecznego treningu. Ma on bardzo silne działanie przeciwzapalne i zasadniczo przyczynia się do rozluźnienia mięśni po ukończonym treningu. Jeśli poziom kortyzolu jest zbyt niski, wówczas mięśnie odczuwać będą poważne stany zapalne czy też ból. Niektóre hipotezy mówią, iż stopień bólu można uznawać jako wyznacznik wskaźnik stresu, ponieważ ból mięśniowy prowadzi do uczucia zmęczenia organizmu oraz otępienia.
Dlatego też oznaczanie tego hormonu w badaniach wysiłkowych, laboratoryjnych bądź w czasie stosowania specyficznych wysiłków jest tak szalenie ważne, gdyż poprzez taki monitoring można ocenić indywidualną tolerancję stresu wysiłkowego u zawodników. Sporym atutem jest także zestawienie standardowych badań wysiłkowych z obserwacją hormonalną, która przeprowadzana jest przed (ew. w trakcie), jak i bezpośrednio po okresie treningowym (np. mezocyklu) dla zoptymalizowania i zindywidualizowania programu szkolenia oraz w praktyce zniwelowania ryzyka przetrenowania sportowca.
Wyniki uzyskanych testów u zawodników niedowidzących
U zawodnika z dysfunkcją widzenia poziom kortyzolu zaobserwowany podczas obydwu testów był na poziomie zdecydowanie za wysokim niż normy w których ten wynik powinien się znajdować na poziomie 136,00–633,00 nmol/L (zakres referencyjny). Do pierwszego testu zawodnik przystąpił w wysokością stężenia kortyzolu 670 nmol/L, a podczas drugiego testu zaobserwowano zdecydowanie wyższy współczynnik tego hormonu, manifestujący się na wysokości 890 nmol/L.
Wyniki uzyskanych testów na maksymalny pobór VO2max na bieżni mechanicznej wynosiły 71,5 ml/kg/min, a na nartorolkach zdecydowanie niższe: 61,3 ml/kg/min. Porównując tętno spoczynkowe, jakim cechował się zawodnik podczas przystępowaniem do obydwu testów, na bieżni mechanicznej oscylowało się ono na poziomie 154 HR (sk/min), natomiast podczas testu w terenie wynosiło ono zdecydowanie znacznie wyższy rezultat, bo aż o 10 uderzeń więcej – 164 HR (sk/min).
Dodatkowym, kolejnym dowodem na to, iż poziom kortyzolu ma znaczny wpływ na wynik wydolności fizycznej organizmu na przykładzie zawodnika niedowidzącego jest wynik finalny maksymalnego tętna HR sportowca, który zapisano podczas końcowego etapu testu do odmowy. Podczas pierwszego badania zawodnik kończył je na poziomie 193 HR (sk/min), a przy drugim 191 HR (sk/min). Można także wnioskować, iż zawodnik nie był w stanie doprowadzić swojego organizmu do swoich maksymalnych możliwości stężenia mleczanu we krwi podczas każdej z prób przy drugim badaniu, gdyż kortyzol i początkowo podwyższona akcja bicia serca nie pozwoliły na wyeksponowanie tych możliwości, stąd wynik na poziomie 11,5 mmol/l, podczas gdy test wykonany na bieżni mechanicznej zaowocował rezultatem 13,4 mmol/l.
Podsumowanie
Skąd więc taka różnica w wynikach badań, w których można śmiało powiedzieć, że zawodnik wykonywał taki sam wysiłek?
Wiadomo, że oczy reagują na stan psychiczny w szczególny, wyczulony sposób. Ciągłe podenerwowanie i podwyższony poziom kortyzolu mają negatywne wpływy na oko i mózg z powodu zaburzeń równowagi autonomicznego układu nerwowego (współczulnego) oraz rozregulowania naczyń – natomiast gdyby odwrócić powyższe zależności- upośledzenie wzroku może powodować szybszą produkcję kortyzolu w organizmie.
Z powyższych badań można wyciągnąć pierwsze wnioski, które mogą być dowodem, iż zawodnicy z dysfunkcją wzroku zdecydowanie szybciej wchodzą na wysokie parametry HR podczas treningu. W trakcie badań wykonywanych na nartorolkach wynika to z nieznajomości terenu, ciągłego lęku przed nieznanym – to powoduje znacznie wyższe stężenie kortyzolu przed testem. Także sama technika biegu na nartorolkach w przypadku niepełnosprawności narządu wzroku może wpływać na wyniki testu.
W przypadku badań wydolnościowych zawodnik przy teście na bieżni mechanicznej doskonale wiedział jak będzie wyglądał test, po czym będzie biegł oraz, że na trasie nie spotka żadnych niespodzianek i przeszkód. Natomiast warunki uległy zmianie przy teście na nartorolkach, podczas których, pomimo iż zawodnik biegł z przewodnikiem, który wyznaczał mu trasę, spotkać mógł na niej nierówności i inne niespodzianki. Stąd też zawodnik już przed przystąpieniem do testu charakteryzował się zdecydowanie wyższym stężeniem hormonu stresu we krwi, ponadto zauważalne było jego spięcie i zdenerwowanie.
Ewelina Marcisz, biegaczka narciarska, olimpijka z Pjongczangu (2018). Po zakończeniu kariery sportowej trener kadry narodowej w parabiathlonie i parabiegach narciarskich, m.in. podczas Zimowych Igrzysk Paraolimpijskich w Pekinie w 2022.
Bibliografia
- Birch K., MacLaren D., George K. 2009. Krótkie wykłady. Fizjologia Sportu, Wydawnictwo Naukowe PWN.
- Blecherz J., Klimek A., Kowalczyk J., Krasicki Sz., Rosiński J., Ruchlewicz T., Sadowski G., Tajner A., Zdebski J. : Narciarstwo biegowe pod redakcją Szymona Krasickiego, Kraków 2010.
- Bompa Tudor O, Haff Gregory G., Periodyzacja. Teoria metodyka treningu. Biblioteka Trenera, Warszawa 2010.
- Centralny Ośrodek Sportu. Fizjologia sportu dla trenerów (red. dr Tomasz Grzywacz), Biblioteka trenerów, warszawa 2013.
- Fahey T.D., Pearl M.S., The hormonal and perceptive effects of phosphatidylserine administration during two weeks of resistive exercise-induced overtraining, „Biology of Sport” 1998, 15(3), 135– 144.
- Fry A.C., Kraemer W.J., Ramsey L.T., Pituitary-adrenal-gonadal responses to high-intensity resistance exercise overtraining, „Journal of Applied Physiology” 1998, 85(6), 2352–2359.
- Gardner G., Shoback D., Endokrynologia ogólna i kliniczna Greenspana, Tom 1, Wydawnictwo CZELEJ sp. z o.o., Lublin 2011.
- Górski J., Fizjologia wysiłku i treningu fizycznego. Wydawnictwo Lekarskie PZWL 2012.
- Kaminski M., Boal R., An effect of ascorbic acid on delayed-onset muscle soreness, „Pain” 1992, 50(3), 317–321.
- Klimek A.T., Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego w dyscyplinach wytrzymałościowych za szczególnym uwzględnieniem narciarstwa biegowego. (Red. Krasicki Sz.) AWF Kraków, Studia i Monografie nr 63, 2010; 33–61.
- Konturek S.J., Fizjologia człowieka, Wrocław 2013.
- Klukowski K., Klimek A.T., Jehton Z. Wybrane zagadnienia tolerancji wysiłku fizycznego. Medicina Sportiva, Kraków 2011.
- Larson A. J., Variations in heart rate at blood lactate threshold due to exercise mode in elite cross- country skier. „Journal of Strenght and Conditioning Research” 2006, vol. 20, no. 4, s. 855–860.
- Marsin J.L, Effects of Ascorbic Acid on Serum Cortisol and the Testosterone: Cortisol Ratio in Junior Elite Weightlifters, „Journal of Strenght & Conditioning Resarch” 1998, 12 (3).
- Ronsen O., Borshejm E., Barh R., Pedersen B. K., Haug E., Kieldsen- Kragh J., Hostmark A. T., Immuno- endocrine and metabolic responses to long distance ski racing in world class male and famale cross- country skier, „Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sports” 2004, 14.
- Seiler K. S., Kjerland G. O. Quantiflying training intensity distribution in elite endurence athletes: is there evidence for an „optimal” distribution? „Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sports”, vol. 16.
- Sharkey Brian J., Gasskill Steven E., Sport Psychology for Coaches, Human Kinetics 2006.
- Sports Physiology for Coaches, Brian S. J. Sharkey, Steven E., Gaskill, 2006 (Champaign IL, Human Kinetics).
- Tarpenning K.M. et al., Influence of weight training exercise and modification of hormonal response on skeletal muscle growth, „Journal of Science and Medicine in Sport” 2001, 4 (4), 431– 446.