۲-۲-۱۱- تفاوتهای بین زنان و مردان:

تفاوتهای جنسی نقش مهمی را در اجرای ورزشی و ظرفیت فردی به ویژه در مرحله ی بلوغ در تمرین بازی می کند. طراحی تمرینات باید با در نظر گرفتن تفاوتهای بیولوژیکی و آناتومیکی همراه باشد(۳).
حداکثر مقدار ATPکه می تواند از طریق متابولیسم بی هوازی در طول ورزش فوق شدید تولید شود به عنوان ظرفیت بی هوازی فرد تعریف شده است. چندین محقق پیشنهاد کرده اند که حداکثر کسر اکسیژن انباشته شده (MAOD)[24] ندازه گیری شده در طی ۲-۳ دقیقه ورزش وامانده ساز یک روش دقیق برای اندازه گیری کمیت ظرفیت بی هوازی افراد می باشد(۹۶).
مدبو وبرگر[۲۵] یک افزایش در حداکثر کسر اکسیژن انباشته شده را برای مردان بعد از ۶ هفته تمرین شدید تناوبی (HIT) گزارش کردند اما هیچ بهبود معنی داری را برای زنان گزارش نکردند.مدبو و برگر بر این باورند که ظرفیت بی هوازی در مردان نسبت به زنان بیشتر تحت تأثیر تمرینات قرار میگیرد(۶۸).
کمپبل و همکاران[۲۶] پیشرفتهای معنی داری را در اوج قدرت خروجی بدست آمده در طول ۲۰ ثانیه تست دوچرخه با حداکثر سرعت برای زنان پس از شش هفته تمرین HIIT نشان داده اند. همچنین یک افزایش معنی دار در اوج قدرت بدست آمده در طول تست غیر هوازی وینگیت در زنان نشان داده شده است اما در مردان نشان داده نشد(۲۹).
این مطالعات نشان میدهد که زنان قادر به افزایش میزان انتشار انرژی بی هوازی در طی ورزش کوتاه مدت بعد از HIIT هستند. اگرچه پیشنهاد شده است که رابطه نزدیک بین میزان انتشار انرژی بی هوازی و حداکثر کسر اکسیژن انباشته شده وجود دارد اما عدم بهبود حداکثر کسر اکسیژن انباشته شده (MAOD) در زنان با گزارش مطالعات دیگردرافزایش معنی دار اوج قدرت بدست آمده در طول ورزش متناقض است(۹۶).
شواهد قوی وجود ندارد که نشان دهد تغییرات در تولید ATP بی هوازی پس از یک دوره HIT در مردان و زنان متفاوت است. از طرفی اطلاعات کمی درباره تغییرات متابولیسم اکسیداتیو در زنان پس از کوتاه مدت شناخته شده است. علاوه بر این معلوم نیست که آیا تغییرات در متابولیسم اکسیداتیو پس از تمرین HIT وابسته به جنس باشد.در حالی که چندین محقق نشان داده اند که افزایش در فعالیت آنزیم اکسیداتیو و یا حداکثر جذب اکسیژن (VO2peak) بعد از تمرین با حداکثرسرعت دویدن در مردان وجود دارد در حالی که دیگران تغییری در تولید انرژی هوازی پس از HIT گزراش نکردند(۹۶).
ردی و همکاران[۲۷] ۸% افزایش را در حداکثر اکسیژن مصرف (VO2max) را نشان دادند در حالی که کمپبل و همکاران تغییری درVO2peak بعد از تمرین کوتاه مدت دوچرخه سواری در زنان نیافت(۹۷). افزایش سوخت وساز هوازی در طول دوچرخه سواری با شدت بالا می توتند وابستگی به تولید انرژی بی هوازی را کاهش ودر نتیجه خستگی را به تأخیر اندازد(۹۶).
توده بدن آزمودنی های مرد وزن با تمرین تغییر معنی داری نداشت. علاوه براین تعیین ترکیب بدن با استفاده از روش DXA تغییر معنی داری را در جرم عضله برای در هر دو گروه زن ومرد بعد از هشت هفته HIT آشکار نکرد. آزمودنی های مرد قبل از تمرین VO2peak بالاتری نسبت آزمودنی های زن داشتند. بعد از اجرای تمرین VO2peak مردان افزایش معنی داری داشت در حالی که تغییر در VO2peak زنان معنی دار نبود. جذب اکسیژن زنان با تمرین HIT تغییر نیافت. مک کنا و همکاران [۲۸] بهبود تبادل گاز در عضلات فعال در طول هفت هفته HIT را در مردان نشان دادند. بنابراین تغییر نکردن جذب اکسیژن زنان در تحقیق کلار بعد از تمرین HIT نشان میدهد که استخراج اکسیژن در عضلات اسکلتی بعد از تمرین بهبود نداشته است(۶۵).
در تحقیق کلارهر دوگروه آزمودنی به طور معنی دار قدرت خروجی بالاتری بعد از تمرین داشتند. تفاوت جنسی معنی داری در اوج ضربان قلب قبل از تمرین وجود نداشت و در طول تمرین هم تغییری نکرد. هر دو گروه افزایش معنی داری در حداکثر کسر اکسیژن انباشته شده بعد از تنها چهار هفته تمرین نشان دادند. پس از پایان چهار هفته نهایی تمرین هر دو گروه افزایش معنی داری را در حداکثر کسر اکسیژن انباشته شده نشان دادند .در تست قبل از تمرین لاکتات خون در مردان نسبت به زنان به طور معنی داری بالا بود. بعد از هشت هفته تمرین HIT لاکتات خون در زنان و مردان افزایش داشت اما باقی مانده لاکتات در مردان نسبت به زنان به طور معنی داری بالاتر بود (۹۶).
لاکتات خون اندازه گیری شده بعد از سه جلسه تمرین HIT در مردان نسبت به زنان به طور معنی داری بیشتر بود. در مردان کسر اکسیژن تعیین شده در طول زمان تست دوچرخه بعد از تمرینHIT نسبت به تست قبل از تمرین به طور معنی داری پایین تر بود. در مقابل کسر اکسیژن بین دو تست در زنان متفاوت نبود. درمردان جذب اکسیژن اندازه گیری شده در طول زمان تست در مقابل جذب اکسیژن در تست قبل از تمرین به طور معنی داری بالاتر بود. در مقابل تغییری در جذب اکسیژن زنان ایجاد نشد(۹۶).
کلار وهمکاران برای اولین بار افزایش قابل توجهی را در حداکثر کسر اکسیژن انباشته شده همراه با تمرین HIT در زنان تمرین نکره نشان دادند. همچنین بهبود معنی داری در VO2peak زنان و مردان با اجرای HIT نشان داده شد که مرتبط با افزایش فعالیت آنزیم اکسیداتیو و جریان خون عضله است. در حالی که هارمر و همکاران هیچ تغییری را در جذب اکسیژن آزمودنی های مرد گزارش نکردند(۹۶).
احتمالاً نتایج متفاوت این دو تحقیق به علت بکارگیری مدت زمان تمرین متفاوت است. هارمر از تمرین اینتروال ۳۰ ثانیه استفاده کرده است در حالی که کلار از تکرارهای دو دقیقه ای تمرین اینتروال استفاده کرده
است که نشان داد اکسیداتیو ATP با تکرارهای طولانی بیشتر است در نتیجه جذب اکسیژن بیشتری حاصل می شود. همچنین کلاراشاره کرد VO2بالاتر بعد از HIT به VO2بیشتر وبهبود تنظیم اسیدوباز در طول رقابت کمک میکند. قبل تمرین HIT مردان حداکثر کسر اکسیژن انباشته شده بالاتری نسبت زنان داشتند . مقدار بالاتر حداکثر کسر اکسیژن انباشته شده در مردان ناشی از تفاوت بین بیوشیمیایی و موروفولوژیکی عضلات اسکلتی مردان وزنان میباشد(۹۶).
اسبجورنسون وهمکاران [۲۹]هر گونه تفاوتهای جنسی در فعالیت فسفوفروکتو کیناز (PFK) بعد از چهار هفته HIT را نشان دادند. فعالیت (PFK) و همچنین نسبت تارهای نوع II عضله در مردان بیشتر از زنان بود(۳۹). این عوامل ممکن است به توانایی در تولید ATP به طور غیر هوازی در طول ورزش سریع در مردان نسبت به زنان مؤثرتر باشد. با وجود چنین تفاوتهای جنسی در فعالیت آنزیم های عضلانی و نوع تار ، افزایش مشاهده شده در حداکثر کسر اکسیژن انباشته شده و لاکتات خون در مطالعه کلار وهمکاران نشان میدهد که توانایی تولید ATP غیر هوازی در پاسخ به HIT در مردان متفاوت نیست. نتایج پژوهش کلار و همکاران مشابه گزارشهای تاباتا وهمکاران (۹۱) در نمونه های مرد بعد از چهار هفته HIT میباشد(۹۶).
به طور مشابه ردلی و همکاران[۳۰] گزارش کردند که بیشترین افزایش لاکتات خون در نمونه های زن بعد از دو هفته تمرین HIT رخ داده است. این دوره زمانی تغییرات در فاکتورهای نامبرده شده در هر دو جنس حاکی از اثر مفید تمرین های HITو ایجاد سازگاری به این نوع تمرین در کمترین زمان است(۷۹).
گزارش شده است که زنان نسبت به مردان ریکاوری سریعتری بین تکرارهای تمرین دارند. همچنین انباشت کمتری از اینوزین منو فسفات و اینوزین بعد از ورزش خیلی شدید را نشان دادند. این امر اجازه میدهد زنان نسبت به مردان هر تکرار تمرین را به صورت پی درپی و به طور بی هوازی اجرا کنند. علاوه بر این گزارش شده است انرژی حاصل از گلیکولیز بی هوازی در ۷۰-۸۰% از حداکثر کسر اکسیژن انباشته شده شرکت می کند. بنابراین احتمالاً افزایش گلیکولیز بی هوازی در فرایند سوخت وساز اصلی برای حداکثر کسر اکسیژن انباشته شده بزرگتر بعد از تمرین محسوب می شود. مکانیسم های ممکن در افزایش حداکثر کسر اکسیژن انباشته شده بعد از HIT ممکن است باعث افزایش در میزان جریان گلیکولتیک شود که بخشی به علت افزایش فعالیت آنزیم گلیکولتیک همانند PFK و لاکتات دهیدروژناز(LDH) می باشد(۷۹).
اسبجورنسون وهکاران کل فعالیت LDH به مقدار نسبی در مردان و زنان بعد از چهار هفته HIT افزایش داشته است(۳۹). علاوه براین مکنا و همکاران بهبود تنظیم پتاسیم عضلات اسکلتی را با تمرین HIT نشان دادند (۶۵).
در مقابل یافته های کلار وهمکاران ، مدبو وبرگر موفق به نشان دادن افزایش معنی داری در حداکثر کسر اکسیژن انباشته شده بعد از شش هفته HIT در زنان شدند در حالی که مردان به افزایش ۱۶% رسیدند(۹۶).
گرین وهمکاران (۲۰۱۳) تفاوتهای جنسی را بعد از تمرینات HIIT و اثر آن روی دوره ریکاوری بررسی کردند. قبل از تمرین VO2peak و میزان لاکتات و حداکثرضربان قلب کنترل شده بود. داده ها در تمام آزمایش ها VO2peak بالاتری در مردان نسبت به زنان نشان داداین در حالی بود که HRmax زنان بالاتر بود. گرین و همکاران (۲۰۱۳) اشاره کردند یافته ها از این موضوع حمایت میکند که بهبود ریکاوری در طول HIIT وجود دارد(۵۹).

۲-۲-۱۲- تمرین اینتروال در افراد مسن:

نموتو و همکاران[۳۱] با بررسی اثر تمرین پیاده روی تناوبی خیلی شدید بر سلامت جسمانی و فشار خون افراد میانسال و مسن نشان دادند که تمرینات HIT سبب افزایش بیشتری در VO2peak قدرت عضلات ران و کاهش بیشتری در فشار خون سیستولیک هم در زنان و هم در مردان مسن نسبت به پیاده روی تداومی در آنها شده بود.مدت زمان هر وهله تمرین سه دقیقه و زمان استراحت فعال نیز دو دقیقه بود. علاوه بر افزایش در توده عضلات ران در ظرفیت هوازی به ازای هر واحد از توده عضلانی و نیز ممکن است در افزایش VO2peak نقش داشته باشد(۵۸). در تحقیق دیگری نشان داده شد که زنان بالای ۶۵ سالی که در یک برنامه تمرینی خیلی شدید بدون داشتن خطر برای سلامتی آنها شرکت کرده بودند بهبودهای معنی داری را در کیفیت زندگی عملکرد شناختی و داشتن یک زندگی مستقل را از خود نشان داده بودند (۳۰).

۲-۲-۱۳- تمرین اینتروال در کودکان ونوجوانان :

بروز چاقی کودکان به طور چشمگیری در سرتاسر جهان در ۵۰ سال کذشته افزایش یافته است، به طور عمده از زندگی بدون تحرک جسمانی و عادت رژیم غذایی نا مناسب نتیجه میشود. به طور سنتی تمرین کم شدت تا متوسط استقامتی (ET) رایج ترین نوع ورزش توصیه شده برای بهبود ظرفیت های فیزیکی و پارامترهای مرتبط با سلامت کلی ( به عنوان مثال فشار خون، مقاومت به انسولین، پروفایل لیپیدی ) درافراد سالم وچاق بوده است.
برای مقایسه دو روش تمرین استقامتی (ET) و اینتروال (HIT) بر پارامترهای مرتبط به سلامت کودکان چاق بین ۱۲-۸ ساله تحقیقی صورت گرفته است. در نتیجه هردو روش تمرینی VO2peak به میزان قابل توجهی افزایش داشت. علاوه بر این کل زمان ورزش (HIT وET) و اوج سرعت در طول آزمون حداکثر قلبی تنفسی به طور معنی داری در سرتاسر دوره تمرینی بهبود یافت. شاخص انسولیمی در مقایسه با زمان قبل از تمرینبه طور معنی داری پایین تر بود. توده بدن در تمرین HIT به طور قابل توجهی کاهش یافته بود(۶/۲% ) اما در تمرین ET این کاهش معنی دار نبود (۲/۱%). همچنین یک کاهش معنی داری برای BMI در هردو گروه بعد از تمرین (۳% ET: و ۵%HIT:) مشاهده شد (۱۲).
به هر حال برای افراد در حال رشد و همچنین در ترویج اثرات مرتبط با سلامت کودکان و بزرگسالان و افراد دارای سندرم متابولیک و نارسایی قلبی ،تمرین اینتروال با شدت بالا (HIT) پیشنهاد می شود (۱۲).
تجونا و همکاران نشان دادند که ۱۶ هفته ، سه بار در هفته (HIT ) (چهار مرحله چهار دقیقه ای در ۹۰%حداکثر ضربان قلب با سه دقیقه بازیافت ) وتمرین ET ( به عنوان مثال ۴۷ دقیقه در ۷۰% حداکثر ضربان قلب ) در کاهش میانگین فشار خون شریانی و کاهش توده بدن و چربی در بیماران مبتلا به سندرم متابولیک به یک اندازه موثر بوده است. همچنین کیفیت زندگی به همان اندازه درهر دو گروه بهبود یافت. با این حال HIT در بهبود عملکرد اندوتلیال، عملکرد عضله اسکلتی و کاهش قند خون نسبت به ET مؤثرتر بوده است (۱۲). مطالعات آزمایشگاهی جیبارا نشان داد که HIT به (عنوان مثال شش تکرار۳۰ ثانیه ای با ۵/۴ دقیقه ریکاوری بین تکرارها) وET ( به عنوان مثال ۴۰-۶۰ دقیقه ای دوچرخه سواری مستمر در بار کاری VO2peak 65% ) متابولیک مشابهی درسیستم قلبی – عروقی وسازگاریهای عضله اسکلتی در انسان سالم را القا می کند(۱۲). از طرفی فعالیتهای بدنی کوتاه مدت (یعنی ۳۰ دقیقه ای) مخالف الگوی بازیهای کودک است که به طور عمده شامل تلاشهای کوتاه مدت متناوب میباشد، است. همچنین این همراه با عوامل فرهنگی و روانی ( به عنوان مثال مدت کوتاه نیازهای تفریحی یا انگیزشی ) ممکن است الویت یک کودک برای فعالیت در تمرینات اینتروال را توجیح کند(۱۲).
در یک مطالعه بر روی شناگران نا بالغ اثرات چهار هفته تمرین تناوبی با شدت بالا (HIIT) در مقابل حجم بالای تمرین استقامتی مورد بررسی قرار گرفت که در نتیجه این مطالعه نشان داده شد که یک دوره چهار هفته ای تمرین با حجم بالا هیچ مزیت و برتری قابل ملاحظه ای نسبت به تمرین تناوبی شدید با حجم پایین نداشت(۲۰).
دوره آماده سازی در کودکان اغلب به برنامه ریزی مدرسه ای و دیگر فعالیتها در زمانهای آزاد آنها با توجه به سطح آمادگی عملکرد آنها محدود می شود. به همین دلیل برنامه های تمرینی که صرفه جویی در زمان را دارند همانندHIIT مؤثرهستند و میتواند عملکرد استقامتی را بهبود دهد و در زمانهای کافی برای افزایش دیگر مهارتها همانند تکنیک های حرکتی، سرعت العمل ها و تبدیل سرعت به قدرت مؤثر باشد. بنابراین استفاده از این نوع تمرینات برای بهبود عملکرد رقابتی کودکان منطقی به نظر می رسد(۲۰). بنابراین HIT به عنوان یک تمرین کوتاه مدت امیدوار کننده و انگیزشی در سازگاریهای سلامت در کودکان است(۱۲).

۲-۲-۱۴- سازگاری های ساختاری به تمرینات HIIT:

فرایندهای مربوط به سازگاری صرفاً زمانی اتفاق می افتد که شدت در حد ظرفیت و آستانه ورزشکار باشد. تمرین زیاد با شدت بسیار پایین (مثلاً پایین تر از ۳۰% شدت بیشینه) سازگاری را میسر نخواهد کرد، زیرا سطوح بالاتری از شدت برای شروع سازگاری لازم است. بنابراین کاربرد مناسب تمرین موجب تغییرات آنابولبیکی، فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و روانی در ورزشکار می شود(۳).
همانطور که قبلاً اشاره کردیم تمرین تناوبی با شدت بالا (HIIT) به ورزشی اشاره میکند که توسط انفجارهای نسبتاً کوتاه از فعالیتهای شدید با دوره های از استراحت یا ریکاوری فعال (با ورزش کم شدت) مشخص می شود.در افراد تمرین ندیده و افرادی که بطور تفریحی فعالیت می کنند دوره کوتاه HIIT با وجود حجم قابل ملاحظه پایینتر ومدت زمان کمترنسبت به تمرین استقامتی سنتی محرکی قوی برای بازسازی سازگاریهای فیزیولوژیکی می باشد(۴۴).
پری و همکاران (۲۰۰۸) اثر تمرین HIIT در افراد تمرین نکرده بررسی کردند و نشان دادند ظرفیت عضلات اسکلتی و سازگاری متابولیکی کل بدن به دنبال شش هفته HIIT (تقریاًیک ساعت از ۴ × ۱۰ تناوب با ۹۰%VO2peak جذب اکسیژن و دو دقیقه استراحت بین اینتروالها و سه روز در هفته) فزایش معنی داری داشته است. همچنین VO2peak هم به دنبال HIIT، ۹% افزایش یافته بود(۷۶).
تمرینات اینتروال با شدت بالا (HIIT) باعث ایجاد سازگاریهای عضله در زمان استراحت میشود از جمله باعث: افزایش سیتوکروم C، محتوای اکسیداز IV (18%) و حداکثرفعالیت آنزیمهای میتوکندریایی همانند سیترات سنتتاز(۲۶%)، بتا هیدروکسیل کوآ دهیدروژناز(۲۹%)، آسپارتات آمینوترانسفراز (۲۶%) و پیروات دهیدروژناز (۲۱%) و افزایش پروتئین های انتقال GLUT4،مونوکربوکسیلات (MCT1,4) و افزایش محتوای گلیکوژن می شود(۷۶). همچنین تمرینات اینتروال با شدت بالا به طور کلی باعث سازگاریهای در طول ورزش می شود که میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
کاهش گلیکوزنولیز، کاهش تجمع لاکتات و فسفوریلاسیون سوبسترا، فعال سازی PDHبدون تغییر در اکسیداسیون کربوهیدارت ، افزایش اکسیداسیون چربی و افزایش VO2peak می شود(۷۶). براساس نتایج این تحقیقات می توان گفت HIIT یک روش قدرتمند برای افزایش ظرفیت عضلات کل بدن وعضلات اسکلتی برای اکسیده کردن چربی و کربوهیدرات در افراد تمرین کرده وتمرین نکرده میباشد(۷۶).

۲-۲- ۱۵- پویایی اکسیژن:

حجم اکسیژن مصرفی به عنوان شاخص غیرمستقیم تنفس سلولی هزینه انرژی و اقتصاد حرکتی و متغیرهای وابسته به آن در فیزیولوژی ورزشی و علم تمرین باعث شده است تا بسیاری از پژوهشگران به مطالعه عوامل موثر بر کمیت (حجم اکسیژن)و کیفیت(تغییرات حجم در واحد زمان) آن بپردازند در این مجموعه اهمیت کینتیک یا پویایی اکسیژن مصرفی (الگوی افزایش ناگهانی اکسیژن مصرفی در شروع فعالیت تا رسیدن به مرحله یکنواخت) نسبت به دیگر پارامترهای آمادگی هوازی در بیان تفاوت های اجراهای ورزشی به ویژه در تعویق خستگی عضلانی در سال های اخیر مورد توجه بیشتری قرار گرفته است(۶). مطالعه پویایی جذب اکسیژن یک فاکتور غیر تهاجمی برای بررسی پاسخ های قلبی- تنفسی ،پاسخهای متابولیکی به ورزش پویا و محدودیتهای ورزش به صورت روزانه است. ماهیت غیر تهاجمی این فاکتور مهم باعث شده است که پژوهشگران آن را در افراد جوان و افراد مبتلا به بیماری مورد استفاده قرار دهند(۸۷).
هرچند عوامل متعدد طبیعی و غیر قابل دستکاری از جمله سن، تار عضلانی، بیماری ، صفات ارثی،اریتوپویتین، حجم پلاسما توانایی به تعویق انداختن خستگی در ورزشهای شدید و غیره بر پویایی جذب اکسیژن مصرفی موثرترند. اما این متغیر فیزیولوژیکی بر اثر تمرینات ورزشی نیز تحت تاثیر قرار می گیرند که میزان تاثیر به نوع تمرین، شدت تمرین، مدت تمرین طول دوره تمرین و سطح اولیه امادگی آزمودنی ها و مرحله گرم کردن و سرد کردن بستگی دارد. برای مثال گزارش شده است افزایش ۶% درVO 2max و%۱۶، در به تعویق انداختن زمان خستگی پویایی جذب اکسیژن را تغییر میدهد. به طور کلی پاسخهای پویایی جذب اکسیژن با شدتهای مختلف ورزش متفاوت است و ورزشها در چهار شدت متوسط، سنگین ،شدید (خیلی سنگین) و خیلی شدید رده بندی می شوند (۷۰،۱۶،۹۸). بر اساس نظر بور تمام این مواد باعث افزایش تخلیه اکسیژن در عضلات می شوند و ازاین طریق بهبود پویایی اکسیژن مصرفی را به دنبال خواهد داشت(۶).