تأثير التدريب في المرتفعات على قياسات أكسجة العضلات

الجبال تنادي عشاق الرياضة

ليس عشاق الرياضات الشتوية وحدهم من ينجذبون إلى الجبال، بل إنها موضوع مدروس بعناية من قبل أخصائيي فيزيولوجيا التمارين. وقبل أولى عمليات الصعود الناجحة إلى أعلى جبال العالم، أُجريت أبحاث كثيرة لتحديد ما إذا كان من الممكن جسديًا الوصول إلى هذه القمم العالية.

وكأن تسلق الجبال بحد ذاته لم يكن تحديًا كافيًا، فإن المناطق المرتفعة تقدم عدة عوامل تضع الجسم البشري على المحك. فمع كل 150 مترًا من الارتفاع، تنخفض درجة الحرارة بمقدار درجة مئوية واحدة تقريبًا، وأدفأ درجة حرارة تم قياسها على قمة جبل إفرست هي درجة مريحة تبلغ 16 درجة مئوية تحت الصفر. أما الرياح التي تهب كثيرًا، فتؤدي إلى سرعات رياح تتجاوز 160 كم/ساعة، وهو أمر شائع. وإلى جانب تركيز الأوزون، وارتفاع الإشعاع الشمسي، والعزلة عن الحضارة، فإن الارتفاعات العالية تشكل بالتأكيد مجالًا مثيرًا للاهتمام لدراسته من قبل أخصائيي فيزيولوجيا التمارين.
ومع ذلك، فإن السبب الأكثر أهمية وراء كون الارتفاعات العالية بيئة صعبة للغاية هو نقص الأكسجين (نقص الأكسجة).

هل يمكنك التكيف مع التدريب في هواء خفيف؟

على عكس الاعتقاد الشائع، فإن تكوين الهواء هو نفسه تمامًا عند الارتفاعات الشاهقة، إذ يحتوي على نحو 21% من الأكسجين و79% من النيتروجين وقليل جدًا من ثاني أكسيد الكربون. ويُعد انخفاض ضغط الهواء هو السبب وراء تناقص كمية الأكسجين المتاحة عند الارتفاعات العالية. ومثلما هو الحال في تدريب القوة، تلعب الجاذبية دورًا رئيسيًا. أحد السببان اللذين يجعلان الهواء أقل كثافة كلما ارتفعت عن مستوى سطح البحر هو أن الجاذبية تحافظ على الهواء قريبًا قدر الإمكان من سطح الأرض. وإلى جانب انخفاض ضغط الهواء مع زيادة الارتفاع، يقل عدد الجزيئات كلما ارتفعت، وهذا هو السبب الثاني الذي يجعل الهواء أقل كثافة.

يؤدي هذا التناقص في كمية الأكسجين المتاحة عند الارتفاعات العالية بطبيعة الحال إلى توفر كمية أقل من الأكسجين التي يمكن تبادلها مع مجرى الدم، وبالتالي يقتصر توفره على الدماغ والعضلات وجميع الأعضاء الحيوية الأخرى. يمكن للجسم التكيف والتأقلم مع هذه التغييرات، حسب المدة والارتفاع الفعلي الذي تتواجد فيه. ومن المثير للاهتمام أن أعلى ارتفاع يمكن للجسم عنده التكيف الحاد مع البيئة المتغيرة هو نفسه أعلى قمة على الأرض، بين 8 و9000 متر. ومع ذلك، فإن هذا ليس تكيفًا يمكن للجسم الحفاظ عليه لفترة طويلة، إذ تبلغ قدرة الجسم على التغيير الهيكلي وفقًا للاحتياجات المتغيرة نحو 5500 متر تقريبًا. وتُعتبر الارتفاعات التي تتجاوز 5500 متر ارتفاعات شديدة.
لن يركز هذا المدون على الارتفاعات الشديدة، بل على التغييرات الهيكلية على مستوى العضلات الناتجة عن الإقامة الطويلة في الارتفاعات العالية حيث يتوفر أكسجين أقل.

منحنى تفكك الأكسي-هيموجلوبين

أول ما نحتاج إلى فهمه عند الحديث عن تأثير الارتفاع على الأكسجة في العضلات هو منحنى تفكك الأكسي-هيموجلوبين.

النظرية وراء ذلك

مع زيادة الارتفاع، نرى التأثير على الضغط الجزئي للأكسجين ونسبة تشبع الهيموجلوبين. يكون المنحنى مسطحًا نسبيًا حتى 1500 متر، ولا يبدأ تشبع الهيموجلوبين في الانخفاض الحاد إلا عند نحو 3000 متر.

كيف يتعامل جسمنا مع هذا؟

للتعامل مع تناقص كمية الأكسجين المتاحة، يرتفع معدل ضربات القلب والتنفس. يتناقص هذا الاستجابة الخط الدفاعي الأول تدريجيًا بمرور الوقت كلما طالت إقامتك في الارتفاع. تتحسن انتشار الأكسجين بين الجهازين الرئوي والوعائي، وبعد نحو عام واحد في الارتفاع، يختفي فرط التنفس تمامًا. ومع ذلك، فإن تحسن وظائف الرئة ليس هو السبب الذي يدفع الرياضيين الجادين إلى الذهاب إلى مخيمات الارتفاع، بل السبب الرئيسي هو زيادة إنتاج خلايا الدم الحمراء في الجسم. تحتوي خلايا الدم الحمراء على الكثير من الهيموجلوبين، لذا فإن هذا مفيد بطبيعة الحال لنقل الأكسجين وإطلاقه. إن زيادة تركيز الهيماتوكريت وزيادة تركيز الهيموجلوبين لهما جانب سلبي واحد وهو زيادة لزوجة الدم. ويمكن أن يؤدي ذلك إلى انخفاض عودة الدم إلى القلب.
تلعب كليتاك دورًا مهمًا في معادلة الأحماض التي تتكون أثناء التمارين عالية الكثافة، في الارتفاعات العالية سيتراكم اللاكتات لديك بشكل أسرع عندما لا تكون كليتاك متأقلمتين.

 هناك أربعة تغييرات هيكلية رئيسية ناتجة عن الارتفاع على المستوى العضلي

1. زيادة التوعية الدموية
2. زيادة تركيز الميوغلوبين
3. زيادة عدد الميتوكوندريا
4. زيادة عدد إنزيمات الميتوكوندريا.

باستخدام مستشعرات NIRS الخاصة بنا، نقيس تركيز الأكسي-هيموجلوبين مباشرة في العضلة، ولهذه التغييرات الهيكلية الأربعة تأثير مباشر على إشارة NIRS وقراءاتك.

هناك منشورات متعددة تدرس أكسجة العضلات أثناء نقص الأكسجة الحاد، لكن الأبحاث في مجال التغييرات الهيكلية لا تزال محدودة. ومع ذلك، يمكننا استنتاج بعض الأمور، إذ سيكون لزيادة التوعية الدموية تأثير مباشر على الكمية المطلقة للأكسجين في أنسجة عضلاتك. ومع زيادة التوعية الدموية، سيتم نقل المزيد من الدم إلى عضلاتك وبالتالي سيتوفر المزيد من الأكسجين. من منظور تقني، سيتم امتصاص المزيد من الضوء الذي تنقله مستشعراتنا إلى جسمك بواسطة الأكسي والهيموجلوبين منزوع الأكسجين على التوالي. لن تتأثر التغيرات النسبية بهذا التغيير المطلق، لكن سعة إشارتك قد تكون أكبر قليلًا بسبب زيادة التوفر. ستكون هذه التغييرات أكثر وضوحًا في إجمالي الهيموجلوبين لديك وفرق الهيموجلوبين. ستكون الكمية النسبية للأكسي-هيموجلوبين مقارنة بتركيز إجمالي الهيموجلوبين أعلى قليلًا بعد التأقلم في الارتفاع، لذا فمن المرجح أن يزداد تشبع الأكسجين في أنسجة عضلاتك.
سيكون لزيادة تركيز الميوغلوبين وعدد الميتوكوندريا وعدد إنزيمات الميتوكوندريا تأثير على تبادل الأكسجين في الخلايا العضلية. هذا التغيير مرئي في قراءاتك من خلال معدل إزالة الأكسجين وإعادة الأكسجة أثناء النشاط.

في مدونتنا التالية، سنتناول الأبحاث التي أُجريت حول تأثير نقص الأكسجة الحاد على أكسجة العضلات. سيتم إجراء مقارنة بين اختبارات التمارين القصوى عند مستوى سطح البحر مقابل الارتفاع، وكذلك المقارنة بين البشر المتكيفين تمامًا (الشيربا) ومتسلقي الجبال للهواة.