Nhiều người chạy bộ thường thắc mắc vì sao các vận động viên hàng đầu thế giới lại chọn các vùng núi cao hiểm trở để tập huấn trước mỗi giải đấu lớn. Liệu việc tập luyện trong điều kiện không khí loãng có thực sự giúp cơ thể tạo ra nhiều máu hơn để nâng cao sức bền hay không?
Câu trả lời đã được khoa học chứng minh là có. Khi lên cao, nồng độ oxy trong không khí suy giảm, cơ thể kích hoạt phản ứng bù trừ bằng cách thúc đẩy thận tiết hormone erythropoietin (EPO), qua đó kích thích tủy xương đẩy mạnh quá trình tạo hồng cầu mới nhằm tăng cường khả năng chuyên chở oxy tới các khối cơ.
Áp suất oxy giảm và tín hiệu kích hoạt từ thận
Khi di chuyển lên vùng cao, áp suất khí quyển giảm khiến lượng phân tử oxy trong mỗi lần hít thở bị sụt giảm đáng kể [1]. Tình trạng thiếu oxy tự nhiên này lập tức kích thích các cảm biến nhạy cảm tại thận, khiến cơ quan này đẩy mạnh bài tiết hormone erythropoietin (EPO) vào dòng máu [2].
Hormone EPO sau đó di chuyển tới tủy xương, đóng vai trò như chất truyền tin thúc đẩy các tế bào gốc sinh máu biệt hóa thành hồng cầu trưởng thành [1], [2]. Quá trình này giúp nâng cao thể tích khối hồng cầu và gia tăng tổng lượng hemoglobin lưu hành trong tuần hoàn [2]. Nhờ đó, khả năng vận chuyển oxy tối đa của máu được cải thiện, tạo tiền đề để nâng cao thông số tiêu thụ oxy cực đại (VO2max) của vận động viên [1], [3].
Những con số định lượng từ các nghiên cứu thể thao đỉnh cao
Hiệu quả kích thích tạo máu từ độ cao đã được ghi nhận rõ ràng qua nhiều thử nghiệm lâm sàng thực tế trên các vận động viên ưu tú. Một nghiên cứu năm 2005 theo dõi 10 vận động viên hai môn phối hợp đẳng cấp thế giới (gồm 6 nam và 4 nữ) tập huấn 3 tuần ở độ cao 2050 m [2]. Các nhà khoa học đã sử dụng phương pháp hít lại khí carbon monoxide (CO-rebreathing) để đo lường thể tích máu [2].
Kết quả cho thấy, ở các vận động viên nam, nồng độ EPO trong huyết tương tăng vọt từ mức 11,8 ± 5,0 mU/ml lên 20,8 ± 6,0 mU/ml chỉ sau 4 ngày lưu trú trên cao [2]. Tổng lượng hemoglobin tăng từ 14,0 ± 0,2 lên 15,3 ± 1,0 g/kg, đồng thời thể tích khối hồng cầu tăng từ 38,9 ± 1,5 lên 43,5 ± 3,9 ml/kg [2]. Ở nhóm nữ, tổng khối hemoglobin cũng tăng từ 13,0 ± 1,0 lên 14,2 ± 1,3 g/kg và thể tích hồng cầu tăng từ 37,3 ± 3,3 lên 42,2 ± 4,1 ml/kg [2]. Nồng độ thụ thể transferrin hòa tan huyết tương tăng khoảng 11% trong nửa sau đợt tập huấn, phản ánh hoạt động tạo máu diễn ra mạnh mẽ [2]. Tuy nhiên, các chỉ số này đã quay trở về mức ban đầu sau 16 ngày hạ sơn [2].
Một nghiên cứu khác năm 2010 tiến hành trên 8 vận động viên xe đạp lòng chảo quốc gia tập huấn ở độ cao 1905 m ghi nhận sự gia tăng rõ rệt của hồng cầu lưới và thụ thể transferrin hòa tan ngay khi trở về đồng bằng, đi kèm với sự sụt giảm nồng độ sắt dự trữ ferritin [4]. Đáng chú ý, phân đoạn hồng cầu lưới non (IRF) đạt đỉnh ngay khi trở về, sau đó giảm xuống dưới mức nền vào ngày thứ 9 và hồi phục lại bình thường vào ngày thứ 16 [4].
Nghiên cứu công bố năm 2019 trên 20 chân chạy cự ly dài người Kenya sống và tập luyện tại độ cao 2150 m so sánh với nhóm vận động viên ở mực nước biển cho thấy việc bổ sung EPO ngoại sinh liều 50 IU/kg mỗi 2 ngày trong 4 tuần làm tăng nồng độ hemoglobin và chỉ số hematocrit ở nhóm Kenya khoảng 10%, trong khi nhóm sống ở mực nước biển tăng khoảng 17% [3]. Sự can thiệp này giúp cải thiện thành tích chạy 3000 m thêm khoảng 5% ngay sau đợt dùng và giữ được mức tăng 3% sau 4 tuần dừng thuốc ở cả hai nhóm [3].
Xác định "liều lượng độ cao" tối ưu cho việc thích nghi
Không phải cứ lên càng cao hay ở lại càng lâu thì lượng hồng cầu sẽ tăng trưởng vô hạn. Năm 2014, một nghiên cứu quy chuẩn đã phân chia 48 vận động viên chạy cự ly dài cấp đại học (32 nam, 16 nữ) thành 4 nhóm sinh sống ở 4 độ cao khác nhau gồm 1780 m, 2085 m, 2454 m và 2800 m trong 4 tuần theo mô hình sống cao - tập thấp [5].
Kết quả cho thấy nồng độ EPO đều tăng ở mức 24 giờ và 48 giờ đầu tại tất cả các nhóm [5]. Tuy nhiên, ở nhóm sống tại độ cao 1780 m, EPO đã sụt giảm trở lại mức nền mực nước biển chỉ sau 72 giờ [5]. Mặc dù thể tích hồng cầu sau đợt huấn luyện đều tăng ở cả 4 nhóm, thành tích chạy 3000 m khi trở về mực nước biển chỉ cải thiện rõ rệt ở hai nhóm sinh sống tại vùng độ cao trung bình từ 2085 m đến 2454 m, trong khi các nhóm sống ở 1780 m và 2800 m không ghi nhận sự cải thiện thành tích thi đấu [5].
Kinh nghiệm thực tiễn từ các giải chạy việt dã đỉnh cao cho thấy kể từ Olympic Mexico City năm 1968 diễn ra ở độ cao 2300 m, hơn 90% số huy chương thế giới và Thế vận hội từ cự ly 800 m đến marathon đều thuộc về các vận động viên sinh sống hoặc tập luyện có hệ thống tại vùng cao [6]. Hầu hết các chân chạy châu Phi áp dụng triệt để mô hình sống cao - tập cao ở độ cao 2000-2500 m so với mực nước biển [6]. Đối với người sống ở vùng đồng bằng, các đợt tập huấn độ cao thường được bố trí kéo dài trong giai đoạn chuẩn bị và có một đợt tập tập trung 2-4 tuần trước giải đấu then chốt [6].
Hiện tượng tan máu và hiểu lầm về "thiếu máu do tập luyện"
Một mối bận tâm lớn của người chạy bộ đường dài là hiện tượng tan máu do va đập cơ học dưới lòng bàn chân. Một nghiên cứu năm 2014 trên các vận động viên tham gia giải chạy siêu marathon vùng núi dài 166 km với tổng độ cao tích lũy lên tới 9500 m đã làm sáng tỏ vấn đề này [7].
Nghiên cứu trên 22 vận động viên đo chỉ số tan máu và 19 vận động viên đo thể tích hồng cầu cho thấy cuộc chạy khắc nghiệt gây ra phản ứng pha cấp rõ rệt và làm giảm nồng độ haptoglobin huyết thanh, minh chứng cho tình trạng tan máu cấp tính [7]. Mặc dù nồng độ EPO huyết thanh và số lượng hồng cầu lưới đều tăng sau cuộc đua, tổng thể tích hồng cầu cũng như tổng khối hemoglobin của vận động viên không hề bị suy giảm [7].
Các nhà nghiên cứu phát hiện cơ thể vận động viên trải qua hiện tượng pha loãng máu do thể tích huyết tương giãn nở mạnh mẽ dưới tác động của sự gia tăng hormone aldosterone [7]. Điều này chứng minh rằng tình trạng được gọi là "thiếu máu thể thao" sau các chặng chạy dài thực chất xuất phát từ việc thể tích huyết tương mở rộng chứ không phải do cơ thể bị suy hao tổng lượng hồng cầu [7].
Cơ chế thích nghi không phụ thuộc vào tế bào máu
Tập luyện trong môi trường thiếu oxy mang lại những lợi ích vượt ra ngoài ranh giới của việc tăng sinh hồng cầu thuần túy. Một tổng quan khoa học năm 2007 chỉ ra rằng việc cư trú lâu dài ở độ cao không làm tăng nồng độ hemoglobin ở người Tây Tạng và người Ethiopia so với tình trạng đa hồng cầu thường gặp ở người vùng Andes [1]. Thậm chí, nhiều nghiên cứu ghi nhận sức bền ở mực nước biển vẫn tăng lên rõ rệt sau khi tiếp xúc với điều kiện thiếu oxy dù thể tích khối hồng cầu không đổi [1].
Môi trường thiếu oxy thúc đẩy một chuỗi các đáp ứng tế bào đa dạng bao gồm tăng sinh mạch máu mới, gia tăng vận chuyển glucose, đẩy mạnh quá trình đường phân và tối ưu hóa điều hòa pH nội bào [1]. Ở cấp độ mô cơ, cơ thể cải thiện hiệu suất sử dụng năng lượng của ty thể, nâng cao hệ đệm cơ bắp và gia tăng khả năng chịu đựng tình trạng tích tụ axit lactic khi vận động cường độ cao [1].
Bên cạnh đó, nghiên cứu năm 2012 trên 6 vận động viên trượt tuyết thanh thiếu niên Hàn Quốc (13-17 tuổi) tập huấn 5 tuần ở 2700 m và sinh hoạt tại 2100 m cho thấy khả năng vận chuyển oxy, lượng hồng cầu, hemoglobin, hematocrit và nồng độ 2,3-DPG vẫn tăng đáng kể dù lượng EPO bài tiết suy giảm 31% [8]. Điều này phản ánh tính chất đáp ứng chuyển hóa đặc thù ở lứa tuổi đang phát triển [8].
Những ai cần thận trọng khi tiếp cận việc tập luyện vùng cao?
Việc đột ngột di chuyển lên vùng cao và vận động cường độ lớn tiềm ẩn nhiều rủi ro sinh lý. Những người có tiền sử bệnh tim mạch, huyết áp cao hoặc bệnh lý mạch vành cần hết sức cẩn trọng, bởi tình trạng thiếu oxy ép tim phải làm việc nhiều hơn.
Bên cạnh đó, sự tăng vọt số lượng hồng cầu lưới và hoạt động tạo máu đòi hỏi nguồn sắt rất lớn [4]. Nếu cơ thể đang bị thiếu máu thiếu sắt tiềm ẩn, nồng độ ferritin sẽ cạn kiệt rất nhanh, dẫn tới suy nhược cơ thể thay vì tăng cường hiệu suất [4]. Những người có bệnh lý hô hấp mạn tính hoặc chưa từng làm quen với độ cao tuyệt đối không nên tự ý thực hiện các bài tập chạy nước rút ngắt quãng ngay khi mới đặt chân lên núi.
Gợi ý áp dụng an toàn và thực tế cho người chạy bộ
Để áp dụng kích thích từ độ cao một cách khoa học, người chạy bộ cần tính toán "liều lượng thiếu oxy" phù hợp dựa trên độ cao và thời gian lưu trú [6]. Vùng độ cao được khuyến nghị mang lại hiệu quả sinh lý tối ưu nhất mà không gây quá tải cho cơ thể là từ 2000 m đến 2500 m [6], [5].
Thời gian tập huấn nên kéo dài ít nhất 3 đến 4 tuần để tủy xương đủ thời gian sản sinh và đưa hồng cầu mới vào tuần hoàn [2], [5]. Trong những ngày đầu tiên, vận động viên cần ưu tiên các bài tập cường độ thấp đến trung bình để cơ thể thích nghi, tránh đẩy nhịp tim lên quá cao [6]. Chế độ dinh dưỡng cần được chú trọng bổ sung đầy đủ thực phẩm giàu chất sắt, vitamin nhóm B và protein nhằm cung cấp đủ nguyên liệu cho quá trình tân tạo máu.
Tập luyện độ cao là phương pháp kích thích tự nhiên mạnh mẽ giúp tăng tiết EPO và gia tăng thể tích hồng cầu, nhưng hiệu ứng này sẽ suy giảm dần sau khoảng 2 đến 3 tuần quay về vùng đồng bằng [2], [4]. Người chạy bộ phong trào cần lắng nghe cơ thể, xây dựng kế hoạch tập huấn và phục hồi cân bằng, đồng thời tham khảo ý kiến chuyên gia y tế trước khi thực hiện các chuyến tập huấn vùng cao.
