Przygotowanie sportowca do zawodów w warunkach wysokiej temperatury otoczenia – aklimatyzacja, nawodnienie i chłodzenie ciała – część II

Zbigniew Trzaskoma (AWF Warszawa)

Przykłady chłodzenia ciała sportowca podczas wysiłku – ocena

W świetle podanych w części I rekomendacji i wyników badań eksperymentalnych ocenimy zasadność chłodzenia ciała sportowca w podanych na początku tej pracy przykładach (Przykłady chłodzenia ciała sportowca podczas wysiłku – dobrze czy źle?).

Zacznijmy od interpretacji przykładu czwartego i nie dlatego, że jest on najstarszy i nie dlatego, że dotyczy innych – niż przykłady pierwszy, drugi, trzeci i piąty – charakterystyk fizjologicznych i biomechanicznych wysiłku, ale dlatego, że jest on w świetle współczesnej wiedzy najłatwiejszy w interpretacji.

Postępowanie sportowców, opisane w przykładzie czwartym, oznacza, że starają się utrzymać temperaturę mięśni, która istotnie wpływa na właściwości kurczliwe i metaboliczne jednostek ruchowych oraz udrożnienie połączeń nerwowych, co oznacza szybsze przewodzenie impulsów nerwowych i większą prędkość skracania się mięśni. Temperatura wewnątrzmięśniowa ma bardzo istotny wpływ na wartości rozwijanej mocy maksymalnej, gdyż wraz z jej zwiększeniem jednostki ruchowe typu I (wolno kurczące się) uzyskują cechy jednostek ruchowych typu II (szybko kurczące się), co zwiększa ich prędkość skracania się. Wzrost temperatury mięśnia o 3-4⁰C wpływa na zwiększenie rozwijanej mocy o 15-20% [13]. Zjawisko odwrotne, tj. zmiany charakterystyki czynnościowej jednostek ruchowych typu II w kierunku typu I, wywołuje zarówno obniżenie temperatury wewnątrzmięśniowej, jak i zmęczenie. Utrzymywanie temperatury mięśni, ale ochrona głowy przed wysoką temperaturą. Ponieważ podani w tym przykładzie sportowcy nie wykonują długotrwałego wysiłku ciągłego, to jeżeli temperatura nie jest bardzo wysoka, to nie schładzają głowy i tułowia. Gdy temperatura przekracza 28-30⁰C używają mokrych ręczników, które układają na barkach lub na głowie.

Wniosek – opisane w tym przykładzie postępowanie jest w pełni uzasadnione. Sportowcy utrzymują temperaturę mięśni, a schładzają głowę i narządy wewnętrzne.

Wyniki badań eksperymentalnych

Potwierdzenie słuszności takiego postępowania znajdziemy w pracy przeglądowej Girarda i wsp. [6], poświęconej omówieniu aktualnej wiedzy o wpływie wysokiej temperatury otoczenia na wyniki w wysiłkach krótkotrwałych o maksymalnej intensywności. W celu dokładnej analizy pod kątem praktyki szkoleniowej autorzy [6] podzielili te wysiłki, nazywając je sprintami, na trzy rodzaje:

- pojedyncze wysiłki o maksymalnej mocy (czas trwania poniżej 30 s, np. bieg na 100 i 200 m – przyp. Z.T.) – w dalszej części pracy oznaczone symbolem PojW;

- powtarzane wysiłki o maksymalnej mocy (przerwy między wysiłkami poniżej 30 s, np. mecz w tenisa - przyp. Z.T.) – w dalszej części pracy oznaczone symbolem PowW;

- przerywane wysiłki o maksymalnej mocy (przerwy między wysiłkami najczęściej między 60 a 300 s umożliwiają prawie całkowity odpoczynek, np. akcje napastnika w meczu piłki nożnej – przyp. Z.T.) – w dalszej części pracy oznaczone symbolem PrzeW.

            Te trzy rodzaje wysiłków wymagają innych strategii postępowania.

            Nie ma wątpliwości, że podwyższenia wyników w PojW należy szukać przez lokalne zwiększanie temperatury mięśni (np. intensywna rozgrzewka, dodatkowe dresy i koce), gdyż obniżenie temperatury mięśni wpływa negatywnie na siłę i moc. Już przed wieloma laty Sargeant [za 6] wykazał, że gorąca kąpiel nóg (44⁰C) przez 45-min. zwiększyła o ok. 11% siłę i moc w 20-s teście, podczas gdy zanurzenie nóg w chłodnej wodzie (18 i 12⁰C) obniżyło te cechy odpowiednio o 12 i 21%.

            Pozytywny wpływ podwyższonej temperatury na wyniki w biegach na dystansach od 100 do 1500 potwierdzają dane statystyczne IAAF-u. Najlepsze wyniki w sprintach i biegach średnich notuje się w okresie lipiec-sierpień. Podczas 6 mistrzostw świata przeprowadzonych w latach 1991-2011, w biegach na 100 i 200 m lepsze wyniki uzyskiwano w temperaturze otoczenia powyżej 25⁰C.

            Czynnikami, które wraz ze wzrostem temperatury sprzyjają uzyskiwaniu lepszych wyników w PojW, są przede wszystkim: szybsze tempo wykorzystania fosfokreatyny, większa aktywność enzymów glikolitycznych, wyższa prędkość przewodzenia impulsów nerwowych. Te czynniki usprawniają mechanizm skurczu mięśnia i w efekcie pozwalają uzyskać większą częstotliwość ruchów. Jednakże należy pamiętać, że wpływ tych czynników nie jest stały i zależy m.in. od rodzaju rozgrzewki (rozciąganie dynamiczne a statyczne), strategii utrzymywania temperatury mięśni, wilgotności powietrza, pory dnia, składu ciała, nawodnienia, czy stanu odżywienia. Ponadto wraz ze wzrostem mocy obniża się wytrzymałość, co oznacza, że inna będzie rola tych czynników u sprintera niż u długodystansowca.

            W wysiłkach powtarzanych o maksymalnej mocy (PowW) wpływ podwyższonej temperatury otoczenia (30-35⁰C) może być pozytywny, ale pod warunkiem, że temperatura ciała nie przekracza 38,5⁰C i wysiłki nie są powtarzane w długim czasie (dłużej niż 30-40 min). Dla potrzeb praktyki sportowej można to wyjaśnić w uproszczeniu, że do 30 min meczu rozgrywanego w wysokiej temperaturze odpowiednio nawodniony i chroniony w przerwach przed słońcem tenisista może utrzymać wysoką dynamikę swoich akcji, ale wraz z kolejnymi minutami meczu i narastającym zmęczeniem moc będzie się obniżała.

            Wykazano [za 6], że wykonanie 5 serii 15-s powtarzanych wysiłków maksymalnych z przerwami 15 s w temperaturze 40⁰C po wcześniejszych wysiłkach przerywanych (przez 40 min.) wywołało podwyższenie temperatury ciała do 39,5⁰C (temperatura mięśni wzrosła do 40,2⁰C) i w efekcie moc średnia wysiłku znacząco się obniżyła.

            Generalnie wysoka temperatura otoczenia obniża wyniki w wysiłkach przerywanych   o maksymalnej mocy (PrzeW), zwłaszcza gdy stosunek pracy do przerw odpoczynkowych nie jest odpowiedni, tzn. przerwy są za krótkie,  i wysiłek wymaga większego udziału glikolizy w resyntezie ATP. W tym rodzaju wysiłku dostrzega się wysoką zależność między wzrostem temperatury ciała powyżej 38,5⁰C a obniżeniem generowanej mocy.

            W celu obniżenia negatywnego wpływu wysokiej temperatury otoczenia na wyniki w wysiłkach PowW i PrzeW zaleca się stosowanie metod obniżających temperaturę ciała zarówno przed, jak i w czasie wysiłku. Te metody omówiono we wcześniejszych częściach tej pracy. Podkreśla się, że obniżenie wysokiej temperatury ciała nawet o 0,2⁰C może dać zauważalny, pozytywny efekt w wynikach wysiłków o maksymalnej mocy, zarówno powtarzanych (PowW), jak i przerywanych (PrzeW).

            Przykłady pierwszy (piłka nożna), drugi (maraton) i trzeci (wyścig kolarski) można skomentować podobnie. Długotrwały wysiłek ciągły wykonywany jest w warunkach wysokiej temperatury, a więc nie ma obawy, że temperatura mięśni może się obniżyć. Wręcz przeciwnie grozi nam przegrzanie organizmu i udar cieplny. Schładzać należy głowę i narządy wewnętrzne, a więc tułów, a zwłaszcza klatkę piersiową.

Wniosek – opisane w tych przykładach postępowanie sportowców jest w pełni uzasadnione. 

            Przykład piąty, zakładamy że prawdziwy, jest najtrudniejszy do interpretacji, zwłaszcza że nie znamy czasu trwania zanurzania w zimnej wodzie, ani też nie wiemy, czy zanurzane jest całe ciało, czy jego części (jakie?). Z jednej strony, zimna kąpiel podczas krótkiej przerwy w wysiłku może obniżyć temperaturę mięśni, co z punktu widzenia fizjologii wysiłku jest zjawiskiem niekorzystnym, gdyż podczas kontynuacji wysiłku może się obniżyć moc rozwijana przez piłkarza. Z drugiej strony, zimna kąpiel, jeżeli będzie krótkotrwała, może działać pobudzająco. Czy walory regeneracyjne schłodzenia ciała zdążą się aktywizować w tak krótkim czasie, by obniżyć stopień zmęczenia? Czy w bezsłonecznej temperaturze ok. 20⁰ C zachodzi tak silne przegrzanie ciała, by trzeba je było schładzać? Czy zwolennik takiego postępowania przyjmuje założenie, że ewentualne straty w mocy piłkarzy są mniejsze od ewentualnych zysków pobudzeniowo-regeneracyjnych? 

Wniosek -  opisane w tym przykładzie postępowanie piłkarzy jest dyskusyjne. Lepiej będzie, jeżeli uznamy to za celowe biorąc pod uwagę temperaturę otoczenia, schładzać narządy wewnętrzne (kamizelki chłodzące), ale nie mięśnie.

            Przykładem poszukiwania w piłce nożnej odpowiedzi na pytanie – jaka jest reakcja układu ruchu piłkarza na mecz rozgrywany w różnej temperaturze otoczenia? – są badania przeprowadzone przez Girarda i wsp. [14]. Autorzy oceniali charakterystyki mechaniczne mięśni zginających stopę w stawie skokowo-goleniowym przed meczem, po 30 min, 24 i 48 godzinach po meczach, które odbyły się w różnych temperaturach. Pierwszy w temperaturze umiarkowanej (21⁰ C, wilgotność względna = 55%, WBGT = 18,8%), natomiast drugi po 6 dniach w temperaturze wysokiej (43⁰ C, wilgotność względna = 20%, WBGT = 34,9%). Pomiarom poddano wysokiej klasy 17 piłkarzy nożnych, rekrutujących się z Europy Północnej. Mecze rozegrano w Katarze, przy czym mecz w temperaturze umiarkowanej odbył się w klimatyzowanej hali, a w temperaturze wysokiej na boisku otwartym. Stwierdzono, że zmiany maksymalnej siły i szybkości rozwijania siły (ang. RFD – Rate of Force Development), zarówno bezpośrednio po meczu (po 30 min.), jak i po 24 i 48 godzinach były podobne w obu badanych sytuacjach, tzn. po meczach rozgrywanych w różnych temperaturach. Przy czym zauważono, że spadek siły po meczu był znacznie mniejszy (średnio 5,3%) niż obniżenie RFD (13,4%), ponadto poziom siły sprzed meczu osiągnięto już po 24 godzinach, podczas gdy wartość RFD po 48 godzinach była jeszcze mniejsza (o 7,7%) w porównaniu z wartością przed meczem.  

Z ostatniej chwili

Zagadnienia związane z aklimatyzacją, w tym z udziałem sportowców w warunkach wysokiej temperatury otoczenia, są nieustannie przedmiotem badań eksperymentalnych i prac przeglądowych. Należy sądzić, że kolejne letnie igrzyska olimpijskie, jakie odbędą się w 2020 roku w Tokio, będą impulsem do dalszych prac poświęconych procesowi aklimatyzacji sportowców do trudnych warunków otoczenia.

To nie przypadek, że w ostatnim, grudniowym numerze z 2016 roku renomowanego czasopisma amerykańskiego „Journal of Strength and Conditioning Research” zamieszczono dwie prace dotyczące zagadnień związanych z procesem adaptacji do wysokiej temperatury otoczenia. Jakie wnioski zawierają te prace?

Leoz-Abaurrea i wsp. [15] nie potwierdzili korzystnego wpływu używania kompresyjnej odzieży rozpraszającej ciepło (specjalne koszulki) zarówno na wydłużenie czasu biegu do wyczerpania, ani też na obniżenie temperatury ciała. W czasie odpoczynku bezpośrednio po biegu również nie stwierdzono, by zastosowanie tej odzieży dawało pozytywne efekty. Biorąc pod uwagę, że badania te przeprowadzono z udziałem tylko 10 badanych mężczyzn, powyższych wniosków nie należy uogólniać.

Celem pracy przeglądowej Wilsona [16] była odpowiedź na pytanie: czy spożycie węglowodanów podczas biegów długodystansowych wpływa korzystnie na osiągane wyniki? Autor z 8 142 prac, opublikowanych do sierpnia 2015 roku, po zastosowaniu kryteriów włączających (m.in. ciągły bieg ponad godzinę, udokumentowane spożycie węglowodanów)  i wyłączających (m.in. biegi przerywane i krótsze niż godzina) poddał analizie 30 prac, w których przedstawiono wyniki 76 kobiet i 505 mężczyzn. W 13 pracach, w których  porównano spożycie węglowodanów z wodą lub placebo, generalnie wykazano pozytywny wpływ węglowodanów na osiągane wyniki, ale duże zróżnicowanie badanych (wiek, płeć, poziom sportowy) nie pozwala na jednoznaczną ocenę skuteczności tego postępowania. Autor [16] przedstawia następujące wnioski:

- prawdopodobieństwo korzyści spożycia węglowodanów jest większe podczas biegów trwających ponad 2 godziny (np. maraton – przyp. Z.T.); zalecana dawka cukrów złożonych – powyżej 1,3 g/min.;

- nadmierne spożycie węglowodanów może doprowadzić do dyskomfortu przewodu pokarmowego, co może negatywnie wpłynąć na wynik w biegu;

- nie stwierdzono pozytywnego spożywania żeli energetycznych na wyniki w biegach na dystansach do 16-21 km.

Autor [16] uważa, że jednoznaczna ocena korzyści spożywania węglowodanów podczas biegów długodystansowych – zwłaszcza  przez sportowców wysokiej klasy – wymaga dalszych badań.

Wniosek końcowy

Tak, jak napisano na początku tej pracy Igrzyska Olimpijskie XXXII Olimpiady w 2020 roku w Tokio stawiają przed szkoleniowcami wielkie wyzwanie w zakresie odpowiednio zaplanowanych strategii aklimatyzacji, nawodnienia i chłodzenia ciała sportowca przed i w czasie zawodów. Zaleca się staranne przygotowanie i następnie wcześniejsze sprawdzenie tych strategii, tak by poznać reakcje indywidualne sportowca, i w czasie startu olimpijskiego zminimalizować  ryzyko obniżenia wyniku sportowego z powodu trudnych warunków otoczenia.

W celu ułatwienia szkoleniowcom przygotowania ww. strategii konieczna jest pomoc nauki. W tej misji istotną rolę powinni odegrać organizatorzy konferencji szkoleniowych zarówno ogólnopolskich (tzw. olimpijskich), jak i związkowych. W programach tych konferencji należy zapewnić udział wykładowców – zarówno polskich, jak i zagranicznych – specjalizujących się w zagadnieniach związanych ze startem sportowców w warunkach wysokiej temperatury otoczenia, omawianych w tej pracy, jak i adaptacji do zmiany strefy czasowej.

Autor niniejszej pracy nie jest specjalistą w tych zagadnieniach i jego intencją było zwrócenie uwagi na problem aklimatyzacji do warunków, w jakich rozegrane będą Igrzyska Olimpijskie „Tokio 2020”, oraz na podstawie analizy aktualnego stanu wiedzy przekazanie polskim szkoleniowcom rekomendacji i wyników badań eksperymentalnych, jakie opublikowali światowi naukowcy-eksperci.

Autor jest przekonany, że właściwe przygotowanie sportowców do warunków klimatycznych, jakich należy oczekiwać podczas IO „Tokio 2020”, jest bardzo istotne i może odegrać kluczową rolę w walce o olimpijskie medale i punkty. Z tego względu należy bardzo starannie i jak najwcześniej zaplanować strategię postępowania, tak by można ją było sprawdzić w cyklach szkoleniowych poprzedzających cykl olimpijski 2019/2020.

Na koniec osobista refleksja trenera kadry narodowej w łucznictwie w latach 1970-1983, bo taką funkcję sprawował autor tej pracy w owym czasie. Srebrny medal Mistrzostw Świata w Łucznictwie zdobyty przez polską zawodniczkę w dalekiej Australii (luty 1977 r., Canberra, adaptacja w kierunku wschodnim, 9 godzin różnicy, pełnia australijskiego lata) w dużej mierze był efektem starannie zaplanowanej i konsekwentnie wykonanej aklimatyzacji. 

Piśmiennictwo

1. Zastosowanie niskich temperatur w biomedycynie (red. Podbielska H. i Skrzek A). Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2012.
2. Kwon Y.S., Robergs R.A., Schneider S.M. Effect of local cooling on short-term, intense exercise. J. Strength Cond. Res. 2013; 27(7): 2046-2054. 
3. Racinais S., Alonso J.M., Coutts A.J., Flouris A.D., Girard O., Gonzalez-Alonso J., Hausswirth C., Jay O., Lee J.K.W., Mitchell N., Nassis G.P., Nybo L., Pluim B.M., Roelands B., Sawka M.N., Wingo J.E., Periard J.D. Consensus recommendations on training and competing in the heat. Scand. J. Med. Sci. Sports 2015; 25 (Suppl. 1): 6-19.
4. Mee J.A., Gibson O.R., Doust J., Maxwell N.S. A comparison of males and females’ temporal patterning to short- and long-term heat acclimation. Scand. J. Med. Sci. Sports 2015; 25 (Suppl. 1): 250-258. 
5. Wingo J.E. Exercise intensity prescription during heat stress: A brief review. Scand. J. Med. Sci. Sports 2015; 25 (Suppl. 1): 90-95.
6. Girard O., Brocherie F., Bishop D.J. Sprint performance under heat stress: A review. Scand. J. Med. Sci. Sports 2015; 25 (Suppl. 1): 79-89.
7. Taylor L., Mauger A.R., Watkins S.L., Fitch N., Brewer J., Maxwell N.S., Webborn N, Castle P.C. Precooling does not improve 2,000-m rowing performance of females in hot, humid conditions. J. Strength Cond. Res. 2014; 28(12): 3416–3424. 
8. Lorente C., Corbi F., Batalla A. Effects of using a cool vest in the neuromuscular function on specific soccer actions. IV NSCA International Conference, Murcia, Spain, June 26–28, 2014.
9. Borne R., Hausswirth C., Costello J.T., Bieuzen F. Low-frequency electrical stimulation combined with a cooling vest improves recovery of elite kayakers following a simulated 1000-m race in a hot environment. Scand. J. Med. Sci. Sports 2015; 25 (Suppl. 1): 219-228.
10. Faulkner S.H., Hupperets M., Hodder S.G., Havenith D. Conductive and evaporative precooling lowers mean skin temperature and improves time trial performance in the heat. Scand. J. Med. Sci. Sports 2015; 25 (Suppl. 1): 183-189.
11. Filingeri D., Fournet D., Hodder S., Havenith G. Mild evaporative cooling applied to the torso provides thermoregulatory benefits during running in the heat. Scand. J. Med. Sci. Sports 2015; 25 (Suppl. 1): 200-210.
12. Tan P.M.S., Lee J.K.W. The role of fluid temperature and form on endurance performance in the heat. Scand. J. Med. Sci. Sports 2015; 25 (Suppl. 1): 39-51.
13.  Żołądź J.A. Wydolność fizyczna człowieka. W: Górski J. (red.). Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego. Wydawnictwo Lekarskie PZWL 2001, Warszawa, 456-522.
14. Girard O., Nybo L., Mohr M., Racinais S. Plantar flexor neuromuscular adjustments following match-play football in hot and cool conditions. Scand. J. Med. Sci. Sports 2015; 25 (Suppl. 1): 154-163.
15. Leoz-Abaurrea I., Santos-Concejero J., Grobler L., Engelbrecht L., Aguado-Jimenez, R. Running performance while wearing a heat dissipating compression garment in male recreational runners. J. Strength Cond. Res. 2016; 30(12): 3367–3372.
16. Wilson P.B. Does carbohydrate intake during endurance running improve performance? A critical review. J. Strength Cond. Res. 2016;  30(12): 3539–3559.