高地トレーニング

高地トレーニングは、持久力系 アスリートが数週間にわたって高地、できれば海抜2,400メートル（8,000フィート）以上の場所でトレーニングを行う方法ですが、高地トレーニングに適した場所が不足しているため、中高度で行われることが一般的です。中高度でも、空気中の酸素濃度は約20.9%ですが、気圧と酸素分圧は低下します。^{[1] [2]}

使用されるプロトコルに応じて、体は赤血球とヘモグロビンの量を増やしたり、筋肉の代謝を変えたりするなど、1つまたは複数の方法で酸素の相対的な欠乏に順応する可能性があります。 ^{[3] [4] [5] [6]}支持者は、そのようなアスリートが低地での競技会に参加すると、10〜14日間は赤血球の濃度が高くなり、競争上の優位性が得られると主張しています。一部のアスリートは恒久的に高地で生活し、競技のときだけ海抜0メートルに戻りますが、トレーニングに利用できる酸素が少ないため、トレーニングに支障が出る可能性があります。

高地トレーニングは、高地シミュレーションテント、高地シミュレーションルーム、またはマスクベースの低酸素システムを使用してシミュレートできます。これらのシステムでは、気圧は同じに保たれますが、酸素含有量が減少し、酸素分圧も低下します。運動中に呼吸回数を減らす低換気トレーニングも、血液と筋肉の酸素化を大幅に低下させることで、高地トレーニングを模倣できます。^[7]

高地トレーニングの研究は、標高2,240メートル（7,349フィート）のメキシコシティで開催された1968年のオリンピックの期間中と終了後に徹底的に調査されました。このオリンピックでは、持久力競技で記録を大幅に下回る成績が見られましたが、無酸素運動のスプリント競技ではあらゆる種類の記録が破られました。^[8]これらのイベントの前には、高度がこれらの世界クラスのエリートアスリートのパフォーマンスにどのように影響するかについて推測されていましたが、導き出された結論のほとんどは仮説と同じでした。つまり、持久力競技では悪影響が出るものの、短距離競技では大きな悪影響は見られないというものでした。これは、空気の密度が低いために動作中の抵抗が少ないだけでなく^[9]、スプリント競技が無酸素運動の性質を持つことも原因でした。最終的に、これらのゲームは高地トレーニングの研究に影響を与え、パフォーマンスの低下を避けることを目的とした独自のトレーニング原則が開発されました。

持久力競技で競争力を高めたいアスリートや個人は、高地での運動を活用できます。高地とは通常、標高 1,500 メートル (5,000 フィート) を超える場所を指します。

適応を最適化し、パフォーマンスを維持するための提案の 1 つに、「高地で生活し、低地でトレーニングする」という原則があります。このトレーニングのアイデアでは、海面でのトレーニング中と同じ運動強度を維持しながら、エリスロポエチン (EPO) レベル、赤血球レベル、および VO2 max の上昇などの生理学的適応を_経験するために、高地で生活します^[10]。高地での環境の違いにより、トレーニングの強度を下げる必要がある場合があります。「高地で生活し、低地でトレーニングする」という理論を検証した研究では、個人差、高地で過ごす時間、トレーニング プログラムの種類など、さまざまな要因に依存する可能性のあるさまざまな結果が出ています^{[11] [12]} 。たとえば、主に無酸素運動を行うアスリートは、パフォーマンスの燃料として酸素に依存しないため、高地トレーニングから必ずしも恩恵を受けるわけではないことが示されています。

高地トレーニングでは、非トレーニング時の標高を2,100～2,500メートル（6,900～8,200フィート）とし、トレーニングを1,250メートル（4,100フィート）以下で行うのが最適なアプローチであることがわかっています。^{[13]高所で生活し低所でトレーニングするのに適した場所としては}、カリフォルニア州マンモスレイクス、アリゾナ州フラッグスタッフ、スペインのグラナダ近郊のシエラネバダ山脈などがあります。^[14]

高地トレーニングでは、長期間高地でのトレーニングを続けることで、スピード、筋力、持久力、回復力を向上させることができます。18日間の高地トレーニングをシミュレートし、海抜に近い場所でトレーニングした研究では、15日後でもパフォーマンスの向上が明らかでした。^[15]

高地トレーニングに反対する人々は、アスリートの赤血球濃度は海抜0メートルに戻ってから数日以内に正常レベルに戻り、海抜0メートルでできるのと同じ強度でトレーニングすることは不可能であり、トレーニング効果が低下し、高山病のためにトレーニング時間が無駄になると主張している。高地トレーニングは、低酸素症のストレスのために回復が遅くなる可能性がある。^[16] 16,000フィート（5,000メートル）以上の高度で極度の低酸素症にさらされると、骨格筋組織が著しく劣化する可能性がある。この高度で5週間過ごすと、筋肉量が10～15％減少する。^[17]

生活とトレーニングを高所で行う場合、アスリートは希望する高度で生活し、トレーニングを行います。アスリートは継続的に低酸素環境にいるため、身体への刺激は一定です。最初は VO2 _{maxが大幅に低下します。海抜 1000 m ごとに約 7% 低下します。アスリートは海抜にいるときほど多くの酸素を}代謝できなくなります。高度では、与えられた速度でも相対的に高い強度で実行する必要があります。^[16]

低酸素状態での反復スプリント（RSH）では、選手は30秒未満の短距離スプリントを全力で走ります。低酸素状態では回復が不完全です。運動時間と休憩時間の比率は1：4未満で、つまり全力で走る30秒ごとに休憩時間は120秒未満です。^[18]

RSHと常酸素状態での反復スプリント（RSN）を比較すると、研究によりRSHは疲労までの時間と出力を改善することが示されています。RSHグループとRSNグループは、4週間のトレーニング期間の前後にテストされました。両グループとも、最初は完全に疲労する前に9～10回の全力スプリントを完了しました。4週間のトレーニング期間後、RSHグループは疲労する前に13回の全力スプリントを完了できましたが、RSNグループは9回しか完了しませんでした。^[18]

RSH の生理学的利点としては、代償的血管拡張とクレアチンリン酸(PCr) の再生が挙げられます。体の組織は低酸素状態を感知し、血管拡張を誘発する能力を持っています。血流が増加すると、骨格筋は酸素供給を最大限に高めることができます。PCr の再合成レベルが高ければ、高強度運動の初期段階での筋肉のパワー生成が強化されます。^[19]

RSHはまだ比較的新しいトレーニング方法であり、十分に理解されていません。^[18]

高度シミュレーション システムにより、より優れた高度生理機能とより激しいトレーニングとの間の緊張に悩まされないプロトコルが実現しました。このような高度シミュレーション システムは、必要に応じて競技に近い段階で活用できます。

フィンランドでは、ヘイッキ・ルスコという科学者が「高地ハウス」を設計した。海抜ゼロメートルにあるこのハウス内の空気は常圧だが、酸素濃度を約15.3%（海抜ゼロメートルの20.9%より低い）に調整している。これは、高地では酸素分圧が低いため、高地トレーニングでよく使われる高地で利用できる酸素量とほぼ同等である。アスリートたちはハウス内で生活し、睡眠をとるが、トレーニングは屋外（通常の酸素濃度は20.9%）で行う。ルスコの研究結果では、EPOと赤血球レベルが改善していることが示された。

人工高度は低酸素運動にも利用でき、アスリートは高地環境の条件を模倣した高度シミュレーターでトレーニングする。アスリートは低速度で高強度トレーニングを行えるため、筋骨格系へのストレスが軽減される。^[16]これは、筋骨格系の損傷があり、高強度心血管トレーニングに通常必要な運動中に大量のストレスをかけることができないアスリートにとって有益である。運動中の低酸素曝露だけでは、血液学的パラメータの変化を誘発するのに十分ではない。ヘマトクリット値とヘモグロビン濃度は一般に変化しない。^[17]高地トレーニングシステムを提供する企業は数多くあるが、最も有名なのは1990年代半ばに人工高地トレーニングシステムを開発したHypoxico, Inc.である。

南アフリカの科学者ニール・ステイシーは、酸素濃縮法を用いて海面よりもさらに高い酸素分圧のトレーニング環境を提供するという逆のアプローチを提案した。この方法はトレーニングの強度を高めることを目的としている。^[20]

高地トレーニングが効果を発揮するのは、海面と高地の気圧差によるものです。海面では空気の密度が高く、1リットルあたりのガス分子の数が多くなります。高度に関係なく、空気は21％の酸素と78％の窒素で構成されています。高度が上がるにつれて、これらのガスによって生じる圧力は低下します。したがって、単位体積あたりの分子の数は少なくなります。これにより体内のガス分圧が低下し、高地で起こるさまざまな生理学的変化が体内で引き起こされます。^[21]

高地トレーニングで得られるパフォーマンス向上の主な原因である生理学的適応は、研究者の間で議論されているテーマです。アメリカの研究者ベン・レバインやジム・ストレイ・ガンダーセンを含む一部の研究者は、主に赤血球量の増加が原因だと主張しています。^[22]

オーストラリアの研究者クリス・ゴアやニュージーランドの研究者ウィル・ホプキンスを含む他の人々はこれに異議を唱え、代わりに、この利益は主に、より経済的な酸素利用モードへの切り替えなど、他の適応の結果であると主張している。^[23]

高地では、酸素ヘモグロビン飽和度が低下します。この低酸素状態により、低酸素誘導因子1 （HIF1）が安定し、腎臓から分泌されるホルモンであるエリスロポエチン（EPO）の産生が刺激されます。^{[24] EPOは}骨髄からの赤血球産生を刺激し、ヘモグロビン飽和度と酸素供給を増加させます。一部のアスリートは高度に対して強い赤血球反応を示しますが、慢性的な曝露で赤血球量の増加がほとんどまたはまったく見られないアスリートもいます。^[25]この適応にどのくらいの時間がかかるかは不明です。さまざまな研究で、高地で過ごす時間の長さに基づいて異なる結論が出ているためです。^[26]

EPO は体内で自然に発生しますが、腎不全の患者の治療や化学療法中の患者の治療のために合成されることもあります。過去 30 年間、EPO は、持久力競技で優位に立つために、血液ドーピングや注射によって競技アスリートによって頻繁に乱用されるようになりました。しかし、EPO を乱用すると、赤血球数が正常値を超えて増加し (多血症)、血液の粘度が上昇して高血圧につながる可能性があり、血栓、心臓発作、脳卒中の可能性が高まります。人間の腎臓による EPO の自然な分泌は高地トレーニングによって増加しますが、体は分泌される天然 EPO の量に限界があるため、違法なドーピング手順による有害な副作用を回避できます。

高地トレーニングの有用性を説明するために、他のメカニズムも提案されている。すべての研究が高地トレーニングによる赤血球の統計的に有意な増加を示しているわけではない。ある研究では、トレーニングの強度が増すことで（心拍数と呼吸数の増加により）成功が説明された。^[15]このトレーニングの改善により、海抜0メートルに戻ってから15日以上効果が持続した。

別の研究者らは、高地トレーニングは筋肉による酸素のより効率的な利用を促進すると主張している。^[23]この効率は、血管新生、グルコース輸送、解糖、pH調節など、高地トレーニングに対する他の多くの反応から生じる可能性があり、それぞれが赤血球数の増加とは無関係に持久力パフォーマンスの向上を部分的に説明できる可能性がある。^[5]さらに、高地での運動は、特定の遺伝子転写の筋肉調整や骨格筋のミトコンドリア特性の改善を引き起こすことがわかっている。^{[27] [28]}

高地で活動するラットと海抜0メートルで活動するラットを2つの座りがちな対照群と比較した研究では、恒常性維持の課題に応じて筋線維の種類が変化し、β酸化回路とクエン酸回路中の代謝効率が向上し、有酸素運動能力のためのATPの利用が増加したことが観察されました。^[29]

高地では大気圧が低いため、吸入を行うには呼吸器系内の気圧を低地よりも低くする必要があります。そのため、高地での吸入では、通常、低地よりも胸郭横隔膜が比較的大きく下がります。

• 高地が人間に与える影響