馬拉松跑者必須 最大乳酸穩定跑訓練

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當身體在進行能量轉換時,無氧供應在30秒過後已經來不及產能,身體開始使用所儲存在肌肉或肝臟的肝醣,醣分分解成小分子後,在血液中進入到肌肉裡,再透過粒線體轉換可以使用的能量,這過程中會開始釋放乳酸,乳酸又會解離為丙酮酸與氫離子,當肌肉得以順利轉換,副產物的丙酮酸(透過PDH丙酮酸脫氫酶轉換)或者Lactic acid(透過LDH乳酸脫氫酶轉換)可以回到粒線體成為下一個ATP合成的要素,當肌肉無法有效轉換,就會啟動有氧代謝系統,由於產生速度較慢,於是會開始有機會讓血液中的乳酸與氫離子累積,進而影響心血管與肌肉效率。

科學家Billat在文獻中用了一句很精準的話,乳酸就像是汽車運轉時,將化學動能從一個地方(快速醣解收縮肌肉)轉換到心臟與慢速有氧收縮肌肉。

這過程中也可以比喻成一個乳酸轉換清除與累積的蹺蹺板平衡!如果『轉換清除』那一側太重,有可能運動強度不夠,如果『累積』這一側太重,那就可能使得身體開始爆掉。而這裡也可以說是乳酸的大量堆積代表著是肝醣大量消耗

而這乳酸閾值代表著每個人的乳酸忍受區間,在這過程中可以承受在『多少時間』裡身體包含『多少血液乳酸含量』。(請參考附圖一)。

亦就說它並不代表穩定的數值,是個區域的概念,有的喜歡坐在電車慢慢拖慢慢欣賞風景,有的喜歡莒光號有點速度卻偶爾可以在大站看看火車站的設計,有的喜歡高鐵(完全不理台鐵的感受,直奔高鐵)只喜歡直達與縮短時間。所以一樣都是坐車貢寮到枋寮,除了時間不同,耗費的能量也不同,看到的海灘辣妹也不同(咦)。

例如:我們熟知的節奏跑(Tempo Run),節奏跑往往在一個固定的速度完成6-8公里(大約會是自己的十公里配速,或者在耐力運動科學家裡喜歡稱之為臨界速度),在這過程中,乳酸會持續的產生,由於速度並不如慢跑來得輕鬆,相對身體就必須在運用慢速與快速收縮肌肉過程中,適應節奏跑的狀態,也容易使得身體要承受轉換乳酸的副產物-丙酮酸,有種又喘(1到100分,約87分喘)又累。難怪大家都愛輕鬆跑,不是嗎?從附圖一,雖然可以看清楚不同乳酸閾值代表不同意義,從接下來的研究看分類。

乳酸閾值與運動強度的定義

那麼究竟多少血液乳酸值才算是高強度呢?科學家的分類方式是運動過後2-6分鐘的乳酸值,或者運動中第五分鐘的乳酸值,一個是在訓練完成後的堆積,一個是強度設定後看身體的立即反應。

(1)運動過後血液乳酸值
低強度 3mmol/L
中等強度 6 mmol/L
高強度 10 mmol/L
非常高強度 14 mmol/L

(2)運動中第五分鐘血液乳酸值
非常有氧 < 3 mmol/L
有氧 > 3 mmol/L
輕度無氧 > 4 mmol/L
無氧 > 5 mmol/L
強烈無氧 > 6 mmol/L

亦就是說乳酸的堆積,往往也會因為能量使用上的不同,而被冠上『有氧』跟『無氧』的差異,而吃這個養,那個養,喂,代表的是氧氣的使用比例也會影響乳酸閾值。

乳酸閾值為什麼一定要綁著最大攝氧量呢?

理由是當身體在換氣閾值(最大攝氧量)達到70%,乳酸可能會開始(一條直線出現“轉折處”)大量堆積,於是科學家認為這叫做Lactate Turning Point。當身體在血液乳酸濃度下維持恆定,沒有繼續往上堆積的狀態下,把它稱之為MLSS,所以這時候可以推斷最大攝氧量預估來到80-85%,科學家認為這時候的血液乳酸濃度會來到『4.0 mmol/L』。

MLSS是一個運動員的耐力指標,也是馬拉松運動員很重要的課題。

科學家Billat以為,MLSS也描繪出『低到高強度』運動過程中沒有最大氧氣消耗的穩定值出現,能量使用也從『脂肪到碳水化合物』裏明顯轉換,這速度通常很接近馬拉松的速度,甚至會稍微快一些,能量使用是更是在可能限制有氧磷酸化介入的狀態使用醣酵解來產生ATP,在乳酸閾值的MLSS速度下,最大攝氧量的區間會是60-90%的差異,可以維持兩小時的運動。然而,時至今日的研究,仍尚未有定案關於何時會產生衰歇。

Billat也認為MLSS在個體上是具有廣泛的空間可以游移,大約會落在2-7 mmol/L,甚至有文獻認為在2-8 mmol/L游移!!同時在這裡可能很容易誤解!

舉一個例子而言,小旻與小黃是馬拉松跑者兼換帖,常常一起跑河濱,跑齡都是五年,很喜歡長距離慢跑,鮮少衝刺練習,小旻的最佳成績是3小時10分,小黃的最佳成績是3小時15分,然而,有一天看到了臉書廣告『想改變嗎?想突破嗎?歡迎來參加XXXX跑班!』,兩人一起參加了厲害的跑班,說第一週就要測驗1600公尺,熱完身後,測驗開始,兩人卯足全勁向前跑,剛開始小旻還跑在前頭,過不到600公尺,開始掉速,而小黃不疾不徐的往前進,最後小黃很順利的完成測驗,小旻卻又喘又累的完成。

當乳酸開始大量堆積的過程中,如果小黃本身最大乳酸穩定階段相對於最大攝氧量的85%,乳酸穩定區間位置在5 mmol/L,小旻則是最大攝氧量的75%,乳酸穩定區間位置在3.5.-4 mmol/L,那這就會是差距之一,一個是可以在乳酸開始堆積時,用較好的換氣能力完成,另外一個是因為乳酸能在體內快速的代謝,而不是在3.5 mmol/L的位置就超越乳酸轉折點,也代表著乳酸的分泌變多,會影響實際的功能表現!然而,小黃卻可以在稍快的速度下耐受乳酸的產生與清運,因此,是以很穩定的狀態下完成測驗,儘管在馬拉松成績上,不如小旻好。

MLSS的差異性來源

(1)這樣的游移來自於強度變化過程中,在第一段的時候提到清運與運轉的過程,科學家指出身體開始大量代謝過程中,就代表著需要更多氧氣參與,特別是儲存於身體的碳水化合物-葡萄糖與肝醣,但兩者參與變多,便代表乳酸成為能量的媒介物質會增加,尤其是當碳水化合物在總能量佔50%的時候。有個科學家叫做Stanley以中等強度運動(約最大攝氧量的43%正負五的強度)運動30-50分鐘,發現在使用20%葡萄糖轉換乳酸組成,然而也有20%血液乳酸上升來自葡萄糖。所以科學家以為20分鐘的運動,在葡萄糖與乳酸的產生過程中,乳酸的清運等於乳酸的堆積。『亦就是說能量轉換效能越好,越有可能在乳酸出現時趕快清運』

(2)不同工作強度使得肌肉纖維使用狀態不同,也會造成血液乳酸濃度的變化。很好理解的原因是上一篇文章提到快速收縮肌肉無法自主將乳酸運送到血液中,所以當運動強度高,容易徵招快速收縮肌肉的狀態下,便可能使得乳酸濃度提高!亦就是說『肌肉型態比例可能會影響MLSS的落差』

(3)腎上腺注射液也會影響肌肉在Lactic Acid的淨輸出變多。曾經有研究顯示當注射腎上腺素後,藉由Propranolol非選擇性Β受體阻斷會抑制血液乳酸產生。亦就是身體興奮程度『或許』會影響肌肉醣酵解的能力,進而使得血液乳酸濃度的變化!

接下來就來觀看什麼樣的課表比較容易產生乳酸閾值刺激?

女子馬拉松紀錄保持人如何利用乳酸閾值操作訓練?

剛開始1991年的初始速度是12公里時速跑的耐力區間,到2003年的初始速度15公里時速跑的耐力區間去漸進式操作乳酸,訓練的時候會利用每三分鐘做速度漸進增加的訓練,每次增加1 km/hr,總共7-9的站,坡度設定在1%,有時候也會以0.5 km/hr做速度的控制。在每完成一站之後的20-30秒會做血乳酸的檢測,確認目前乳酸濃度,過程中,也不一定都做完全部的站,只要出現衰歇就會停止。

(請參考附圖二)
(請參考附圖二)

從圖可以清楚看見,1992與2003年的差異,在16公里時速可以明確看到血乳酸的差異,可以想見這樣的持續練習效果,似乎對Paula Radcliffe是好的。

因此,本篇研究對於乳酸值的下降結論是身體對於乳酸代謝能力變好,跟乳酸重新進行醣質新生,跟利用脂肪酸進行有氧代謝,最後他也認為肺部循環的換氣量下降,會使得所感覺到的努力程度下降,進而也會使得乳酸分泌下降。

我們在看看另外一個實驗(請參考附圖三),在受試者中,先透過最大攝氧量測驗後,利用百分之九十最大攝氧量的速度,進行30/30, 60/30, 90/30, 60/60, SS70%五種不同訓練的乳酸測驗,並維持二十分鐘的訓練長度。可以明顯看出90/30能夠相對刺激更多乳酸出現,並且累積量是有顯著差異(在訓練前後的差異),同時可以看出在間歇訓練中,做工與休息比例如果差距越大,那麼越有機會刺激最大攝氧量的比例,亦就是說同樣是運動強度下,假設做工時間不足,即便強度夠,也不見得能夠達到最大訓練效果,恢復時間做到一比一,相對不是最好訓練方式,因為即便訓練量大,卻可能因為不斷在燃燒碳水化合物的狀況下,產生隔天碳水化合物在體內儲存量不足,繼續訓練也只會造成身體更大負擔。

同時,我們也帶來另類思考是,在一比一間歇訓練狀況,30/30, 60/60相對於SS70%,都能夠帶來穩定心跳的訓練,所以,我們應當能夠在非正式進入比賽季節,且天氣熱的狀況下,利用一比一間歇方式來進行基礎心肺耐力的訓練,但務必考量以下兩個狀況,一週總距離或者隔天進行哪種訓練,皆必須被考量進去,非量越大越好。

另外,如果課表設計上有間歇訓練的微調,為了增加乳酸閾值要注意什麼事呢?(請參考附圖四)
經過這樣的實驗,結果顯示一禮拜間歇訓練跟三次間歇訓練的差異性,兩者並未導致運動表現降低(如過度訓練症候群徵狀出現),就是正常版的練習能夠增加最大攝氧量所出現的速度以及乳酸閾值出現的速度,且降低次最大攝氧量所出現的心跳率。然而,超負荷版的間歇訓練,並未使得身體有氧能力進步,重點是因為超負荷版本包含兩次輕鬆跑,讓過度訓練的狀況未出現,但同時血液數據,肌肉痠痛及睡眠品質則顯示相較於正常版訓練,超負荷版還是有機會使得身體動態平衡恢復機制下降。

簡單總結是,我們的確可以利用間歇去提昇我們的跑速,亦就是說因為身體可以忍受更多乳酸出現在體內,運轉過程中,並未產生停止過程(大量氫離子不至於使得身體血液呈現酸性)。可見間歇的確有其效果,同時也告訴我們適量適時,利用適當能量區間的訓練,將可達到事半功倍的效果,但跑步效率是否提升,要同時考量到恢復過程。

小編結語:

訓練真的是博大精深,千萬不要讓自己掉入一個框架,也不要以為這是全部,要做的事情就是找方法,試試看,太早下判斷,很有可能像小編以前犯的很多錯誤。

因為訓練本來就是在每一年的週期做微調,身體狀況每年都在改變,沒有特定公式是你務必這麼做,視身體條件與做的喜好程度去調整。做自己喜歡跑的方式最開心,又或者偶爾在行動跑步教室找到一些科學家愛用的模式,重新試試看。

重點摘要

  • MLSS(The maximal lactate steady state)最大乳酸穩定狀態是跑馬拉松選手必備的訓練模組!
  • 4mmol/L 應該會是在85-92%的最大心跳率,應該會是在80-88%的最大攝氧量速度。請愛用之!
  • 耐力跑是必要條件,要累積微血管密度,粒線體密度!幫助乳酸代謝,不過分累積!
  • 課表制定很重要,可以跑時間與能量區間的間歇跟持續跑最好,但強度要抓好!
  • 連2004女子馬拉松紀錄保持人Paula Radcliffe都愛用!!用漸進式耐乳酸跑強化身體代謝能力!

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文章來源:Jogging Running Sprinting行動跑步教室

參考資料:
1.Interval Training for Performance: A Scientific and Empirical Practice Special Recommendations for Middle- and Long-Distance Running. Part I: Aerobic Interval Training.

2.Interval training at VO2 max: effects on aerobic performance and overtraining markers.

3.Metabolic Response of Different High Intensity Aerobic Interval Exercise Protocols

4.The Physiology of the World Record Holder for the Women’s Marathon

5.High-Intensity Interval Training, Solutions to the Programming Puzzle Part II: Anaerobic Energy, Neuromuscular Load and Practical Applications

6.Training effect on performance, substrate balance and blood lactate concentration at maximal lactate steady state in master endurance-runners