„Сърдечносъдовите‘ тренировки са още познати като „кардио“ или „аеробни“. Д-р Кенет Купър (Kenneth Cooper) е човекът, запознал света с концепцията за „аеробика“ с едноименната си книга, като след това пише и допълнение под наименованието „Новата Аеробика“(The New Aerobics). В нея, той описва случаят на двама индивиди, с които провел фитнес изследване в института си в Тексас. Двамата трениращи следвали предписанието на д-р Купър да бягат по около 3км, 5 пъти в седмицата. Смятал, че и двамата ще имат почти еднакви резултати поради еднаквостта на извършваната от тях дейност. Бил шокиран, когато единият участник бил в добра физическа форма, а другият – не. Задал следния въпрос и на двамата: „С каква скорост избягахте своите 3км?“. Първият отговорил, че му отнема средно около 13-14 минути, а другият – над 20 минути. Единият бягал интензивно, другият тичал. Д-р Купър заявил в книгата си: „Постига се по-добър ефект, когато се вложи повече усилие.“(“You achieve a greater training effect if you put more effort into your exercise.”)-(1-Kenneth Cooper, The New Aerobics (New York: Bantam Books, 1970), 17.).
Именно по-интензивната мускулна работа е довела до по-добрите резултати, както и по-малкото вложено време, а не естеството на дейността, нито разстоянието.
За да се илюстрира по-добре, нека разгледаме следната ситуация. Изпълняваме упражнението „лег преса“ за време от 14 минути и после спираме. Но не защото сме изтощили мускулните влакна на краката си, както и енергийния им резерв, а просто защото е минал определеният брой минути. Очевидно е, че върху мускулите ще е приложен изключително нисък стимул – не само за мускулите, но и за енергийните системи на тялото, като аеробната, например, които подпомагат мускулната дейност.
Ако интензивността на дадена дейност е твърде ниска, то не се предоставя и близко до достатъчното като стимул върху тялото. От друга страна, ако интензивността е твърде висока що се отнася до дейност като бягането, предоставеният стимул е достатъчен, но паралелно с това се увеличава и рискът от травми. Основният извод, който трябва да си направим, е: стимулът, благодарение на който тялото се адаптира позитивно, е „агресивното“ мобилизиране и моментно пълно изтощение на мускулните влакна. Ако сме способни постепенно да мобилизираме и изтощим мускулните влакна за праавилното време, това неизменно води и до изтощението на всички видове мускулни влакна, което ще доведе до максимална метаболитна и механична адаптация. Правилното изпълнение на упражненията в съответствие със здравословната мускулна и ставна функция, води до елиминиране на външни фактори като прекомерно приложена сила, както и ненужно износване на стави и сухожилия (абсолютно ненужни що се отнася до прилагането на оптимален мускулен стимул).
За да разберем как се е стигнало до неправилното убеждение, че продължителните и нискоинтензивни дейности като джогинг, каране на статично колело и др. създават „аеробна“ адаптация и благоприятстват сърдечносъдовата система, е важно да се върнем назад до произхода му.
Първият опит да се изолира тренирането на аеробния метаболизъм представлява голям интерес от средата на шейсетте години на 20-ти век. Формулиран е от гореспоменатия д-р Кенет Купър. Открил е способи, чрез които се благоприятства функцията на сърдечносъдовата система, но научният му труд е буквално изкривен, интерпретиран по множество начини, водещи до пренебрегването на други аспекти от здравето. Вместо да бъде познат като човекът, спасил „Американските сърца‘, става по-познат като човека, унищожил „Американските колене“. Той синонимизирал думата „аеробен“ със „сърдечносъдов‘ и се опитал да създаде такава дейност, целяща да изолира аеробния метаболизъм. Вярвал, че извършването на продължителни и нискоинтензивни дейности ще доведе до подобряването на функцията на сърдечносъдовата система. Трудът му дотолкова повлиял на общността, че дейности като джогинг, вървене, каране на колело и др. са единственият начин за ефективното трениране на аеробния метаболизъм и подобряване функцията на сърдечносъдовата система.
Думата „аеробика“ е творение на Купър, термин, който той употребява, за да категоризира подхода си към тренирането. „Аеробен“ от друга страна е прилагателно, което описва метаболичен процес, за чието осъществяване се използва кислород. Аеробен буквално означава „с кислород“. Аеробният метаболизъм е част от единния метаболизъм. Основното, което убягва на повечето спортуващи е, че има и други части, които работят единно за здравето на отделната клетка, а в по-голям мащаб – за целия организъм. Д-р Купър погрешно е направил извода, че от най-голяма важност е аеробния метаболизъм , всъщност, по-важен дори и от всички метаболитни пътища, допринасящи за цялостното здраве и функционалност на организма.
Първият проблем на това вярване произхожда именно от погрешното твърдение, че аеробният метаболизъм може и трябва да бъде изолиран от останалата част на цялостния метаболизъм. Истината е, че метаболизмът е единно цяло, а подчастите му са тясно свързани едни с други. Аеробният метаболизъм бива „подхранван“ само и единствено от субстанцията „пируват“(pyruvate), а тя може да се създаде само чрез помощта на АНАЕРОБНИЯ метаболизъм.
Как всъщност действа „кардиото“?
Нека разгледаме една човешка клетка. Външната част на клетката е пълна с течност, наречена „цитозол“-водната част от цитоплазмата. По-навътре в клетката се намират малки органели, наречени митохондрии. Поради неразривната цялост на този „организъм“ няма начин тази клетка да има само аеробен метаболизъм в себе си. Цялата клетка е свързана със сърдечносъдовата система, следователно всички компоненти от клетъчния метаболизъм ще благоприятстват функцията й.
Необходимо е да отбележим няколко факта, отнасящи се до клетъчния метаболизъм. Енергия навлиза в клетката под формата на глюкоза - захар, която е продукт на разграждането на поети храни(въглехидрати), а може да бъде и метаболизирана от тялото чрез други органични материи ако приемът на въглехидрати е значително ограничен. Щом в клетката навлезе глюкоза, тя бива метаболизирана в цитозолната й част анаеробно чрез поредица от около 20 химични реакции, докато от глюкоза не се превърне в пируват. Това е пример, чрез който може да се представи анаеробния метаболизъм.
Пируватът след това се прехвърля в клетъчните митохондрии, където бива метаболизиран чрез сложни процеси като цикълът на Кребс както и чрез т.нар. респираторна верига. Този процес превръща пирувата в точно 36 молекули аденозин трифосфат (енергия за тялото). Този процес се нарича аеробен метаболизъм.
Цикълът на Кребс/респираторната верига създават много енергия под формата на аденозин трифосфат, но това става бавно. За сравнение, гликолизата – процес, чрез който глюкозата бива метаболизирана в цитозола на клетката до пируват – създава само 2 молекули аденозин трифосфат. Въпреки това обаче гликолитичният цикъл може да се ускори многократно в сравнение с цикълът на Кребс/респираторната верига. Следва да се отбележи, че в ситуации на „живот и смърт“ или изключително изтощение, гликолитичният цикъл увеличава многократно дейността си, като по този начин предоставя енергия на работещите мускули за по-продължителен период от време. Тъй като организмът произвежда пируват по-бързо, отколкото аеробният метаболизъм може да използва, пируватът се натрупва и бива превърнат чрез млечна дехидрогеназа в т.нар. субстанция „млечна киселина“(Ако ситуацията на интензивна мускулна дейност е продължителна, тялото създава лактатна ацидоза, водеща до усещането за мускулно парене).
Интензивното стимулиране на процеса гликолиза чрез анаеробни тренировки води и до произвеждането на пируват с такова темпо, което кара и цикълът на Кребс да работи максимално бързо. Ако се осъществява нискоинтензивна дейност, аеробният метаболизъм няма да бъде използван с пълния си потенциал.
А какво се случва, когато тялото се възстановява от тази интензивна дейност? Млечната киселина се натрупва. Клетката получава сигнал да я превърне обратно в пируват – химична субстанция, която може да се съхранява в клетъчните митохондрии. Там, пируватът бива отново метаболизиран АЕРОБНО. Именно по време на „възстановяването“ от високоинтензивните тренировки тялото получава най-голяма стимулация на АЕРОБНИЯ метаболизъм, много повече отколкото би могло да получи чрез нискоинтензивно „кардио“.
Много хора считат, че акумулирането на млечна киселина е сигнал за неефективно използване на аеробната система. Истината е, че гликолизата винаги ще може да произвежда повече пируват, отколкото цикълът на Кребс ще може да използва. Пируват дехидрогеназа ензимът(това е ензим, който „съпровожда“ пирувата в клетъчните митохондрии, за да бъде синтезиран чрез цикъла на Кребс) е ограничаващ скоростта ензим, което означава, че нивото му на реактивност е ограничен. Следователно – НЕ може да бъде трениран с цел да се увеличи скоростта му. Той винаги ще бъде по-бавен от други метаболитни елементи на този цикъл. Тялото винаги ще произвежда млечна киселина, когато бъде подложено на по-интензивна дейност.
Всъщност, чрез правилно трениране, тялото може ефикасно да използва акумулираната млечна киселина. Ако целта е да се подобри аеробният капацитет, е важно да се разбере, че аеробната система работи най-ефективно, когато се възстановява от лактатна ацидоза. След една високоинтензивна(HIT) тренировка, метаболизмът се стреми да намали нивата на пируват в системата си именно чрез АЕРОБНИЯ метаболизъм.
Важно е също така да се разбере, че основната механична функция на мускулите се поддържа от аеробния метаболизъм. Когато мускулите започнат да увеличават силата и обема си, паралелно с това увеличават функционалността си всички поддържащи ги системи, включително и аеробната система. Това обяснява защо особено възрастните хора имат много ниско ниво както на сила, така и на издържливост – ниското ниво на мускулна маса води именно до тези последици (състояние, още познато като саркопения). Колкото по-малка маса и издържливост имат мускулите, толкова по-нефункционален ще е и целият метаболизъм.
Цикълът на Кори
Ако мускулите ни имат нужда от енергия по време на високоинтензивна тренировка или в случай на спешност, по-голямата част от аденозин трифосфата(носител на енергия) ще произхожда от бързодействащия гликолитен цикъл. Този процес води и до производството на млечна киселина, която бързо преминава от мускулите в кръвообращението, от където бива транспортирана в черния дроб. В черния дроб, млечната киселина бива трансформирана отново в пируват, а след това и в глюкоза, чрез процес, наречен гликонеогенеза. Сформираната глюкоза отново поема по обратния път от черния дроб към мускулите, за да бъде използвана от работещите мускули. Ако мускулите вече са прекратили работата си, глюкозата се трансформира и съхранява под формата на гликоген(верига от молекули глюкоза). Този процес се нарича цикъл на Кори(the Cori cycle). Ензимите, участващи в обмяната на вещества в цикъла на Кори, могат да бъдат ефективно тренирани чрез високоинтензивни тренировки. Оптималното функциониране на този цикъл води до максимално функциониране на целия метаболизъм. Няма „кардио“, което да превъзхожда резултатите, постигнати с високоинтензивно трениране до пълно мускулно изтощение.
Метаболизиране на мастни киселини
Излишната енергия в човешкото тяло се съхранява в мастните клетки под формата на триацилглицерол. Когато организмът изисква енергия в стресова ситуация, каквато е достигането до пълно мускулно изтощение, хормоните адреналин и глюкагон стимулират употребата на триацилглицерола(мазнините) чрез активирането на ензим, наречен „чувствителна на хормони липаза“(hormone-sensitive lipase). Активирането на този ензим води до освобождаването на мастни киселини в кръвта, където те от своя страна се прикрепят към протеин, наречен албумин(albumin).
Албуминът транспортира мастните киселини до мускулите, където биват подложени на бета-оксидация, която от своя страна води до сформирането на 35 молекули аденозин трифосфат(използваема енергия). Още повече, глицеролът, като междинен продукт на този процес и при достатъчно мускулно напрежение, също може да бъде изпратен в черния дроб, да бъде превърнат в глюкоза и чрез още един процес на оксидиране да бъде трансформиран в 96 молекули аденозин трифосфат. Този аспект от човешкия метаболизъм може да бъде достигнат ЕДИНСТВЕНО чрез извършване на високоинтензивни дейности. Този факт разбива твърденията, че високоинтензивното трениране не гори мазнини.
Гликогенолиза
Високоинтензивните тренировки стимулират и гликогенолизата – процесът на разграждане на гликоген, за да може да бъде използван за енергия. Процесът е важен поради няколко причини, но най-съществената е, че възстановява инсулиновата сензитивност на мускулните клетки, които са най-големият съхранител на гликоген в човешкото тяло. Средностатистическият мъж съхранява около 70 грама гликоген в черния си дроб и около 220 грама в мускулите си. При жените нивата са с около 20% по-ниски. Гликогенът в черния дроб служи за поддържането на глюкозната хомеостаза в кръвообращението, докато този в мускулите се използва само при необходимост. Човекът,( както и повечето животни), има способността в моменти на опасност да мобилизира и използва почти мигновено гликогена в мускулите си и да го трансформира в използваема енергия, чрез която да избегне опасността. Именно това се осъществява чрез процеса гликогенолиза. Такава ситуация се имитира за кратко чрез изпълняването на високоинтензивни тренировки – тялото активира определен тип мускулни влакна, които тялото би използвало само в много стресова ситуация. Процесът е последван от отделянето на хормони на „стреса“ като епинефрин и норепинефрин. Когато подобно събитие е налице, мускулната клетка изпуска значителни количества гликоген, което означава, че хормонът инсулин може да стимулира приема на „нов“ гликоген в клетката.
АМПЛИФИКАЦИОННА КАСКАДА
При амплификационната каскада, вместо една молекула да доведе само до един метаболитен резултат(например една молекула глюкагон да стимулира превръщането на една част от полимера гликоген в глюкоза), един ензим води до активирането на множество други ензими – на 10 или дори 100, които на свой ред по веригата продължават да активират още и още(като домино). По този начин, вместо гликогенът да се превръща молекула по молекула в глюкоза, това се случва в мащаб от десетки хиляди молекули наведнъж по време на „стресова“, изключително напрягаща мускулите ситуация.
Амплификационната каскада е изключително ефективна в това да снабдява работещите ни мускули с огромни количества енергия по време на „екстремна“ ситуация. Още по-впечатляващото е, че в унисон с амплификационната каскада, в действие влиза и друг ензим, участващ в процеса на формиране на гликоген, който възпрепятства тялото да произвежда нов гликоген. Какво означава това? Означава, че целият метаболизъм се фокусира върху това да превръща гликоген в използваема глюкоза, като „игнорира“ каквото и да е съхранение на гликоген в мускулите в момент на такава усилена мускулна работа.
Именно чрез процеса гликогенолиза и амплификационната каскада високоинтензивното трениране навлиза в най-големия резервоар на глюкоза в тялото – мускулите, позволявайки след това на нова глюкоза да запълни мускулните клетки. Това прави инсулиновите рецептори по-чувствителни в стремежа си да подпомогнат „запълването“. Този период на „запълване“ продължава няколко дни, в зависимост от степента на достигнато изтощение. Този процес се съпровожда с нормално синтезиране на глюкоза в гликоген(за да се съхранява в мускулите), без амплификационна каскада.
Инсулиновата чувствителност е още по-засилена в тези последващи дни и поради факта, че обемът на използваната глюкоза е значително по-голям в сравнение с ходенето по пътека за 30 минути, например(нискоинтензивна дейност, използваща много малко глюкоза). Високата интензивност и достигането до пълния ресурс на мускулите ни означава, че те могат да поемат много повече глюкоза и да я съхраняват като гликоген.
Какво се случва, когато липсва такъв стимул, съчетано с неправилно хранене?
Ако мускулите са достигнали своя лимит в съхраняването на гликоген, излишната глюкоза няма къде другаде да отиде, освен да бъде метаболизирана в мазнина.
Когато количеството глюкоза в организма е голямо, а гликогенните резервоари(мускулите) – запълнени, ензимът фосфофруктокиназа(участва в метаболизирането на глюкоза), влиза в действие ( пригответе се, защото сега ще стане много сложно). На първо място, глюкозата се пренася чрез фруктоза-6-фосфат в гликолитичния цикъл. От там бива преместена в пентозофосфатния метаболитен път, който, от своя страна, трансформира глюкозата чрез няколко стъпки в глицералдехид 3 фосфат – предшественик на мазнината. Следват още няколко метаболитни процеса, като крайният резултат е енергоносеща химична субстаниция, наречена Nicotinamide Adenine Dinucleotide, накратко NAD или NADH(H символизира два електрона свързани с водород). Нейната роля е да стимулира синтезирането на мастни киселини. Пълни гликогенни резервоари(мускули) в комбинация с висок прием на въглехидрати стимулира производството на мастни киселини, особено в черния дроб, както и акумулирането на по-големи количества липопротеини с ниска плътност. Тези липопротеини по-късно биват трансформирани в LDL холестерол. Колкото е по-високо количеството на LDL холестерола, толкова по-висок става рискът от сърдечносъдови заболявания.
Що се отнася до продължителните и нискоинтензивни тренировки, те никога не използват бързо действащите мускулни влакна(съдържащи най-много гликоген). Следователно, тялото никога не метаболизира особени количества глюкоза. А къде отива излишната глюкоза? – В мастните клетки под формата на мазнина. Защо да губим времето си и да амортизираме ставите и сухожилията си за нещо, което нито предоставя мускулна стимулация, нито спомага за по-ефективното горене на мазнини?
Предотвратяване на загуба на мускулна маса
Тренировки с висока интензивност са необходими, за да последват оптимални нива на позитивните метаболитни адаптации. За щастие, степента им на интензивност изисква малко вложено време. Ако една тренировка продължи твърде дълго, гликогенът бива изцяло използван, което води до използването на протеин от мускулите, за да се поддържа глюкозната хомеостаза(балансът от инсулин и глюкагон, необходим за поддържането на нормалните нива на глюкоза в кръвта). Мускулните тъкани биват превърнати в аминокиселини и в последствие в глюкоза чрез процеса гликонеогенеза, осъществяващ се в черния дроб. Следователно: тренировки с висока продължителност като маратони, например, водят до загуба на мускулна маса.
ЧУВСТВИТЕЛНАТА НА ХОРМОНИ ЛИПАЗА
Съществува(все още, за съжаление) вярването, че кардиото е неизменна част от процеса на елиминиране на излишните мазнини в тялото и че гори повече мазнини, в сравнение с интензивни тренировки с кратка продължителност. Истината е, че НЕ съществува тренировка, която да гори изключителни количества мазнини, дотолкова, че да компенсира неправилния начин на хранене. Средностатистическия човек, тежащ около 70кг, гори около 100 калории на всеки 1.6км, които е извървял или изтичал с бавна скорост. След като в 500 грама мазнина се съдържат 3500 калории, ще е необходимо човек да избяга ЦЕЛИ 72 километра, за да ги изгори. Както нискоинтензивните, така и високоинтензивните тренировки използват определени количества енергия. НО има едно нещо, което бива активирано по време на високоинтензивните тренировки, ензим, наречен чувствителната на хормони липаза, който е много важен за процеса на премахване на излишни мазнини. Кардиото като нискоинтензивна дейност НЕ активира този ензим.
Когато извеждаме гликогена от мускулите си по време на високоинтензивни тренировки, ние също така активираме и чувствителната на хормони липаза, която позволява по-голямото мобилизиране и на мазнини. Ако нивата на инсулин са високи обаче, дори и в калориен дефицит, тялото няма да може да активира този ензим, съответно и премахването на мазнини от мастните клетки ще бъде много затруднено, дори и невъзможно. Именно по тази причина много хора, които спазват диета, но единствената им дейност е джогинг или вървене, изпитват големи трудности в премахването на мазнините в тялото си. Важно! Свалянето на килограми НЕ е индикация, че те са свалени само от мазнини. Както беше отбелязано по-горе, нискоинтензивните и продължителни дейности водят и до загуба на мускулна маса = свалени килограми.
Изходът от тази ситуация? – Нормализиране нивата на инсулин. Чувствителната на хормони липаза в такъв случай ще бъде активирана лесно, превръщайки мазнината в основен източник на енергия за тялото. Това се случва, когато количеството въглехидрати се ограничи и се увеличи приемът на полезни мазнини и качествен протеин. Нормализирането на нивата на инсулин е изключително благоприятно повлияно от тренировки с висока интензивност. Чувствителната на хормони липаза също предизвиква амплификационна каскада, сходна с тази, при която се мобилизира гликоген. Прекрасно обяснение на всички тези процеси можете да откриете в книгата на J. G. Salway, „Metabolism at a Glance“. Това, което най-накратко се случва, е следното – горим мазнини, като не позволяваме натрупването на нови.
ПРЕРАЗГЛЕЖДАНЕ НА „КАРДИОТО“
Важно е да се разбере следното – нашата сърдечносъдова система е ПОСТОЯННО АНГАЖИРАНА. Тя участва активно, когато си говорим с някого: сърцето ни тупти, кръвта ни циркулира, белите дробове поемат въздух и изхвърлят въглероден диоксид 24 часа, всеки ден. Единственият начин да накараме дихателната си система да работи по-здраво, е чрез извършване на дейности, активно ангажиращи мускулите ни. Всяко повишено мускулно действие неминуемо води и до повишено участие на сърдечносъдовата ни система. Извод: независимо дали искаме или не, ние „правим кардио“, тоест използваме сърдечносъдовата и дихателната си системи.
Взимайки предвид солидните факти що се отнася до различните метаболизми в нашия организъм( до клетъчно ниво), твърдението, че някой от тях може чрез определена дейност да бъде изолиран от останалите, е меко казано абсурдно. Те винаги работят неразривно, макар и някои от тях в определени дейности да действат по-активно от други.