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        高住低訓(xùn)對運(yùn)動影響的研究進(jìn)展①

        2015-11-29 13:28:46潘秀清孫致嫻西安體育學(xué)院陜西西安710068
        當(dāng)代體育科技 2015年19期
        關(guān)鍵詞:骨骼肌低氧有氧

        潘秀清 孫致嫻(西安體育學(xué)院 陜西西安 710068)

        高住低訓(xùn)對運(yùn)動影響的研究進(jìn)展①

        潘秀清孫致嫻
        (西安體育學(xué)院陜西西安710068)

        摘 要:高住低訓(xùn)是一種被廣泛用于提高有氧運(yùn)動能力的耐力訓(xùn)練方法,利用機(jī)體處于高原和訓(xùn)練雙重缺氧條件下產(chǎn)生的適應(yīng)性變化,提高機(jī)體血液攜帶氧氣和肌肉利用氧氣的能力。在國外已被廣泛研究。該文旨在分析高住低訓(xùn)方法在訓(xùn)練實(shí)踐中高度和時(shí)間的選擇、高住低訓(xùn)后作用的時(shí)效性、對運(yùn)動能力的影響及其生理生化機(jī)制,以便教練員和體育研究人員系統(tǒng)地認(rèn)識高住低訓(xùn),在實(shí)踐中科學(xué)地安排訓(xùn)練。

        關(guān)鍵詞:高住低訓(xùn)模擬低氧運(yùn)動能力運(yùn)動影響

        高住低訓(xùn)(Living high training low,HiLo),是指運(yùn)動員居住在高原上或人工低氧環(huán)境內(nèi)(低氧艙或低氧帳篷),訓(xùn)練在平原或較低海拔的地方。

        1 高住低訓(xùn)的發(fā)展概況

        1.1高住低訓(xùn)方法的提出

        高原訓(xùn)練是一種被廣泛用于提高有氧運(yùn)動能力的耐力訓(xùn)練方法,利用機(jī)體處于高原和訓(xùn)練雙重缺氧條件下產(chǎn)生的適應(yīng)性變化,提高機(jī)體血液攜帶氧氣和肌肉利用氧氣的能力,如:Hb和肌紅蛋白濃度的上升,線粒體數(shù)目的增加,2,3-DPG以及心肌和骨骼肌中氧化酶活性的提高等,從而快速提高有氧耐力訓(xùn)練的效果。目前高原訓(xùn)練已被大量應(yīng)用于各種有氧類運(yùn)動項(xiàng)目,甚至有些無氧爆發(fā)力類項(xiàng)目也在采用。高原訓(xùn)練優(yōu)點(diǎn)主要在機(jī)體運(yùn)輸和利用氧的能力的提高,缺點(diǎn)有對肌肉負(fù)荷強(qiáng)度較低,不利于骨骼肌蛋白的合成,導(dǎo)致肌纖維萎縮和肌肉工作能力的下降;另外還有應(yīng)激激素的分泌增多、RBC的增多導(dǎo)致血液粘滯性上升等不利反應(yīng)。

        為了克服高原訓(xùn)練的不利影響,各國體育工作者進(jìn)行了大量的研究探索。美國學(xué)者萊文于1991年提出了一種訓(xùn)練方法,他讓實(shí)驗(yàn)組居住在相當(dāng)于2500 m海拔高度的低氧艙中,訓(xùn)練在相當(dāng)1300 m海拔高度的氧氣中完成;對照組訓(xùn)練、居住都在1300 m高度。結(jié)果實(shí)驗(yàn)組運(yùn)動員的有氧運(yùn)動能力得到提高。此方法被命名為高住低訓(xùn)(HiLo),其特點(diǎn)是:居住在低氧環(huán)境中可以充分調(diào)動機(jī)體對缺氧的適應(yīng)能力;在平原訓(xùn)練還可保持較高的訓(xùn)練量和訓(xùn)練強(qiáng)度。此方法引起了各國學(xué)者的注意,先后進(jìn)行了關(guān)于HiLo的大量研究。

        HiLo訓(xùn)練法解決了傳統(tǒng)高原訓(xùn)練中運(yùn)動強(qiáng)度不足這一關(guān)鍵問題,既能通過低氧訓(xùn)練提高運(yùn)動員攜氧和利用氧的能力,又能以平原的運(yùn)動負(fù)荷進(jìn)行訓(xùn)練。大量研究已證實(shí)HiLo的有效性,并得到國際上廣泛的認(rèn)可,作為一種有效提高運(yùn)動能力的新型訓(xùn)練方法被應(yīng)用于運(yùn)動訓(xùn)練實(shí)踐中。

        1.2高住低訓(xùn)的模式

        1.2.1高住的高度和低訓(xùn)的高度

        高住低訓(xùn)的效果取決于低氧濃度、日低氧暴露的時(shí)間和低氧暴露的持續(xù)天數(shù)。HiLo訓(xùn)練法常用的低氧濃度為16.4%~14.2%(相當(dāng)于2000~3000 m海拔高度),低氧暴露時(shí)間為8~16 h。氧濃度為14.2%時(shí),運(yùn)動員由于缺氧程度較高,睡眠不好,不易消除疲勞,而且低氧較低時(shí)間較長,易引起輕度急性高原反應(yīng)。高原訓(xùn)練的實(shí)踐表明,氧濃度16.4%才能刺激RBC增加,而低于14.2%的氧濃度會出現(xiàn)明顯的過度低氧暴露,使骨骼肌減少和易發(fā)生過度訓(xùn)練等。

        HiLo中低海拔訓(xùn)訓(xùn)練的目的是保持較高的負(fù)荷強(qiáng)度和負(fù)荷量。萊文等人的研究顯示,在1000 m高度進(jìn)行訓(xùn)練不能維持平原負(fù)荷強(qiáng)度。諸多研究顯示進(jìn)行HiLo時(shí),低海拔訓(xùn)練的高度應(yīng)在接近海平面的平原進(jìn)行。對于速度力量項(xiàng)目的運(yùn)動員,更應(yīng)選擇低海拔平原進(jìn)行訓(xùn)練。

        1.2.2HiLo的時(shí)間組合

        大量研究顯示,運(yùn)動員在低氧艙內(nèi)住的時(shí)間為8~18 h/d。大部分研究認(rèn)為每天在低氧艙內(nèi)居住的時(shí)間必須足夠使機(jī)體產(chǎn)生低氧適應(yīng)性變化,同時(shí)能保證運(yùn)動員正常訓(xùn)練,因此以持續(xù)8~12 h/d為宜。

        研究顯示,HiLo的持續(xù)時(shí)間一般為3~4 w,支持訓(xùn)練時(shí)間大于4 w的研究比較少。此外,低氧的濃度影響HiLo訓(xùn)練的持續(xù)時(shí)間。也有一些學(xué)者報(bào)道了短于3周的HiLo。

        1.2.3HiLo作用的時(shí)效性

        關(guān)于HiLo作用時(shí)效性的研究較少,Wehrlin、Stray-Gundersen和Rusko等研究報(bào)道HiLo作用的時(shí)效性為訓(xùn)練結(jié)束后1~2 w。萊文的研究顯示HiLo促使運(yùn)動員有氧耐力成績上升的時(shí)效性可達(dá)3 w。HiLo之所以提高運(yùn)動能力是由于RBC的增加,而RBC在HiLo后的第2個(gè)月末開始降低,所以有學(xué)者認(rèn)為HiLo的時(shí)效可持續(xù)2月。

        在HiLo實(shí)踐過程中,最佳訓(xùn)練模式的制定需要不斷地探索和實(shí)驗(yàn),特別是低氧濃度和HiLo訓(xùn)練持續(xù)時(shí)間,因運(yùn)動員的項(xiàng)目和水平的不同而不同。Brugniaux等以3支不同項(xiàng)目的運(yùn)動員實(shí)施不同方案的HiLo,在低氧暴露的不同時(shí)期分別測定白細(xì)胞、SaO2和心功能等,并用Lake Louise評分法判別運(yùn)動員是否出現(xiàn)急性高山病,最終確立的HiLo模式為:(1)低氧預(yù)適應(yīng)數(shù)日后,HiLo選擇海拔≤3000 m;(2)低氧居?。?8 d,日持續(xù)低氧>12 h/d;(3)HiLo時(shí)效性≤15 d[1]。

        2 HiLo對各系統(tǒng)影響的機(jī)制

        2.1HiLo對血液的影響

        HiLo對血液成分影響的研究主要圍繞血象如RBC、網(wǎng)織紅細(xì)胞(RET)紅細(xì)胞、血細(xì)胞壓積(Hct)和促紅細(xì)胞生成素(EPO)進(jìn)行。EPO可促進(jìn)幼紅細(xì)胞的分化和新紅細(xì)胞的生成,增加Hb的含量。大量研究證實(shí):低氧可促使運(yùn)動員EPO濃度上升。EPO合成的增加必需持續(xù)4 h以上的低氧刺激;當(dāng)機(jī)體對低氧適應(yīng)并形成代償力后EPO生成下降。李曉霞[2]等對14名男性大學(xué)生分成HiLo組和高住安靜組進(jìn)行HiLo研究,HiLo組模擬高度2500 m,低氧暴露12 h/d,為期4 w;每天平原中進(jìn)行一次3000 m跑訓(xùn)練。研究顯示,HiLo組的RBC、Hb、Hct在低氧訓(xùn)練初期就已升高,第19天達(dá)到高峰。高住安靜組的變化基本相似,但高峰的出現(xiàn)較晚,在第28天;低氧訓(xùn)練初期EPO就有上升,11 d后才到達(dá)峰值??梢?,EPO在低氧訓(xùn)練過程中逐漸積累,當(dāng)達(dá)到一定量后,才會導(dǎo)致RBC、Hb的指標(biāo)的升高。血象指標(biāo)的變化依賴EPO的量變。王剛[3]將16名省短道速滑隊(duì)、自行車隊(duì)運(yùn)動員,分成HiLo組和LoLo組,HiLo組模擬海拔高度為2200~2500 m,10~20 h/d,白天平原進(jìn)行訓(xùn)練。結(jié)果,中等強(qiáng)度訓(xùn)練和低氧居住能有效使各血象指標(biāo)的水平上升,EPO在第1周就顯著提高到較高水平,與李曉霞的研究類似,RBC、RET、Hb隨EPO的升高而升高,比EPO的升高晚大約1周時(shí)間。

        朱榮[4]等對13名女子跆拳道運(yùn)動員分為HiLo組和低住低訓(xùn)(LoLo)組。HiLo組在低氧濃度14.7%,10 h/d,共4 w。研究顯示,4 w HiLo使紅細(xì)胞膜band-3蛋白水平顯著增加。膜band-3蛋白是一種多功能嵌膜蛋白,在穩(wěn)定紅細(xì)胞形態(tài)、調(diào)節(jié)Hb攜氧能力、調(diào)節(jié)和保護(hù)糖酵解酶活性等方面都有重要作用。膜band-3蛋白的增加可能是機(jī)體對長期低氧以及運(yùn)動應(yīng)激的反應(yīng)。

        2.2HiLo對心功能的影響

        研究證實(shí)HiLo訓(xùn)練法可使心臟功能產(chǎn)生良性變化。李俊濤[5]等報(bào)

        道對7名國家女子中長跑運(yùn)動員進(jìn)行為期4 w的HiLo,結(jié)果顯示,HiLo后左室室間隔舒張末期厚度和左室后壁收縮末期厚度在安靜時(shí)比HiLo前顯著增加,二尖瓣舒張期充盈時(shí)間在安靜及運(yùn)動時(shí)均較HiLo前顯著增加,可見HiLo能夠增加心力儲備。吉洪書[6]的研究也證實(shí)了這一點(diǎn),4 wHiLo后受試者的左心室生理性增厚和舒張功能明顯增強(qiáng),心肌耗能趨向節(jié)省化。這些結(jié)果表明,HiLo改善了左心室的收縮功能,更有利于心臟收縮功能的提高。也有研究發(fā)現(xiàn)HiLo對心臟有不利影響,如周多奇發(fā)現(xiàn)HiLo不利于運(yùn)動員心功能疲勞后的恢復(fù)。

        2.3HiLo對免疫的影響

        張纓[7]等對16位受試者進(jìn)行HiLo,研究白細(xì)胞計(jì)數(shù)和紅細(xì)胞免疫功能的變化,發(fā)現(xiàn),低氧暴露10 h后,白細(xì)胞總數(shù)、中性粒細(xì)胞、單核和淋巴細(xì)胞等指標(biāo)呈上升趨勢,紅細(xì)胞免疫功能表現(xiàn)為亢進(jìn)與紊亂,這可能是機(jī)體對低氧的應(yīng)激反應(yīng);4 wHiLo后白細(xì)胞和紅細(xì)胞免疫活性表現(xiàn)為下降。王璽[8]以12名男子賽艇運(yùn)動員為受試者進(jìn)行為期3w的HiLo,HiLo后,由白細(xì)胞計(jì)數(shù),T淋巴細(xì)胞和免疫球蛋白(IgM、IgG、IgA)等都呈下降趨勢,可見HiLo對免疫系統(tǒng)抑制;而紅細(xì)胞表面CD55,CD59表達(dá)顯著上升,提示紅細(xì)胞免疫對HiLo更為敏感,又有利于抵御補(bǔ)體。朱榮[4]的研究也有類似發(fā)現(xiàn)。

        2.4HiLo對骨骼肌蛋白的影響

        賀道遠(yuǎn)[9]研究發(fā)現(xiàn),28 d HiLo使肌肉質(zhì)量減少顯著,HiLo后7 d肌肉質(zhì)量又明顯增多,可見HiLo對骨骼肌蛋白的增長有明顯的抑制作用。其機(jī)制可能是氧濃度對蛋白質(zhì)合成至關(guān)重要,蛋白質(zhì)合成需要能量,特別在初期,缺氧導(dǎo)致肌細(xì)胞可利用的氧減少,ATP生成減少,導(dǎo)致骨骼肌蛋白的合成抑制。蛋白質(zhì)在運(yùn)動期間分解為主,恢復(fù)期合成占主導(dǎo),低氧使恢復(fù)期蛋白合成不充分。研究顯示HiLo顯著降低mTOR表達(dá),可推測低氧對骨骼肌增長的抑制可能是通過降低mTOR表達(dá)來而抑制骨骼肌蛋白合成的。李曉紅[10]的研究也證實(shí)HiLo抑制骨骼肌蛋白合成和p70S6K(Thr389)磷酸化,提示機(jī)體可能通過調(diào)節(jié)mTOR/p70S6K細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路來來影響骨骼肌蛋白質(zhì)的翻譯。

        2.5HiLo對心肌酶和骨骼肌酶的影響

        HiLo對心肌酶和骨骼肌酶影響的研究都是以大鼠作為受試者進(jìn)行的。朱志娜[11]對大鼠進(jìn)行HiLo(模擬海拔3500 m,4 w),HiLo后1w發(fā)現(xiàn),心肌酶SDH、LDH、ATP活性遞增非常顯著,心肌線粒體數(shù)目增多,氧化磷酸化能力增強(qiáng);毛杉杉[12]研究了28 dHiLo后,骨骼肌SDH活性顯著增強(qiáng),而LDH活性沒有明顯變化,認(rèn)為HiLo可使骨骼肌的有氧能力增強(qiáng),但對糖酵解供能能力的作用不確定。李超[13]于HiLo后1w發(fā)現(xiàn)大鼠心肌抗氧化能力增強(qiáng),抗自由基損傷能力也增強(qiáng),可見3500mHiLo對大鼠心肌的損傷是可恢復(fù)的,對低氧暴露逐漸適應(yīng)后,心功能增強(qiáng)。HiLo能有效提高心肌有氧氧化能力。

        3 HiLo對運(yùn)動能力的影響

        大量研究證實(shí)HiLo對運(yùn)動能力的提高尤其是有氧耐力的增加,在HiLo后返回平原仍能保持一段時(shí)間。HiLo提高有氧耐力的機(jī)制主要是以機(jī)體缺氧使EPO分泌增高,導(dǎo)致RBC和Hb上升,VO2max也得到促進(jìn),從而提高運(yùn)動員的有氧耐力。HiLo既促進(jìn)了氧運(yùn)輸和利用的能力,又使運(yùn)動強(qiáng)度不降低,保持肌肉的運(yùn)動能力,是提高運(yùn)動成績的有效方法。大量實(shí)踐也證明了這一點(diǎn)。黃亞茹[14]對男子橄欖球隊(duì)運(yùn)動員進(jìn)行HiLo,HiLo顯著提高了運(yùn)動員有氧耐力,12 min跑成績也明顯升高,同時(shí)無氧能力也得到一定程度的改善。王剛[3]發(fā)現(xiàn)HiLo顯著提高短道速滑、自行車等項(xiàng)目運(yùn)動員耐力水平。朱榮[4]4周HiLo顯著提高了運(yùn)動員個(gè)體無氧閾,推測可能低氧訓(xùn)練使乳酸消除能力和緩沖系統(tǒng)功能改善,從而促進(jìn)骨骼肌有氧代謝。盡管HiLo可以提高大部分運(yùn)動員的運(yùn)動能力,但是也有少數(shù)運(yùn)動員對HiLo反應(yīng)不敏感,不是所有的運(yùn)動員都能從HiLo中獲益。HiLo訓(xùn)練法的關(guān)鍵作用是既可以通過低氧刺激改善運(yùn)動員的氧運(yùn)輸和利用能力,又可以保持正常負(fù)荷強(qiáng)度的訓(xùn)練。因此,是優(yōu)于傳統(tǒng)高原訓(xùn)練的一種訓(xùn)練方法。

        4 結(jié)語

        總之,隨著HiLo研究的不斷深入和在實(shí)踐中的應(yīng)用,許多項(xiàng)目的運(yùn)動員都已受益。然而作為一種新型訓(xùn)練方法,HiLo還有許多問題比如HiLo訓(xùn)練強(qiáng)度與低氧的匹配、HiLo后訓(xùn)練效果保持的時(shí)間、不同項(xiàng)目HiLo訓(xùn)練模式的安排等需要進(jìn)行研究。

        參考文獻(xiàn)

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        作者簡介:①潘秀清(1973—),女,陜西咸陽人,碩士,講師,研究方向:運(yùn)動低氧研究。

        中圖分類號:G808.1

        文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

        文章編號:2095-2813(2015)06(c)-0040-02

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