Simuloidun hypoksiajakson vaikutukset autonomisen hermoston toimintaan ja elimistön suorituskykyyn kestävyysurheilijoilla

Abstract

Tämän pro gradu -tutkielman tarkoituksena oli selvittää, miten Live High – Train Low and High -mallin (LHTLH) mukainen hypoksiajakso vaikuttaa kestävyysurheilijoiden autonomisen hermoston palautuneisuuteen, räjähtävään voimantuottokykyyn ja submaksimaaliseen kestävyyssuorituskykyyn. Lisäksi haluttiin tutkia vaikuttavatko nämä muuttujat toisiinsa.

Tutkimukseen osallistui tutkittavina 16 vapaaehtoista kansallisen tai kansainvälisen tason maasto- tai ampumahiihtäjää (11 naista, 5 miestä). Urheilijat asuivat neljän viikon ajan alppimajassa 2500 metrin korkeutta vastaavassa ilman happipitoisuudessa. Harjoittelua suoritettiin sekä merenpinnan tasolla että simuloiduissa hypoksisissa olosuhteissa. Autonomisen hermoston palautuneisuutta arvioitiin leposykkeen, sykevälivaihtelun ja ortostaattisen sykkeen mittauksien avulla. Subjektiivisia tuntemuksia analysoitiin harjoituspäiväkirjoista. Kestävyyssuorituskykyä mitattiin maksimaalisen hapenottokyvyn testillä ja submaksimaalisella juoksumattotestillä. Räjähtävää voimantuottokykyä tutkittiin staattisella ja esikevennetyllä hyppytestillä sekä reaktiivisella pohjehyppelyllä. Suurin osa tutkimuksen mittauksista analysoitiin neljältä suorituskykytestipäivältä. Mittaukset suoritettiin viikkoa ennen hypoksiajaksoa sekä hypoksiajakson viikoilla 2, 3 ja 4. Vain alku- ja loppumittauksista analysoitiin maksimaalinen hapenottokyky, kehon paino sekä hemoglobiinimassa mitattuna hiilimonoksidin takaisinhengitysmenetelmällä.

Tutkimuksessa havaittiin tilastollisesti merkitsevä, noin neljän prosenttiyksikön lasku happisaturaatiossa (p<0,001), 5,0 ± 3,0 %:n (p<0,001) kasvu tutkittavien hemoglobiinimassassa sekä 1,8 ± 1,7 % (p<0,001) kehonpainon lasku hypoksiajakson aikana. Maksimaalisessa hapenottokyvyssä ei havaittu muutoksia. Autonomisen hermoston tilaa arvioivissa mittauksissa vain ortostaattisessa sykkeessä havaittiin merkitsevä 15,3 ± 13,5 bpm (p=0,009) kasvu hypoksiajakson aikana. Staattisen hyppytestin hyppykorkeudessa havaittiin 6,2 ± 8,6 % (p=0,030) kasvu ja reaktiivisen pohjehyppelyn maksimaalisessa tehossa 4,5 ± 6,8 % (p=0,031) kasvu alkumittausten ja kolmannen hypoksiaviikon välillä. Submaksimaalisen juoksumattotestin muuttujista ainoastaan RPE:ssa havaittiin merkitsevää kasvua testikertojen välillä hypoksiajakson edetessä. Autonomisen hermoston palautuneisuutta arvioivien sykemuuttujien, suorituskykytestien ja subjektiivisten tuntemusten muutosten välillä ei havaittu korrelaatioita hypoksiajakson aikana. Tutkimuksessa vahvistettiin aiempien tutkimusten tuloksia hypoksian aiheuttaman happisaturaation ja hemoglobiinimassan muutosten osalta, sekä havaittiin räjähtävän voimantuoton kasvua hypoksian seurauksena. Eri muuttujien välisten korrelaatioiden osalta tutkimuksen tulokset jäivät odotettua heikommiksi, mihin pääsyinä ovat todennäköisesti tutkimuksen pieni otanta ja siten tulosten suuri hajonta sekä erilaiset mittaustekniset asiat.

The main goal of this thesis was to investigate how a Live High – Train Low and High (LHTLH) period affects the autonomic nervous system’s recovery, maximal force production and submaximal endurance performance in endurance athletes. The relationship of these variables was also examined.

A total of 16 subjects (11 females, 5 males) including national and international level cross-country skiers and biathletes were recruited to the study. Athletes lived in hypoxic apartments where the air’s oxygen concentration was set equal to the altitude of 2500 meters for four weeks. The athletes trained at sea level and in simulated hypoxic conditions. Resting heart rate, heart rate variability and orthostatic heart rate measurements were completed to estimate autonomic nervous system recovery. The endurance performance of the subjects was assessed with a maximal oxygen uptake (VO2max) test and submaximal running tests. Static, countermovement, and reactive jumping tests were used to measure explosive force production. In addition, subjective feelings were recorded during the LHTLH period. Most of the measurements were performed on four different performance testing days. The measurements were completed within one week before the LHTLH period and during the hypoxic weeks 2, 3 and 4. The VO2max, body mass and hemoglobin mass measurement were completed only as a pre and post measurements.

A significant, approximately four percentage point decrease in oxygen saturation (p<0,001), a 5,0 ± 3,0 % (p<0,001) increase in the subjects’ hemoglobin mass and a 1,8 ± 1,7 % (p<0,001) decrease in body mass were noticed during the LHTLH period. Significant changes in VO2max were not observed. There was a 15,3 ± 13,5 bpm (p=0,009) increase in the orthostatic heart rate between the pre measurements and the fourth week of hypoxia. No other changes in the heart rate variables were observed. The height of the static jump test increased by an average of 6,2 ± 8,6 % (p=0,030) and the maximal power of the reactive jumping test increased by 4,5 ± 6,8 % (p=0,031) between the pre measurements and the third week of hypoxia. There was an increase in submaximal running tests RPEs between different workloads during the LHTLH period. There were not detected any correlations between the hypoxia induced changes in heart rate variables and performance testing. The results of the previous studies were confirmed in this study regarding to the changes in oxygen saturation and hemoglobin mass. There was also observed an increase in the explosive force production during the hypoxic period. The relationships between the changes in different variables were not as clear as expected. The small sample size of the study, a large standard deviation and different technical aspects of the measurements were probably the main reasons for these unexpected results.