宋 偉，胡柏平

（陜西師范大學(xué) 體育學(xué)院，陜西 西安710062）

糖和脂肪是運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的主要供能物質(zhì)［1］．運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的大小決定了其在能量消耗中所占的比例，隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增加，糖代謝會(huì)成比例增加，而脂肪氧化會(huì)隨著強(qiáng)度變大先增加（低強(qiáng)度到中等強(qiáng)度），在達(dá)到高強(qiáng)度時(shí)反而會(huì)下降．2001年Jeukendrup和Achten［3］明確提出了單位時(shí)間內(nèi)脂肪代謝峰值對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度為最大脂肪代謝強(qiáng)度（Fatmax），此峰值為最大脂肪代謝率（FatmaxRate），并對(duì)Fatmax的測(cè)量方法以及訓(xùn)練效果提出展望，認(rèn)為其可以幫助肥胖者制訂減重計(jì)劃、為耐力運(yùn)動(dòng)員以及大眾人群進(jìn)行訓(xùn)練和制定健康運(yùn)動(dòng)處方提供重要依據(jù)［2－4］．目前的研究對(duì)Fatmax的存在已經(jīng)有了普遍共識(shí)，但是關(guān)于其測(cè)試方法、手段、影響因素等還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，尤其是關(guān)于Fatmax在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和體育健身領(lǐng)域的實(shí)證性研究尚處于空白．

遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)中體內(nèi)代謝方式由無(wú)氧向有氧轉(zhuǎn)變必定存在一個(gè)代謝轉(zhuǎn)換“閾值”，用血乳酸出現(xiàn)急劇增加的點(diǎn)來(lái)表示時(shí)即為乳酸閾（Lactate Threshold，LT），其所對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度稱為乳酸閾強(qiáng)度（Intensity of Lactate Threshold，ILT）．ILT是一個(gè)重要的有氧耐力指標(biāo)，在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中應(yīng)用非常廣泛；人體在進(jìn)行遞增強(qiáng)度的、有大肌肉群參加的力竭性運(yùn)動(dòng)中，當(dāng)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度增加到某一限度后，人體的攝氧和用氧能力不再繼續(xù)增加，此時(shí)機(jī)體在單位時(shí)間內(nèi)所能吸入的氧氣量就是最大攝氧量（Maximal Oxygen Uptake，VO2max）．VO2max是心肺功能和全身各器官、系統(tǒng)充分動(dòng)員的條件下，機(jī)體吸收和利用的氧容量，是公認(rèn)的評(píng)定人體心肺功能和有氧代謝能力的重要指標(biāo)；主觀體力感覺（Rates of Perceived Exertion，RPE）是指人在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，個(gè)體對(duì)自身疲勞度的整體感受做出的主觀性評(píng)價(jià)，是判斷運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度大小的一種常用方法．RPE通過(guò)主觀疲勞評(píng)分表進(jìn)行測(cè)試．主觀疲勞評(píng)分表的建立源于對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)象出汗量、心跳等生理指標(biāo)的掌握，并結(jié)合運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)自身疲勞程度、肌肉酸楚水平的主觀感覺等心理因素的感知．因該表的創(chuàng)立者是瑞典人Gunnar Borg，所以又叫Borg表．本研究試分析Fatmax、VO2max、ILT及RPE之間的關(guān)系，探討利用RPE判斷Fatmax的可行性，為該指標(biāo)更廣泛的應(yīng)用提供理論依據(jù)．

1 實(shí)驗(yàn)

1．1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象

以8名男大學(xué)生志愿者為研究對(duì)象，具體情況詳見表1．

表1 受試者基本情況表（N＝8）Tab．1 Basic characteristics of subjects（N＝8）

1．2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)開始前，受試者將被告知實(shí)驗(yàn)的目的、流程以及實(shí)驗(yàn)儀器的相關(guān)情況．測(cè)試時(shí)間選擇在上午8：00—10：00之間進(jìn)行，目的是為了消除生理周期給機(jī)體功能帶來(lái)的影響．受試者在進(jìn)行測(cè)試前一天保證相同的食譜；測(cè)試前24h不得飲用含咖啡因的飲料，不做劇烈運(yùn)動(dòng)．所有受試者均接受一次遞增負(fù)荷的Fatmax、VO2max功率自行車測(cè)試．

1．3 實(shí)驗(yàn)方法

1．3．1 功率自行車漸增負(fù)荷Fatmax、VO2max測(cè)試受試者首先進(jìn)行身體成分的測(cè)試（Inbody 3．0身體成分測(cè)試儀），然后按要求在功率自行車（型號(hào)，Engoline 100K）上進(jìn)行一次遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)，根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)［8］的情況對(duì)具體方案進(jìn)行了修改，起始負(fù)荷90W，每3min增加30W，運(yùn)動(dòng)至力竭為止［2］．在每一級(jí)負(fù)荷的最后30s，對(duì)受試者進(jìn)行指尖取血進(jìn)行血乳酸濃度測(cè)試（YSI1500，血乳酸濃度分析儀）．整個(gè)測(cè)試過(guò)程中，受試者佩帶心率遙測(cè)表、呼吸采氣面罩，所有測(cè)試指標(biāo)通過(guò)心肺功能測(cè)試儀（MAX－Ⅱ）檢測(cè)與記錄，并同步顯示在與之連接的計(jì)算機(jī)上，同時(shí)，在每一級(jí)負(fù)荷最后30s詢問(wèn)一次受試者的主觀體力感覺（Borg6－20，等級(jí)在6－20之間）．

1．3．2 脂肪代謝量的間接計(jì)算 脂肪代謝量利用每一級(jí)負(fù)荷最后1min的攝氧量VO2和攝二氧化碳量VCO2平均值進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式為［5］

脂肪代謝量（mg／min）＝1．694 6VO2（mL／min）－1．701 2VCO2（mL／min）．

機(jī)體主要利用糖和脂肪氧化供能，因排泄物中氮含量分析不方便，加之含量很少所以可以忽略不計(jì)．脂肪代謝率的計(jì)算嚴(yán)格控制在呼吸商（Respiratory Quotient，RQ）＜1．00的水平．當(dāng)最大脂肪代謝率出現(xiàn)時(shí)，其所對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度就判定為Fatmax．

1．3．3 VO2max判定VO2max的判定標(biāo)準(zhǔn)有5點(diǎn)：（1）心率達(dá)到180次∕分以上；（2）呼吸商在1．10以上；（3）繼續(xù)運(yùn)動(dòng)后，攝氧量的差小于5%或150mL／min或2mL／（min·kg）；（4）運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度自覺量表19或者20；（5）主觀的疲勞、衰竭和無(wú)法繼續(xù)運(yùn)動(dòng)測(cè)驗(yàn)．

受試對(duì)象達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)的三項(xiàng)就視為達(dá)到最大攝氧量．實(shí)驗(yàn)采用運(yùn)動(dòng)心肺功能測(cè)試系統(tǒng)記錄受試者每秒鐘呼吸狀況，通過(guò)分析數(shù)據(jù)資料，選取受試者穩(wěn)定狀態(tài)中的最大值，直接測(cè)量出受試者的最大攝氧量．

1．4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

實(shí)驗(yàn)所有數(shù)據(jù)均表示為平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差，并在SPSS 18．0及Graphpad Prism5統(tǒng)計(jì)軟件中運(yùn)用統(tǒng)計(jì)描述、方差分析、皮爾遜指數(shù)相關(guān)分析等統(tǒng)計(jì)方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，P＜0．05為差異顯著，P＜0．01為差異極顯著性．

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

將測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)后列于表2．經(jīng)過(guò)T檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，最大脂肪代謝強(qiáng)度和乳酸閾強(qiáng)度之間存在顯著性差異（P＜0．05）．另外這兩個(gè)強(qiáng)度所對(duì)應(yīng)的RPE分別為9．4±2．3、13．5±2．0，經(jīng)T檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)兩者也存在顯著性差異（P＜0．05）．表3和圖1分別給出了相關(guān)測(cè)試指標(biāo)的相關(guān)性特征，從中可以看出Fatmax與ILT具有極顯著相關(guān)（r＝0．81），F(xiàn)atmax與VO2max具有顯著相關(guān)（r＝0．72），ILT與VO2max具有顯著相關(guān)（r＝0．73），而體脂與上述指標(biāo)之間均無(wú)顯著關(guān)聯(lián)．

表2 受試者功率自行車測(cè)試相關(guān)指標(biāo)對(duì)比Tab．2 Comparison of subjects′related indexes in cycle－ergometer

表3 相關(guān)矩陣表Tab．3 Correlation matrix

圖1 Fatmax與ILT、VO2max的相關(guān)性散點(diǎn)圖Fig．1 Correlation scatter diagram of Fatmax，ILT and VO2max

3 分析與討論

3．1 Fatmax與ILT之間的關(guān)系

由上節(jié)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知Fatmax與ILT高度相關(guān)（r＝0．81），兩者之間存在顯著性差異（P＜0．01），F(xiàn)atmax的出現(xiàn)要早于ILT（圖2）．許多研究表明糖酵解速度的增加會(huì)降低脂肪酸氧化的速率．Coyle等對(duì)6名男性耐力運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行了研究，對(duì)受試者攝入的長(zhǎng)鏈脂肪酸和中鏈脂肪酸進(jìn)行了持續(xù)標(biāo)記，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，糖酵解的增加導(dǎo)致長(zhǎng)鏈脂肪酸的氧化降低了19%，而中鏈脂肪酸的氧化沒有降低，這就表明進(jìn)入線粒體的長(zhǎng)鏈脂肪酸的數(shù)量降低了；Sclossis［6］等人也做了相似的研究，結(jié)果也顯示糖的無(wú)氧代謝加強(qiáng)使得長(zhǎng)鏈脂肪酸進(jìn)入線粒體的通路受到了抑制．長(zhǎng)鏈脂肪酸進(jìn)入線粒體主要是靠肉毒堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶－Ⅰ（Carnitine palmitoyltransferase－Ⅰ，CPT－Ⅰ）進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)的，當(dāng)糖的無(wú)氧代謝加強(qiáng)時(shí)，CPT－Ⅰ的活性就會(huì)受到影響，造成這種現(xiàn)象的主要原因是肌肉pH值的降低．

圖2 運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與脂肪代謝率和血乳酸濃度關(guān)系示意圖Fig．2 Relationship diagram of exercise intensity，fat oxidation rate and blood lactic acid concentration

糖分解量的增加不僅可以降低脂肪酸的氧化，而且會(huì)使丙酮酸的產(chǎn)生增加，進(jìn)而出現(xiàn)乳酸的堆積．乳酸會(huì)通過(guò)膜結(jié)合單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白由肌肉細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)到鄰近細(xì)胞．一方面它可以為具有高度氧化特性的組織提供能量比如心臟，另一方面可以作為糖異生的底物進(jìn)入肝臟［7］．運(yùn)動(dòng)過(guò)程中血乳酸的堆積可能會(huì)對(duì)脂肪的氧化產(chǎn)生負(fù)面影響［8－9］，Boyd等［10］選擇6名男性受試者進(jìn)行低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)前向受試者體內(nèi)注入同等量及同滲重摩的碳酸氫鈉和氯化鈉，結(jié)果發(fā)現(xiàn)因運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致的脂肪酸和甘油的增加出現(xiàn)降低，提示乳酸可以對(duì)脂解作用產(chǎn)生影響．Naclean等利用濾膜微量分析技術(shù)對(duì)不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中的肌肉乳酸堆積進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增加，無(wú)論是肌肉中還是血液中的乳酸都以相似的形式增加，乳酸作為一種較強(qiáng)的有機(jī)酸，可以解離出游離H＋，H＋堆積有很多負(fù)面影響．在肌肉內(nèi)部，pH值的降低能夠抑制磷酸果糖激酶的活性，同時(shí)降低糖酵解的能力；較高的H＋循環(huán)水平可以阻擾脂肪組織中的敏感脂肪酶的活動(dòng)，使游離脂肪酸釋放到循環(huán)中受到限制，從而降低脂肪酸的代謝水平．理論上講，肌細(xì)胞中乳酸濃度的增加與脂肪代謝的變化是同步進(jìn)行的，肌乳酸需要透出肌細(xì)胞膜進(jìn)入血液，且本實(shí)驗(yàn)負(fù)荷采用的是偏重于下肢運(yùn)動(dòng)的功率自行車，加之血乳酸的測(cè)定通過(guò)指尖取血的方式，所以可能會(huì)產(chǎn)生時(shí)間上的延遲，這也是導(dǎo)致Fatmax的出現(xiàn)早于ILT的原因．

3．2 Fatmax與VO2max之間的關(guān)系

本研究的結(jié)果顯示最大攝氧量與Fatmax之間具有顯著相關(guān)性（r＝0．72，P＜0．05），這與之前的報(bào)道相一致［11］．Jansson等［12］選擇10名志愿者進(jìn)行了研究，在功率自行車上以65%VO2max蹬騎60 min，在最后15min期間，耐力運(yùn)動(dòng)員的脂肪代謝率為0．84g／min，而非運(yùn)動(dòng)員為0．33g／min，提示機(jī)體VO2max越高，其脂肪代謝率也會(huì)越大，有訓(xùn)練的個(gè)體可以選擇更大的強(qiáng)度進(jìn)行脂肪代謝運(yùn)動(dòng)；Achten等［13］依照VO2max的大小將志愿者分為高VO2max組和低VO2max組，結(jié)果顯示其Fatmax有顯著的差異．上述研究結(jié)果說(shuō)明個(gè)體最大有氧能力較高者，其最大脂肪代謝強(qiáng)度相對(duì)較高，機(jī)體最大脂肪代謝強(qiáng)度受其最大攝氧能力的影響較大，所以可以作為鍛煉者選擇運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的依據(jù)．對(duì)于心肺功能良好、有氧代謝能力較佳的體育健身者在減脂運(yùn)動(dòng)中可以適當(dāng)提高運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，加大運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度以更好的促進(jìn)機(jī)體各系統(tǒng)功能的改善．

3．3 主觀體力感覺在判斷Fatmax與ILT中的應(yīng)用

盡管Fatmax和ILT對(duì)于運(yùn)動(dòng)員及健身人群從事體育鍛煉非常有效，但是要想精確測(cè)定該指標(biāo)需要很苛刻的實(shí)驗(yàn)條件，這顯然是不現(xiàn)實(shí)的．RPE為我們粗略判定運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度提供了一個(gè)簡(jiǎn)便的方法．本實(shí)驗(yàn)采用的是Borg6－20等級(jí)主觀感覺運(yùn)動(dòng)負(fù)荷分類評(píng)級(jí)表．研究結(jié)果顯示受試者在達(dá)到Fatmax和ILT時(shí)所對(duì)應(yīng)的RPE分別為9．4±2．3和13．5±2．0，兩者之間出現(xiàn)顯著性差異（P＜0．05），說(shuō)明機(jī)體在達(dá)到這兩種強(qiáng)度時(shí)主觀感受度有很大不同．總體來(lái)講，RPE在9～13的范圍中，基本可以判斷出Fatmax和ILT．不管是以脂肪代謝為主的瘦身者，還是以有氧健身或訓(xùn)練為主的群體都可以根據(jù)自己不同的情況合理選擇RPE的大?。?dāng)然本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果也有一定的局限性，即受試對(duì)象和樣本量的限制．Fatmax的大小受多種因素的影響，如訓(xùn)練水平、性別、營(yíng)養(yǎng)膳食等［14－16］，所以需要我們?cè)诮酉聛?lái)的工作中對(duì)不同群體的Fatmax和ILT進(jìn)行系統(tǒng)研究，分門別類，以便為更廣泛的人群參加體育鍛煉提供參考．

4 結(jié)論

最大攝氧量和乳酸閾強(qiáng)度是評(píng)價(jià)機(jī)體有氧耐力的兩個(gè)最重要指標(biāo)，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)：Fatmax與上述兩個(gè)指標(biāo)之間存在著很大的相關(guān)性，這說(shuō)明Fatmax也可以作為一個(gè)有效的生理指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)機(jī)體的有氧耐力水平；運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，依靠脂肪作為主要供能物質(zhì)參與人體能量代謝是很多人所追求的，F(xiàn)atmax是脂肪代謝率達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，該強(qiáng)度對(duì)于運(yùn)動(dòng)者制定瘦身計(jì)劃、健康運(yùn)動(dòng)處方具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，同時(shí)也可以為運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練提供靶強(qiáng)度；雖然Fatmax非常有效，但是該指標(biāo)的準(zhǔn)確測(cè)定對(duì)場(chǎng)地條件要求很高，很難大規(guī)模普及，而我們的研究結(jié)果顯示利用RPE可以有效判斷Fatmax，且Fatmax的出現(xiàn)要早于ILT，RPE的應(yīng)用不僅為我們廣大的體育健身愛好者，還可為教練員、健身指導(dǎo)員選擇Fatmax時(shí)提供參考．

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