HIIT vs. Continuous Endurance Training: Battle of the Aerobic Titans
Micah Zuhl, Ph. D. ja Len Kravitz, Ph. D.
Introduction
kuntoilualalla koetaan tällä hetkellä korkean intensiteetin intervalliharjoittelun (HIIT) kiinnostuksen ja kasvun Aalto. Tämä koulutusmenetelmä sisältää toistuvia jaksoja korkean intensiteetin ponnisteluja, jotka vaihtelevat 5 sekunnista 8 minuuttiin, jota seuraa eripituisia toipumisjaksoja. Billat (2001) muistuttaa, että jo vuonna 1912 kuuluisa pitkän matkan olympiajuoksija Hannes Kolehmainen käytti intervalliharjoittelua harjoittelussaan. Hiitin tietämyksen lisääntyessä liikuntatieteilijät osoittivat, että tällainen liikunta tarjoaa urheilijoille suoritushyötyjä ja parantaa harrastajien terveyttä, mutta se voi olla myös sopiva vaihtoehto kestävyysharjoittelulle eli jatkuvalle aerobiselle liikunnalle. Kardiovaskulaarisen kunnon parantamiseksi uskomus on aina ollut lisätä liikunnan määrää, olipa kyse pidemmistä juoksuista, pyöräretkistä tai pidemmästä ajasta aerobisella koneella (esim.stairstepper, elliptinen, cycle, juoksumatto). Nykyisen tutkimuksen laajuus on paljastanut, että HIIT parantaa lukuisia fysiologisia parametreja, usein lyhyemmässä ajassa mitattuna suuren määrän jatkuvaa liikuntaa (Daussin et al., 2008). Siksi tämän artikkelin tarkoituksena on keskustella ja verrata sydän -, luustolihasten ja aineenvaihdunnan sopeutumista HIIT-kestävyysliikuntaan ja jatkuvaan kestävyysliikuntaan. Jatkuva aerobinen harjoittelu määritellään liikunnaksi (esim.juoksu, pyöräily, uinti jne.) kestää yli 20 minuuttia ja pidetään tasaisella intensiteetillä koko ottelun ajan. Lisäksi tässä artikkelissa on tutkimusesimerkkejä HIIT-ja jatkuvasta kestävyysharjoittelusta.
Cardiovascular Physiology 101: Basic Reponses and Adaptations of Aerobic Training
ennen HIIT-ja continuous endurance training-vertailua lyhyt katsaus kardiovaskulaarisiin vasteisiin ja mukautuksiin krooniseen aerobiseen liikuntaan on paikallaan, koska se on keskeistä molemmissa ohjelmissa. Aerobisen liikunnan aikana sydämen suorituskyky perustuu sykkeeseen, pumpatun veren määrään sykettä kohti (iskutilavuus) ja sydämen supistuvuuteen eli jokaisen sydämen supistumisen voimakkuuteen. Yhdessä nämä muuttujat lisäävät verenkiertoa ja hapensaantia treenaavien lihasten vaatimusten täyttämiseksi. Luurankolihaksen supistuminen lisää myös laskimoverenkierron palautumista sydämeen, mikä lisää kammioveren täyttymistä (ns.esijännitys). Tämä tehostettu esijännitys edistää sydämen tehostettua iskutilavuutta harjoituksen aikana, mikä on tärkeä aerobisen suorituskyvyn määrittäjä (Joyner and Coyle, 2008).
Sydänlihasrakenteen sopeutuminen on yleistä, kun kestävyysharjoittelun määrä kasvaa asteittain. Näitä mukautuksia ovat sydänlihaksen paksuuntuminen ja vasemman kammion lisääntynyt koko, jotka edistävät sydämen toiminnan paranemista liikunnan aikana. Jatkuvat kestävyysliikunnan jaksot, kuten 30-60 minuuttia jatkuvaa juoksua tai pyöräilyä 3-7 päivää viikossa, johtavat useisiin muihin kardiovaskulaarisiin sopeutumisiin, mukaan lukien seuraavat:
1. Lisääntynyt sydänlihasmassa
2. Lisääntynyt aivohalvauksen tilavuus
3. Metabolisten jätteiden lisääntynyt hävittäminen
4. Kohonneet oksidatiiviset entsyymit ja tehokkuus
5. Hapen ja polttoaineen nopeammat diffuusionopeudet lihakseen
6. Lisääntynyt vasemman kammion laajentuma ja kammion tilavuus
7. Hiilihydraattia säästävä vaikutus (siten rasvan suurempi käyttö polttoaineena)
8. Mitokondrioiden nousu (solun energiatehdas)
9. Metabolian solujen säätelymekanismien lisääntyminen
10. Lisääntynyt rasvan hapettuminen
11. Increased expression of fatigue-resistance slow twitch muscle fibers
(Joyner and Coyle, 2008; Pavlik, Major, Varga-Pintér, Jeserich, & Kneffel, 2010)
HIIT vs. Continuous Endurance Exercise: Cardiovascular Adaptations
viimeaikaiset tutkimukset osoittavat, että hiitin kardiovaskulaariset adaptaatiot ovat samanlaisia kuin jatkuvassa kestävyysharjoittelussa (Helgerud et al., 2007; Wisløff, Ellingsen, & Kemi, 2009). Helgerud ym. osoitti, että 4 toistoa 4 minuutin toimii 90-95% sykkeen max (HRmax) jälkeen 3 minuuttia aktiivista elpymistä 70% HRmax suoritetaan 3 päivää viikossa 8 viikkoa johti 10% suurempi parannus aivohalvauksen määrä verrattuna pitkän, hitaan matkan koulutus ryhmä. Lisätutkimuksia Slordahl et al. (2004) osoitti, että korkean intensiteetin aerobinen harjoittelu 90-95% maksimaalisesta hapenkulutuksesta (VO2max) lisäsi vasemman kammion sydämen massaa 12% ja sydämen supistuvuutta 13%, mikä on verrattavissa kardiovaskulaarisiin muutoksiin jatkuvassa aerobisessa liikunnassa.
maksimaalista hapenkulutusta (VO2max) pidetään kehon ylimpänä kykynä kuluttaa, jakaa ja hyödyntää happea energiantuotantoon. Sitä kutsutaan yleisesti maksimaaliseksi aerobiseksi kapasiteetiksi ja se on hyvä liikuntasuorituksen ennustaja. Kardiovaskulaaritoiminnan paraneminen lisää VO2max-arvoa. Jotkut tutkimukset viittaavat siihen, että VO2max parannukset HIIT ovat parempia kuin kestävyysharjoittelussa. Daussin et al. (2007) mitattiin VO2max-vasteita miehillä ja naisilla, jotka osallistuivat 8 viikon HIIT-ohjelmaan ja jatkuvaan sydän-ja verisuonitautien harjoitteluohjelmaan. VO2max nousi enemmän HIIT-ohjelmalla (15%) kuin jatkuvalla aerobisella harjoittelulla (9%). Kardiovaskulaarisen toiminnan parantaminen ja VO2max-arvon lisääminen ovat sydän-ja verisuonitautia sairastavien potilaiden tärkeimpiä tavoitteita. Tästä syystä joihinkin sydänkuntoutuskeskuksiin on alkanut sisältyä intervalliharjoituksia sydänsairauspotilaille (Bartels, Bourne, & Dwyer, 2010). Tulokset osoittavat samanlaisia parannuksia kuin perinteinen matalan intensiteetin liikunta, mutta lyhyemmässä ajassa ja vähemmän istuntoja.
HIIT vs. jatkuva kestävyysliikunta: Luurankolihassopeutukset
mitokondrioiden (solun energiatehtaan) koon ja lukumäärän kasvamisesta on tulossa tunnusmerkki sopeutumisesta HIITIIN (Gibala, 2009). Tätä kutsutaan mitokondrioiden tiheyden lisääntymiseksi, ja sen on ajateltu useiden vuosien ajan tapahtuvan vain kroonisesta kestävyysharjoittelusta. Mitokondriot käyttävät happea ATP: n (solun energiamolekyyli) valmistamiseen korkeina pitoisuuksina hajottamalla hiilihydraatteja ja rasvaa aerobisen liikunnan aikana. Mitokondrioiden tiheyden kasvaessa on enemmän energiaa käytettävissä työskentelylihaksille suuremman voiman tuottamiseksi ja pidemmäksi aikaa (esim.juoksemalla pidempään suuremmalla intensiteetillä). Vuonna 6 viikon koulutus tutkimuksessa, Burgomaster et al. (2008) osoitti samanlaista nousua oksidatiivisen entsyymin tasoilla (proteiineja mitokondrioissa, jotka nopeuttavat biologisia reaktioita vapauttaa ATP) koehenkilöillä, jotka suorittivat HITT-ohjelman neljästä kuuteen 30 sekunnin maksimaalinen pyöräily sprintit (seurasi 4,5 minuutin toipuminen jaksoja) 3 päivää/viikko ja koehenkilöt, jotka suorittivat 40-60 minuuttia jatkuvaa kestävyyttä tasaisen pyöräilyn 65% VO2max 5 päivää/viikko. Näiden mitokondrioiden oksidatiivisten entsyymien lisääntyminen johtaa tehokkaampaan rasvan ja hiilihydraattien hajoamiseen polttoaineeksi. Tähän liittyvä työ suorittaa MacDougall et al. (1998) osoitti lisääntyneen luustolihaksen oksidatiivisen entsyymitason sitraattisyntaasilla (36%), malaattidehydrogenaasilla (29%) ja sukkinaattidehydrogenaasilla (65%) terveillä miesopiskelijoilla, jotka osallistuivat 7 viikon HIIT-pyöräilyyn. Kolmena päivänä viikossa tutkittavat suorittivat neljästä kymmeneen 30 sekunnin maksimipyöräilyä, joita seurasi neljän minuutin palautuminen. Koehenkilöillä havaitut mitokondrioentsyymien korkeammat pitoisuudet paransivat luurankolihasten metabolista toimintaa.
nykytutkimuksessa on havaittu piikki, joka selittää monimutkaisia molekyylireittejä, jotka johtavat lisääntyneeseen mitokondriotiheyteen. HIIT voi johtaa vastaaviin fysiologisiin muutoksiin, joita havaitaan perinteisessä kestävyysharjoittelussa, mutta tämä tapahtuu kuitenkin erilaisten viestinsignalointireittien kautta.
molekyylibiologian painopiste Paragrafia. Jatkuvan kestävyysharjoittelun signalointireitit ja HIIT
lähde: Laursen 2010. Tässä mallissa kalsium-kalmoduliinikinaasi (CaMK) ja adenosiinimonofosfaattikinaasi (AMPK) ovat signalointireittejä, jotka aktivoivat peroksisome proliferator-Activator-g coaktivator-1alpha (PGC-1 alfa). PGC-1alpha on kuin “pääkytkin”, jonka uskotaan osallistuvan esitettyjen luustolihastoimintojen kehityksen edistämiseen. High-volume training näyttää todennäköisemmin toimivan CaMK-reitin kautta ja high-intensity training näyttää todennäköisemmältä signaalilta AMPK-reitin kautta.
HIIT vs. jatkuva kestävyysliikunta: Metabolinen adaptaatio
mitokondrioiden tiheyttä lisäävänä voidaan pitää luurankolihasta ja metabolista sopeutumista. Yksi metabolisen sopeutumisen kannalta kiinnostava painopiste on rasvan aineenvaihdunta polttoaineeksi liikunnan aikana. Korkean intensiteetin liikunnan luonteen vuoksi tämäntyyppisen harjoittelun tehokkuutta rasvanpolttoon on tutkittu tarkasti. Perry ym. (2008) osoitti, että rasvan hapettuminen eli rasvanpoltto oli huomattavasti korkeampi ja hiilihydraattien hapettuminen (polttaminen) huomattavasti alhaisempi 6 viikon intervalliharjoittelun jälkeen. Samoin, mutta niin vähän kuin kaksi viikkoa Talanian et al. (2007) osoitti HIIT: n myötä merkittävää muutosta rasvahappojen hapettumisessa. Horowitz and Klein (2000) tiivistää tutkimuskatsauksessaan, että rasvahappojen hapettumisen lisääntyminen on huomattava mukautuminen, joka havaitaan jatkuvalla kestävyysliikunnalla.
toinen HIIT-harjoittelun aineenvaihdunnallinen hyöty on harjoituksen jälkeisten energiamenojen kasvu, jota kutsutaan ylimääräiseksi harjoituksen jälkeiseksi Hapenkulutukseksi (E. P. O. C.). Harjoituksen jälkeen hapenkulutus (ja siten kalorikulut) pysyy koholla, kun toimivat lihassolut palauttavat solun fysiologiset ja metaboliset tekijät liikuntaa edeltävälle tasolle. Tämä johtaa korkeampiin ja pidempiin liikunnan jälkeisiin kalorikuluihin. Laforgia, Withers, & Gore (2006) toteaa katsausartikkelissaan, että liikunnan intensiteettitutkimukset osoittavat HIIT-harjoittelulla korkeampia E. P. O. C.-arvoja kuin jatkuvalla aerobisella harjoittelulla.
Final Verdict: Aerobic Titansin taistelun voittaja on
useimpien kestävyysliikuntaohjelmien tärkeimmät tavoitteet ovat kehon sydän -, aineenvaihdunta-ja luustolihastoiminnan parantaminen. Vuosien ajan jatkuva aerobinen liikunta on ollut valittu tapa saavuttaa nämä tavoitteet. Tutkimukset kuitenkin osoittavat, että HIIT johtaa samanlaisiin ja joissain tapauksissa parempiin parannuksiin lyhyemmässä ajassa joidenkin fysiologisten merkkiaineiden kanssa. HIIT: n sisällyttäminen (sopivalla intensiteetin ja taajuuden tasolla) asiakkaan sydän-ja verisuonitautiharjoitteluun antaa liikunnan harrastajille mahdollisuuden saavuttaa tavoitteensa hyvin ajallisesti tehokkaalla tavalla. Ja koska sekä HIIT että jatkuvat aerobiset harjoitusohjelmat parantavat kaikkia näitä mielekkäitä ihmiskehon fysiologisia ja metabolisia toimintoja, molempien ohjelmien tasapainon sisällyttäminen asiakkaiden harjoitteluun on selvästi ”win win” – lähestymistapa onnistuneeseen kardiovaskulaariseen liikunnan parantamiseen ja suorituskykyyn. GO HIIT ja GO Endurance!
sivupalkki 1. HIIT – ohjelman kehittäminen
HIIT-ohjelmaa kehitettäessä on otettava huomioon palautumisvälin pituuden ohella intervallin kesto, voimakkuus ja taajuus. Kesto työ (korkean intensiteetin vaivaa) bout pitäisi olla välillä 5 sekuntia 8 minuuttia. Voimaurheilijat tekevät yleensä lyhyempiä työvälejä (5 sek – 30 sek), kun taas kestävyysurheilijat pidentävät korkean intensiteetin työväliä (30 sek – 8 min) (Kubukeli, Noakes & Dennis, 2002). Intensiteetti aikana korkean intensiteetin työ bout pitäisi vaihdella 80% yli 100% maksimaalinen hapenkulutus (VO2max), syke max, tai maksimaalinen teho. Palautumisvälin voimakkuus vaihtelee passiivisista palautumisista (joissa tapahtuu hyvin vähän liikettä) tai aktiivisista palautumisista (mikä on yleisempää) noin 50-70% edellä kuvatuista intensiteettimittareista.
pohdinnassa on myös työ-ja palautumisvälin suhde. Monissa tutkimuksissa käytetään liikunnan ja palautumisen suhdetta, esimerkiksi suhde 1: 1 voi olla 30 sekunnin aikaväli, jota seuraa 30 sekunnin palautuminen. Suhde 1: 2 olisi 30 sekunnin väli, jota seuraa 1 minuutin lepo. Tyypillisesti suhdeluvut on suunniteltu siten, että ne haastavat tietyn kappaleen energiajärjestelmän.
Lue läpi seuraavat näyteharjoitukset. Näitä harjoituksia on käytetty aiemmissa tutkimuksissa aiheuttamaan sekä sydän-ja luustolihasmuutoksia. Jokainen osa koulutusjakso on mukana.
näyte 1: Ratatreeni
verryttely: Kevyt 10-min juoksu radan ympäri.
intervalli: 800 metrin juoksu noin 90% maksimisykkeestä (perustuu arvioon syke max = 220-ikä). Jokainen 800 metrin intervalli on ajoitettava.
lepoväli: kevyt hölkkä tai kävely saman verran kuin jokaisen 800 metrin juokseminen
työ/lepo-suhde: 1: 1-suhde. Väliajan (800 metriä) ja lepoajan tulisi olla sama.
taajuus: yritä suorittaa 4 toistoa tässä järjestyksessä.
jäähdytä: 10-min helppo hölkkä.
Kommentit: väli voidaan säätää 200 metristä 1000 metriin. Myös lepovälin pituutta voi säätää.
sovitettu musasta et al. (2009).
ohjelma 2: Sprinttitreeni
verryttely:10 min kevyttä juoksua.
intervalli: 20 sekunnin sprintit suurimmalla juoksunopeudella.
lepoväli: 10 sekuntia lepoa jokaisen sprintin välissä. Kevyt hölkkä tai kävely
työ/lepo-suhde: 2: 1 suhde. Työväli on 20-sek ja lepoaika 10-sek.
taajuus: 3 ryhmää tai sarjaa, joissa on 10-15 intervallia. Ota 4 min lepoa jokaisen setin välissä
jäähdytä: 10 min helppo hölkkä
Kommentit: tämä on sprinttitreeni. Ensimmäisten intervallien pitäisi olla hitaampia, jolloin lihakset sopeutuisivat treeniin. Maksimaalisessa pikajuoksuharjoituksessa on tärkeää olla varovainen ja välttää lihasvaurioita. Lämmittelysessio on erittäin tärkeä.
mukautettu Tabata et al. 1996.
ohjelma 3: Juoksumattotreeni
verryttely: 10 min kevyttä hölkkää.
intervalli: Aseta juoksumatto kaltevuuskulma 5%: iin ja nopeus 3 mph: iin. Kunkin korkean intensiteetin intervalli lisätä nopeutta 5 mph-6.5 mph, säilyttäen Arvosana 5%. Intervallin pituuden tulee olla 1 min.
lepoväli: 2 minuutin lepoväli kävelynopeuden ollessa 3 mph. Älä säädä kaltevuutta.
työ / lepo-suhde: 1: 2 suhde. Työväli on 1-minuutti ja lepoväli 2-minuuttia
taajuus: 6-8 toistoa tästä jaksosta.
Cool Down: 5-10-minuuttinen helppoa hölkkää
Kommentit: tämä on mäkijuoksun väliaikasessio. Kaltevuutta, juoksunopeutta, intervallipituutta ja lepoväliä voidaan säätää intervallisession aikana.
sovitettu Seiler and Hetlelid-levyltä 2005.
Side Bar 2: Four Great Endurance Programs Ideas
seuraavat 4 kestävyysharjoitusohjelmaa on sovitettu laforgia, Withers, & Gore, 2006 tarkastelemista tutkimuksista. Tee riittävä lämmittely (~10 min kevyt liikunta) ja jäähdytys (~5-10 min matalan intensiteetin harjoitus) kullekin ohjelmalle. Kaikki alla olevat harjoitukset voidaan suorittaa missä tahansa aerobisessa tilassa.
1) maksimaalinen laktaatti-vakaan tilan liikunta.
maksimaalinen laktaattivakauden (mlss) harjoittelu on suurin työmäärä, jonka liikkuja voi pitää yllä tietyn ajan. Mlss harjoitus työ jaksoja voi kestää välillä 20 ja 50 minuuttia. Käske asiakkaan työskennellä maksimaalisessa tasaisessa liikuntatilassa halutun ajan (20-50 minuuttia).
2) vuorottelevat aerobiset liikuntamuodot kestävyysliikunta.
Vaihtoehtoiset aerobiset tilat (ts., juoksumatto ja crosstrainer) 20-40 minuutin välein aerobista liikuntaa pitäen liikunnan intensiteetin &Mac179;70% sykkeestä max. Pidä aika jokaisessa harjoitusmuodossa samana. Vaihtuvien tilojen määrä riippuu asiakkaan kuntotasosta.
3) vaiheittaista kestävyysliikuntaa.
vaiheittaisella kestävyysliikunnalla asiakas etenee 10 minuutista (at &Mac179;50% syke max) 10 minuuttiin (at &Mac179;60% syke max) 10 minuuttiin (at &mac179;70% syke max) missä tahansa aerobisessa tilassa. Saat hieman muutoksia, personal trainer voi olla asiakas askel-viisas ylös intensiteetti ja myös askel-viisas alas tämän harjoituksen. Siten suoritettuaan 10 min 70% sykkeellä Max asiakas vaihtaisi 10 minuuttia 60% sykkeellä max ja sitten 10 minuuttia 50% sykkeellä max.
4) Sekatempoista kestävyysliikuntaa.
valitulla harjoitusmuodolla vaihtelevat satunnaisesti kestävyyskestoa (eli 5 min, 10 min, 15 min aikalohkoa) ja liikunnan intensiteettiä. Esimerkiksi 45 minuutin kestävyysjuoksuharjoitus voisi alkaa 10 min 50% sykkeellä max, sitten sekvensoida 5 min 70% sykkeellä max, sitten 15 min 60% sykkeellä max, sitten 10 min 75% sykkeellä max ja lopettaa 5 min 50% sykkeellä max.
Fact Box 1: Seven Remarkable Endurance Feats of Interest
1. Kansainvälisen yleisurheiluliiton virallinen Miesten maratonin maailmanennätys on 2: 03: 59, jonka Etiopialainen Haile Gebrselassie teki Berliinin maratonilla 28.syyskuuta 2008.
lähde: http://en.wikipedia.org/wiki/Marathon_world_record_progression
2. Maratonin naisten ennätyksen haltija on Britannian Paula Radcliffe ajalla 2.15.25.
lähde: http://en.wikipedia.org/wiki/Marathon_world_record_progression
3. Joynerin (1991) kuvailema fysiologisiin ominaisuuksiin perustuva maratonin ennustettu inhimillinen kyky on 1:57:58. Tämä vastaa 4.30 Mailin vauhtia.
4. Pisin sertifioitu road race maailmassa on 3100 Mailin Self-Transcendence Race New Yorkissa, joka tapahtuu noin puolen kilometrin korttelin Queens, NY. Vain 30 juoksijaa on suorittanut kilpailun loppuun, mikä edellyttää jokaisen kilpailijan suorittavan 2 maratonia päivässä 50 päivän ajan.
lähde: http://3100.srichinmoyraces.org/
5. Pisin pyöräilykilpailu On Tour d ’ Afrique, joka on 12 000 kilometrin (7500 mailia) ja 120 päivän matka Egyptin Kairosta Etelä-Afrikan Kapkaupunkiin.
lähde: http://www.africa-ata.org/sports3.htm