Φυσιολογικές και ανοσολογικές αποκρίσεις κολυμβητών πριν και μετά την άσκηση σε διαφορετικές περιόδους ενός ετήσιου προπονητικού κύκλου

Abstract

Swimming requires cardiovascular and muscular endurance and its training, burdening the body’s physiological system, aims at its most effective function during the race. Increasing the rate of energy release, as well as delaying the onset of fatigue, are among the main goals of the training process. An important factor for evaluating the training effect is monitoring the physiological parameters and the hematological profile. Over the last two decades, the immunological responses to exercise and high-level sports have become a very important and interesting issue, both for the health and also the better performance of athletes. Previous studies have reported that athletes who engage in a strenuous exercise program are at greater risk of developing upper respiratory tract infections (URTIs) compared with healthy individuals who lead a sedentary lifestyle (Nieman 1994b). The symptoms of these infections affect not only health, but also the quality of training and influence athletic performance. Therefore, a basic understanding of the immune response to strenuous exercise and the training process may benefit athletes and coaches and result in the optimal performance and health of trainees. The purpose of this dissertation is twofold: Firstly, to investigate the physiological adaptations achieved during a swimming training season, based on recording changes in specific physiological parameters such as VO2max, Heart Rate, Peak Lactate Concentration, Anaerobic Threshold, and Hematological Profile. Secondly, to investigate the immune responses that occur during the swimming training season, before and after intense exercise, based on recording changes in specific immune parameters such as IL-1β, IL-6, IL-1rα, IL-4, IL-10, and CRP. For the abovementioned purposes, 12 competitive male swimmers aged 14.08 ± 1.0 years, all members of the same swimming club, participated in the study. The measurements were carried out at 5 specific timepoints during the training season: at the beginning of the training season (T1), as well as the pre- and post- taper of each of the two competitive periods (i.e.,T2, T3 for the first macrocycle, and T4, T5 for the second macrocycle, respectively) at rest and after a bout of intensive exercise (400m swim). A standard procedure was conducted at the defined timepoints as follows: 1. Psychological assessment (POMS) questionnaire for the evaluation of the impact of training load on their mood, 2. Anthropometric measurements, 3. Blood samples collected before and 1 hour after a maximal 400m swimming test, for the detection of selected hematological and immunological parameters, 4. A maximal 400m freestyle swim to assess the maximum oxygen uptake, 5. An all-out 4X50m freestyle swim to measure maximal blood lactate concentration, 6. A 5X200m step test to determine anaerobic threshold. One- and two-way ANOVA with repeated measures were used to investigate the research hypotheses. Additionally, correlations between physiological and immunological variables were used, as well as between training indices in each training cycle. The extent of significant differences was evaluaed via the effect size. According to Cohen’s guidelines (1988), the thresholds for small, moderate, and large effects were 0.01, 0.06, and 0.14, respectively. The level of statistical significance was set at 5% (p < 0.05).The results of the present study indicated some aerobic and anaerobic metabolic adaptations to the young athletes due to the training, since an improvement in VO2max, anaerobic threshold velocity and peak blood lactate concentration as well were recorded. During the course of the swimming training season, fluctuations of the physiological parameters responses were identified, possibly due to the training load differences characterized in each training microcycle. Regarding the immune parameters, the results indicated that a swimming training season promotes significant changes in the immune profile of swimmers at rest, inducing an antiinflammatory profile with a significant reduction of inflammatory indices concentration (IL-1β: Τ1-Τ5 p = 0.034, CRP: T1-T4 43%) and a concomitant increasing tendency of the antiinflammatory ones (T1-T5 IL-6: 75%, IL-10: 122%, IL-4 12%). Moreover, acute exercise has been found to induce an anti-inflammatory profile in young swimmers, causing a decrease in the concentration of inflammatory markers and an increase in the concentration of antiinflammatory cytokines. The magnitude of the response of these variables to acute exercise was observed to decrease over time (IL-6: 31.5%, IL-10: 45%, IL-4: 30.6%, CRP: 75.6%), indicating that, due to the training adaptations achieved, the specific test did not disrupt the swimmers’ homeostatic mechanism to the same degree. The findings of the present research can be taken into account during the planning for and throughout the course of a training season for swimmers of the same age and competitive level, adjusting accordingly the training stimuli related to volume, intensity, and recovery.

Η κολύμβηση απαιτεί καρδιοαγγειακή και μυϊκή αντοχή. Η προπόνησή της, επιβαρύνει τα φυσιολογικά συστήματα του οργανισμού και στοχεύει στην πιο αποτελεσματική λειτουργία τους κατά τη διάρκεια του αγώνα. Η αύξηση του ρυθμού απελευθέρωσης ενέργειας καθώς και η καθυστέρηση της εμφάνισης της κόπωσης είναι από τους κύριους σκοπούς της προπονητικής διαδικασίας. Σημαντικοί παράγοντες για την αξιολόγηση της προπονητικής επίδρασης είναι ο έλεγχος των φυσιολογικών παραγόντων και του αιματολογικού προφίλ. Επιπρόσθετα, κατά τη διάρκεια των δύο τελευταίων δεκαετιών, οι αποκρίσεις του ανοσοποιητικού συστήματος στην άσκηση και στον αθλητισμό υψηλού επιπέδου έχουν εξελιχθεί σε ένα πολύ σημαντικό και ενδιαφέρον θέμα, τόσο για την υγεία όσο και για την καλύτερη απόδοση των αθλητών. Σε προηγούμενες μελέτες έχει αναφερθεί ότι αθλητές που συμμετέχουν σε ένα βαρύ προπονητικό πρόγραμμα διατρέχουν μεγάλο κίνδυνο εμφάνισης λοιμώξεων του ανώτερου αναπνευστικού (URTI) σε σύγκριση με υγιή άτομα που έχουν καθιστικό τρόπο ζωής (Nieman, 1994b). Τα συμπτώματα των λοιμώξεων αυτών επιδρούν όχι μόνο στην υγεία, αλλά και στην ποιότητα της προπόνησης και επηρεάζουν την αγωνιστική απόδοση. Συνεπώς, μια βασική κατανόηση της ανοσολογικής απόκρισης σε έντονη άσκηση και σε προπονητική διαδικασία μπορεί να είναι προς όφελος των αθλητών και των προπονητών για την καλύτερη δυνατή επίδοση και υγεία των ασκούμενων. Ο σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι διττός: Πρώτος σκοπός είναι η διερεύνηση των φυσιολογικών προσαρμογών που επιτυγχάνονται κατά τη διάρκεια ενός ετήσιου προπονητικού κύκλου, βασιζόμενη στην καταγραφή των μεταβολών σε συγκεκριμένες φυσιολογικές παραμέτρους όπως είναι η VO2max, η Καρδιακή Συχνότητα, η Κορυφαία Συγκέντρωση Γαλακτικού στο αίμα, το Αναερόβιο Κατώφλι και το Αιματολογικό Προφίλ. Δεύτερος σκοπός είναι η διερεύνηση των ανοσολογικών αποκρίσεων που παρουσιάζονται κατά τη διάρκεια ενός ετήσιου προπονητικού κύκλου, πριν και μετά από έντονη άσκηση, βασιζόμενη στην καταγραφή των μεταβολών σε συγκεκριμένες ανοσολογικές παραμέτρους όπως είναι οι κυτταροκίνες IL-1β, IL-6, IL-1rα, IL-4, IL-10 και η CRP. Για τους παραπάνω σκοπούς, 12 κολυμβητές αγωνιστικού επιπέδου ηλικίας 14,08 ± 1,0 ετών, όλοι μέλη της ίδιας κολυμβητικής ομάδας, συμμετείχαν στην έρευνα. Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν σε 5 επιλεγμένα χρονικά σημεία κατά τη διάρκεια του ετήσιου προπονητικού κύκλου: στην αρχή του ετήσιου προπονητικού κύκλου (Τ1), πριν και μετά το φορμάρισμα καθεμίας αγωνιστικής περιόδου, (Τ2, Τ3 για την πρώτη αγωνιστική περίοδο και Τ4, Τ5 για τη δεύτερη αγωνιστική περίοδο) σε ηρεμία και μετά από έντονη άσκηση (κολύμβηση 400μ). Στα επιλεγμένα χρονικά σημεία πραγματοποιήθηκε συγκεκριμένη διαδικασία που περιελάβανε: 1) ερωτηματολόγιο Ψυχικής διάθεσης (POMS) για την εκτίμηση της επίδρασης της προπονητικής επιβάρυνσης στη διάθεσή τους, 2) σωματομετρήσεις, 3) αιμοληψία πριν και 1 ώρα μετά από 400μ ελεύθερης κολύμβησης υψηλής έντασης για την ανίχνευση των εξεταζόμενων αιματολογικών και ανοσολογικών παραμέτρων 4) 400μ ελεύθερη κολύμβηση μέγιστης έντασης για τον προσδιορισμό της μέγιστης πρόσληψης οξυγόνου, 5) 4Χ50μ ελεύθερη κολύμβηση μέγιστης έντασης για τη μέτρηση της μέγιστης συγκέντρωσης γαλακτικού στο αίμα και 6) 5Χ200μ αυξανόμενο step τεστ για τον προσδιορισμό του αναερόβιου γαλακτικού κατωφλιού. Για τη διερεύνηση των ερευνητικών υποθέσεων χρησιμοποιήθηκε ανάλυση διασποράς μονής και διπλής κατεύθυνσης με επαναλαμβανόμενες μετρήσεις. Επιπλέον, χρησιμοποιήθηκαν συσχετίσεις μεταξύ των φυσιολογικών και ανοσολογικών μεταβλητών, καθώς και με τους δείκτες προπόνησης σε κάθε προπονητική φάση. Υπολογίστηκε το μέγεθος της επίδρασης (effect size) και η αξιολόγησή του έγινε σύμφωνα με τις κατευθυντήριες γραμμές του Cohen (1988) (με κατώτατα όρια 0,01: μικρή, 0,06: μέτρια και0,14: μεγάλη). Το επίπεδο στατιστικής σημαντικότητας ορίστηκε στο 5% (p < 0,05). Από τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης προέκυψε ότι, η προπόνηση επέφερε αερόβιες και αναερόβιες μεταβολικές προσαρμογές στους νεαρούς κολυμβητές, αφού καταγράφτηκε βελτίωση της VO2max, της ταχύτητας στο αναερόβιο κατώφλι και της μέγιστης συγκέντρωσης γαλακτικού στο αίμα. Πιο αναλυτικά, κατά τη διάρκεια του ετήσιου προπονητικού κύκλου, οι αποκρίσεις των φυσιολογικών παραμέτρων παρουσίασαν διακυμάνσεις οφειλόμενες πιθανόν στις διαφορές της προπονητικής επιβάρυνσης, που χαρακτήριζε τις διάφορες φάσεις (μικρόκυκλους) της προπόνησης. Σχετικά με τις ανοσολογικές παραμέτρους φάνηκε ότι, η προπόνηση κατά τη διάρκεια ενός ετήσιου προπονητικού κύκλου προκαλεί σημαντικές μεταβολές στο ανοσολογικό προφίλ ηρεμίας των κολυμβητών, επάγοντας ένα αντιφλεγμονώδες προφίλ με σημαντική μείωση της συγκέντρωσης των φλεγμονωδών δεικτών (IL-1β: Τ1-Τ5 p = 0,034, CRP: T1-T4 43%) και ταυτόχρονη αυξητική τάση της συγκέντρωσης των αντιφλεγμονωδών κυτταροκινών (T1-T5 IL-6: 75%, IL-10: 122%, IL-4: 12%). Το ίδιο παρατηρήθηκε και στην (μετά από) οξεία άσκηση, η οποία βρέθηκε ότι επάγει ένα αντιφλεγμονώδες προφίλ στους κολυμβητές, προκαλώντας μείωση της συγκέντρωσης των φλεγμονωδών δεικτών και αύξηση της συγκέντρωσης των αντιφλεγμονωδών κυτταροκινών. Το μέγεθος της απόκρισης των συγκεκριμένων μεταβλητών στην οξεία άσκηση παρατηρήθηκε ότι μειώνεται σε βάθος χρόνου (IL-6: 31,5%, IL-10: 45%, IL-4: 30,6%, CRP: 75,6%), υποδηλώνοντας ότι, λόγω των προπονητικών προσαρμογών που επιτεύχθηκαν, το συγκεκριμένο τεστ δεν διατάρασσε στον ίδιο βαθμό τον ομοιοστατικό μηχανισμό του οργανισμού. Τα ευρήματα αυτά μπορούν να ληφθούν υπόψη στον σχεδιασμό του ετήσιου προπονητικού κύκλου αθλητών ίδιας ηλικίας και επιπέδου, ρυθμίζοντας ανάλογα τα προπονητικά ερεθίσματα σχετικά με τον όγκο, την ένταση και την ξεκούραση της προπόνησης.