- Utholdenhetstrening -

Idrettsmedisinsk kurs, trinn 1 - 21.09.2015

Even Jarstad

Idrettsfysiolog (MSc)

Leder fysiologisk testavd. - Nimi

Disposisjon

• Hva er utholdenhet?

• Trening av utholdenhet

– Trening av det anaerobe energisystemet

– Trening av det aerobe energisystemet

• Intervall- vs mengdetrening

Hva er utholdenhet?

• Def.: ”Organismens evne til å arbeide med relativt

høy intensitet over lengre tid”

• Anaerob utholdenhet:

– Def.: ”Organismens evne til å arbeide med høy- og

svært høy intensitet over relativt kort tid ved

hjelp av anaerobe prosesser i musklene”

• Aerob utholdenhet:

– Def.: ”Organismens evne til å arbeide med relativt høy

intensitet over lengre tid ved hjelp av aerobe prosesser

i musklene”

Gjerset og medarb. (1993)

Hva er utholdenhet?

• Utholdenhet er fysiologisk sett alltid knyttet til energiomsetning (1)

• Energiomsetning (2):

– Ekstraksjon av kjemisk energi fra næringsstoffer og lagring av den kjemiske energien i ATP

– Overføring av lagret kjemisk energi i ATP til biologisk arbeid (f.eks muskelkontraksjon)

• Fire energisystem (gjendanning av ATP) (2-4):

– Økt anaerob- og/eller aerob utholdenhet innebærer derfor at man kan opprettholde en høyere

hastighet på henholdsvis den anaerobe- og/eller aerobe energiomsetningen over lenger tid

1. Hallèn (2005) 2. McArdle og medarb. 2001 3. Sand og medarb. 2001 4. Bahr og medarb. (1991)

Anaerob

energiomsetning

(uten O2)

ATP-CP systemet

(ADP + ADP ↔ ATP + AMP)

(CP + ADP ↔ C + ATP)

Melkesyresystemet

(Glu + ADP + P ↔ HLa + ATP)

Oksidering av fettsyrer

(Fettsyre + O2 + ADP + P → CO2 + H2O + ATP)

Oksidering av glykogen

(Glu + O2 + ADP + P → CO2 + H2O + ATP)

Aerob

energiomsetning

(med O2)

Anaerob energiomsetning

• Hva bestemmer hastigheten på den anaerobe energi-

omsetningen?

– Den anaerobe kapasiteten

• ”Kroppens maksimale evne til anaerob energifrigjøring

under ett sammenhengende maksimalt arbeid” (1)

• Den samlede kapasiteten av ATP-CP systemet og og

melkesyresystemet (2, 3, 4)

1. Ingjer og medarb. (2006) 3. Hallèn (2002)

2. Frøyd og medarb. (2005) 4. Åstrand og Rodahl (2003)

Aerob energiomsetning

• Hva bestemmer hastigheten på den aerobe energiomsetningen?

– Den aerobe kapasiteten i øvelsen → det akkumulerte O2-opptaket (3)

• Det maksimale oksygenopptaket (VO2maks) (1, 2)

– Definisjon: ”Den maksimale hastigheten på den aerobe

energiomsetningen” (3-5)

– Sett på som den viktigste fysiologiske

prestasjonsbestemmande faktor under

relativt langvarig arbeid (2, 4, 6)

• Utnyttingsgraden av VO2maks (1, 2)

– Den gjennomsnittlige hastigheten på den aerobe

energiomsetningen (VO2) over en gitt tid, i prosent

av VO2maks (1)

– Også en viktig prestasjonsbestemmende fysiologisk

faktor i typiske utholdenhetsidretter (1, 7)

• Arbeidsøkonomien

– ”Energikostnaden (VO2) ved en gitt absolutt submaks-

imal arbeidsbelastning” (9)

1. Midgley og medarb. (2007) 3. Bahr og medarb. (1991) 5. Jones og Carter (2000) 7. Costill og medarb. (1973) 9. Saunders og medarb. (2004)

2. Hallèn (b) (2002) 4. Legaz Arrese og medarb. (2005) 6. Åstrand og Rodahl (2003) 8. Hallèn (a) (2002)

Aerob kapasitet

VO

2

Mål Start

Figur 2. Viser den aerobe kapasiteten (det

akkumulerte O2-opptaket) i en øvelse.

Modifisert etter Frøyd og medarb. (2005)

Trening av utholdenhet

• Trening av det anaerobe energisystemet

– Øke den anaerobe kapasiteten

• Trening av det aerobe energisystemet

– Øke den aerobe kapasiteten

• VO2maks

• Utnyttingsgraden av VO2maks

– Forbedre arbeidsøkonomien

• Konkurransevarigheten av betydning

Prosess 10 sek 1 min 2 min 4 min 10 min 30 min 60 min 120 min

Anaerob 85 % 65-70 % 50 % 30 % 10-15 % 5 % 2 % 1 %

Aerob 15 % 30-35 % 50 % 70 % 85-90 % 95 % 98 % 99 %

Tabell 1. Prosentvis (%) bidrag fra anaerob- og aerob energiomsetning ved økende arbeidsvarighet.

Modifisert etter Åstrand og Rodahl (2003).

Trening av det anaerobe energisystemet

Trening av anaerob kapasitet

Type arbeid

x pr uke, x uker

Varighet og

arb. intensitet

Pauser

% ↑ [CP]

% ↑ CK akt.

% ↑ PFK akt.

Ref.

Sprint-trening 2-7, 2-7 4-14 x 15-30 s.

(maksimal

intensitet)

Aktive, 1:5-1:24 ratio

Gange/lett jogg 31-39 44 49-107 1-4, 8

Tabell 2. Prosentvis (%) økning (↑) i kreatinfosfat konsentrasjon [CP], kreatin kinase aktivitet (CK akt.) og phosphofructokinase aktivitet (PFK akt.) etter

sprint-trening på sykkel hos moderat utholdenhetstrente menn (20-25 år)

1. Rodas og medarb. (2000) 3. Thorsteinsson og medarb. (1975) 5. Tabata og medarb. (1996) 7. Laursen og medarb. (2005) 9. Billat II (2001)

2. Parra og medarb. (2000) 4. Macdougall og medarb. (1998) 6. Medbø og Burgers (1990) 8. Gibala og medarb. (2006) 10. Saltin (1987)

Type arbeid x pr uke, x uker Varighet og arb. intensitet Pauser % ↑ Anaerob kapasitet Ref.

Sprint-trening/

relativt lange

intervaller

2-4, 4-6 7-12 x 20-30 sek og 3-8 x 2-2,5

min (ca 100-170 % VO2maks/

175 % PPO

Aktive 2:1-1:15 ratio

Gange/lett jogg 10-104 5-7

Tabell 3. Prosentvis (%) økning (↑) i anaerob kapasitet (uttrykt som maksimalt akkumulert O2 underskudd) etter ulike treningsregimer (løp og sykkel)

hos moderat- og relativt godt utholdenhetstrente kvinner og menn (22-42 år)

• Lange pauser (≥ 4 min) av betydning for kvaliteten på alle intervalldragene (9, 10)

• Teoretisk sett kan det tenkes at intervalldrag på ca 1,5 - 2,0 min → (maksimal

arbeidsintensitet) kan være med på å forbedre musklenes ”buffer” kapasitet (10)

• Idrettspesifikk trening – trene musklene som er involvert i øvelsen (10)

Trening av det aerobe energisystemet

Hva begrenser VO2maks?

• Sentrale begrensninger:

– Hjertet

• Det maksimale slagvolumet (SVmaks) blir i dag regnet som

den største begrensende, fysiologiske faktor for VO2maks

– Lungene

• Transportkapasiteten av O2 over i arterielt blod

– Blodet

• Oksygenbærende kapasitet (Hb)

• Perifere begrensninger:

– Musklene

• Den maksimale arterio-venøse O2 differansen

– Evnen til å ekstrahere O2 fra blodet

– Distribuering av hjertets minuttvolum til de

arbeidende musklene

Bassett og Howley (2000)

Trening av VO2maks (forts.)

• Øke hjertets SVmaks

– Øke venøs tilbakestrømning (f.eks blodvolumet)

• En relativt rask-, men muligens også relativt langvarig treningseffekt

(dager → mnd → år) (1, 2)

• Hva er av størst betydning for respons ? Arbeidsintensitet eller varighet?

– Øke hjertets ventrikkelvolum (VV) → mer langtidseffekt (mnd → år) (3, 4)

• For å øke VV må hjertet belastes tilstrekkelig (4)

• Trening som utfordrer store muskelgrupper (t.d. løping, langrenn, sykling, roing)

• Hvilken arbeidsintensitet medfører adekvat belastning på hjertet?

• Eldre teori:

– Arbeidsintensitet tilsvarende ca 70-80 % av VO2maks (75-85 % av HFmaks) (5)

• SV maksimalt

– Avflatning ved ca 40-50 % av VO2maks (ca 55-65 % av HFmaks) (6)

• Blodtrykket (BT) maksimalt

– Avflatning ved ca 70-80 % av VO2maks (ca 75-85 % av HFmaks)) (5)

1. Sawka og medarb. (2000) 3. Saltin, (1987) 5. Macdougall og Sale (1981)

2. Warburton og medfarb. (2000) 4. Midgley og medarb. (2006) 6. Åstrand og medarb. (1964)

Trening av VO2maks (forts.)

• Nyere teori:

– Arb.intensitet tilsvarende ca 100 % av VO2maks (ca 90-95 % HFmaks) (1)

• SV maksimalt (Merk! Avflatning i SV allerede ved ca 60-65 % HFmaks

(ca 50-55 % VO2maks) hos utrente personer)) (2, 3)

• BT maksimalt (3)

Sla

gvo

lum

(m

l·sl

ag

-1)

200

180

160

140

120

100

80

60

60 110 160 210

Hjertefrekvens (slag·min-1)

♦ Utrente ■ Trente ▲ Elite

Sla

gvolu

m (

ml·

slag

-1)

220

200

180

160

140

120

100

Hjertefrekvens (slag·min-1)

80 100 120 140 160 180 200

□ Utrente ■ Trente

Figur 3. Beregning av hjertets slagvolum ved økende

arbeidsbelastning. Hentet fra studien til Zhou og medarb.

(2001) (2)

Figur 4. Beregning av hjertets slagvolum ved økende

arbeidsbelastning. Hentet fra studien til Gledhill og

medarb. (1994) (3)

BT ved økande arb.bel.

HF Utrente Trente

(s·min-1)

90 135/80 117/66

120 143/79 125/64

140 158/81 141/67

160 172/82 158/68

180 184/84 174/68

190 209/84 190/67

Tabell 4. Blodtrykksrespons ved økende

arbeidsbelastning. Hentet fra studien til

Gledhill og medarb. (1994) (3)

1. Midgley og medarb., (2006) 3. Gledhill og medarb. (1994)

2. Zhou og medarb. (2001)

Trening av VO2maks (forts.)

• Øke A-V O2 diffmaks over de arbeidende musklene

– Idrettsspesifikk trening (utfordre de rette musklene) (1, 2)

• Øke kapillærtettheten…

• Øke den oksidative kapasiteten…

• Øke myoglobin volumet…(?)

• Øke transportkapasiteten av O2 i blodet

– Høydeopphold – f.eks. ”living high and training low”

prinsippet (3, 4)

• ↑ andel erytropoietin (EPO) → ↑ Hct og ↑ [Hb] (3, 4)

• Hva med lungene?

– Kappillærtettheten ser ikke ut til å øke i lungene etter aerob

utholdenstrening (5)

i muskelcellene

1. Hallèn (2002) 3 Stray-Gundersen og Levine (2008) 5. Dempsey (1986)

2. MacDougall og Sale (1981) 4. Stray-Gundersen og medarb. (2001)

Trening av VO2maks (forts.)

Arbeid X pr uke, x uker Varighet og arb. intensitet Pauser % ↑ VO2maks Ref.

Intervall UT MUT GUT

Rel. lange 2-5, 2-12 4-13 x 1-16 min (2-3 x 10-30 min)*

(ca 85-95 % HFmaks)

Passive/aktive, 2:1-1:3 ratio

(ca 60-70 % av HFmaks) 5-26 5-18 3-9 1-18, 19*, 25, 46-50

Rel. korte 2-5, 4-8 4-60 x 8-37 sek

(ca 85 % HFmaks - maks)

Passive/aktive, 1:1-1:8 (24)* ratio

(ca 60-70 % av HFmaks) 5-16 4-15 3 5, 6, 12-14, 16, 17, 20,

21*, 27

Kontinuerlig

Rel. langvarig 1-4, 3-18 20-45 min

(ca 85-95 % HFmaks)

Ingen 12-37 5-21 3 5, 22, 23, 30, 31, 34-36,

45

” 3-6, (1**) 3-12 15-75 min (90-180)* (120 min)**

(ca 75-85 % HFmaks)

” 7-25 4-10 6 10, 11, 15, 23-30, 31-33,

37-39, 40*, 44**, 49

” 2-5, 4-18 20-60 min

(ca 60-75 % HFmaks)

” 5-17 - - 10, 15, 25, 31, 35, 41-43,

Tabell 5. Prosentvis (%) økning (↑) i VO2maks etter ulike treningsforsøk (sykkel og løp) hos utrente (UT)-, moderat utholdenhetstrente (MUT)- og relativt godt

utholdenhetstrente (GUT) kvinner og menn (17-45 år)

1. Helgerud og medarb. (2001) 10. Poole og Gaesser (1985) 19. Billat og medarb. (2004) 29. Keith og medarb. (1992) 38. Gaesser og Poole (1986) 47. Perry og medarb (2008)

2. Smith og medarb (2003) 11. Cunningham og medarb. (1979) 20. MacDougall og medarb. (1998) 30. Mayes og medarb. (1987) 39. Gaesser og medarb. (1984) 48. Slørdahl og medarb (2004)

3. Smith og medarb. (1999) 12. Fox og medarb. (1973) 21. Rodas og medarb. (2000) 31. Gibbons og medarb. (1983) 40. Dressendorfer og medarb. (2002) 49. Thomas og medarb. (1985)

4. Olsen og medarb. (1988) 13. Fox og medarb. (1977) 22. Mutton og medarb. (1993) 32. Andersson og Henrikson (1977) 41. Örlander og medarb. (1977) 50. Seiler og medarb. (2011)

5. Franch og medarb. (1998) 14. Knuttgen og medarb. (1973) 23. Jarstad (2008) 33. Brynteson og Sinning (1973) 42. Shono og medarb. (2002)

6. Helgerud og medarb. (2007) 15. Bhambani og Singh (1985) 24. Rhanama og medarb. (2007) 34. Ready og Quinney (1982) 43. Atomi og Miyashita (1980)

7. Esfarjani og Laursen (2007) 16. Lesmes og medarb. (1978) 25. Thomas og medarb. (1984) 35. Gaesser og Rich (1984) 44. Goodman og medarb. (2005)

8. Laursen og medarb. (2005) 17. Laursen og medarb. (2002) 27. Tabata og medarb. (1996) 36. Sjödin og medarb. (1982) 45. Pierce og medarb. (1990)

9. Poole og medarb. (1990) 18. McMillan og medarb. (2005) 28. Norris og Petersen (1998) 37. Davis og medarb. (1979) 46. Talanian og medarb. (2007)

• OBS! Tabellen inneholder studier med ulik kvalitet

Trening av utnyttingsgraden av VO2maks

• Utnyttingsgraden av VO2maks

påvirkes av varigheten på

arbeidet (1)

• Fysiologisk sett påvirkes/best-

emmes utnyttingsgraden av:

– Den anaerobe terskelen (AT), uttrykt

som % av VO2maks (1)

• Definisjon: ”Den høyeste arbeids-

belastning, under dynamisk arbeid

med bruk av store muskelgrupper,

der det er likevekt mellom elimina-

sjon og produksjon av laktat (melke-

syre)” (2, 3)

– Størrelsen på glykogenlagrene i musklene og lever (1)

– Musklene sin evne til å oksidere fett - en glykogenbesparende effekt (4)

1. Hallèn (b) (2002)) 3. Helgerud og medarb. (2001)

2. Helgrud og medarb. (1990) 4. Holloszy og Coyle (1984

Figur 5. Viser % VO2maks (utnyttingsgraden) som en funksjon

av konkurransetid og treningstilstand (hentet fra Tønnessen,

2009).

Trening av AT %VO2maks

• Idrettsspesifikk trening → trene de ”riktige” musklene (1)

Type arbeid x pr uke, x uker Varighet og arb. intensitet Pauser % ↑ AT/LT/VT Ref.

Intervaller UT MUT GUT

Rel. lange 2-4, 2-8 4-20 x 1-3 min (maks x 2 min)*

(ca 85-95 % av HFmaks)

Aktive, 2:1-1:2 ratio

(ca 60-70 % av HFmaks) 12 6-25 8-12 2-5, 6*, 14

Rel. korte 2-4, 4-7 12 x 30 sek (maks x 30 sek)*

(ca 85-95 % av HFmaks)

Aktive, 1:1-1:9 ratio

(ca 60-70 % av HFmaks) - 25 5 6*, 7

Kontinuerlig

Rel. langvarig 4, 9-10 30 min

(ca 85-95 % av HFmaks)

Ingen 12-43 - - 4, 8

” 2-6, 3-12 (30)* 20-60 min

(ca 75-85 % av HFmaks)

” 7-40 9-14 - 2, 5, 9-12, 13*

” 3-5, 8-12 55-60 min

(ca 60-75 av HFmaks)

” 18-19 - - 2, 11

Tabell 6. Prosentvis (%) økning (↑) av AT, målt/uttrykt som laktat terskel (LT) og ventilatorisk terskel (VT) i % av VO2maks (utnyttingsgraden) etter ulike

treningsforsøk (sykkel og løp) hos utrente (UT)-, moderat utholdenhetstrente (MUT)- og relativt godt utholdenhetstrente (GUT) kvinner og menn (19-45 år)

1. Hallèn (b) (2002) 4. Ready og Quinney (1982) 7. Laursen og medarb. (a) (2002) 10. Gaesser og Poole. (1986) 13. Denis og medarb. (1982)

2. Poole og Gaesser (1985) 5. Gibbons og medarb. (1983) 8. Pierce og medarb. (1990) 11. Henritze og medarb. (1985) 14. Olsen og medarb. (1988)

3. Poole og medarb. (1990) 6. Burke og medarb. (1994) 9. Davis og medarb. (1979) 12. Keith og medarb. (1992)

• OBS! Tabellen inneholder studier med ulik kvalitet

Trening av arbeidsøkonomien

• Bedre arbeidsøkonomi innebærer:

– Lavere energiomsetning (målt som VO2) ved en gitt

absolutt submaksimal arbeidsbelastning (1, 2)

– Høyere hastighet ved et gitt O2 forbruk (3)

• Hvilke faktorer kan påvirke arbeidsøkonomien?

– Biomekansiske forhold (f.eks teknikk) (4, 5)

– Maksimal muskelstyrke (se neste slide)

– Antropometriske forhold (f.eks vekt) (5)

– Kan også tenkes at bekledning og skotøy kan påvirke

• Det har f.eks blitt registrert opptil ca 30 % forskjell

i løpsøkonomi mellom løpere med samme VO2maks (6)

1. Costill og medarb. (1973) 3. Frøyd og medarb. (2005) 5. Saunders og medarb. (2004)

2. Thomas og medarb. (1999) 4. Bahr og medarb. (1991) 6. Daniels (1985)

Trening av arbeidsøkonomien

• Idrettsspesifikk trening → utfordre de ”riktige” musklene (1)

• Forbedring av arbeidsøkonomien etter tung styrketrening:

– ↑ 5-8 % hos syklister og løpere: 3-5 set x 3-5RM., 2-3 x pr uke, 8-14 uker (7-9)

– ↑ 23-27 % hos langrennsløpere: 3 set x 6 RM, 3 x pr uke, 8-9 uker (10-11)

Type arbeid x pr uke, x uker Varighet og arb. intensitet Pauser % ↑ arbeidsøkonomi Ref.

Intervaller UT MUT GUT

Rel. lange 3, 6-8 4-6 x 4 min

(ca 90-95 % av HFmaks)

Aktive, 2:1 ratio

(ca 60-70 % av HFmaks) - 3-10 - 2, 3, 4

Rel korte 3, 8 47 x 15 sek

(ca 90-95 % av HFmaks)

Aktive, 1:1 ratio

(ca 60-70 % av HFmaks) - 8 - 3

Kontinuerlig

Rel. langvarig 3, 5-10 20-25 min

(ca 85-95 % av HFmaks)

Ingen - 3-12 - 2, 3, 5

” 5, 6 50-75 (90-180 min)

(ca 75-85 % av HFmaks)

Ingen - - 6 6

” 3, 8 45 min

(ca 60-75 % av HFmaks)

Ingen - 8 - 3

Tabell 7. Prosentvis (%) forbedring (↑) av arbeidsøkonomien etter ulike treningsforsøk (løp) hos moderat utholdenhetstrente (MUT)- og relativt godt

utholdenhetstrente (GUT) kvinner og menn (20-35 år)

1. Hallèn (2005) 3. Helgerud og medarb. (2007) 5. Jarstad (2008) 7. Støren og medarb (2008) 9. Sunde og medarb. (2010) 11. Hoff og medarb. (2002)

2. Franch og medarb. (1998) 4. Helgerud og medarb. (2001) 6. Dressendorfer og medarb. (2002) 8. Millet og medarb. (2002) 10. Hoff og medarb. (1999)

Intervall- eller mengdetrening?

• Utifra resultat i treningsstudier (intervallarbeid) har det blitt hevdet at:

– ”Rolig aerob trening” medfører minimal- eller ingen treningseffekt (1)

– Intensivt intervallarb. er mest adekvat for utvikling av VO2maks og prestasjonsevne (1)

• Det tar lang tid (ca 6-10 år) å utvikle en utholdenhetsutøver til toppnivå (2, 3)

• Kunnskapen fra treningsstudier nyttige, men ikke tilstrekkelige (3)

• Praktisk erfaring (2, 3) og studier (4-8) av godt utholdenhetstrente utøvere

på høyt nivå/elitenivå viser at:

– ca 70-80 % av treningstiden → lav arbeidsintensitet (ca 60-75 % av HFmaks)

– ca 10-20 % av treningstiden → moderat arbeidsintensitet (ca 75-85 % av HFmaks)

– ca 8-15 % av treningstiden → høy arbeidsintensitet (ca 85-95 % av HFmaks)

…medfører forbedring av prestasjonsevnen over relativt lange distanser

• Hva med utrente- og middels uth.trente personer som trener ca 3-5 økter per uke?

– Treningseffekt av lignende intensitetsfordeling som godt uth.trente utøvere?

1. Wisløff (2003) 3. Hallèn (b) (2005) 5. Esteve-Lanao og medarb. (2005) 7. Seiler og Kjerland (2006)

2. Hallèn (a) 2005) 4. Billat og medarb. (2001) 6. Esteve-Lanao og Lucia (2007) 8. Tønnesen (2009)

Individuell treningseffekt

• Individuelle forskjeller ift respons/effekt av ulike treningsopplegg

– Kan skyldes:

• Genetikk/arv

• Treningsstatus

– Utrent

– Moderat utholdenhetstrent

– Godt utholdenhetstrent

– Eliteutøver i utholdenhetsidrett

• Treningstimuli

– Ny?

– Gjentatt over lang tid?

• Beregning av trenings-/intensitetssoner

• Prøv ut forskjellige treningsprogram - tør å prøve og feile!

• Altså, ingen fasit på det optimale treningsprogram…

Takk for oppmerksomheten!

Referanseliste:

1. Bassett JR and Howley ET. Limiting factors for maximum oxygen uptake and

determinants of endurance performance. Med Sci Sports Exerc. 2000; 32(1): 70-

84.

2. Helgerud J, Høydal K, Wang E, Karlsen T, Berg P, Bjerkaas M, Simonsen T,

Helgesen C, Hjorth N, Bach R, Hoff J. Aerobic high-intensity intervals improve

VO2max more than moderate training. Med Sci Sports Exerc. 2007; 39(4):665-671.

3. Holloszy JO og Coyle EF Adaptations of skeletal muscle to endurance exercise

and their metabolic consequences. J. Appl. Physiol. 56:831-838, 1984.

4. Midgley A.W., McNaughton L.R. og Jones A.M. Training to Enhance the

Physiological Determinants of Long-Distance Running Performance. Sports Med;

37 (10): 857-880, 2007.

5. Zhou B., Conlee R.K., Jensen R., Fellingham G.W., George J.D. og Garth Fisher

A. (2001). Stroke volume does not plateau during graded exercise in elite male

distance runners. Med. Sci. Sports Exerc., Vol. 33, No. 11, pp. 1849-1854.