Yüksek İrtifanın Sporcuların Gelişim ve Performansına Etkisi
Sportif etkinlikler, çoÄŸunlukla deniz seviyesinin 500 m’ye kadar olan yüksekliklerde yapılsa da, günümüzde yeryüzünün bütün kesimlerinde spor yapan insanların sayısı artmakta ve bu yüzden yükseklikte performansa etki eden faktörlerin belirlenmesi önem arz etmektedir .
Yüksek irtifanın organizma üzerindeki etkilerine yönelik çalışmalara 1878 yılında başlanılmış ise de, yüksek irtifa konusu 1968 yılında yapılan Mexico olimpiyatları ile sporda önemli konulardan biri haline gelmiştir.
1963 yılındaki olimpiyat oyunları toplantısında, 1968 yılı olimpiyatları 2240 m yükseklikte bulunan Mexico şehrine verildi. Olimpiyat oyunlarının bu yükseltide yapılacak olması, bu yükseltide yarışma performansı gösterecek sporcunun ani ve uzun süreli uyumlarını belirlemeye yönelik çalışmaların sayısının artmasını ve bu konudaki teorik bilgi birikiminin güncelleştirilmesini zorunlu kılmıştır.
Birçok bilim adamı ve antrenör yüksek irtifada yapılan çalışmaların performans yönünden değerine inanırken, bu konudaki literatür genellikle belirsizlik, zaman zaman da tezat teşkil etmektedir. Ancak, yüksek irtifada bazı kan değerlerinin artma eğiliminde olduğu da bilinmektedir .
Özellikle yüksek irtifanın çocuklarda büyümeye ve olgunlaşmaya olan ve çocukların anaerobik güçlerinde meydana gelen değişimlerin incelenmesi önemlidir.
Yüksek İrtifa
Sportif etkinlikler, genellikle deniz seviyesinden 500 m’ye kadar yükseklikteki yerlerde yapılır. Buralarda yüksekliÄŸe iliÅŸkin çevre faktörleri söz konusu deÄŸildir . Ancak yerleÅŸim merkezlerinin giderek geniÅŸlemesi ve iletiÅŸim imkanlarının artmasıyla yeryüzünün; bütün kesimlerinde spor yapan insanların sayısı hızla çoÄŸalmıştır.
Dünya üzerindeki birçok yerleÅŸim bölgesi yükselti olarak kabul edilen 1000 m’nin üzerindedir ve buralarda milyarlarca insan yaÅŸamakta, egzersiz yapmakta ve herhangi bit problemle karşılaÅŸmamaktadırlar. Ancak, deniz seviyesinde veya 1000 m rakımdan daha düşük rakımda yaÅŸayan insanlar ve sporcular, böyle bir yükseklikte yaÅŸamak ve egzersiz yapmak zorunda kaldıklarında yükselti ile oluÅŸan bit takım problemlerle yüz gelmektedirler.
Fiziksel performansın olumsuz etkilendiÄŸi 1500 m ve daha fazla rakımlarda yüksekliÄŸin artışına paralel olarak organizma üzerinde olumsuzluklar gözlenmektedir. 1500 m’ den sonra çıkılan her 3 m’de maksimum oksijen tüketiminde % 3-5 azalma gözlenmektedir.
YüksekliÄŸin vücut üzerindeki etkilerinin araÅŸtırılmaları çalışmaları oldukça eskilere dayanmaktadır. 1800’lü yılların başında Paul Berth, hipoksik ÅŸartlarda organizmanın uyum bozukluÄŸundan bahseden ilk isimlerdendir. Yapılan bu ve benzeri çalışmalar, genellikle keÅŸif gezileri yada askeri amaçlarla desteklenen çalışmalar olmuÅŸlardır. Sporculara yönelik çalışmalar ise 60’lı yılların ikinci yarısından sonra ağırlık kazanmıştır.
Atjosfer Basıncı
Barometrik basınç, dünya yüzeyine baskı etkisi yaratan atjosferik gazların ağırlığının toplamıdır. Bu kuvvet, yer çekimi tarafından moleküllerin dünyaya çekilmesi ile oluÅŸur ve irtifa çıkıldıkça yerçekiminin azalan etkisiyle atjosferik basınç da azalır . Deniz yüzeyinden yükseklere çıkıldıkça hava basıncının azaldığı bilinmektedir. Nitekim deniz seviyesinde 760 mm Hg olan basınç, 5486 m’de bunun yarısı kadardır. Rakım yükseldikçe barometrik basınç azalmakta, buna baÄŸlı olarak oksijen basıncı da azalmaktadır.
Deniz seviyesinde Dalton Yasası’na göre atjosfer basıncı 760 mm Hg iken solunan havadaki oksijen basıncı 149 mm Hg’ dir. Solunan havadaki oksijen basıncı alveollerde 100mm Hg’ye düşerek arterial kana geçmekte ve bu ÅŸekilde de dokulara taşınmaktadır. Havadaki oksijen oranı %20.9 olduÄŸuna göre barometrik basınçla orantılı olarak P02’de düşme olur. Mesela, deniz seviyesinde 149 mm Hg olan P02, 3048 m’de 107 mm Hg’dir. Alveolar P02’nin bu etkiye baÄŸlı olarak 60 mm Hg düzeyine inmesi bu düşük alveol ve arteriyel kan P02’si sebebiyle, organizmada dokunun yeterince oksijen alamama durumu olarak tanımlanan ve performansın azalmasına sebep olan hipoksiye yol açar. Hipoksi, organizmada dokunun yeterince oksijen alamaması veya kullanamaması haline verilen isimdir. Dokuya gelen oksijen veya dokunun kullanabildiÄŸi oksijen, ihtiyacı karşılayamaz.
Hipoksi kendini oluşturan sebeplere göre dört başlık altında incelenmektedir. Solunan havada veya akciğer alveollerinde oksijen basıncının düşmesi sebebiyle kanın daha az oksijen ile yüklenmesi haline hipoksi, kanda fonksiyon gören hemoglobinin azalması sonucu dokuya taşınan oksijenin, ihtiyacın altına düşmesi durumuna ise anemik hipoksi adı verilmektedir. Kanda yeterince oksijen olmasına rağmen, organizmanın toksik bir sebeple oksijenden yararlanamamasına histotoksik hipoksi, kan dolaşımının yavaş olması sebebiyle dokuya yeterince oksijen sağlanamaması durumuna ise stagnant hipoksi demektedir.
Yüksek İrtifanın Etkileri
Yüksek İrtifanın Büyüme ve Olgunlaşmaya Etkisi
Yükseklikte temel problem, havadaki oksijen vasıtasıyla kana diffüzyonu azaltan barometrik basıncın düşmesidir. Vücut dokularında oksijen eksikliği yani hipoksi söz konusudur. Bu yüzden vücut dokularında oksijen eksikliği anlamına gelen hipoksinin oluşumu için vücutta bir durum vardır. Çok yüksekte ikamet etme barometrik basınçta büyük oranda azalma olması hipoksi için potansiyel oluşturur.
Peru (4000-4800 m), Bolivya (3800-4000 m), Nepal (3500-4000 m)’de yaÅŸayan çocuklar üzerinde yapılan çalışmalarda bu çocukların, deniz seviyesinde veya daha düşük yüksekliklerde yaÅŸayan aynı ırk ve cinsiyetteki akranlarından daha kısa boylu ve daha az kilolu oldukları ve daha geç olgunlaÅŸtıkları gözlenmiÅŸtir.
Yüksekte yaÅŸayan Bolivya’ lı Nepal’ li ve Peru’ lu çocukların, küçük vücutlu olması ve geç olgunlaÅŸması, belki de Hipoksi ve kronikleÅŸen yetersiz beslenmenin etkilerinden kaynaklanmaktadır .
Hemoglobinin oksijenle doyumunun (saturasyon) %98’den %85ye düşmesi, organizmayı anlamlı düzeyde etkilemese de (3048 m’ye kadar) saturasyonun %65 gibi bir düzeye inmesi ile hipoksinin etkisi belirginleÅŸmeye baÅŸlar.
Yüksek irtifada hipoksiye maruz kalındıktan sonra birkaç saat içinde eritrosite oluÅŸan fosfat bileÅŸiklerinin miktarı artar. Bunların bazıları hemoglobinle birleÅŸerek hemoglobinin oksijen ‘ye ilgisini azaltır. Hemoglobinin oksijene ilgisi azaldığı için, oksijeni doku hücrelerine yüksek Oksijen basıncında verebilir. 4500 m yükseklikte bu etki, dokulara verilen oksijen miktarını %10-20 yükseltir. Fakat daha yüksek irtifalarda oksijene ilginin azalması, akciÄŸerlerde oksijenin alınmasını da azaltacağından, sonuçta taşınan oksijen miktarı düşer. Bu daha büyük bir tehlike oluÅŸturur.
Oksijen basıncı ‘nin 35 mm Hg’ye düşmesi ile beyin fonksiyonlarında bozulma görülür. Bu durum 40 m’den itibaren görülmeye baÅŸlar. Düşük basınca maruz kalındığında kemoreseptörler yolu ile solunum dakika hacmi arttırılır. Yani hiperventilasyon oluÅŸur. Yükseklikte meydana gelen solunum artışı egzersizdeki gibi deÄŸildir. Hiperventilasyon sonucu oksijen basıncı de azalarak respiratuar alkalozu oluÅŸturur ki, bu da kanın asit baz dengesini bozar. Yükseklikte ayrıca kalp atım hızı ve kalp debisinin artışı ile birlikte dokuya yeterli oksijen saÄŸlamaya çalışılır. Ayrıca bir takım adaptasyonlarla da dokuya daha fazla oksijen verilmeye çalışılır
Akut Dağ Hastalığı
Yüksek irtifa, hipobarik (düşük atjosfer basınçlı) ve hipoksik (az oksijenli) bir ortamdır. Bu sebeple birçok kişide ilk defa yüksek irtifaya çıkılması ile akut dağ hastalığı oluşur. Bu sendrom 1800 m üzeri yüksekliğe ulaşıldıktan sonra 8-24 saat, içinde de gelişir ve 4-8 gün boyunca devam eder. Akut dağ hastalığı baş ağrısı bulantı, kusma, uykusuzluk, yorgunluk ve periferik ödem ile karakterize bir hastalıktır. Bu sendromun şiddeti tırmanma hızına, çıkılan nihai yüksekliğe ve şahsın hassasiyetine bağlıdır. Ayrıca yüksek irtifada idrar hacminin azalması, ciddi şekilde pulmoner ve beyin ödemi oluşumu, koma ve ölüm gibi etkilerde görülebilir. Karbonhidrattan zengin bir diyet alımı ile dağ hastalığının etkileri ve fiziksel performansın düşüşü önlenebilir. Aşırı derecedeki dağ hastalığına yapılacak acil yardım kişiye oksijen verilmesi yada düşük irtifaya taşınması veya ikisinin aynı anda yapılmasıdır.
Yüksekliğe uyum (aklimatizasyon)
Aklimatizasyon yüksekliğe uyum sağlanmasıdır. Yüksekliğe uyumda temel faktör oksijen eksikliği problemidir. Barometrik basınçtaki azalmayla birlikte solunan havanın parsiyel basıncında da bir azalma meydana gelmektedir. Bu şartlar altında oksijen ihtiyacını karşılayamayan kırmızı kan hücreleri bakımından az doymuş hale gelir.
Yükseltiye uyum açısından ne kadar uzun sure yükseltide kalınırsa performansta da o derecede uyum gerçekleşir. Ancak hiçbir zaman deniz seviyesine ulaşılamaz. İrtifada kalınan süre içinde performansta görülen artış aklimatizasyondur
Havadaki Oksijen basıncı düşmesinin etkilerini minimale indirmek amacıyla yüksekliğe uyum başlıca üç fizyolojik yoldan meydana gelir:
1. Hemoglobin miktarı artar. Yükseklik arttıkça hemoglobin miktarı da artmaktadır. . Böylece aynı miktar kanın oksijen taşıma kapasitesi artmış olur.
2. Solunum sıklığı artar (hiperventilasyon). Bu yolla alveollerdeki Oksijen basıncı arttırılmaya çalışılır.
3. Dokularda, hücrelerde biyokimyasal değişiklikler meydana gelir. Bu değişiklikler oksijen O2 basınçlarında da dokularda kullanılabilmesini sağlar.
Aklimatizasyon kısa süreli ve uzun süreli uyumlar şeklinde.olabilir. Kısa süreli aklimatizasyon yüksekliğe bir yıldan daha az bir süre maruz kalma, belki de 3 ile 6 hafta gibi kısa periyotlarla karakterizedir.
Yüksekliğe kısa süreli uyumlar
1. Hemoglobin miktarında 6 gün içerisinde artabilmektedir.
2. Kilo kaybı görülmektedir.
3. Kan volümü azalmaktadır. Bayanlarda 30 gün içerisinde %20, erkelerde 15 gün içerisinde % 15 azalma görülmüştür. Meydana gelen azalmalar deniz seviyesine inildikten sonra 15-20 gün içerisinde normale dönmektedir.
4. Kalp atım hacmi 20-21 gün kadar bir sure % 10 miktarında azalmaya uğrar.
5. Kısa süreli yükselti etkilerinde biriside kalbin bir dakikadaki atım hızında artma ortaya çıkmasıdır.
6. Kalp atım gücü (cardiac output) azalır.
7. Düşük seviyede kan bikarbonat düzeyi sebebiyle azalmış kan tampon sistemi (nötralizasyon ) özelliği ortaya çıkar.
8. Fazla yüklemeli çalışmalarda 42 günlük bir süre, daha yüksek seviyede kan laktik asit düzeyinin meydana gelmesini sağlamaktadır.
9. Yüksekliğe çıkılmasını takiben 11 gün içerisinde eritrosit miktarında artış gözlenir.
Yüksekliğe uzun süreli uyumlar
Uzun süreli aklimatizasyon bir yada daha uzun yıllar belki de jenerasyonlar boyunca yükseklikte yaşamış grupların dahil edilebileceği bildirilmiştir.
Yükseltide kalış süresi, birkaç günden uzun olduğunda gerçekleşen metabolik ve fizyolojik uyumlar şu şekildedir.
Hiperventilasyon (sık solunum) : Yüksek irtifaya çıkış ile ilk birkaç günde hiperventilasyonda belirgin bir artış varken, yaklaşık bir hafta sonra sabitleşir. Hiperventilasyon azalmaya başlasa da normal düzeye dönebilmek için yıllarca yüksek irtifada kalmayı gerektirir.
Asit- baz dengesinin sağlanması :Yükseltide hiperventilasyon sonucu organizmaya daha fazla oksijen sağlanırken, organizmadan daha fazla oksijen atılımı gerçekleştirilir. Bunun sonucu olarak arteriyel kanda oksijen miktarı azalmakta ve alkali maddelerin miktarı artmaktadır. Respiratuar alkolozun oluşumu ile kanın ph dengesi alkali tarafa kayar. Yükseltiye uyum sağlanılması için böbreklerde alkali maddelerin HC03 atılımı ile kasın ph dengesi normale döndürülür.
Hematokrit düzeyinde meydana gelen artışlar : Yükseltiye çıkışla birlikte plazma hacminin azalmasına bağlı olarak kan hücrelerinde görülür. Özellikle ilk iki üç günde artış görülmeye başlanır. İrtifada kalış süresince artış devam eder. Eritrosit ve hemoglobinde meydana gelen artışlar kanın oksijen taşıma kapasitesini arttırır.
Dokuda meydana gelen değişiklikler : Kasın O2 kullanma düzeyi arttırılmalıdır. Bunun için kas dokusundaki kılcal damar sayısı, mitokondri yoğunluğunda ve kandan dokuya oksijen diffüzyon yeteneğinde meydana gelen artışlarla da dokuda daha fazla oksijenin kullanılması sağlanır. Ayrıca yüksek irtifada hava basıncının düşmesi ile oksijen basıncının de değişmesi O2 doygunluğu da azaltır. Hemoglobinin bağlanma eğiliminin azalması ve O2 ayrışım eğrisinin sağa kayması ile dokuya oksijen daha çok bırakılmaktadır.
Yüksek irtifaya uyum süreleri
Yükseltiye uyum sağlanması amacıyla gereken süre birçok araştırmacı tarafından şu şekillerde açıklanmıştır. Ancak temel yönüyle uyum süreleri şu şekildedir.
2700 m’de uyum 7-10 gün,
3600 m’de uyum 15-21 gün,
4500 m’de uyum 21-25 gün
Genel olarak yükseltiye uyum için kalınan sure bireysel özelliklere baÄŸlıdır. Ancak 2300 m’ye kadar olan yüksekliklere uyum için 2 hafta ve 2300 m’den sonraki her 6-10 (4572 m’ye kadar) ek bir hafta süreye ihtiyaç duyulur. Ayrıca gerçekte bazı insanların zaman yüksekliÄŸe uyum saÄŸlayamadıkları ve bunun sonucu olarak da daÄŸ veya irtifa hastalığına yakalandıkları belirtilmektedir.
Yükseklik antrenmanları için uygun yükseklik ve antrenmanların süresi
1800 m’nin altındaki yüksekliklerin çok az uyarıcı etki yapması, 2800 m’nin üzerinde yüksekliklerinde oksijen yetersizliÄŸine sebep olması, sistematik bir antrenmanı güçleÅŸtirdiÄŸinden yükseklik 1800 -2300 m arasında olmalıdır. Gençlerin geliÅŸmesine yönelik antrenmanlar için en uygun yükseklik de 1600 -1800 m’dir. Yükseklik antrenmanı için en uygun 4 haftadır. Bu sure aşılmamaya çalışılmalı ve 2 haftadan az olmamalıdır. Yükseklikler kampların süreleri uzar, yükseklik azaldıkça kısalır. Ayrıca antrenmanlar ne kadar sık tekrarlanırsa adaptasyon o kadar çabuklaşır. Bir sezonda birkaç defa tekrarlanır. Yükseklik antrenmanlarında, yalnızca 10 günlük bir süre bile (minimal süre) etkili olur.
Yüksek İrtifanın Çocuklarda Performansa Etkisi
Yüksek irtifada performansın azaldığı çok net olarak kanıtlanmıştır. Yaklaşık 1200 seklikte 2 dakika ya da uzun süre büyük kas gruplarının katıldığı ağır egzersiz yapıldığı durumun açıkça belli olacağı ifade edilmiştir. İrtifanın artmasıyla fiziksel iş yapma yeteneğinin gittikçe şiddetlenen dozda etkileneceği bildirilmiştir .
Meksika olimpiyatlarının sonuçları incelendiÄŸinde görülür ki, atletizm yarışmalarının 400 m’ye kadar olan mesafelerinde deniz seviyesi ile eÅŸit ya da daha iyi sonuçlar kaydedilmiÅŸtir. 1500 m’lik mesafelerde yaklaşık %3’lük ve 5000, 10000 m’lik mesafelerde deniz seviyesi ile karşılaÅŸtırıldığında yaklaşık %8′ lik düşüş kaydedilmiÅŸtir. Yani, iki dk’ ya kadar süren yarışmalarda en azından 2300 m’ye kadar olan yüksekliklerde deniz seviyesi ile önemli bir fark olmadığı gözlenmiÅŸtir. 2 dk’nın üzerinde ağır egzersiz kapasitesi gerektiren etkinliklerde ise kapasite kesinlikle azalmaktadır. Bu durumda yüksekliÄŸi esas alarak sprint ya da anaerobik olaylardan çok aerobik aktiviteler veya dayanıklılığı etkilediÄŸi söylenebilir .Anaerobik metabolizma genellikle maksimal anaerobik güç (Vmax) ve anaerobik kapasitenin belirlenmesiyle deÄŸerlendirilir. Anaerobik kapasitenin akut ve kronik hipoksik ÅŸartlarda maksimal kan laktat konsantrasyonu ve maksimal oksijen açığı ve borcu ile deÄŸerlendirilmesine iliÅŸkin tartışmalı bulgular mevcuttur (YüksekliÄŸe uyumlu bireylerde). 5200 m ve yukarı irtifalarda kısa süreli yoÄŸun egzersizde maksimal anaerobik güçte hiçbir farklılık gözlenmez. Alaktik anaerobik gücün en iyi göstergesi olan güç platformundaki sıçramalar, alaktik aynı zamanda laktik metabolizmayı kullanan 7-10 sn’ lik sprintler anaerobik gücü belirleyen egzersizlerdir. 30 sn ve daha fazla süreli egzersizlerin (örneÄŸin; Wingate testi) sonuçlar ile ilgili tartışmalar bulunmaktadır. Çünkü bu test sırasında aerobik metabolizmanın düşük katkısı sebebiyle anaerobik performansla karıştırılmaktadır. Sonuçta, yüksek irtifada 5 haftadan uzun sure kalınırsa, 5200 m ve yukarı irtifaların anaerobik . performansı deÄŸiÅŸtirmediÄŸini söyleyebiliriz. Bu süreden sonra kas kütlesi azalmaya baÅŸlar
Yükseltide yapılan maksimal egzersizlerde metabolizma etkilenmemiÅŸ gözükse de bu glikolitik yol için açık biçimde gözlenememektedir. Hipobarik çember içinde yapay olarak oluÅŸturulan 4500 m yükseltide yapılan çalışmada, 20 dk’lık submaksimal egzersizde (750 kpm/min), kan laktik asit konsantrasyonunda anlamlı artış gözlenmiÅŸtir. Birçok araÅŸtırmada yüksek irtifada maksimum laktat üretiminde azalma rapor edilmiÅŸtir. Birçok veri yükseltide anaerobik güçte azalmayı belirtmektedir. Bu bulgulara karşın anaerobik performansın sprint gibi branÅŸların hipoksiaya maruz kalmadan etkilenmediÄŸi gözlenmektedir.
Bedu ve ark ( 1994) puberte öncesi Bolivyalı çocuklarda kronik hipoksia ve sosyoekonomik yapının anaerobik güce etkisini (iki farklı irtifada 3600m ve 420 m) araÅŸtırarak; aynı sosyoekonomik sınıftaki çocukların yüksek ve alçak irtifada aynı anaerobik gücü gösterdiklerini, ancak yükseklik dikkate alındığında düşük sosyoekonomik yapıdaki çocukların kısa süreli egzersizde daha düşük güç ürettiklerini bildirmektedirler. Fellmann ve ark (1992) Bolivya’nın La Paz bölgesinde (3700 m) 7-15 yaşındaki çocuklarla yaptıkları Wingate testinde ortalama güçte % 14-17 arasında bir azalma bulmuÅŸlardır. Bu azalmayı da test sırasında aerobik metabolizma ve glikolizisin enerji üretimine daha düşük düzeyde katılımı ile iliÅŸkilendirmektedirler.
Yüksek irtifaya adaptasyonun üç önemli sonucu vardır.
1. Hipobarik hipokside bile yüksek performans
2. Düşük maksimum aerobik ve anaerobik kapasiteler
3. Yüksek dayanıklılık. Kas biyopsisi ve enzim aktivitesi ölçümleri bu adaptasyonların en azından bazılarının esaslarını açıklamaktadır.
Uzun süreli yüksek irtifaya maruz kalma önemli oranda büyük bir bölümü kas dokusun olan ağırlık kayıplarına sebep olur. Ağırlık kaybı çoğunlukla rahat olmayan bir çevrede damak tadı eksikliği yüzünden beslenme bozukluğunun sonucu olabilir. Fulko ve arkadaşlarına göre, yüksekte kas kuvveti, maksimal kas gücü ve anaerobik performans kütlesi korunduğu sürece etkilenmez. İlaveten, aerobik komponent içeren aktiviteler performansı bozmaz ve sprint gibi şiddetli egzersizler antrene edebilir.
Yüksek irtifada en az 21 günlük egzersiz, organizmada özellikle kan parametreler artışlara, aerobik ve anaerobik kapasitelerde hipoksiaya bağlı değişimler meydana gelme dir. Ancak yapılan çalışmalarda, birbiriyle çelişkili sonuçlar mevcuttur. 5200 m ve daha y rı irtifalarda 5 haftadan daha uzun süreler kalmak, özellikle kas kütlesinde bir azalmaya dolayısıyla da vücut ağırlığında bir düşüşe sebep olmaktadır.
Çocukların yüksek irtifaya maruz kalmaları büyüme ve gelişmelerini olumsuz yönde etkilemekte ancak anaerobik performansların da bir değişiklik görülmemektedir. Ancak çocukların sosyo-ekonomik düzeylerine bağlı olarak, yüksek irtifada anaerobik güçlerinde farklı olduğu gözlenmiştir.