高地トレーニング

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 つは、高地で生活し、低地でトレーニングするという原則です。このトレーニングの考え方では、海抜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)レベルの上昇、赤血球レベルの上昇、VO2max 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 ]}。高地では環境が異なるため、トレーニングの強度を下げる必要があるかもしれません。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、さまざまな結果が得られており、これは個人のばらつき、高地で過ごした時間、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している可能性があります。^{[ 11 ] [ 12 ]}例えば、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、必ずしも高地トレーニングから恩恵を受けるわけではないことが示されています。

トレーニングを行わない標高を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）以下で行うことが、高地トレーニングの最適なアプローチであることが示されています。^{[ 13 ]}高地に住み、低地に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 ]}  

高地トレーニングは、高地に長時間滞在することで、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。海抜に近い場所でトレーニングを行いながら、18日間高地への曝露をシミュレーションした研究では、15日後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に戻ってから数日で正常値に戻り、海抜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により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）以上の高度での極度の低酸素症への曝露は、骨格筋組織の著しい劣化につながる可能性がある。この高度で5週間過ごすと、筋肉量が10～15％程度減少する。^{[ 17 ]} 

高地生活・高地トレーニング方式では、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。アスリートは常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VO2maxが_大幅に低下し、海抜1000mごとに約7%低下します。アスリートはもはや海抜と同じ量の酸素を代謝する ことができなくなります。同じ速度でも、高地ではより高い相対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、アスリートは30秒未満の短いスプリントをできるだけ速く走ります。低酸素状態では回復が不完全になります。運動時間と休息時間の比率は1:4未満であり、これは30秒間の全力スプリントごとに120秒未満の休息があることを意味します。^{[ 18 ]}

RSHと常酸素下での反復スプリント（RSN）を比較した研究では、RSHが疲労までの時間とパワー出力を改善した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することができましたが、RSNグループは9回しか完了できませんでした。^{[ 18 ]}

RSHによる生理学的利点としては、代償性血管拡張とホスホクレアチン（PCr）の再生が挙げられます。身体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。血流が増加することで、骨格筋への酸素供給が最大化されます。PCrの再合成レベルが高くなると、高強度運動の初期段階における筋肉のパワー生成が増強されます。^{[ 19 ]}

RSHはまだ比較的新しいトレーニング方法であり、完全には理解されていません。^{[ 18 ]}

高地シミュレーションシステムのおかげで、高地での生理機能の向上とより激しいトレーニングとの間の矛盾に悩まされることなく、効果的なトレーニングプロトコルを実現できるようになった。このような高地シミュレーションシステムは、必要に応じて競技会直前にも活用できる。

フィンランドのヘイッキ・ルスコという科学者が「高地住宅」を設計した。海抜0メートルに位置するこの住宅内の空気は、気圧は正常だが、酸素濃度が約15.3%（海抜0メートルの20.9%を下回る）に調整されている。これは、高地トレーニングでよく用いられる高地における酸素分圧の低下により、高地で利用可能な酸素量とほぼ同等である。アスリートは住宅内で生活し、睡眠をとるが、トレーニングは屋外（通常の酸素濃度20.9%）で行う。ルスコの研究結果によると、エリスロポエチン（EPO）と赤血球のレベルが向上したという。

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を行います。アスリートは低速で高強度トレーニングを行うことができ、筋骨格系へのストレスを軽減できます。^{[ 16 ]}これは、筋骨格系の損傷があり、通常高強度の心血管トレーニングを行うために必要な運動中に大きな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す。運動時間だけの低酸素曝露では、血液学的パラメータの変化を誘発するには不十分です。ヘマトクリットとヘモグロビン濃度は一般的に変化しません。^{[ 17 ]}高度トレーニングシステムを提供する企業は数多くあり、中でも最も有名なのは、1990年代半ばに人工高度トレーニングシステムを先駆けて開発したHypoxico, Inc.です。

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

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）が安定化し、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、ヘモグロビン飽和度と酸素供給量を増加させるために、骨髄からの赤血球産生を刺激します。一部のアスリートは高地に対して強い赤血球反応を示しますが、慢性的に高地に曝露しても赤血球量の増加がほとんどまたは全く見られないアスリートもいます。^{[ 25 ]}高地での滞在時間に基づいてさまざまな研究で異なる結論が出ているため、この適応にどれくらいの時間がかかるかは不明です。^{[ 26 ]}

エリスロポエチン（EPO）は体内で自然に生成される物質ですが、腎不全患者の治療や化学療法中の患者の治療のために合成的にも製造されています。過去30年間、EPOは持久系競技で優位に立つために、競技アスリートによる血液ドーピングや注射によって頻繁に乱用されてきました。しかし、EPOの乱用は赤血球数を正常値以上に増加させ（多血症）、血液の粘度を高め、高血圧を引き起こしたり、血栓、心臓発作、脳卒中のリスクを高めたりする可能性があります。高地トレーニングによってヒトの腎臓からのEPOの自然な分泌量を増やすことはできますが、体内で自然に分泌されるEPOの量には限界があり、違法なドーピング行為による有害な副作用を回避しています。

高地トレーニングの有効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を高めることによって（心拍数と呼吸数の増加により）成功を説明した。^{[ 15 ]}この改善されたトレーニングにより、海抜に戻ってから15日以上効果が持続した。

別の研究者グループは、高地トレーニングが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の調整と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示されている。^{[ 27 ] [ 28 ]}

高地で活動するラットと海抜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、恒常性への負荷に応じて筋線維の種類が変化し、β酸化サイクルとクエン酸サイクルの代謝効率が上昇し、有酸素運動のためのATPの利用が増加したことが観察された。^{[ 29 ]}

高地では気圧が低いため、吸気を行うには呼吸器系内の気圧が低地よりも低くなければなりません。したがって、高地での吸気は、低地での吸気よりも胸郭横隔膜の相対的な下降が大きくなります。