(武漢體育學(xué)院研究生院 湖北 武漢 430079)

一、前言

高原地區(qū)受到地理環(huán)境的影響，氣壓會(huì)隨著海拔的升高而逐漸降低。同時(shí)，高原地區(qū)氣候變化大，空氣稀少，電離輻射和紫外線較強(qiáng)，有著獨(dú)特的自然環(huán)境[1]。隨著海拔的不斷升高，氣壓逐漸降低，人體血液就沒有充足的養(yǎng)分供應(yīng)，機(jī)體的氧分壓就會(huì)逐漸下降[2]。而高原訓(xùn)練是利用高原缺氧和運(yùn)動(dòng)缺氧的雙重刺激，加深人體的應(yīng)激反應(yīng)，從而達(dá)到提高身體各項(xiàng)機(jī)能和運(yùn)動(dòng)能力的特殊訓(xùn)練方法[3]。自1968年奧運(yùn)會(huì)在墨西哥城(2200 m)舉辦以后，高原訓(xùn)練法便得到了科研人員、教練員和運(yùn)動(dòng)員的重視[4]。目前，通過高原訓(xùn)練提升運(yùn)動(dòng)能力的水平，已成為當(dāng)前教練員的切入點(diǎn)。有研究證明，高原訓(xùn)練是一個(gè)在體能、生理上充分調(diào)動(dòng)運(yùn)動(dòng)員最大運(yùn)動(dòng)能力的過程。而本文就高原訓(xùn)練提高運(yùn)動(dòng)員競(jìng)技成績(jī)的生理學(xué)機(jī)制進(jìn)行研究，整合和分析相關(guān)生理指標(biāo)的變化，給予教練員、運(yùn)動(dòng)員及運(yùn)動(dòng)健身愛好者較全面的參考指標(biāo)。

二、高原訓(xùn)練的生理學(xué)機(jī)制

(一)高原訓(xùn)練與呼吸機(jī)能

最大攝氧量：

最大攝氧量是反應(yīng)心肺功能整體儲(chǔ)備和最大有氧代謝能力的客觀指標(biāo)[5]。黃好好[6]讓5名游泳運(yùn)動(dòng)員在澳洲高原進(jìn)行訓(xùn)練，測(cè)試發(fā)現(xiàn)他們的肺活量可達(dá)到4000～7000mL，最大吸氣與最大呼氣的差值為12～15cm，而最大攝氧量為4.5～7.5L/min，與安靜時(shí)的各指標(biāo)相比，高處20倍；而一般人的肺活量約為3200mL，呼吸差僅為4～8cm，最大攝氧量為2.5～3 L/min，比正常安靜時(shí)大10倍。邱俊[7]等對(duì)12名現(xiàn)代五項(xiàng)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行4周的高原訓(xùn)練，通過最大攝氧量的測(cè)試指標(biāo)顯示，男性運(yùn)動(dòng)從最初的(4.92±0.03)L/min增長(zhǎng)到(5.02±0.06)L/min，而女性運(yùn)動(dòng)員從(3.25±0.04)L/min上升到(3.49±0.03)L/min。不難看出，低氧環(huán)境的訓(xùn)練在一定程度上能增加運(yùn)動(dòng)員的有氧代謝能力，從而提高機(jī)體對(duì)氧氣的利用和運(yùn)輸作用，改善心肺功能。

(二)高原訓(xùn)練與心血管系統(tǒng)

1.心率

心率這一指標(biāo)在制定訓(xùn)練強(qiáng)度、指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練等方面有重要作用，它簡(jiǎn)單直觀、較易監(jiān)測(cè)等特點(diǎn)成為大家首選的參照指標(biāo)[8]。甘春龍等將19名運(yùn)動(dòng)員分為高原-平原組和高原-亞高原組，一段時(shí)間的平原訓(xùn)練后，進(jìn)行三周的高原訓(xùn)練，再分別進(jìn)行三周的平原和亞高原訓(xùn)練，重復(fù)兩次，經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)前者的心率從平原的202±11變到高原的190±8，最后回到平原的202±11，第二次所測(cè)結(jié)果類似；后者從平原的211±11到高原的206±15，最后回到平原為196±7，這一系列變化可能與心肌細(xì)胞供氧能力下降有關(guān)。高全忠[9]對(duì)8名女性運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行4周的高原訓(xùn)練后，發(fā)現(xiàn)進(jìn)入高原第1周心率上升明顯，隨后持續(xù)下降，并在第4周接近上高原前的心率，且下高原后的第2周心率低于上高原前的水平?？傊?，在相同的負(fù)荷條件下進(jìn)行訓(xùn)練，運(yùn)動(dòng)員在進(jìn)入高原地區(qū)后心率下降，表明運(yùn)動(dòng)員機(jī)體適應(yīng)能力有所提高。因此，我們可以通過低氧下的心率指標(biāo)，監(jiān)控運(yùn)動(dòng)員在高原環(huán)境中的訓(xùn)練強(qiáng)度，從而達(dá)到逐漸提高運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的效果。

2.紅細(xì)胞(RBC)和血紅蛋白(HB)

人體內(nèi)的血液是由血漿和血細(xì)胞組成，而血細(xì)胞中RBC占主要成分，是氧氣和二氧化碳運(yùn)輸?shù)闹饕绞?；因此，RBC數(shù)量的變化在一定程度上反映了機(jī)體對(duì)氧氣和排二氧化碳運(yùn)輸?shù)哪芰?。HB是一種結(jié)合蛋白質(zhì)，為RBC的主要成分，在氧分壓高時(shí)易與氧氣結(jié)合，成為運(yùn)輸氧的主要載體，它的指標(biāo)大小在很大程度上反映了運(yùn)動(dòng)員有氧運(yùn)動(dòng)能力。狄玉峰[10]等對(duì)11名馬拉松運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行4周的亞高原低氧環(huán)境訓(xùn)練，并分4階段測(cè)量發(fā)現(xiàn)HB的濃度從(165.30±0.856)g/L上升到(178.33±0.88)g/L。卓金源[11]等對(duì)19名籃球運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行21天的高原訓(xùn)練，經(jīng)測(cè)試RBC從(4.97±0.30)×1012/L增加到(5.27±0.27)×1012/L；HB從(153.32±7.31)g/L上升到(161.38±6.86)g/L，且兩者在數(shù)值上呈遞增趨勢(shì)。而隗廣清[12]發(fā)現(xiàn)，18名越野滑雪運(yùn)動(dòng)員在4周的高原訓(xùn)練中，第5天HB指標(biāo)顯著升高，四周后達(dá)到一個(gè)較高水平。李強(qiáng)[13]在中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練中也發(fā)現(xiàn)類似現(xiàn)象，HB指標(biāo)在4周的高原訓(xùn)練后，從(152.37±8.27)g/L上升到(171.32±9.25)g/L?？偟膩碚f，在高原訓(xùn)練期間，運(yùn)動(dòng)員RBC和HB的濃度有所上升，這與運(yùn)動(dòng)員逐漸適應(yīng)環(huán)境和運(yùn)動(dòng)負(fù)荷對(duì)機(jī)體的刺激有關(guān)，從而增強(qiáng)機(jī)體攝取氧和運(yùn)輸二氧化碳的能力，提高運(yùn)動(dòng)員的有氧代謝能力。

3.促紅細(xì)胞生成素(EPO)

在耐力運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中，運(yùn)動(dòng)員的成績(jī)與其自身的有氧代謝能力息息相關(guān)，而血液載氧能力又是機(jī)體有氧代謝的重要環(huán)節(jié)，EPO是機(jī)體在生理?xiàng)l件和失血后調(diào)控RBC生成的主要生長(zhǎng)因子，對(duì)RBC生成起重要作用，從而有效提高機(jī)體適應(yīng)高原缺氧的能力[14]。孟志軍[15]等人對(duì)39名賽艇運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行8周高原訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)EPO在高原訓(xùn)練第3天為14.27±4.46，與進(jìn)入高原前的值11.05±3.16相比顯著升高，在高原訓(xùn)練第55天測(cè)得值為10.41±3.54。錢風(fēng)雷[16]等為5名自由泳運(yùn)動(dòng)員安排三個(gè)階段的訓(xùn)練，包括3周高原訓(xùn)練準(zhǔn)備期、3周高原訓(xùn)練期及3周訓(xùn)練后的比賽期，發(fā)現(xiàn)EPO指標(biāo)的變化相似，初入高原時(shí)EPO急劇上升，隨著訓(xùn)練時(shí)間的延長(zhǎng)，EPO緩慢下降。以上實(shí)驗(yàn)不難看出EPO的急劇上升與高原環(huán)境對(duì)運(yùn)動(dòng)員的刺激有關(guān)，標(biāo)志著高原訓(xùn)練后運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的提高；之后EPO的降低在一定程度上表明機(jī)體對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力。

4.血乳酸

乳酸是供能體系的重要中間產(chǎn)物，它既是糖酵解功能系統(tǒng)的最終產(chǎn)物，又是有氧代謝功能系統(tǒng)的氧化基礎(chǔ)。它在耐力訓(xùn)練中可以用于評(píng)定運(yùn)動(dòng)員有氧耐力水平。血乳酸作為評(píng)定運(yùn)動(dòng)能力的指標(biāo)之一，表現(xiàn)在完成相同的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，以血乳酸濃度低者為佳[17]。李強(qiáng)[13]等對(duì)遼寧省田徑隊(duì)的8名男子中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行4周高原訓(xùn)練，測(cè)得血乳酸水平在平原時(shí)為(7.24±1.03)mmol/l，進(jìn)入高原后第1周血乳酸急劇上升到(14.26±4.29)mmol/l，經(jīng)過后3周的高原訓(xùn)練后，血乳酸水平逐漸下降，第4周測(cè)得值為(8.01±1.53)mmol/l，進(jìn)入高原后最初的乳酸升高可能與運(yùn)動(dòng)員剛進(jìn)入高原，氧氣不足使無氧代謝增加有關(guān)，而后來的乳酸值下降表明機(jī)體逐漸對(duì)環(huán)境的適應(yīng)過程。賈靜[18]發(fā)現(xiàn)10名賽艇運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行6周高原訓(xùn)練后，血乳酸含量較同等訓(xùn)練強(qiáng)度下的平原訓(xùn)練有所下降。以上研究說明恰當(dāng)?shù)母咴?xùn)練能使運(yùn)動(dòng)員的耐血乳酸能力提髙，從而使有氧運(yùn)動(dòng)能力有所提髙。

(三)高原訓(xùn)練與內(nèi)分泌系統(tǒng)

1.血尿素

血尿素作為機(jī)體內(nèi)蛋白質(zhì)的一個(gè)分解代謝產(chǎn)物，在一定的意義上可以反映體內(nèi)蛋白質(zhì)的分解代謝情況。此外，當(dāng)人體機(jī)能水平下降時(shí)，血尿素也產(chǎn)生類似升高的變化，故可以作為推測(cè)承受運(yùn)動(dòng)負(fù)荷大小和檢測(cè)疲勞的指標(biāo)。賈靜[18]對(duì)貴州賽艇隊(duì)10名運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行9周訓(xùn)練，包括初始的2周平原訓(xùn)練、6周高原訓(xùn)練和最后1周平原訓(xùn)練，測(cè)得起初的平原訓(xùn)練血尿素值為(6.20±0.85)mmol/l，進(jìn)入高原后的第3天突然升高為(7.40±0.54)mmol/l，之后的5周高原訓(xùn)練中血尿素逐漸下降，在第8周時(shí)降到(6.73±0.51)mmol/l，而最后1周的平原后測(cè)得血尿素變?yōu)?5.90±0.67)mmol/l。狄玉峰[10]等研究表明，運(yùn)動(dòng)員在4周的亞高原訓(xùn)練期間，尿素氮呈逐漸下降趨勢(shì)，并且均保持在運(yùn)動(dòng)員安靜值的正常范圍內(nèi)。綜上所述，在高原訓(xùn)練期間，運(yùn)動(dòng)員是能適應(yīng)高原環(huán)境及運(yùn)動(dòng)負(fù)荷對(duì)機(jī)體的刺激，從而表現(xiàn)出一個(gè)良好的身體機(jī)能狀況。

2.睪酮

睪酮用于監(jiān)控運(yùn)動(dòng)員的機(jī)能狀態(tài)，其水平是反映機(jī)體對(duì)訓(xùn)練刺激適應(yīng)情況的重要指標(biāo)。增加的睪酮可以通過增加靜止骨骼肌衛(wèi)星細(xì)胞的數(shù)量、運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的大小以及促進(jìn)機(jī)體合成代謝等機(jī)制，引起骨骼肌的肥大和力量的增加[19]。于濤[20]等21名女子舉重運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行5高原訓(xùn)練，不同訓(xùn)練階段的血睪酮測(cè)試指標(biāo)顯示，在進(jìn)入亞高原訓(xùn)練的第1周血睪酮上升明顯，在第2周時(shí)達(dá)到最高水平，在隨后的訓(xùn)練中其值一直處于較高水平，在下高原后雖有下降，但仍高于最初進(jìn)入高原前的水平。隗廣清[12]實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在高原訓(xùn)練的4周內(nèi)，運(yùn)動(dòng)員機(jī)體的血清睪酮水平顯著性提高。這些指標(biāo)總的反映了運(yùn)動(dòng)員在高原訓(xùn)練期間，都有一個(gè)較高水平的身體機(jī)能狀況，并能較好的適應(yīng)高原所帶來的低壓缺氧環(huán)境。

3.皮質(zhì)醇

皮質(zhì)醇屬于異化激素，它能抑制蛋白質(zhì)的合成，抑制下丘腦—垂體—性腺系統(tǒng)和睪丸間質(zhì)細(xì)胞分泌睪酮，加速糖原、脂肪和蛋白質(zhì)的分解，有利于運(yùn)動(dòng)時(shí)提供能量，但運(yùn)動(dòng)后持續(xù)保持高水平狀態(tài)會(huì)造成機(jī)體分解代謝過強(qiáng)，不利于機(jī)體恢復(fù)[21]。任志勇[22]等納入168名男運(yùn)動(dòng)員和60名女性運(yùn)動(dòng)員高原訓(xùn)練前后血皮質(zhì)醇的變化值，通過Meta分析發(fā)現(xiàn)：高原訓(xùn)練前后男女運(yùn)動(dòng)員血皮質(zhì)醇變化不大，賽前男女運(yùn)動(dòng)員血皮質(zhì)醇與高原訓(xùn)練結(jié)束時(shí)無顯著差異，這一結(jié)果表明高原訓(xùn)練對(duì)運(yùn)動(dòng)員血清皮質(zhì)醇水平的影響不大。

(四)高原訓(xùn)練對(duì)免疫機(jī)能的影響

白細(xì)胞(WBC)俗稱白血球，是人體血液中非常重要的一類血細(xì)胞，其主要作用是吞噬細(xì)菌、防御疾病，是人體與疾病斗爭(zhēng)的“衛(wèi)士”。正常成人血液中的白細(xì)胞數(shù)目為(4～10)×109/L。運(yùn)動(dòng)會(huì)引起WBC的某些指數(shù)改變，隨之對(duì)人體免疫反應(yīng)和免疫功能也將有一定影響，這種變化是機(jī)體對(duì)外界環(huán)境的一種應(yīng)激反應(yīng)[23]。而高原訓(xùn)練期間WBC的指標(biāo)變化能在一定程度上反應(yīng)運(yùn)動(dòng)員的機(jī)體免疫功能[24]。郭洪海[25]等對(duì)16名速滑運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行3階段的訓(xùn)練，分別為高原訓(xùn)練前的準(zhǔn)備階段、3周的高原訓(xùn)練及下高原后的平原調(diào)整階段，經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)員體內(nèi)的WBC在進(jìn)入高原的初始階段急劇下降，隨后開始恢復(fù)，最后甚至?xí)^原有的WBC數(shù)量。陶曉黎[26]、高歡[27]等分別男子游泳運(yùn)動(dòng)員和男子賽艇運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的高原訓(xùn)練，與高原前相比，WBC均低于高原前的水平。但盧鐵元[28]等通過高原訓(xùn)練的監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，WBC出現(xiàn)降—升—降—升的變化趨勢(shì)。孟志軍[29]對(duì)9名長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行4周的1900-2600米交替訓(xùn)練，1周后白細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和單核細(xì)胞數(shù)量下降，中性粒細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞的數(shù)量和百分比都下降，但下降不明顯。從這些研究表明，長(zhǎng)時(shí)間高原訓(xùn)練可能導(dǎo)致免疫機(jī)能下降，但適度的高原訓(xùn)練對(duì)運(yùn)動(dòng)員免疫系統(tǒng)造成的影響不顯著。

三、結(jié)論與建議

與平原地區(qū)訓(xùn)練相比，適當(dāng)?shù)母咴?xùn)練可以有效增強(qiáng)機(jī)體呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)等的機(jī)能狀況，并在一定程度上改善運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)能力。而掌握好高原訓(xùn)練的訓(xùn)練量，既要達(dá)到訓(xùn)練強(qiáng)度與效果，又要避免訓(xùn)練強(qiáng)度超過機(jī)體的承受范圍極為重要，也是目前高原訓(xùn)練研究中的不足之處。因此，將訓(xùn)練內(nèi)容、訓(xùn)練效果和訓(xùn)練監(jiān)控進(jìn)行有效結(jié)合，科研人員和教練員間密切配合，才能最大程度地提高運(yùn)動(dòng)員的科學(xué)化訓(xùn)練水平和運(yùn)動(dòng)成績(jī)。