Dryf tętna podczas wysiłku – kompendium wiedzy

W treningu określenie intensywności, z jaką biegniemy, możliwe jest na kilka sposobów. Wszystko sprowadza się oczywiście do określonego tempa biegu, ale rzadko kiedy mamy możliwość idealnego wymierzenia odległości i powtórzenia warunków, w jakich trenujemy. Wystarczy, że nasza trasa biegowa ma kilka pagórków i już nie będziemy w stanie skontrolować tempa biegowego. Jeśli za wszelką cenę będziemy próbować to zrobić, to okaże się, że intensywność naszego treningu będzie zmienna z momentami intensywniejszej i słabszej pracy. Chcąc utrzymać idealne tempo biegu, należałoby trenować w idealnych warunkach, jak np. stadion lekkoatletyczny. Będzie wówczas możliwe utrzymanie stałego i równego tempa biegu. Ale czy stałe tempo biegu oznacza stałą intensywność, z jaką pracuje nasz organizm?

Wszystko zależy od tego, z jakim tempem biegniemy, a właściwie, w jakim zakresie/strefie odbywa się nasz bieg. Jeśli będziemy biec w typowo tlenowym – pierwszym zakresie biegowym, gdzie intensywności wysiłku są niskie, utrzymywanie stałego tempa biegu będzie równoważne z utrzymaniem stałej intensywności biegu. W drugim i trzecim zakresie, odpowiadającym strefie mieszanej i beztlenowej, sytuacja będzie zgoła odmienna. Stałe tempo biegu oznaczać będzie stale rosnącą intensywność pracy naszego organizmu. Wśród zachodzących zmian najłatwiej będzie nam zaobserwować te ze strony układu krążeniowego, rejestrując wartości tętna.

Podstawowy wskaźnik

Tętno jest jednym z podstawowych, używanych przez biegaczy wskaźników do monitorowania intensywności wysiłku. Dostępność pulsometrów jest coraz większa, a ich możliwości coraz bogatsze. W najprostszych modelach mamy tylko pomiar tętna i czasu, a w tych najbardziej rozbudowanych dodatkowo pomiar odległości (GPS), wysokości, akcelerometry i różnego rodzaju kalkulatory obciążeń treningowych, stref, HR max, itp. W przypadku tych ostatnich udogodnień pamiętać jednak musimy, że są to wartości oszacowywane, a nie bezpośrednio mierzone, np. w trakcie badania wydolnościowego. Z tego względu faktyczne strefy i wartości tętna mogą się różnić od tych „podpowiadanych” przez pulsometr. Tak to już jest ze statystyką.

Wszystkie te funkcje są oczywiście dodatkiem do tego, co najważniejsze w pulsometrach, czyli pomiaru tętna, a używając naukowej nomenklatury, pomiaru częstości skurczów serca (HR- heart rate). Pomiar ten odbywa się dzięki rejestracji zmian właściwości bioelektrycznych serca, a te zachodzą w sercu przy każdorazowej akcji, czyli skurczu przedsionków i komór serca. Serce samo wytwarza impulsy elektryczne w węzłach zatokowo-przedsionkowym i przedsionkowo-komorowym. Powstające tam impulsy bioelektryczne rozchodzą się po całym sercu wywołując w nim naprzemiennie skurcze przedsionków i komór. Serce nie posiada „izolacji” i impulsy te rozchodzą się po całym ciele, dzięki czemu możemy je rejestrować. Na tym bazuje badanie EKG serca (elektrokardiografia), jak i wszystkie pulsometry.  Z tego też względu zakładamy na wysokości serca opaskę od pulsometru, która rejestruje podobnie jak w badaniu EKG, zmiany potencjałów bioelektrycznych. I tym sposobem na ekranie naszego pulsometru dostajemy informacje o tym, ile aktualnie wynosi nasze tętno.

Dlaczego jest ono takie użyteczne w treningu?

Tętno jest jednym z podstawowych wskaźników, jaki możemy w łatwy sposób monitorować podczas wysiłku fizycznego. Praca naszego serca zależy bowiem od intensywności, z jaką ćwiczymy. Serce, pompując krew, umożliwia dostarczanie do pracujących mięśni tlenu, który transportowany jest przez erytrocyty. Jeśli nasza aktywność się wzmaga, bo rośnie tempo biegu, serce musi wypompowywać coraz więcej krwi tak, aby umożliwić odpowiednio dużą dostawę tlenu do intensywniej pracujących mięśni. Obserwujemy wówczas wzrost tętna. Oczywiście mamy też indywidualne limity, z jakimi może pracować nasze serce. Jak każda pompa, tak i nasze serce ma swoje maksymalne zdolności do pracy. Maksymalne wartości tętna (HR max) będziemy obserwować przy maksymalnym wysiłku.

W fizjologii sportowej miarą intensywności wysiłku fizycznego (długotrwającego) jest pobór tlenu (VO2), który wyrażamy w ml/kg/min, co oznacza określoną ilość tlenu, jaką organizm potrzebuje zużyć na każdy kilogram masy ciała, w trakcie jednej minuty wysiłku. Im więcej potrafimy dostarczyć tlenu i wartości VO2 są wyższe, tym intensywność wysiłku jest wyższa. Jeśli jednak nie potrafimy dostarczyć wystarczających ilości tlenu, bo np. nasze serce nie jest w stanie wypompować odpowiedniej ilości krwi, zaczynamy zaciągać tzw. dług tlenowy, przez co organizm musi produkować energię z innych tzw. beztlenowych źródeł. Ich efektem jest stopniowe zakwaszanie organizmu, co bezpośrednio sprzyja postępowaniu zmęczenia.

U zdrowych trenujących osób, zależność pomiędzy intensywnością wysiłku wyrażaną jako VO2 a tętnem jest w dużej mierze liniowa (Ryc. 1). Właśnie z tego względu mamy możliwość monitorowania intensywności wysiłku odczytując wartości na pulsometrze.

Tętno nie zawsze jednak będzie przyrastać idealnie równo w stosunku do przyrostu w poborze tlenu, czyli zmian w intensywności wysiłku. Tętno jest jedną ze składowych, które mają wpływ na objętość minutową serca (Q). O sprawności naszego serca decyduje to, ile krwi jest w stanie wypompować serce podczas minuty swojej pracy. Im większa jest to objętość krwi, tym sprawniejsze jest nasze serce jako pompa. Wartości Q będą zależne przede wszystkim od tego, ile jednorazowo przy skurczu komór serce jest w stanie wypompować do krwiobiegu krwi. Mówimy tutaj o tzw. wartości objętości wyrzutowej serca (SV). Z tego też względu obserwujemy różnice w wartościach tętna dla różnych osób. Mamy bowiem różne wartości objętości wyrzutowej serca, i chcąc wypompować taką samą ilość krwi w ciągu minuty, serce jednego biegacza będzie musiało bić częściej niż u innego biegnącego z tą samą intensywnością. Nasze tętno zmienia się też w odpowiedzi na stosowany trening. Serce, jak każdy mięsień w naszym organizmie, usprawnia z czasem swoją pracę. Tym samym wzrasta objętość komór i siła ich skurczu, dzięki czemu przyrasta objętość wyrzutowa. Efekt ten myślę, że obserwował każdy z nas, zwłaszcza w początkowym okresie kilku miesięcy regularnego trenowania. Tętno w stosunku do tempa biegu stopniowo ulegało obniżeniu. Nie oznacza to jednak, że nasze serce pracuje gorzej. Wręcz na odwrót, staje się sprawniejsze i jest w stanie wytłaczać więcej krwi, dzięki poprawie objętości wyrzutowej.

Tempo biegu a intensywność biegu

Kolejnym ciekawym zjawiskiem, jakie możemy zaobserwować podczas biegu, są zmiany wartości tętna, pomimo tego, że tempo biegu jest stałe. Mówimy wówczas o tzw. dryfie tętna, co oznacza stopniowy przyrost tętna w czasie. Jak już wspominałem na początku artykułu, dryf tętna będziemy obserwować w mniejszym bądź większym stopniu w zależności od tego, z jaką intensywnością (% VO2 max) wykonujemy wysiłek. Im intensywność wyższa, tym w naszym organizmie wzmagają się różne procesy, głównie związane z przemianami energetycznymi i termoregulacją. Przy niskiej intensywności nie ma dużego zapotrzebowania na dodatkową energię (tlen), przez co dryf tętna będzie niewielki lub wręcz nieobecny. Jeśli jednak intensywność biegu zaczyna przekraczać 70-80% intensywności VO2max, wówczas utrzymywanie stałego tempa biegu będzie oznaczało stałe przyrastanie tętna ku wyższym wartościom. Dzieje się tak ze względu na coraz większe zapotrzebowanie organizmu na tlen, który potrzebny jest do tego, aby utrzymać termoregulację i równowagę kwasowo-zasadową na odpowiednio wyższym poziomie. Można więc stwierdzić, że utrzymywanie stałego tempa w drugim zakresie powoduje coraz wyższą intensywność pracy naszego organizmu. Z tego tez względu nie potrafimy utrzymać tempa biegu w drugim zakresie tak długo jak jest to możliwe w pierwszym zakresie. Biegnąc w drugim zakresie, wcześniej bądź później, organizm straci zdolność do efektywnej pracy i nie będzie w stanie dłużej wyrównywać zachodzących reakcji. Moment ten określany jest jako tzw. próg beztlenowy i oznacza intensywność wysiłku i odpowiadającą mu wartość tętna, przy której zaczynamy wchodzić w strefę niekompensowanego zmęczenia.

Na dryf tętna, czyli stopniowy wzrost częstości skurczów serca ma też wpływ zmiana objętości wyrzutowej serca (SV), bo ta nie jest stałą wartością. SV zależy od tego, jaka jest objętość komory serca (tzw. objętość późno-rozkurczowa, czyli ilość mililitrów krwi znajdująca się w komorze serca) i od siły skurczu mięśnia sercowego. Różnica pomiędzy tym, ile było krwi w komorze przed, a ile w niej pozostało po skurczu komory, nazywamy frakcją wyrzutową serca. Spoczynkowa frakcja wyrzutowa wynosi około 50-60%, ale u dobrze wytrenowanych osób przy maksymalnej intensywności może wynosić nawet >90%. Jest to oczywiście efektem większej kurczliwości komory serca, która pod wpływem treningu ulega poprawie.

Dlaczego tętno przyrasta?

Dryf tętna w kierunku wyższych wartości przy stałym tempie biegu jest wynikiem zmian, jakie zachodzą w organizmie podczas wysiłku. Jedną z podstawowych przyczyn jest zmiana przepływu krwi w poszczególnych częściach ciała w wyniku aktywności mięśniowej. W spoczynku większość tłoczonej przez serce krwi trafia do naszego mózgu i narządów wewnętrznych, które potrzebują cennych substancji odżywczych i tlenu znajdującego się we krwi. Jeśli zaczynamy bieg, pracujące mięśnie też potrzebują tlenu, przez co tętno przyspiesza, a serce zaczyna tłoczyć więcej krwi. Przy stałym tempie biegu w I lub II zakresie po kilku minutach dojdzie do stabilizacji oddechu, a wartości tętna ustabilizują się. Z czasem jednak tętno zacznie stopniowo przyrastać pomimo tego, że oddechowo i w naszych odczuciach nic się nie zmienia, a tempo jest cały czas takie samo. Za przyczynę tego zjawiska upatruje się zmianę w redystrybucji krążącej krwi pomiędzy organami wewnętrznymi, mięśniami, a powłokami skórnymi.

Termoregulacja

Przyczyną tej zmiany są głównie mechanizmy termoregulacyjne, których zadaniem jest zabezpieczenie naszego ciała przed przegrzaniem. Pracujące i nieustannie kurczące się podczas biegu mięśnie produkują ogromne ilości ciepła, które powstaje w wyniku reakcji biochemicznych w komórkach mięśniowych. Sprawność mechaniczna naszych mięśni nie jest zbyt duża i jedynie około 20-30% energii, jaka w mięśniach powstaje jest zamieniana na energię mechaniczną, której rezultatem jest skurcz mięśnia.

Reszta uwalniana jest w postaci ciepła. Gdyby nie termoregulacja i jej główny mechanizm – pocenie się, podczas nawet krótkiego biegu temperatura wewnętrzna łatwo przekroczyłaby 40°C. Oczywiście chłodzenie naszego ciała wymaga nakładów energii, podobnie jak w samochodzie, gdzie pompa musi przepompować do chłodnicy płyn. U nas również nasza „pompa”, czyli serce musi sporą część krwi przetłoczyć do powłok skórnych, gdzie powstałe wewnątrzmięśniowo ciepło może być odparowane z potem. Wymaga to oczywiście dodatkowej ilości krwi, jaką serce musi przepompowywać, tym samym zwiększając stopniowo swoje obroty na coraz wyższy poziom. Biegając w upalny dzień, z reguły obserwujemy wyższe wartości tętna niż w te chłodniejsze dni. Każde podniesienie temperatury powietrza powyżej 10-15°C potęguje kumulację ciepła w naszym organizmie, przez co wzmagają się procesy termoregulacyjne. Co więcej, wzrost przepływu krwi w obrębie powłok skórnych sprawia, że zwiększa się tzw. łożysko naczyniowe, czyli powierzchnia ukrwienia. Z tego względu spada ciśnienie krążącej krwi, przez co mniejsze jej ilości trafiają z powrotem do serca naczyniami żylnymi. Mniejsze ciśnienie sprawia, że komory serca nie są dostatecznie napełniane krwią, tym samym zmniejszając ilość wyrzucanej z komór krwi. Dochodzi do spadku objętości wyrzutowej, co negatywnie wpływa na nasze możliwości wysiłkowe. Serce, chcąc utrzymać odpowiednią objętość minutową krwi, musi więc częściej kurczyć się. Tym samym potęguje się dryf tętna.

Niebezpieczne odwodnienie

Kolejnym czynnikiem, jaki ma niewątpliwie wpływ na zmiany w wartościach tętna, jest postępujące podczas wysiłku odwodnienie. Jest ono oczywiście wywołane i zależne od intensywności pocenia, a ta z kolei od sprawności mechanizmów termoregulacyjnych. Pocąc się, z jednej strony zabezpieczamy organizm przed przegrzaniem, a z drugiej odwadniamy, co negatywnie wpływa na nasze możliwości. Z tego też względu należy odpowiednio uzupełniać płyny, dzięki czemu możemy zmniejszyć odwodnienie. Nie zawsze będzie to jednak możliwe, bo przy bardzo dużej potliwości straty płynów mogą znacząco przewyższać zdolności do ich przyswajania. Zmniejszenie płynów ustrojowych, w tym również osocza krwi, sprawia, że dodatkowo spada ciśnienie w układzie krwionośnym i tym samym dochodzi do obniżania objętości wyrzutowej, podobnie jak miało to miejsce w przypadku hipertermii. I tu również, aby utrzymać minutową objętość serca na odpowiednim poziomie, umożliwiając odpowiednie dotlenienie pracujących mięśni i narządów, serce musi bić szybciej. Zależność pomiędzy tętnem a odwodnieniem jest odwrotnie proporcjonalna, co oznacza, że spadek ilości wody w organizmie powoduje przyrost tętna.

Układ krążeniowy to doskonale zaprojektowany zamknięty system naczyniowy, dzięki któremu możliwe jest prawidłowe funkcjonowanie naszego organizmu, zarówno w spoczynku jak i podczas aktywności. Serce jako pompa całego tego systemu i jego praca zależne są od wielu czynników, jak ciśnienie w całym układzie, ilość krążącej krwi, temperatura czy nawodnienie organizmu. Z powodu procesów, jakie zachodzą w naszym organizmie podczas wysiłku, nawet tego o stałym tempie, obserwujemy zmiany, które wpływają na prace serca. Dryf tętna jest zupełnie naturalnym i fizjologicznym procesem, a jego stopień zależny od intensywności wysiłku, sprawności termoregulacji czy odwodnienia. Kolejnym razem, zakładając pulsometr na trening, z całą pewnością łatwiej będzie zrozumieć te wszystkie mechanizmy, które sprawiają, że nasze tętno rośnie podczas biegu.

Niniejszy artykuł ma na celu maksymalizację efektów, jaką przynosi ze sobą stosowanie pulsometra w treningu biegacza. Powstał on przy dużym udziale naszego partnera – marki SUUNTO, która przypominamy daje możliwość wygrania jednego z zegarków w ramach konkursu, który kończy się w najbliższą niedzielę.