Энергия не создается и не уничтожается, она переходит из одного состояния в другое. Энергия из макроэлементов, в частности жиров и углеводов, потребляемых в пищу, сохраняется как потенциальная энергия в мышечных клетках, печени и подкожном жировом слое, чтобы затем быть высвобожденной в виде кинетической энергии через мышечную активность. Метаболизм относится к химическим реакциям, необходимым для превращения жиров и углеводов в энергию, используемую для поддержки физиологических функций организма. Во время интенсивных тренировок, несмотря на усиленную работу сердца, мышцы, скорее всего, используют анаэробный метаболизм, который не требует кислорода для производства энергии.

Хотя для всех видов упражнений требуется, чтобы мышечные клетки метаболизировали энергию для обеспечения сокращения мышц, конкретные тренировки могут помочь вашему организму более эффективно производить энергию. Если целью упражнений является повышение способности поддерживать высокую рабочую нагрузку или отсрочка времени до утомления, то более подходящим термином является «метаболическое кондиционирование», поскольку в конечном счете мышцы становятся более эффективными в метаболизме энергии для поддержания физической активности в течение более длительных периодов времени. В дальнейшем термин «метаболическое кондиционирование» будет использоваться для обозначения упражнений с целью улучшения эффективного производства энергии.

Метаболическое кондиционирование или любое упражнение, повышающее ваш пульс, имеют массу преимуществ для здоровья человека. К ним относятся: улучшение работы сердца (способности перемещать кровь по телу), увеличенная плотность митохондрий, сниженный риск развития заболеваний сердца и снижение уровня холестерина и избыточного жира в организме. Такие упражнения могут помочь улучшить ваш общий уровень физической формы (Haff and Triplett, 2016). Существует три различных пути того, как мышечные клетки метаболизируют энергию для обеспечения сокращений: мгновенный, промежуточный и долгосрочный. Мгновенный путь включает ограниченное количество аденозинтрифосфата (АТФ), накопленного в мышечных клетках. Когда этот запасенный АТФ исчерпывается (а это происходит очень быстро), мышечным клеткам все равно нужна энергия, и им необходимо метаболизировать больше АТФ либо используя кислород в сочетании с жиром или углеводами (аэробный метаболизм), либо используя углеводы, которые не требуют кислорода для метаболизма в АТФ (анаэробный метаболизм). Про другие два пути мы поговорим в следующем разделе.

Низкоинтенсивные упражнения используют долгосрочный путь для АТФ, который преобладает в мышечных волокнах I типа, где жир и кислород метаболизируются в АТФ с использованием аэробного дыхания в клеточных структурах, называемых митохондриями. Промежуточный путь используется для умеренных и высоких уровней интенсивности упражнений, когда мышечные волокна II типа метаболизируют гликоген (форма, в которой углеводы хранятся в мышцах) – сначала в глюкозу, а затем в АТФ. Гликолиз, процесс метаболизма глюкозы в АТФ, может происходить как аэробно, так и анаэробно. Аэробный гликолиз – это процесс использования кислорода для метаболизма глюкозы в АТФ, который может привести к образованию примерно 36–39 молекул АТФ на одну молекулу глюкозы. Анаэробный гликолиз не требует кислорода для производства АТФ и может образовывать две или три молекулы АТФ на одну молекулу глюкозы. Именно это делает высокоинтенсивные упражнения энергоемкими (то есть они сжигают много калорий), поскольку одна молекула глюкозы дает всего две или три молекулы АТФ в результате анаэробного гликолиза. Во время тренировки используется намного больше гликогена, и этот гликоген должен быть восстановлен во время процесса восстановления после тренировки.

Гликолиз – и аэробный, и анаэробный – приводит к быстрому накоплению побочных продуктов, таких как ионы водорода, неорганические фосфаты и молочная кислота, что, в свою очередь, повышает кислотность крови и вызывает ощущение жжения в работающих мышцах во время высокоинтенсивных упражнений. Это ощущение мы часто связываем с усталостью. Высокоинтенсивные упражнения в основном зависят от анаэробного гликолиза, и в их результате производится множество побочных продуктов, вызывающих чувство боли или усталости во время активности. Усталость – это потеря энергии во время занятий спортом, которая может привести к низкой результативности. Тренировки с высокой интенсивностью, сфокусированные на анаэробном гликолизе, могут улучшить способность мышц производить АТФ и терпеть накопление метаболических побочных продуктов. Такие тренировки могут отсрочить наступление усталости и улучшить результаты. Постоянное высокоинтенсивное метаболическое кондиционирование может помочь улучшить общую физическую форму и способность восстановления после периодов высокой интенсивной активности.

Традиционно измерение интенсивности метаболических кондиционных упражнений осуществляется путем определения идеального пульса в процентах от максимального пульса для вашего возраста (220 минус ваш возраст в годах). Например, у 30-летнего человека максимальный пульс составит 190 ударов в минуту (220 – 30). Тренировка на 80 процентов от этого пульса потребует поддержания пульса на уровне 152 удара в минуту (190 x 0,8). Однако обзор исследований, связанных с формулами для измерения пульса, не выявил конкретного источника, подтверждающего эту формулу; многие из существующих уравнений содержат погрешности, которые могут быть «неприемлемо большими» (Robergs and Landwehr, 2002). Пульсометр может помочь вам тренироваться на определенном уровне интенсивности, однако использование формулы «220 минус ваш возраст» или подобных формул предоставляет только руководство по интенсивности и не будет на 100 процентов соответствовать вашему личному уровню физической формы. Тем не менее определение пульса на конкретных уровнях интенсивности может помочь вам настроить тренировку на такой метаболический энергетический путь, который вы хотите развивать.

Вместо использования устаревшей и произвольной формулы для оценки интенсивности упражнений Американский совет по физической культуре рекомендует использовать тест разговором для оценки сердечного ритма во время активности. Он может помочь определить, используете ли вы жир или углеводы в качестве топлива (Bryant, Merrill, and Green, 2014). Тест разговором может оценить ваш пульс на том этапе, когда работающие мышцы переходят от использования аэробного к анаэробному метаболизму для производства АТФ, маркера, известного как первый анаэробный порог. Определение вашего пульса на первом анаэробном пороге относительно легко и может быть проведено с использованием теста разговором при использовании пульсометра и беговой дорожки. Он может помочь вам определить, используются ли долгосрочные энергетические пути для метаболизации кислорода и жира в АТФ или же ваши работающие мышцы переходят к анаэробному метаболизму (использование запасов АТФ в мышечных клетках или метаболизм гликогена в АТФ без кислорода). Тренировка с интенсивностью ниже первого анаэробного порога помогает улучшить аэробную эффективность, тогда как тренировка с интенсивностью выше может помочь улучшить способность эффективно превращать углеводы в АТФ.