Forord

Prestasjon i mellom- og langdistanseløp er et resultat av flere komplekse og samvirkende faktorer. Fysiologiske variabler som maksimalt oksygenopptak (V̇O2maks), utnyttelsesgrad, anaerob kapasitet og løpsøkonomi spiller alle en avgjørende rolle for hvor raskt en utøver løper fra A til B.

Denne artikkelen redegjør for disse faktorene fra et vitenskapelig idrettsfysiologisk perspektiv, med mål om å gi en dypere forståelse for hva som kreves for å lykkes i kondisjonsidretter. Ved å forstå det fysiologiske grunnlaget for prestasjon, kan trenere og utøvere skreddersy treninga mot de egenskapene som vil ha størst påvirkning på løpsprestasjonen.

Jo mer vi utvider vårt kunnskapsgrunnlag, desto bedre forutsetninger får vi for å utvikle en kunnskapsbasert og velfungerende treningsfilosofi, da vi bygger vår egen virkelighet på et solid vitenskapelig fundament.

Artikkelen er et utdrag fra (teoridelen på) min masteroppgave ved Norges Idrettshøgskole våren 2019. Hvis du ønsker å lese den, eller artikkelen som jeg senere publiserte på samme tema, så finnes den her og her.

Idrettens egenart

Mellom- og langdistanseløp i friidrett har blitt arrangert siden det første moderne sommer-OL i 1896. Prestasjonen i disse tradisjonsrike grenene er et produkt av fysiologiske, biomekaniske, psykologiske, taktiske og miljømessige faktorer, og ofte er det kun brøkdeler av et sekund som skiller de beste. Løperne starter samtidig, og løper uten delte baner, noe som innbyr til taktiske løpsopplegg. Dette er oftest synlig i mesterskap, siden det primære målet der er å vinne uavhengig av sluttid. Et kjennetegn på et mesterskapsløp er lav eller varierende fart innledningsvis, med en påfølgende økning i hastighet i løpets avslutningsfase (1). Årsaken til den reduserte farten innledningsvis er ofte grunnet at luftmotstanden gjør det uhensiktsmessig å lede feltet, da den er vist å utgjøre omtrent 10 % av energikostnaden ved mellomdistanseløp (2). Av samme grunn er det i mange enkeltstevner eller stevneserier planlagt at en fartsholder løper først og styrer tempoet, slik at de andre deltakerne skjermes for noe av luftmotstanden og kan oppnå bedre tider. Uavhengig av løpsopplegg er det alltid løperen som bruker kortest tid (har høyest gjennomsnittsfart) som kommer først i mål og vinner løpet.

Hva bestemmer prestasjonen i distanseløping?

Fra et klassisk fysiologisk perspektiv bestemmes prestasjonen i et mellomdistanseløp (gjennomsnittshastigheten) av to ting: utøverens totale energiomsetning (J·s-1 ), samt hvor effektivt utøveren overfører energien til ytre mekanisk arbeid (J·m-1 ) (3, 4). En større energiomsetning og/eller en lavere energikostnad fører dermed til økt gjennomsnittshastighet (bedret prestasjon). Ligning 1 beskriver hvordan disse faktorene påvirker prestasjonen (hastigheten):

‍

Energiomsetningen avhenger av den maksimale hastigheten på den aerobe energiomsetningen (V̇O2maks), hvor stor andel av V̇O2maks som kan utnyttes over en gitt distanse eller varighet (utnyttelsesgrad), samt den anaerobe energiomsetningen.

Energikostnad er i mellomdistanseløp synonymt med løpsøkonomi (LØ). Prestasjon i mellomdistanseløp kan derfor beskrives med ligning 2, og dersom en utøver skal kunne bedre løpsprestasjon, må vedkommende påvirke minst én av faktorene i ligningen positivt.

Det maksimale oksygenopptaket

Det maksimale oksygenopptaket (V̇O2maks) kan defineres som den maksimale hastigheten på den aerobe energiomsetningen under et dynamisk helkroppsarbeid, og det setter derfor det øvre taket for prestasjonen i kondisjonsidretter (5). Høy V̇O2maks er med andre ord en forutsetning for å prestere godt i kondisjonsidretter, og studier har vist at mellom- og langdistanseløpere på elite-nivå har et V̇O2maks omkring 65–85 ml·kg·min-1 (6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13). Det er vist at mellomdistanseløpere (800–1500-m) har lavere V̇O2maks enn langdistanseløpere (5 000–10 000-m) (10). Rabadan og medarbeiderne rapporterte spesifikt at V̇ O2maks var 67,4 ± 4,7 ml·kg·min-1 (n = 23) og 63,9 ± 3,4 ml·kg·min-1 (n = 17) hos spanske 1500- og 800-m-løpere på elitenivå. Til sammenligning hadde langdistanseløperne på samme relative nivå et V̇O2maks på 71,6 ± 5,0 ml·kg·min-1 (n = 32).

I en stor heterogen gruppe (V̇O2maks = 54,8–81,6 ml·kg·min-1 ) fant Costill, Thomason, og Roberts (14) en nær perfekt korrelasjon (-0,91) mellom V̇O2maks og løpsprestasjon på 10 miles (~16,1 km). Derimot er korrelasjonen mellom V̇O2maks og løpsprestasjon svak, når spredningen i V̇O2maks er lav (15, 16), slik som det ofte er hos utøvere på samme høye nivå. Spredningen i prestasjon kan da være et resultat av ulikheter i utnyttelsesgrad, løpsøkonomi, eller anaerob kapasitet. Dog er det verdt å bemerke at en korrelasjon alltid vil nærme seg null, når spredningen på variablene reduseres.

Ficks ligning (ligning 3) beskriver at VO2 er bestemt av produktet av hjertets minuttvolum (Q = hjertefrekvens · slagvolum) og differansen mellom konsentrasjonen av oksygen i arterielt og venøst blod (CaO2 – CvO2)

‍

Således er V̇O2maks bestemt av både sentrale og perifere faktorer. De sentrale faktorene, som bestemmer hvor mye oksygen som blir levert til arbeidende muskulatur, inkluderer blant annet hjertets slagvolum, blodvolumet, hemoglobinkonsentrasjonen i blodet og lungenes diffusjonskapasitet. De perifere faktorene, altså muskulaturens evne til å ta opp og omsette oksygenet til energi, er faktorer som volum av muskelmasse som er involvert, mitokondriemasse, kapillarisering og konsentrasjon av aerobe enzymer. Under helkroppsarbeid begrenses V̇O2maks hovedsakelig av det kardiorespiratoriske systemets evne til å levere oksygen til arbeidende muskulatur. (5)

Utnyttingssgrad

Utnyttingsgrad kan defineres som prosentandelen av V̇O2maks utøveren er i stand til å nyttiggjøre under et maksimalt arbeid. Gode distanseløpere kan opprettholde løpshastigheten ved V̇O2maks (vV̇O2maks) i omkring 6 minutter (17). Når konkurransetiden overstiger dette, vil utnyttingsgraden gradvis reduseres.

Selv på mellomdistanseløp, der VO2 er nær eller på V̇O2maks under slutten av arbeidet (12, 18, 19), vil ikke utnyttingsgraden være 100 %, ettersom noe av energien vil komme fra anaerob energifrigjøring i starten av arbeidet, som skildret i figur 1. Det akkumulerte oksygenopptaket en utøver klarer å forbruke i løpet av en konkurranse er altså begrenset av V̇O2maks, men avhenger også av utnyttingsgraden. Dette akkumulerte oksygenopptaket er synonymt med en utøvers aerobe kapasitet (5).

Under langvarige arbeid er metabolske tilpasninger i skjelettmuskulaturen bestemmende for utnyttingsgraden (17), mens det for mellomdistanseløpere antagelig er oksygenkinetikk og valg av løpsstrategi som påvirker utnyttingsgraden i størst grad.

Løpsøkonomi

Begrepet løpsøkonomi kan utrykkes som energikostnaden som kreves for å løpe på en gitt hastighet (5). Løpere med god løpsøkonomi bruker altså mindre energi enn løpere med dårlig løpsøkonomi på samme hastighet. Det er vist både god (20) og dårlig (21) sammenheng mellom løpsøkonomi og løpsprestasjon, og det er også funnet store variasjoner i løpsøkonomi blant løpere med samme V̇O2maks (16).

Tradisjonelt har løpsøkonomi blitt målt ved å måle oksygenkostnaden ved en gitt submaksimal hastighet under kontrollerte forhold på tredemølle. Valide målinger av V̇O2 krever en såkalt «steady state», en stabilisering av V̇O2, som forekommer etter ~3 min på submaksimale arbeidsbelastninger (22). Det er også anbefalt å bruke belastninger ≤ 85 % av V̇O2maks, ettersom forholdet mellom oksygenkostnad og hastighet da er tilnærmet lineært (5). Det er nemlig usikkert om denne lineariteten også gjelder for belastninger over melkesyreterskelen, da man ofte ser en forsinket stabilisering av V̇O2 som overstiger det estimerte oksygenkravet for belastningen. Dette fenomenet kalles i litteraturen “V̇O2 slow component”, og årsaken kan være et endret rekrutteringsmønster som følge av trøtthet. Det antas at det rekrutteres flere muskelfibre som er høyere i rekrutteringshierarkiet, og at oksygenforbruket på belastningen øker, ettersom disse muskelfibrene er mindre økonomiske (23).

Ved nøye standardisering av arbeidsbelastning, løpesko, tid på dagen og ernæringsstatus er test av løpsøkonomi vist å være sensitiv nok til å detektere små endringer som følge av trening eller andre intervensjoner (dag-til-dag-variasjon ~1,5–5 %) (24).

Løpsøkonomien kan påvirkes av flere faktorer, inkludert antropometriske, morfologiske, nevromuskulære og biomekaniske forhold (24). Intervensjoner som tung eller eksplosiv styrketrening (25, 26, 27, 24), høydetrening (26, 24) utholdenhetstrening (26, 24) og sko (28, 29, 30) er også vist å kunne forbedre løpsøkonomien.‍

Anaerob kapasitet

Når kravet til energiomsetning er så stort at det ikke kan dekkes aerobt av løperens V̇O2maks, slik som ved mellomdistanseløp, vil den arbeidende muskulaturen i større grad være avhengig av anaerob energiomsetning. Spencer og Gastin (12) har vist at hastigheten ligger rundt 113 % og 103 % av V̇O2maks, og at det anaerobe energibidraget er rundt 34 % og 16 % hos mellomdistanseløpere på høyt nivå, på henholdsvis 800-m og 1500-m.

Siden den anaerobe energiomsetningen avhenger av splitting av kreatinfosfat (PCr) med samtidig fall i konsentrasjon i arbeidende muskulatur, og netto produksjon av laktat med tilhørende økning av konsentrasjonen i kroppsvæskene (4), er den anaerobe kapasiteten i stor grad bestemt av muskelvolumet som er involvert i arbeidet (31).

Den anaerobe kapasiteten defineres som den maksimale mengden energi som kan frigjøres anaerobt i én omgang, og kan måles som summen av oksygenunderskuddet på et maksimalt arbeid. Ved maksimale arbeid er oksygenunderskuddet rapportert å ha en størrelse omkring 30–90 ml·kg·min-1 (4, 32, 12). Det maksimale oksygenunderskuddet er vist å øke med økende varighet opp til to minutter for så å flate av (32), og Spencer og Gastin (12) fant at oksygenunderskuddet ved simulerte 800-m og 1500-m-løp var like store; ~48 ml·kg·min-1 . Dette indikerer at en mellomdistanseløper kan «tømme» den anaerobe kapasiteten under en konkurranse, og den vil derfor være av gradvis mindre betydning ved økende distanse.

Ulike løpsopplegg vil gi ulik hastighetsprofil og dermed stille ulike krav til energiomsetningen. Ofte vil det i mesterskap være lav fart innledningsvis og løpet vil avgjøres med en (lang)spurt. Da vil løperne kunne benytte seg av den anaerobe kapasiteten over en kortere tidsperiode, og dens størrelse vil være av større betydning. I tillegg vil den maksimale anaerobe effekten kunne være avgjørende for den maksimale løpshastigheten i en sluttspurt. Den maksimale anaerobe effekten bestemmes av muskelstyrken, nevral aktivering, kvalitative egenskaper i muskulaturen og overføring av muskelkraft til ytre mekanisk arbeid (27).

Oppsummering

Fra et klassisk fysiologisk perspektiv er det faktorene V̇O2maks, utnyttelsesgrad, anaerob kapasitet og løpsøkonomi som bestemmer prestasjonen på et mellom- eller langdistanseløp. For å forbedre løpsprestasjonen bør treningen fokusere på minst én av disse faktorene, avhengig av løperens individuelle styrker og svakheter.

Det neste spørsmålet vi bør stille oss er da: «Hvordan trener vi disse egenskapene?». Dette er et betydelig mer komplekst spørsmål, som best besvares ved å utvikle en kunnskapsbasert treningsfilosofi. Min tanke er at når vi utvider vårt kunnskapsgrunnlag, får vi bedre forutsetninger for å skape en treningsfilosofi som fungerer, da vi bygger vår egen virkelighet på et solid fundament.

Kildeliste

1 Thiel, C., Foster, C., Banzer, W., & De Koning, J. (2012). Pacing in Olympic track races: Competitive tactics versus best performance strategy. J Sports Sci, 30(11), 1107-1115. doi:10.1080/02640414.2012.701759

2 Pugh, L. G. (1970). Oxygen intake in track and treadmill running with observations on the effect of air resistance. J Physiol, 207(3), 823-835. doi:10.1113/jphysiol.1970.sp009097

3 Capelli, C. (1999). Physiological determinants of best performances in human locomotion. Eur J Appl Physiol Occup Physiol, 80(4), 298-307. doi:10.1007/s004210050596

4 di Prampero, P. E. (2003). Factors limiting maximal performance in humans. Eur J Appl Physiol, 90(3-4), 420-429. doi:10.1007/s00421-003-0926-z

5 Bassett, D. R., Jr., & Howley, E. T. (2000). Limiting factors for maximum oxygen uptake and determinants of endurance performance. Med Sci Sports Exerc, 32(1), 70-84.

6 Ferri, A., Adamo, S., La Torre, A., Marzorati, M., Bishop, D. J., & Miserocchi, G. (2012). Determinants of performance in 1,500-m runners. Eur J Appl Physiol, 112(8), 3033-3043. doi:10.1007/s00421-011-2251-2

7 Ingham, S. A., Fudge, B. W., & Pringle, J. S. (2012). Training distribution, physiological profile, and performance for a male international 1500-m runner. Int J Sports Physiol Perform, 7(2), 193-195.

8 Ingham, S. A., Fudge, B. W., Pringle, J. S., & Jones, A. M. (2013). Improvement of 800-m running performance with prior high-intensity exercise. Int J Sports Physiol Perform, 8(1), 77-83.

9 Legaz Arrese, A., Serrano Ostariz, E., Jcasajus Mallen, J. A., & Munguia Izquierdo, D. (2005). The changes in running performance and maximal oxygen uptake after long-term training in elite athletes. J Sports Med Phys Fitness, 45(4), 435-440.

10 Rabadan, M., Diaz, V., Calderon, F. J., Benito, P. J., Peinado, A. B., & Maffulli, N. (2011). Physiological determinants of speciality of elite middle- and long-distance runners. J Sports Sci, 29(9), 975-982. doi:10.1080/02640414.2011.571271

11 Saltin, B., & Astrand, P. O. (1967). Maximal oxygen uptake in athletes. J Appl Physiol, 23(3), 353-358. doi:10.1152/jappl.1967.23.3.353

12 Spencer, M. R., & Gastin, P. B. (2001). Energy system contribution during 200- to 1500-m running in highly trained athletes. Med Sci Sports Exerc, 33(1), 157-162.

13 Tjelta, L. I. (2013). Treningsprosessen i distanseløp på internasjonalt nivå. En analyse av treningsmengde, treningsintensitet og krav til fysisk kapasitet. Universitetet i Stavanger, Stavanger.

14 Costill, D. L., Thomason, H., & Roberts, E. (1973). Fractional utilization of the aerobic capacity during distance running. Med Sci Sports, 5(4), 248-252.

15 Conley, D. L., & Krahenbuhl, G. S. (1980). Running economy and distance running performance of highly trained athletes. Med Sci Sports Exerc, 12(5), 357-360.

16 Sjodin, B., & Svedenhag, J. (1985). Applied physiology of marathon running. Sports Med, 2(2), 83-99. doi:10.2165/00007256-198502020-00002

17 Bosquet, L., Leger, L., & Legros, P. (2002). Methods to determine aerobic endurance. Sports Med, 32(11), 675-700. doi:10.2165/00007256-200232110-00002

18 Thomas, C., Hanon, C., Perrey, S., Le Chevalier, J. M., Couturier, A., & Vandewalle, H. (2005). Oxygen uptake response to an 800-m running race. Int J Sports Med, 26(4), 268-273. doi:10.1055/s-2004-820998

19 Ward-Smith, A. J. (1999). The bioenergetics of optimal performances in middle-distance and long-distance track running. J Biomech, 32(5), 461-465.

20 Pollock, M. L. (1977). Submaximal and maximal working capacity of elite distance runners. Part I: Cardiorespiratory aspects. Ann N Y Acad Sci, 301, 310-322.

21 Williams, K. R., & Cavanagh, P. R. (1987). Relationship between distance running mechanics, running economy, and performance. J Appl Physiol, 63(3), 1236-1245. doi:10.1152/jappl.1987.63.3.1236

22 Whipp, B. J., & Wasserman, K. (1972). Oxygen uptake kinetics for various intensities of constant-load work. J Appl Physiol, 33(3), 351-356. doi:10.1152/jappl.1972.33.3.351

23 Jones, A. M., Grassi, B., Christensen, P. M., Krustrup, P., Bangsbo, J., & Poole, D. C. (2011). Slow component of VO2 kinetics: mechanistic bases and practical applications. Med Sci Sports Exerc, 43(11), 2046-2062. doi:10.1249/MSS.0b013e31821fcfc1

24 Saunders, P. U., Pyne, D. B., Telford, R. D., & Hawley, J. A. (2004). Factors affecting running economy in trained distance runners. Sports Med, 34(7), 465-485. doi:10.2165/00007256-200434070-00005

25 Blagrove, R. C., Howatson, G., & Hayes, P. R. (2018). Effects of Strength Training on the Physiological Determinants of Middle- and Long-Distance Running Performance: A Systematic Review. Sports Med, 48(5), 1117-1149. doi:10.1007/s40279-017-0835-7

26 Denadai, B. S., de Aguiar, R. A., de Lima, L. C., Greco, C. C., & Caputo, F. (2017). Explosive Training and Heavy Weight Training are Effective for Improving Running Economy in Endurance Athletes: A Systematic Review and Meta-Analysis. Sports Med, 47(3), 545-554. doi:10.1007/s40279-016-0604-z

27 Jung, A. P. (2003). The impact of resistance training on distance running performance. Sports Med, 33(7), 539-552. doi:10.2165/00007256-200333070-00005

28 Barnes, K. R., & Kilding, A. E. (2019). A Randomized Crossover Study Investigating the Running Economy of Highly-Trained Male and Female Distance Runners in Marathon Racing Shoes versus Track Spikes. Sports Med, 49(2), 331-342. doi:10.1007/s40279-018-1012-3

29 Fuller, J. T., Bellenger, C. R., Thewlis, D., Tsiros, M. D., & Buckley, J. D. (2015). The effect of footwear on running performance and running economy in distance runners. Sports Med, 45(3), 411-422. doi:10.1007/s40279-014-0283-6

30 Hoogkamer, W., Kipp, S., Frank, J. H., Farina, E. M., Luo, G., & Kram, R. (2018). A Comparison of the Energetic Cost of Running in Marathon Racing Shoes. Sports Med, 48(4), 1009-1019. doi:10.1007/s40279-017-0811-2

31 Bangsbo, J., Gollnick, P. D., Graham, T. E., Juel, C., Kiens, B., Mizuno, M., & Saltin, B. (1990). Anaerobic energy production and O2 deficit-debt relationship during exhaustive exercise in humans. J Physiol, 422, 539-559.

32 Medbo, J. I., Mohn, A. C., Tabata, I., Bahr, R., Vaage, O., & Sejersted, O. M. (1988). Anaerobic capacity determined by maximal accumulated O2 deficit. J Appl Physiol, 64(1), 50-60. doi:10.1152/jappl.1988.64.1.50

‍

‍