職業(yè)教育論文-高原訓(xùn)練對運(yùn)動能力的影響機(jī)制探析.doc

職業(yè)教育論文-高原訓(xùn)練對運(yùn)動能力的影響機(jī)制探析【內(nèi)容提要】隨著競技體育的不斷發(fā)展和運(yùn)動技術(shù)水平的迅猛提高，高原訓(xùn)練作為一種輔助手段會更加引起國內(nèi)外體育界的重視。高原訓(xùn)練的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和基礎(chǔ)理論的研究得到了重視和完善，形成了較為豐富的理論和實(shí)踐體系。本文就高原訓(xùn)練對生理、生化機(jī)能的影響加以研究?！菊}】人體運(yùn)動科學(xué)【關(guān)鍵詞】高原訓(xùn)練/運(yùn)動能力/機(jī)制高原訓(xùn)練是指有目的、有計(jì)劃地將運(yùn)動員組織到具有適宜海拔高度的地區(qū)，進(jìn)行定期的專項(xiàng)運(yùn)動訓(xùn)練的方法1。國內(nèi)外訓(xùn)練工作者在20世紀(jì)60年代就開始注意到，生活在高原地區(qū)的運(yùn)動員具有較高的耐久力。因此高原訓(xùn)練得到國內(nèi)外體育界的普遍重視2，同時高原訓(xùn)練的方法也不斷改進(jìn)，并采取了一些新的訓(xùn)練手段及模擬訓(xùn)練方法（如：高住低練訓(xùn)練法、間歇性低氧訓(xùn)練、低壓氧倉訓(xùn)練、呼吸低氧混合氣體、模擬高原訓(xùn)練場館、可調(diào)氧分壓式睡倉等）。參與高原訓(xùn)練的項(xiàng)目已由原來的一些主要耐力運(yùn)動項(xiàng)目，如中長跑3、競走4、自行車5等，發(fā)展到幾乎所有的奧運(yùn)會項(xiàng)目。因此，高原訓(xùn)練仍是目前體育科研中的一大研究熱點(diǎn)。1高原訓(xùn)練對運(yùn)動能力的影響機(jī)制高原訓(xùn)練對機(jī)體產(chǎn)生的生理反應(yīng)是極其復(fù)雜的，并且存在著不同的適應(yīng)規(guī)律。一般認(rèn)為，人在高原低氧條件下，紅細(xì)胞生成增多，呼吸循環(huán)功能增強(qiáng)是機(jī)體在該條件下進(jìn)行的生理性代償?shù)幕痉绞?，而循環(huán)功能的增強(qiáng)是這種代償反應(yīng)最重要的表現(xiàn)，機(jī)體通過神經(jīng)反射和高層次神經(jīng)中樞的調(diào)節(jié)、控制作用使心輸出量和循環(huán)血容量增加，補(bǔ)償細(xì)胞內(nèi)降低了的氧含量，從而提高耐受缺氧的能力，適應(yīng)惡劣的低氧環(huán)境，以維持正常的生命活動6。從目前的研究結(jié)果分析，高原訓(xùn)練對有氧代謝能力的提高有積極作用，其機(jī)制可能是高原訓(xùn)練可改善心臟功能及提高紅細(xì)胞和血紅蛋白水平，有利于氧的傳送；同時，紅細(xì)胞內(nèi)2,3-二磷酸甘油酸濃度增加及骨骼肌毛細(xì)血管數(shù)量和形態(tài)的改善，有利于氧的釋放和彌散，從而導(dǎo)致機(jī)體的V,o,2max增加。另外，高原訓(xùn)練可使骨骼肌線粒體氧化酶活性升高，導(dǎo)致機(jī)體利用氧的能力及氧化磷酸化能力增加。以上綜合作用使機(jī)體的有氧代謝能力得到提高1。1.1高原訓(xùn)練對紅細(xì)胞的影響機(jī)制1.1.1高原訓(xùn)練使機(jī)體出現(xiàn)一系列代償性反應(yīng)由于高原自然環(huán)境相對缺氧，導(dǎo)致機(jī)體出現(xiàn)一系列代償性反應(yīng)。首先缺氧較早的反應(yīng)是紅細(xì)胞生成素增加，刺激骨髓造血組織釋放大量的紅細(xì)胞，使血紅蛋白值增加，以便攜帶和運(yùn)送更多的氧氣到體內(nèi)各組織，適應(yīng)機(jī)體的需氧量，所以，高原訓(xùn)練期間最直接最重要的指標(biāo)是血紅蛋白。我國中長跑、游泳、自行車、滑冰等項(xiàng)目多年來高原訓(xùn)練的實(shí)踐表明，高原訓(xùn)練期間，運(yùn)動員晨脈下降，血紅蛋白增多，乳酸曲線右移值逐周遞減，筆者跟隨甘肅中長跑、自行車隊(duì)高原訓(xùn)練期間對運(yùn)動員主要生理指標(biāo)的探測也證明了這一點(diǎn)。血紅蛋白值的增加，并不是呈直線的，而是呈螺旋狀的，總的趨勢上升，但隨著強(qiáng)度的加大而間或下降7。1.1.2高原訓(xùn)練影響紅細(xì)胞的因素研究表明，高原可導(dǎo)致機(jī)體紅細(xì)胞(RBC)和血紅蛋白(Hb)不同程度的增加。但關(guān)于高原訓(xùn)練期間促紅細(xì)胞生成素(EPO)的變化情況，研究結(jié)果并不一致8。馮連世9等通過系統(tǒng)觀察高原訓(xùn)練期間優(yōu)秀中長跑運(yùn)動員血清EPO、RBC、Hb、網(wǎng)織紅細(xì)胞(RC)及血球壓(HCT)的變化規(guī)律，探討高原訓(xùn)練對紅細(xì)胞生成的作用，為科學(xué)地進(jìn)行高原訓(xùn)練提供參考依據(jù)。高原訓(xùn)練缺氧與EPOEPO是一種調(diào)節(jié)紅系祖細(xì)胞生成的激素，其血清濃度隨血氧含量的變化而發(fā)生相應(yīng)的改變，以維持機(jī)體在低氧或高氧環(huán)境中正常的生理功能，但當(dāng)它的血氧濃度過高或過低時，會引起紅細(xì)胞增多或紅細(xì)胞生成不足。研究表明，只要血氧濃度下降持續(xù)4小時以上，就會刺激體內(nèi)EPO合成的數(shù)量增加，繼之血液中EPO濃度增加，血紅蛋白濃度和血細(xì)胞壓積增高10。當(dāng)機(jī)體處于缺氧狀態(tài)下，血中EPO濃度會急劇上升，甚至超過正?；€1000倍以上，但這種變化只在缺氧時間超過4小時以上時才會發(fā)生。高原環(huán)境與紅細(xì)胞生成紅細(xì)胞生成增加，通過網(wǎng)織紅細(xì)胞(RC)數(shù)量的增加，血清鐵和鐵蛋白的減少得以表現(xiàn)11。與單純地在高原上不參加訓(xùn)練的安靜組相比，高原訓(xùn)練似乎更能促進(jìn)紅細(xì)胞的生成。研究發(fā)現(xiàn)，在中等海拔訓(xùn)練和久居高原上不參加訓(xùn)練的安靜組之間，前者的RC明顯增加。這表明缺氧和運(yùn)動這兩種刺激是分別起作用的，紅細(xì)胞生成的促進(jìn)因素不僅只與缺氧程度有關(guān)。另外，在升到海拔4000m高度的過程中Hb濃度會直線上升，當(dāng)EPO的活性和血氧飽和度降到低于60%時，Hb濃度又顯著降低12。1.1.3高原訓(xùn)練與2,3-二磷酸甘油酸高原訓(xùn)練可增加紅細(xì)胞的生成，從而提高紅細(xì)胞的更新率，使幼稚紅細(xì)胞的數(shù)量穩(wěn)定，由于幼稚紅細(xì)胞更易變形，運(yùn)氧到工作肌的效率比老細(xì)胞更高，所以運(yùn)動員的運(yùn)動能力就會提高，這可部分地歸因于2,3-二磷酸甘油酸(2,3-DPG)濃度在幼稚紅細(xì)胞中較高，它使收縮肌存在部分氧壓時，血紅蛋白對氧的吸引力下降，提高了血紅蛋白釋放氧的能力，從而使肌體獲得更多的氧。高原訓(xùn)練的主要目的之一就是要提高紅細(xì)胞中2,3-DPG水平，以彌補(bǔ)紅細(xì)胞的破壞對運(yùn)動能力所產(chǎn)生的負(fù)面影響9。1.2高原訓(xùn)練與線粒體1.2.1低氧對線粒體的影響低氧及在Ca2+存在的條件下，可激活黃嘌呤氧化酶作用于次黃嘌呤的反應(yīng)，分子氧單電子還原為超氧自由基，并引發(fā)線粒體膜過氧化反應(yīng)而損害呼吸氧化磷酸化13。研究指出14，長期高原缺氧導(dǎo)致骨骼肌橫斷面和線粒體明顯下降。通過適宜的高原訓(xùn)練，促進(jìn)了氧運(yùn)輸系統(tǒng)的改善，增加毛細(xì)血管分布和線粒體的數(shù)量和體積，提高了氧化酶的活性等9。1.2.2高原訓(xùn)練與蘋果酸脫氧酶(MDH)MDH是機(jī)體有氧代謝途徑中的催化酶之一，它是線粒體基質(zhì)的標(biāo)志酶。實(shí)驗(yàn)表明，有訓(xùn)練者M(jìn)DH活性的提高與SDH（琥珀酸脫氫酶）活性的提高是一致的，均表示有氧氧化能力的提高，所以選用MDH作為有氧氧化途徑中酶的代表，以反映機(jī)體有氧氧化能力。研究指出15，模擬不同海拔高度進(jìn)行1周耐力訓(xùn)練后，平原效應(yīng)期間，大鼠腓腸肌有氧代謝能力的變化趨為：第1周MDH活性下降，第2周顯著回升。其中，2000m組MDH活性變化較穩(wěn)定，且第2周MDH活性提高，并顯著高于平原訓(xùn)練的對照組，表明高原訓(xùn)練有利于提高線粒體的活性。1.3高原訓(xùn)練對心血管功能的影響1.3.1高原訓(xùn)練對心臟的影響心電圖對高原訓(xùn)練運(yùn)動員心電圖的研究5發(fā)現(xiàn)，高原訓(xùn)練期間及返回平原后運(yùn)動員左右心室電圖壓均較比上高原前顯著增加，可能是缺氧環(huán)境下訓(xùn)練負(fù)荷使心室容積負(fù)荷增加，是心臟代償適應(yīng)的結(jié)果。另外，經(jīng)高原訓(xùn)練后，運(yùn)動員普遍呈竇性心動過緩，這種傾向更為明顯4。心率李樺等對中日競走運(yùn)動員在高原訓(xùn)練的運(yùn)動員進(jìn)行一系列生理測試，結(jié)果表明：高原訓(xùn)練后期心率明顯低于高原訓(xùn)練前期。運(yùn)動中的最高心率在高原及平原均達(dá)到通常公認(rèn)的極限下負(fù)荷（180次分）的心率水平4。血清CK、LDH及其同工酶高原訓(xùn)練期間，血清LDH,1/LDH,2及CK-MB值升高，而CK-MM值卻有所下降，說明高原訓(xùn)練對骨骼肌和心肌的刺激方式有所不同。高原訓(xùn)練可增加心臟的負(fù)擔(dān)，但可減輕骨骼肌的損傷程度16。1.3.2高原訓(xùn)練對呼吸功能的影響低氧與肺血管結(jié)構(gòu)重建肺血管結(jié)構(gòu)重建是指肺血管壁細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)因低氧、高血流剪切力和炎癥等損傷因子發(fā)生的血管結(jié)構(gòu)改變。肺血管壁的內(nèi)皮細(xì)胞(EC)、平滑肌細(xì)胞(SMC)和成纖維細(xì)胞(FIB)的增殖、分化和細(xì)胞外基質(zhì)合成增多與堆積等變化是肺血管結(jié)構(gòu)成分對缺氧刺激的反應(yīng)。膠原蛋白和彈性蛋白的合成增多、降解減少是肺動脈壁增厚和順應(yīng)性降低的代償性反應(yīng)17。肺通氣功能劉海平18等通過對9名世居高原的運(yùn)動員從高原下平原訓(xùn)練期間肺通氣功能的測試發(fā)現(xiàn)，在平原第9天左右，肺功能處于良好狀態(tài)，在通常指標(biāo)的變化圖上，出現(xiàn)了一個較高的峰值，表明肺通氣功能有所加強(qiáng)。最大攝氧量對高原的效應(yīng)許多學(xué)者眾說紛紜，如BuskirER19等認(rèn)為低氧訓(xùn)練可增加平原時最大吸氧量(V,o,2max)，但SaltinB20等研究表明，自行車運(yùn)動員在海拔2300米高原訓(xùn)練后V,o,2max卻下降?？娝乩さ?研究發(fā)現(xiàn)，高原訓(xùn)練兩周后，V,o,2max絕對值和相對值較平原分別下降，返回平原2周后，V,o,2max較平原有不同程度的升高，且最大功率明顯提高。緩沖系統(tǒng)運(yùn)動員初到高原，緩沖系統(tǒng)偏酸。到了后期脫離了偏酸狀態(tài)，說明通過高原訓(xùn)練緩沖系統(tǒng)的能力有所提高4。1.4高原訓(xùn)練對血乳酸的影響高原訓(xùn)練后期與前期相比，乳酸代謝明顯改善，血乳酸速度曲線右移4。還表現(xiàn)在以相同強(qiáng)度運(yùn)動時，高原的乳酸值明顯高于平原，以及高原訓(xùn)練后乳酸濃度下降，逐漸接近平原安靜值。推測原因可能是：(1)乳酸的生成延遲；(2)乳酸的消除能力增強(qiáng)；(3)緩沖系統(tǒng)功能提高4。2小結(jié)高原訓(xùn)練的效果受運(yùn)動員的訓(xùn)練水平、運(yùn)動量和運(yùn)動強(qiáng)度、訓(xùn)練時間長短等因素的綜合影響，有關(guān)高原訓(xùn)練的研究結(jié)果，會有許多分歧和爭議。在機(jī)體對高原訓(xùn)練的生理適應(yīng)研究中，EPO的變化規(guī)律及其適應(yīng)機(jī)制、紅細(xì)胞升高的機(jī)理、蛋白質(zhì)的代謝特點(diǎn)及激素的變化與調(diào)節(jié)，高原訓(xùn)練的營養(yǎng)與恢復(fù)等問題，仍將是今后研究的重點(diǎn)?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1馮連世.高原訓(xùn)練J.中國體育科技，1999,35(4):12付遠(yuǎn)揚(yáng)，等.高原訓(xùn)練指南M.北京：人民體育出版社，19923Kijinkim.Effectsofthreeweeksofaltitudetrainingonaerobiccapacityofelitemarathoners.J.The5thinternationalcourseandconferenceonPhysiologicalChemistryandNutritionofexerciseandTraining.Beijing,China,19954李樺，等.中日競走運(yùn)動員高原訓(xùn)練的生理機(jī)能及運(yùn)動能力的研究J.體育科學(xué)，1995,15(5):30-395繆素坤，等.高原訓(xùn)練對優(yōu)秀自行車運(yùn)動員有氧能力的影響J.體育科學(xué)，1992,12(1):47-506衛(wèi)小紅，等.人體低氧狀態(tài)心血管功能代償水平的個體差異J.西安醫(yī)科大學(xué)學(xué)報，1998,19(1):49-517韓佐生，等.高原訓(xùn)練結(jié)束至下高原參賽間隔時間的探討J.體育科學(xué)，1998,18(2):52-548SatinB.Biologicalfindingsondevelopmentalbyaltitudetraining-maindirectionsofactivationandeffectiveapplicationofthemedicineandmasaleresearchJ.IHighAltitudeTrainingConference.Apain,19979馮連世.高原訓(xùn)練對中長跑運(yùn)動員紅細(xì)胞生成的作用J.體育科學(xué)，1998,18(4):78-8110李佳音.紅系生成素J.國外醫(yī)學(xué)輸血及血液學(xué)分冊，1991,14(2):84-8611MairbaurlH,etal.Unchangedinvivop50athighaltitudedespitedecreasedredcellandelevated2,3-DPGJ.J.ApplPhysiol,1990,68(3):1186-119412MairbaurlH.Red ；bloodcellfunctioninhypoxiaataltitudeandexerciseJ.IntJSportsMed,1994,15:51-6313ZhangY,etal.EffectofacuteexerciseonrespiratoyChinaofmyocardiummitochondriainratsJ.11thInternationalBiophysicsesCongeses,Budapest,Abstracts,1993.20414Cerretlip,etal.Amultidisciplinaryapproachtothestudyoftheeffectsofaltitudeonmusclestructureandfunction.Int.J.SportsMed,1009,11(1):215王榮輝，等.模擬不同海拔高度低氧訓(xùn)練對大鼠腓腸肌LDH和MDH活性的影響J.體育科學(xué)，1998,18(5):75-7816趙中應(yīng)，等.高原訓(xùn)練對中長跑運(yùn)動員血清CK、LDH及其同工酶的影響J.體育科學(xué)，1998,18(5)；70-7317蔡英年.肺血管結(jié)構(gòu)重建在低氧性肺動脈高壓形成中的作用J.生物學(xué)通報，1996,31(11):1-318劉海平，等.世居高原競走運(yùn)動員在平原訓(xùn)練期間肺通氣功能的動態(tài)觀