Vědomá a účelová hyperventilace může krátkodobě navýšit sportovní výkon, a připravit tak organismus na náročnou fyzickou aktivitu. Proces umožňuje rychlou eliminaci nadbytečného oxidu uhličitého (CO2), což svalům zajišťuje lepší okysličení.
Tento výkonnostní fenomén slýchávám od trenérů, tak i ze strany sportovních lékařů. V tomto článku se podíváme, co je na tom pravdy a jestli je tomu opravdu tak.
Co je hyperventilace
Je to stav, při kterém začínáme nadměrně a zrychleně vdechovat více vzduchu, než tělo v daný okamžik metabolicky potřebuje. Dochází tak k nadměrnému odvádění oxidu uhličitého z krve ven plícemi. Za hyperventilaci můžeme považovat již 30 dechů za minutu.
Proč hyperventilace?
Pro správné pochopení tohoto procesu a původu teorie je třeba být obeznámen s fyziologickou odezvou během intenzivního cvičení. Dále je třeba mít na paměti, jaká omezení výkonu mohou nastat, a proč tedy přicházíme s takovým řešením, jako je hyperventilace.
Funkce oxidu uhličitého a pH
Oxid uhličitý (CO2) je vedlejším produktem buněčného dýchání, kde se jídlo (cukry, tuky, bílkoviny) a kyslík setkávají, aby zásobili tělo energií (ATP). Důležitost CO2 můžeme shrnout do 4 oblastí:
1. Primární regulátor pH krve
Pro správnou funkci našeho těla se pH krve musí udržovat v určitém rozmezí, aby vše fungovalo správně. Náš organismus je naprogramován tak, aby udržoval pH v hodnotě cca 7.4, kde nižší pH je acidóza neboli kyselost a vyšší pH je alkalóza neboli zásaditost. Dýcháni je tak primárním nástrojem, jak toto pH regulovat. Čím rychleji dýcháme, tím více se CO2 zbavíme (vyfoukneme ven) a to mění kyselost v naší krvi.
2. Katalyzátor uvolňování O2 z krve do buněk
Transport O2 do svalů zajištuje krevní oběh. Kyslík se přitom, jak jistě víme, váže na hemoglobin, což je proteinová molekula v červených krvinkách. Hemoglobin umožnuje, aby krev přenášela 70× více O2. A právě CO2 tady hraje hodně důležitou roli. Čím méně je CO2 v krvi, tím silnější je vazba O2 na hemoglobin, a naopak zvýšení koncentrace CO2 vede ke snížení pH, díky čemuž hemoglobin dokáže uvolnit O2. Jinak řečeno: když se zbavíme CO2, tak se přestávají svaly okysličovat. Tomuto procesu se říká Bohrův efekt.
3. Rozšíření cév
CO2 má významný vliv na uvolňování a rozšiřování cév, respektive hladkého svalstva. Čím je větší koncentrace CO2, tím se cévy více rozšiřují, a naopak v důsledku menší koncentrace se cévy zužují. Tyto změny ovlivňují náš krevní tlak.
4. Primární regulátor dýchaní
Jeden z primárních důvodů, proč jsme schopni vykonat nádech a výdech, je právě CO2. Hlavním stimulem pro dýchání není O2, jak si majorita lidi myslí, ale onen oxid uhličitý, který většina z nás pokládá za odpadní produkt, kterého je zapotřebí se úplně zbavit. Naše tělo má spoustu řídících čidel, která neustále kontrolují hladinu CO2 v krvi, a pokud se hladina zvýší, mozek okamžitě aktivuje bránici. Samozřejmě máme i čidla na nízkou hladinu O2, ale v tomto případě nechceme, aby se aktivovala během sportovních aktivit, to už by bylo poměrně pozdě.
Uvolňování energie ATP a zakyselení svalu
Pro neustálou kontrakci svalů náš oxidační energetický systém dodává většinu energie ATP (aerobní stav), ale jak se intenzita cvičení zvyšuje, dochází k posunu směrem k anaerobní produkcí ATP (za snížené hladiny O2). ATP reaguje s vodou (H2O) a uvolňuje energii. Jedna z věcí, která se během tohoto procesu také uvolní, jsou i tzv. vodíkové ionty, tedy H+ (to si např. můžeme asociovat jako H jako Havárie), ale s tímto si naše tělo dokáže hravě poradit a neutralizovat.
Bohužel, jak intenzita pohybu narůstá, tak se produkuje o to více H+ a vnitřní buněčné prostředí nedokáže dostatečné tlumit tuto vysokou produkci, což může být potenciálním problémem.
Zvýšená H+
Zvýšena koncentrace H+ zprostředkovává právě ten známý pocit pálení ve svalech a dalo by se říct, že je to zároveň jakýsi náš ochranný mechanismus. Např. jedna z takových ochranných funkci spočívá v tom, že nám pomáhá vyhnout se nízkým hladinám ATP. Když se ATP sníží na kritickou hranici, H+ nám pomůže, aby ATP dál neuvolňovalo energii. Naopak když se H+ dostane až příliš vysoko, tak se pH posune směrem doleva, tedy do kyselejšího stavu, a to nás donutí zpomalit, nebo dokonce aktivitu úplně ukončit.
Větší výkon
Když se nad tím zamyslíme, určitě dokážeme přijít na původní záměr řízené hyperventilace:
- Již víme, že se při zvýšené intenzitě produkuje veliké množství H+ a to dělá prostředí kyselejší, což nás muže zpomalit, nebo dokonce zastavit.
- Také víme, že během takového cvičení bude zvýšená produkce CO2, což také způsobuje kyselejší prostředí.
- Zkusme tedy tělo před tímto maximálním výkonem (např. během závodu: před startem, před kopcem nebo před cílovou rovinkou) dostat na opačnou stranu pH spektra čili do zásaditějšího prostředí. Ještě před tím, než začne nadměrná produkce H+.
- Začneme vědomě hyperventilovat, zbavovat se nadměrného CO2, to posune naše pH do zásaditějšího stavu, a když nastoupíme a začneme do toho šlapat, tak tělu bude trvat déle, díky zvýšené produkci H+, než posune pH do kyselejšího stavu. Tím tak prodloužíme náš maximální výkon.
Vysvětlení
- Při řízené hyperventilaci se tělo začne rapidně zbavovat CO2 bez navýšení O2,
- Rapidní snížení hladiny CO2 eliminuje náš primární stimul k dýchání. A toto je obzvláště nebezpečné, protože nebudeme mít potřebu se vůbec nadechnout.
- Svaly se začnou daleko hůře okysličovat kvůli horší extrakci O2 (viz Bohrův efekt).
- Zvýší krevní tlak, a to pak způsobuje zúžení krevních cév, což následně např. sníží tok krve do mozku.
- Když tento proces začnu aplikovat před startem nebo před každým kopcem, tak je šance, že se respirační svaly daleko dříve unaví
- O2 se začne spotřebovávat, protože poklesne potřeba nádechu. Dosažení minima může vést ke ztrátě vědomí a dezorientaci, může tedy nastat tzv. „hypoxic blackout“.
- Řízená hyperventilace je tak nebezpečná v kombinaci s aktivitami, které mají zvýšenou poptávku po kyslíku.
Nejdále v této oblasti došly výzkumy zaměřené na závodní plavaní. Aktéři v této oblasti již dnes vědí, že hyperventilace je špatnou cestou. Pravděpodobně výzkumy nejvíce přibližující se cyklistice provedl A. Sakamoto (viz Použité zdroje), který testoval krátké 10sekundové intervaly v několika opakováních a bohužel nedošel k významnému zjištění, které by se dalo aplikovat do praxe na reálné závody.
Závodník se snaží minimalizovat každou námahu a aplikovat řízenou hyperventilaci například před výjezdem, po němž může následovat náročný sjezd, je podle mého názoru nepraktické a jde o hazard. Apeluji tedy na zdravý rozum aktivních cyklistů a byl bych k této praxi kritičtější.
Referenční zdroje:
- www.centrumsportmed.cz, (2020), Hyperventilace na vrchol: Když nádech a výdech katapultuje náš výkon
- M. Bart R. H., (2023), Shallow Water Blackout
- Sakamoto A., Naito H. Chow CH., (2014), Hyperventilation as a strategy for improved repeated sprint performance
- Sakamoto A., Naito H. Chow CH., (2018), Effects of Hyperventilation on Repeated Pedaling Sprint Performance: Short vs. Long Intervention Duration
- Sakamoto A., Chow CH., (201ř), , Hyperventilation-induced respiratory alkalosis falls short of countering fatigue during repeated maximal isokinetic contractions.
- Romero S., Cooke H. (2007), Hyperventilation before resistance exercise: cerebral hemodynamics and orthostasis
- Fielding R., Francesco A. , Wernicke P., Markenson D, (2009), International Journal of Aquatic Research and Education – Avoiding Hyperventilation
- www.redcross.org, (2009), Advisory Voluntary Hyperventilation Preceding underwanter Swimming
