張 健 甘春龍,2

亞高原環(huán)境下體育活動(dòng)對(duì)人體衰老過程中生理機(jī)能的影響*

張 健1甘春龍1,2

（1.貴州省體育科學(xué)研究所，貴州 貴陽 550007；2.廣西師范大學(xué) 體育與健康學(xué)院，廣西 桂林 541006）

文章分析歸納衰老和亞高原環(huán)境對(duì)人體生理機(jī)能產(chǎn)生的影響，探究亞高原環(huán)境下進(jìn)行體育活動(dòng)的作用和意義，認(rèn)為在亞高原環(huán)境下進(jìn)行體育活動(dòng)具有非常重要的意義，有助于提升人體生理機(jī)能，延緩衰老，促進(jìn)身體健康，提升生活質(zhì)量。

亞高原；體育活動(dòng)；衰老；生理機(jī)能

根據(jù)世衛(wèi)組織對(duì)人的年齡界限的劃分，44歲以下為青年人，45-59歲為中年人，60歲以上為老年人。隨著年齡的增長，人體各組織器官的衰退不可避免，尤其是在步入中年以后，衰老進(jìn)程加快，這種變化在進(jìn)入老年后會(huì)表現(xiàn)得更加明顯，并伴隨有生理機(jī)能的退行性改變，具體表現(xiàn)為新陳代謝減慢，適應(yīng)性和免疫力下降，高血壓、冠心病、肥胖癥等疾病發(fā)病率上升。適宜的體育活動(dòng)有助于提升人體生理機(jī)能，增強(qiáng)抵抗力，預(yù)防疾病，可以在一定程度上緩解衰老所帶來的健康問題。

亞高原作為一種介于平原和高原的特殊環(huán)境，在氧濃度、濕度、晝夜溫差、紫外線強(qiáng)度等方面具有特異性，亞高原環(huán)境對(duì)人體機(jī)能會(huì)產(chǎn)生一定的影響，體育活動(dòng)對(duì)人體生理機(jī)能可以產(chǎn)生積極效應(yīng)[1]。本文從生理學(xué)角度分析了衰老和亞高原環(huán)境對(duì)人體生理機(jī)能產(chǎn)生的影響以及亞高原條件下體育活動(dòng)對(duì)人體生理機(jī)能的重要意義，旨在為亞高原環(huán)境下進(jìn)行體育活動(dòng)提供理論依據(jù)。

1 衰老對(duì)人體的影響

衰老會(huì)影響人體的不同組織器官，包括肌肉組織、呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等，引起結(jié)構(gòu)和功能的退行性變化。肌肉是人體最先開始衰老的器官，隨著年齡的增長，肌肉力量下降與肌肉量流失會(huì)越來越嚴(yán)重，并嚴(yán)重影響人體身體健康與生活質(zhì)量。人體肌肉力量在20歲前會(huì)隨著年齡的增長而增長，在20-30歲之間逐漸達(dá)到峰值，在30-50歲之間肌肉力量維持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，在50歲之后肌肉力量則隨著年齡的增長而下降，并以每十年12-15%速率下降[2]，自50歲到80歲人體肌肉力量的下降總幅度達(dá)到30%，且四肢力量的下降更為突出[3]。人體的基礎(chǔ)代謝率也會(huì)隨著年齡的增長而下降，與中年人相比，老年人的基礎(chǔ)代謝率下降約15%至20%[4]。此外合成代謝的降低，分解代謝的增高，也會(huì)使新陳代謝失衡，引起組織器官功能的下降，導(dǎo)致身體脂肪組織相對(duì)增加，從而引發(fā)肥胖癥，影響健康和壽命。

人體的呼吸系統(tǒng)到20歲左右時(shí)才發(fā)育成熟，之后呼吸系統(tǒng)生理結(jié)構(gòu)便會(huì)隨著年齡的增長而逐漸出現(xiàn)退行性改變，而功能狀態(tài)在20-25歲時(shí)達(dá)到最佳，之后開始隨衰老而下降[5]。隨著呼吸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能隨增齡發(fā)生退行性改變，老年人更容易發(fā)生支氣管哮喘、慢性阻塞性肺病、肺部感染等呼吸系統(tǒng)疾病及其它并發(fā)癥[6]。衰老同時(shí)也是心血管疾病誘發(fā)的一個(gè)重要危險(xiǎn)因素，即使沒有其它危險(xiǎn)因素，衰老也會(huì)引起血管結(jié)構(gòu)和功能的變化，已有明確證據(jù)表明健康人的血管隨年齡的增長發(fā)生變化[7]，其中一個(gè)顯著變化是彈性動(dòng)脈擴(kuò)張性的降低以及血管僵硬度的增加，對(duì)血壓的調(diào)節(jié)能力下降，最終導(dǎo)致高血壓[8]，此外衰老還會(huì)引發(fā)冠心病、血脂異常等常見心血管問題。

免疫力作為機(jī)體抵抗力的標(biāo)志，是反映身體體質(zhì)的代表性指標(biāo)之一。人體隨著年齡的增長，機(jī)體免疫功能下降，導(dǎo)致人體對(duì)感染性疾病的防御能力、抗腫瘤能力、清除衰老細(xì)胞能力下降。石泉貴等人[9]通過對(duì)比高原健康老人與同地區(qū)青壯年的紅細(xì)胞免疫功能及其調(diào)節(jié)因子的變化發(fā)現(xiàn)，老年人紅細(xì)胞免疫功能下降及調(diào)控系統(tǒng)失調(diào)。

綜上所述，人體各組織器官會(huì)隨衰老過程而出現(xiàn)不同程度的生理機(jī)能的退行性改變，引發(fā)新陳代謝減慢、呼吸機(jī)能衰退、血脂異常、免疫力下降等問題，嚴(yán)重影響著人體健康與生活質(zhì)量。

2 亞高原環(huán)境對(duì)人體的影響

我國國土幅員遼闊，陸地面積約960萬平方千米，地勢西高東低呈階梯狀分布，主要包括有山地、高原、盆地、平原和丘陵五種基本地形。其中，亞高原分布比較廣泛，主要分布在貴州、四川、云南、青海等西部省份的部分地區(qū)。亞高原環(huán)境具有氧分壓、氣壓較平原地區(qū)低，同時(shí)在低溫、溫差變化、紫外線輻射等方面不如高原環(huán)境明顯的特點(diǎn)。對(duì)于高原的定義，地理學(xué)將海拔在500m以上且地面平緩的高地定義為高原[10]。在醫(yī)學(xué)上，使人體產(chǎn)生明顯生物學(xué)效應(yīng)的海拔3000m以上的地域被劃分為高原。在競技體育中，按海拔高度進(jìn)行劃分，可以將競技訓(xùn)練基地類型分為平原訓(xùn)練基地、亞高原訓(xùn)練基地和高原訓(xùn)練基地。但是目前對(duì)于亞高原的定義卻各有不同，并且劃分標(biāo)準(zhǔn)不一致。從訓(xùn)練學(xué)的角度出發(fā)，俄羅斯國家長跑主教練蘇斯洛夫?qū)⒁烁咴?xùn)練的海拔高度劃分為三個(gè)層次：3000m及以上海拔劃分為高等高度，在1200-2500m之間海拔劃分為中等高度，在1200m及以下海拔劃分為低高度[11]。而我國學(xué)者趙晉通過綜合分析，認(rèn)為應(yīng)將海拔500-1500m之間的地域劃分為亞高原[12]。

亞高原環(huán)境對(duì)人體的影響涉及多方面因素，其中低氣壓、低氧、低溫、低濕、太陽輻射等因素往往會(huì)綜合作用于人體，而低氧是其中最顯著的影響因素。隨海拔升高，大氣壓與氧分壓隨之下降，人體在亞高原環(huán)境下會(huì)處于輕度缺氧的狀態(tài)。通過習(xí)服—適應(yīng)的調(diào)節(jié)過程，亞高原環(huán)境能調(diào)動(dòng)人體生理機(jī)能，改變機(jī)體生理結(jié)構(gòu)和功能，對(duì)機(jī)體產(chǎn)生一定影響[13]。

2.1 對(duì)新陳代謝及體成分的影響

關(guān)于亞高原環(huán)境對(duì)人體的影響，目前研究較多的是關(guān)于低氧引起的體成分和新陳代謝變化，有直接證據(jù)，例如直接觀察到世居平原的人進(jìn)入低氧環(huán)境后體重出現(xiàn)下降、攝入食量減少、基礎(chǔ)代謝率升高[14]；也有間接證據(jù)，例如通過瘦素等生化指標(biāo)變化[15]，間接推斷機(jī)體能量攝入減少；通過與常氧條件下相比通過血漿自由脂肪酸靜息水平基礎(chǔ)值升高、機(jī)體動(dòng)員和利用自由脂肪酸增加，推論脂肪分解代謝增強(qiáng)[16]；通過調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)相關(guān)基因表達(dá)，或生長激素、睪酮等激素變化，推論機(jī)體分解代謝增強(qiáng)或合成代謝抑制。

國內(nèi)外研究表明，體重減輕是低氧反應(yīng)與適應(yīng)的典型特征之一[17]。高山登山者[18]、進(jìn)行高原訓(xùn)練的運(yùn)動(dòng)員[19]、低氧暴露或低氧訓(xùn)練[20]均會(huì)引起人體體重的下降。Jacopo等人[21]對(duì)不同海拔出生的新生兒進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)2000m以上海拔出生的新生兒體重明顯偏低，在2000-4500m海拔之間新生兒體重與海拔成反比，并且與社會(huì)經(jīng)濟(jì)等其它因素?zé)o關(guān)。低氧環(huán)境下體重的下降與新陳代謝有著一定的聯(lián)系。在低氧條件下，基礎(chǔ)代謝率增加，物質(zhì)消耗隨之增加，能量代謝處于負(fù)平衡狀態(tài)。低氧適應(yīng)對(duì)糖、蛋白質(zhì)和脂肪代謝均有影響，尤其對(duì)蛋白質(zhì)代謝有顯著影響。在低氧條件下，蛋白質(zhì)的合成代謝弱于分解代謝，機(jī)體處于負(fù)氮平衡[22]。唐舒寧等人[23]的研究也顯示，低氧環(huán)境下大鼠骨骼肌蛋白質(zhì)分解相關(guān)基因表達(dá)增加，合成相關(guān)基因表達(dá)減少，導(dǎo)致大鼠骨骼肌蛋白質(zhì)分解代謝大于合成代謝，肌肉萎縮，肌肉橫截面積減小，體重下降，且與攝入食量減少無明顯關(guān)系。

2.2 對(duì)呼吸機(jī)能的影響

當(dāng)機(jī)體處于亞高原環(huán)境時(shí)，呼吸中樞受到刺激，肺通氣量增大，且肺通氣量的增加與海拔高度呈正比。亞高原大氣壓和單位體積氣體氧含量相較于平原均偏低，因此在亞高原需要吸入更多的空氣，才能供給機(jī)體所需的氧。盡管亞高原下空氣密度相對(duì)較低，能減小氣體在呼吸道內(nèi)輸送時(shí)的阻力，在呼吸幅度相同情況下，機(jī)體可以做更少的功吸入相同氣量。但為了滿足人體對(duì)氧的需求，人體還需加大呼吸幅度，加快呼吸頻率，獲取更多的空氣，因此在亞高原環(huán)境下需要消耗更多的能量來獲取氧。此外，在亞高原低氧刺激下，機(jī)體呼吸系統(tǒng)會(huì)發(fā)生一系列的應(yīng)激反應(yīng)，結(jié)構(gòu)和功能隨之變化，肺部變化主要表現(xiàn)為血管床橫斷面積減小、微血管丟失等[24]，使得肺部血管重塑，形成低氧性肺動(dòng)脈高壓。

2.3 對(duì)心細(xì)血管機(jī)能的影響

亞高原環(huán)境對(duì)心細(xì)血管機(jī)能也會(huì)產(chǎn)生一定影響，由于氣壓和氧含量的下降，機(jī)體動(dòng)脈氧分壓和血氧飽和度也隨之下降，刺激交感神經(jīng)，加快心率，增加心輸出量，提升攝氧能力，滿足機(jī)體對(duì)氧的需求。低氧還會(huì)刺激EPO（促紅細(xì)胞生成素）分泌的增加，促進(jìn)機(jī)體血紅細(xì)胞的生成，有助于提升機(jī)體的有氧能力。機(jī)體在亞高原的低氧、低壓、低濕、強(qiáng)光照的環(huán)境下，還會(huì)導(dǎo)致機(jī)體內(nèi)一部分水分的流失。紅細(xì)胞數(shù)量的增多和體液的流失都會(huì)導(dǎo)致機(jī)體血液發(fā)生濃縮現(xiàn)象，血流阻力增加，加大心臟負(fù)荷。正常人從平原在進(jìn)入亞高原數(shù)天后，心率會(huì)逐漸下降至正常水平，并且安靜心率相較于上亞高原之前有所下降[25]，這是心血管系統(tǒng)對(duì)低氧環(huán)境適應(yīng)的表現(xiàn)之一，同時(shí)也表明心率儲(chǔ)備有所增加。

2.4 對(duì)免疫機(jī)能的影響

作為反映免疫機(jī)能水平高低的免疫球蛋白（Ig），有抵抗病原體、微生物和毒素的作用，常作為機(jī)體免疫功能的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。楊玉英[26]通過對(duì)比平原地區(qū)和高原不同海拔地區(qū)（2260m和3800m）的兒童、青少年及成人的血清IgA、IgM、IgG含量，發(fā)現(xiàn)中等海拔（2260m）會(huì)引起血清IgA和IgG含量升高，而高海拔地區(qū)（3800m）會(huì)引起血清IgA、IgG含量下降，IgM含量顯著升高，說明不同海拔高度對(duì)機(jī)體免疫狀態(tài)的影響是不同的，適宜的海拔高度可使免疫球蛋白升高，而過高的海拔高度則會(huì)使免疫球蛋白下降。

3 亞高原體育活動(dòng)對(duì)人體生理機(jī)能的影響

在亞高原輕度缺氧的環(huán)境下進(jìn)行體育活動(dòng)，其身體負(fù)荷原理是，人體處在運(yùn)動(dòng)缺氧和環(huán)境缺氧的雙重缺氧狀態(tài)，在一定程度上能提高機(jī)體耐受缺氧的能力，呼吸機(jī)能、心血管機(jī)能、免疫機(jī)能、新陳代謝均得到改善，提升人體的生理機(jī)能水平，有健身和緩解衰老的作用。與高原地區(qū)相比，在亞高原進(jìn)行體育活動(dòng)可以避免重度缺氧以及強(qiáng)紫外線、空氣干燥等一系列惡劣條件對(duì)機(jī)體造成的負(fù)面影響。研究顯示，適宜的低氧運(yùn)動(dòng)可以改善高血壓、高血脂和高膽固醇等生理異常，用于治療高血壓、糖尿病、心臟病等常見慢性疾病[27-30]，為人們進(jìn)行亞高原體育活動(dòng)，尤其是老年人，提供了科學(xué)依據(jù)。

3.1 對(duì)體成分及新陳代謝的影響

骨骼肌橫斷面直接反映了骨骼肌的體積大小，因此骨骼肌力量素質(zhì)與橫斷面積的關(guān)系非常密切。P.Cerretelli[31]對(duì)登山運(yùn)動(dòng)員大腿中部CT數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，低氧環(huán)境力量訓(xùn)練導(dǎo)致骨骼肌肥大的程度明顯低于平原訓(xùn)練，并且通過對(duì)比運(yùn)動(dòng)員登山前后的大腿肌肉橫斷面積，登山后運(yùn)動(dòng)員大腿肌肉橫斷面積減少了10%，分析發(fā)現(xiàn)是由于肌原纖維收縮蛋白分解代謝增強(qiáng)，合成代謝減弱，肌原纖維收縮蛋白大量降解，導(dǎo)致肌纖維變細(xì)，肌肉橫斷面積減少。研究還發(fā)現(xiàn)，肌細(xì)胞中線粒體的體積密度雖然減少了20%，但是毛細(xì)血管密度卻有所增加。由此可見，低氧訓(xùn)練會(huì)通過新陳代謝對(duì)骨骼肌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響。通過對(duì)進(jìn)行高原、亞高原訓(xùn)練的世居亞高原運(yùn)動(dòng)員的骨骼肌橫斷面積進(jìn)行測量[32]，發(fā)現(xiàn)高原組男子股四頭肌橫斷面積明顯減小，而高原組女子、亞高原組男子和女子的股四頭肌橫斷面積均無明顯變化，分析結(jié)果表明高原組男子股四頭肌橫斷面積下降的原因是絕對(duì)訓(xùn)練負(fù)荷減小，與肌肉出現(xiàn)退行性變化有關(guān)，同時(shí)也表明體育訓(xùn)練能在一定程度上緩解亞高原/低氧引起的肌肉退行性變化。低氧訓(xùn)練對(duì)脂肪代謝更加顯著，能加速脂肪分解，促進(jìn)脂肪動(dòng)員和氧化，脂肪貯量減少[25]。因此，亞高原下進(jìn)行適度體育活動(dòng)，在減脂的同時(shí)還可以有效預(yù)防瘦體重的下降。

3.2 對(duì)呼吸機(jī)能的影響

在亞高原環(huán)境下進(jìn)行體育活動(dòng)，由于空氣中氧分壓降低，機(jī)體的呼吸效率也隨之降低，而體育活動(dòng)會(huì)增加人體的耗氧量，讓人體處于雙重缺氧狀態(tài)，加大了對(duì)呼吸中樞的刺激，呼吸深度加深，呼吸頻率加快，呼吸效率提高，提升機(jī)體的攝氧量，緩解機(jī)體相對(duì)缺氧狀態(tài)。Berezovskii等人[33]研究表明，經(jīng)過間歇性低氧訓(xùn)練后，受試者的最大肺通氣量/肺活量比值和最大通氣量/潮氣量比值均顯著提高，可見低氧訓(xùn)練能提升呼吸效率，由此推論亞高原體育活動(dòng)對(duì)呼吸系統(tǒng)具有積極影響。

3.3 對(duì)心血管機(jī)能的影響

低氧適應(yīng)對(duì)心血管系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能會(huì)產(chǎn)生顯著影響，能引起毛細(xì)血管密度增加[34]，紅細(xì)胞數(shù)量（RBC）和血紅蛋白含量（Hb）增多[35]，心臟抗缺氧能力增強(qiáng)，對(duì)心血管機(jī)能具有顯著的改善作用。國際上對(duì)低氧訓(xùn)練時(shí)的RBC和Hb變化研究較為集中，研究結(jié)果也比較一致，即低氧訓(xùn)練可以提高機(jī)體的RBC和Hb值。RBC的增加意味著機(jī)體運(yùn)送氧能力的增加，表明機(jī)體有氧能力的增強(qiáng)。目前，對(duì)Hb的數(shù)據(jù)指標(biāo)均是采用Hb的相對(duì)值，因此有研究認(rèn)為要綜合考慮低氧訓(xùn)練期間的體重和血量的變化，Hb、RBC值的增多可能是機(jī)體脫水、血漿容量減少造成的。通過對(duì)普通健康人經(jīng)過4周低氧訓(xùn)練的研究，Haufe等人[36]發(fā)現(xiàn)對(duì)心血管和代謝危險(xiǎn)因子的改善效果要優(yōu)于常氧訓(xùn)練。Korkushko等人[37]研究45名進(jìn)行間歇性低氧訓(xùn)練的冠狀動(dòng)脈疾病老年患者發(fā)現(xiàn)，間歇性低氧訓(xùn)練可使血脂水平回復(fù)正常，減少心絞痛的發(fā)生，緩解心肌缺血情況。

3.4 對(duì)免疫機(jī)能的影響

大量研究發(fā)現(xiàn)，大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)會(huì)降低血清免疫球蛋白的含量，降低機(jī)體免疫力[38]，小強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)對(duì)血清免疫球蛋白影響不大，而中等強(qiáng)度的有氧運(yùn)動(dòng)能提高血清免疫球蛋白的含量，從而提高機(jī)體免疫力[39]。通過對(duì)比常氧和低氧兩種氧環(huán)境，翠玉玲[40]的研究結(jié)果表明，低氧環(huán)境下經(jīng)過長期中等強(qiáng)度訓(xùn)練后血液中游離的單核細(xì)胞數(shù)量會(huì)多于常氧環(huán)境，免疫細(xì)胞吞噬能力增強(qiáng)，但是經(jīng)過長期高強(qiáng)度訓(xùn)練后機(jī)體受病原體侵入的機(jī)會(huì)會(huì)大大增加，使免疫機(jī)能受到抑制。通過觀察國家舉重隊(duì)4周亞高原訓(xùn)練過程中的免疫變化，趙鵬[41]發(fā)現(xiàn)亞高原訓(xùn)練1周后白細(xì)胞計(jì)數(shù)（WBC）明顯下降，下到平原1周后WBC仍未能恢復(fù)到高上亞高原水平；并且與平原訓(xùn)練組對(duì)比，亞高原訓(xùn)練組WBC偏低，分析認(rèn)為亞高原訓(xùn)練對(duì)優(yōu)秀舉重運(yùn)動(dòng)員免疫能力有一定抑制作用。高歡等人[42]研究發(fā)現(xiàn)，在運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度較大的賽前高原訓(xùn)練中，訓(xùn)練的1周后白細(xì)胞計(jì)數(shù)（WBC）和淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)均有所下降2-3周，而在運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度較低的高原訓(xùn)練中WBC基本維持穩(wěn)定狀態(tài)。通過上述研究可以看出，低氧訓(xùn)練對(duì)人體免疫機(jī)能的影響較為復(fù)雜，訓(xùn)練強(qiáng)度是重要因素之一，提示亞高原體育活動(dòng)時(shí)要控制好運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。

4 展望與思考

通過以上分析可以看出，亞高原環(huán)境下進(jìn)行體育活動(dòng)具有重要意義，能減輕衰老和亞高原環(huán)境對(duì)人體生理機(jī)能產(chǎn)生的負(fù)面影響。在以往的研究中，亞高原體育活動(dòng)的研究對(duì)象主要是專業(yè)運(yùn)動(dòng)員這一特殊群體，而針對(duì)大眾人群的研究較少。因此，如何在避免在亞高原環(huán)境下體育活動(dòng)對(duì)人體造成過大負(fù)擔(dān)的前提下，把握好運(yùn)動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)量，讓大眾人群進(jìn)行科學(xué)化體育鍛煉，達(dá)到最佳的鍛煉效果，是今后研究中需要解決的問題。

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On the Influence of Sports Activity in SubPlateau on Physical Function in Aging

ZHANG Jian, etal.

(Guizhou Institute of Sports Science, Guiyang 550007, Guizhou, China)

貴州省基礎(chǔ)研究計(jì)劃（黔科合基礎(chǔ)[2018]1106）：亞高原地區(qū)老年人健身走能量消耗特征研究。

張?。?991—），碩士，研究實(shí)習(xí)員，研究方向：運(yùn)動(dòng)生理生化監(jiān)控。

甘春龍（1983—），碩士，副研究員，研究方向：高原訓(xùn)練和運(yùn)動(dòng)生理生化監(jiān)控。