李惠霖，李博陽，王 雪，強(qiáng)玉婷，朱文赫 (吉林醫(yī)藥學(xué)院，吉林 吉林 132013)

高原訓(xùn)練是指利用高原低壓、低氧環(huán)境以及運(yùn)動缺氧的雙重刺激來激發(fā)運(yùn)動員機(jī)體的補(bǔ)償機(jī)制，同時通過提高訓(xùn)練難度和負(fù)荷量,使運(yùn)動員的最大運(yùn)動能力在體能和生理上得到充分的發(fā)揮[1]。當(dāng)運(yùn)動員受到高原低氧環(huán)境和運(yùn)動所致缺氧的刺激時，機(jī)體將產(chǎn)生一系列抗缺氧的生理反應(yīng)[2]，從而導(dǎo)致攝取氧、運(yùn)輸氧和利用氧的能力在不同程度上有所提高，進(jìn)而影響運(yùn)動能力及運(yùn)動成績。高原訓(xùn)練對機(jī)體有著十分廣泛的影響，本文對高原訓(xùn)練時運(yùn)動員呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、骨骼肌系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、免疫功能、神經(jīng)系統(tǒng)等方面的生理學(xué)機(jī)制作以綜述。

1 高原訓(xùn)練對運(yùn)動員的呼吸系統(tǒng)的影響

1.1 最大攝氧量

最大攝氧量(VO2max)是指人體在運(yùn)動過程中每分鐘攝入的最高氧氣含量，它是能夠充分反映機(jī)體有氧代謝能力變化的指標(biāo)。高炳宏[3]等觀察15名游泳運(yùn)動員進(jìn)行為期2周的模擬“高住低練”，運(yùn)動員的VO2max以及VO2max/kg分別提升了4.7%和4.35%。馬小明[4]隨機(jī)選取了200名內(nèi)地學(xué)生、200名在青海短居的大學(xué)生和200名在青海久居的大學(xué)生，對他們的身體機(jī)能指標(biāo)與身體素質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行比較，結(jié)果表明，隨著入住高原的時間不斷延長，VO2max也在不斷增高，運(yùn)動能力得到一定提高。劉鴻志[5]將籃球運(yùn)動員在海拔2500 m高度下進(jìn)行為期21 d的間歇性低氧訓(xùn)練(IHT)，結(jié)果顯示，運(yùn)動員的VO2max的絕對值和相對值分別增加了6.5%和7.8%。但也有相關(guān)研究認(rèn)為高原訓(xùn)練對VO2max的變化無明顯影響。宋淑華[6]將運(yùn)動員進(jìn)行28 d高住的高練低訓(xùn)，結(jié)果顯示對運(yùn)動員的VO2max影響不明顯。研究結(jié)果的差異可能與訓(xùn)練項(xiàng)目和訓(xùn)練方案有一定聯(lián)系；而且最大攝氧量也受遺傳因素的影響，個體差異性也會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1.2 肺通氣功能

高原訓(xùn)練時的通氣反應(yīng)包括興奮性和抑制性反應(yīng)，很大程度上受到低氧程度和低氧持續(xù)時間的影響，但主要表現(xiàn)為肺通氣功能增強(qiáng)促進(jìn)肺泡氧分壓升高，從而提高肺部氣體交換能力[7]。

1.3 肺彌散能力

García[8]在海拔1850 m高度下對游泳運(yùn)動員進(jìn)行14 d的高原訓(xùn)練，盡管每分鐘肺泡通氣量下降、每升肺泡容積的一氧化碳彌散量增加，但肺彌散能力變化極小，無顯著差異。因此，個體差異、研究標(biāo)本數(shù)量以及海拔高度均可對研究結(jié)果產(chǎn)生影響。

2 高原訓(xùn)練對運(yùn)動員的心血管系統(tǒng)的影響

高原訓(xùn)練初期，運(yùn)動員的心率會呈一定幅度的升高。高原空氣密度較大因此心臟需要增加泵血量來滿足機(jī)體血液的供應(yīng)。高原訓(xùn)練不僅對心肌功能有益，心臟泵血能力也能得到一定程度的增強(qiáng)[9]。白雪[10]對比賽前高原訓(xùn)練的各項(xiàng)生理生化指標(biāo)研究發(fā)現(xiàn)，在平原準(zhǔn)備期間晨脈趨于下降，在高原訓(xùn)練初期晨脈先是上升達(dá)峰值，隨后高原訓(xùn)練的進(jìn)行期間，晨脈又逐漸下降至穩(wěn)定，表明機(jī)體并沒有出現(xiàn)疲勞累積損傷，說明高原訓(xùn)練對運(yùn)動員的心血管產(chǎn)生了一定有利的影響。王旭萍[11]研究表明高原環(huán)境可以使得心肌細(xì)胞發(fā)生形態(tài)學(xué)上的改變。Sanz-Quinto[12]等在海拔3900 m高度下對職業(yè)輪椅運(yùn)動員進(jìn)行訓(xùn)練，結(jié)果顯示，高原訓(xùn)練會對心電圖R-R間期差異、靜息心率、氧飽和度、舒張壓和收縮壓產(chǎn)生一定的影響。Liu[13]等研究表明，隨著機(jī)體在高原環(huán)境中不斷適應(yīng)，每搏輸出量會相對降低；而回到平原常氧環(huán)境后，每搏輸出量會呈顯著提高的趨勢。因此，高原訓(xùn)練可以通過加快心率，從而擴(kuò)張外周血管、減弱血液循環(huán)的阻力來增大心輸出量，進(jìn)而加快血液流速，增強(qiáng)運(yùn)氧能力[14]。

3 高原訓(xùn)練對運(yùn)動員的骨骼肌系統(tǒng)的影響

Wang[15]將Nrf2信號通路敲除(KO)小鼠與野生型(WT)小鼠暴露于常氧和低氧環(huán)境48 h后，進(jìn)行跑臺運(yùn)動至力竭，發(fā)現(xiàn)Nrf2 KO小鼠的運(yùn)動能力在Nrf2信號通路缺失的情況下沒有明顯提高，但48 h低氧適應(yīng)增強(qiáng)了WT小鼠的運(yùn)動能力，表明低氧可以通過參與骨骼肌Nrf2信號以促進(jìn)小鼠的運(yùn)動能力，其機(jī)制可能與Nrf2、HIF-1、AMPK信號的上調(diào)以及參與抗氧化、糖原代謝和脂肪酸代謝以及線粒體生成的基因表達(dá)相關(guān)。不僅如此，高原訓(xùn)練可以提高骨骼肌有氧代謝酶的活性。高鵬華[16]研究表明，間歇性低氧訓(xùn)練后大鼠的骨骼肌中LDH、SDH以及ATP酶活性顯著提高。趙鵬[17]通過研究不同低氧訓(xùn)練模式下大鼠骨骼肌超微結(jié)構(gòu)改變發(fā)現(xiàn)，低氧訓(xùn)練后骨骼肌出現(xiàn)血管凹入肌絲內(nèi)、肌衛(wèi)星細(xì)胞等現(xiàn)象，同時骨骼肌中的線粒體數(shù)量增加、體積增大，嵴結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。表明高原訓(xùn)練能夠刺激機(jī)體產(chǎn)生酶的適應(yīng)性變化，通過增強(qiáng)骨骼肌的氧化能力和線粒體的氧化磷酸化能力改善機(jī)體對氧的利用能力以及有氧代謝能力，從而更好地適應(yīng)高原環(huán)境、提高氧的利用率。

4 高原訓(xùn)練對運(yùn)動員的內(nèi)分泌系統(tǒng)的影響

血睪酮可以促進(jìn)骨骼肌和組織蛋白質(zhì)的合成代謝，是評定運(yùn)動員在疲勞訓(xùn)練后恢復(fù)訓(xùn)練時的身體指標(biāo)。睪酮值越高，反映機(jī)體狀態(tài)越好，睪酮值越低，則反應(yīng)機(jī)體狀態(tài)越差。夏宇馨[18]對速滑運(yùn)動員進(jìn)行模擬高原訓(xùn)練，結(jié)果顯示，從模擬高原訓(xùn)練初期至最后1周，睪酮值呈持續(xù)下降趨勢，但在最后一周睪酮值明顯提高，運(yùn)動能力也有所提升，并且回到平原6 d后測得睪酮值比進(jìn)氧艙前提高5.51 μg/L，表明隨著運(yùn)動員對高原環(huán)境的適應(yīng)，肌肉的恢復(fù)能力加快，機(jī)體狀態(tài)得到改善。皮質(zhì)醇可以促進(jìn)組織蛋白質(zhì)和脂肪的分解。趙少平[19]等研究結(jié)果顯示，運(yùn)動員在高原訓(xùn)練初期由于對訓(xùn)練和環(huán)境的不適應(yīng)導(dǎo)致皮質(zhì)醇下降，在訓(xùn)練中后期由于達(dá)到訓(xùn)練負(fù)荷最大值導(dǎo)致皮質(zhì)醇增加，在訓(xùn)練結(jié)束后皮質(zhì)醇又下降至訓(xùn)練前水平。不僅如此，在高原訓(xùn)練期間，睪酮和皮質(zhì)醇的比值總體呈上升趨勢，表明機(jī)體內(nèi)蛋白質(zhì)合成大于分解，機(jī)體對高原環(huán)境的適應(yīng)性較好，有助于提高運(yùn)動疲勞后的恢復(fù)速度，從而提高機(jī)體的運(yùn)動水平。

5 高原訓(xùn)練對運(yùn)動員的免疫功能的影響

CD3+可以反映細(xì)胞免疫功能。Wang[20]通過對20名男子足球運(yùn)動員進(jìn)行為期4周的低氧訓(xùn)練后得出結(jié)果，低氧訓(xùn)練組運(yùn)動員的T淋巴細(xì)胞總數(shù)CD3+呈增加趨勢，而CD4+、CD8+、CD4+/CD8+則無顯著改變，證明高原訓(xùn)練可能會促進(jìn)機(jī)體的免疫能力提高。但是，也有研究表明高原環(huán)境可能抑制機(jī)體免疫功能。許文勝[22]將小鼠分為3組：不進(jìn)行低氧暴露(H0)組、低氧暴露1次(H1)組和低氧暴露4次(H4)組，隨后檢測免疫器官及免疫細(xì)胞功能的變化情況，結(jié)果顯示，H4組小鼠脾指數(shù)和胸腺指數(shù)均低于對照組；與H1組相比，H4組吞噬百分率及吞噬指數(shù)稍增高，且淋巴細(xì)胞在低氧環(huán)境中呈下降趨勢，表明低氧可能會抑制小鼠的免疫功能，但小鼠隨著低氧暴露次數(shù)的增加對低氧環(huán)境的適應(yīng)能力也逐漸加強(qiáng)。作為免疫系統(tǒng)第一道防線的紅細(xì)胞可以參與機(jī)體免疫調(diào)節(jié)。高原訓(xùn)練早期，機(jī)體促紅細(xì)胞生成素代償性增強(qiáng)能夠促進(jìn)紅細(xì)胞數(shù)目增多，并增強(qiáng)紅細(xì)胞的免疫功能。隨著高原訓(xùn)練的進(jìn)行，高原訓(xùn)練負(fù)荷量不斷加重，異常紅細(xì)胞數(shù)量不斷增多，而正常紅細(xì)胞數(shù)目逐漸減少，紅細(xì)胞無法正常發(fā)揮生理作用，進(jìn)而導(dǎo)致紅細(xì)胞免疫功能下降[22]。因此，高原訓(xùn)練方法、訓(xùn)練強(qiáng)度、訓(xùn)練時間、海拔高度等因素的不同都可能對機(jī)體的免疫功能產(chǎn)生影響[23]，運(yùn)動員在進(jìn)行高原訓(xùn)練前要充分考慮這些因素所帶來的影響，盡可能減少不良反應(yīng)，最大限度地提高運(yùn)動員運(yùn)動能力。

6 高原訓(xùn)練對運(yùn)動員的神經(jīng)系統(tǒng)的影響

郭明方[24]等研究表明，通過高住低練法可以影響腦和神經(jīng)組織的抗缺氧能力，從而使得神經(jīng)系統(tǒng)的工作能力得到一定程度的改善。陳耕春[25]等通過間歇性低氧訓(xùn)練分別對小鼠和人進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示，安靜組小鼠丙二醛含量最多、超氧化物歧化酶含量最少，運(yùn)動低氧組小鼠丙二醛含量最少、超氧化物歧化酶含量最多；人體實(shí)驗(yàn)后的大部分測試成績有顯著提升，證明間歇性低氧訓(xùn)練可以促進(jìn)神經(jīng)組織的代謝能力和抗缺氧能力。

7 小 結(jié)

高原訓(xùn)練對運(yùn)動員身體機(jī)能有促進(jìn)作用，但也存在著一定的缺點(diǎn)，如運(yùn)動員體重的下降、免疫能力降低等，因此，傳統(tǒng)高原訓(xùn)練方法仍然需要改進(jìn)。近年來，隨著模擬高原訓(xùn)練的興起，更多科學(xué)的高原訓(xùn)練方法被應(yīng)用以減少高原訓(xùn)練對機(jī)體的副作用，從而最大限度地提高運(yùn)動成績。