低氧訓練中糖－電解質飲料補充對機體水平衡及運動能力的影響

摘 要：研究低氧訓練中補充糖－電解質飲料對機體水平衡及運動能力的影響。７名健康體育學院學生參與實驗，在常氧或低氧（低氧帳篷，氧體積分數15.4%）下以70%VO2max負荷運動至力竭，運動中不補液或補充佳得樂運動飲料。結果顯示，機體在低氧或常氧環境下進行一次性力竭運動后均出現體重下降、血清滲透壓升高等脫水現象，運動中補充糖－電解質飲料可明顯改善脫水情況，恢復機體水平衡。低氧環境下與常氧下絕對強度相同的運動負荷相對增大，運動中心率明顯增加，運動時間明顯縮短，但在補液干預下心率反應明顯降低，運動時間明顯延長。低氧環境下運動機體乳酸積聚的速度加快，補液可使運動后的血乳酸值顯著性降低。實驗結果提示，低氧訓練中適時補充糖－電解質飲料可有效防止體液丟失，并有利于維持心率和消除乳酸，提高機體的運動能力，促進恢復。

關鍵詞：氧濃度；裸重；血清滲透壓；血乳酸

中圖分類號：G804.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-7116(2008)03-0108-05

Effects of the supplement of carbohydrate-electrolyte drinks on

body fluid balance and sports capacity during hypoxic training

GUO Zhe-bin1，MIAO Miao2，HUANG Yu-shan2，GAO Xuan2，GUO Hong2

（1.School of Physical Education，South China University of Technology，Guangzhou 510641，China；

2.School of Physical Education，South China Normal University，Guangzhou 510631，China）

Abstract: In order to study the effects of the supplement of carbohydrate-electrolyte drinks on body fluid balance and sports capacity during hypoxic training， the authors selected 7 healthy students from a physical education institute to participate in the experiment and exercise in a normoxic or hypoxic environment (a hypoxic tent with 15.4% of oxygen concentration) under the load of 70%VO2max until they were exhausted – no fluid or drink was supplemented during exercising， and revealed the following findings: after having done an exhausted exercise in a hypoxic or normoxic environment， the human body showed signs of dehydration， such as weight loss and rise of serum osmotic pressure; the supplement of carbohydrate-electrolyte drinks during exercising can significantly improve the conditions of dehydration， and recover body fluid balance; in a hypoxic or normoxic environment， with the relative increase of exercise load with the same absolute intensity， during exercising the heart rate increased significantly， the exercise time was significant shortened， but with the supplement of fluid， the heart rate decreased significantly， and the exercise time was significantly lengthened; in a hypoxic environment， the accumulation of lactic acid in an exercising body was accelerated， but the supplement of fluid can significantly lower blood lactic acid value after exercising. The experimental results indicate that timely supplement of carbohydrate-electrolyte drinks during hypoxic training can effectively prevent the loss of body fluid， being conducive to maintaining heat rate， eliminating lactic acid， enhancing body sports capacity， and promoting body recovery.

Key words: oxygen concentration；net weight；serum osmotic pressure；blood lactic acid

現代競技運動水平的不斷提高，使得人們在不斷思考新的訓練思路和方法。在低氧環境下模擬高原訓練的方式作為一種特殊的訓練手段，既可發揮高原缺氧和運動雙重刺激對機體的有益影響， 又能避免高原低氧不利于身體恢復的缺點，有效提高有氧運動能力，并已越來越多地應用于運動訓練實踐。目前有關低氧訓練法的研究主要集中在對骨骼肌毛細血管生成和氧利用及相關分子適應機制，以及不同低氧訓練方式的訓練效果等研究。大量研究表明，長時間或大強度運動中體液丟失引起的脫水與運動能力的降低和疲勞的發生密切相關。但目前關于低氧訓練中的運動脫水狀況研究鮮有報道。本研究采用低氧下力竭運動方式，觀察常氧和低氧環境下，運動中補液與不補液對機體水平衡及運動能力的影響，以期為低氧訓練的科學化提供生理學依據，為進一步完善低氧訓練理論和促進低氧訓練效果提供實驗參考。

1實驗方法

7名健康體育科學學院男生（25±1）歲，身高(173±5) cm，體重(67.43±8.04) kg，自愿參加實驗。根據實驗條件分為：常氧不補液運動(常氧對照，NC)、常氧補液運動(NF)、低氧不補液運動(HE)和低氧補液運動(HF)等4項實驗。

實驗運動模型采用直立蹬車運動，受試者在功率自行車上以70%VO2max相對應的負荷運動至力竭，蹬踏頻率60 r/min，按實驗項共進行4次運動。每次運動間隔一周。補液方式以運動中每15 min補充一次糖－電解質飲料（佳得樂運動飲料，糖質量分數6%，鈉離子質量濃度0.12 mg/mL，鉀離子質量濃度0.12 mg/mL，滲透壓290 mOsm/kg），總補液量為同一環境下不補液運動出汗量的80%。低氧訓練在低氧帳篷內進行，氧體積分數15.4%，模擬海拔2 500 m。

受試者在每次實驗前一晚22︰00后禁食禁水。實驗日，先測定體重（裸重）、心率、血清滲透壓、血乳酸。運動中記錄運動時間及心率變化。運動后即刻、15 min、30 min分別再測相應指標。

2結果與分析

2.1低氧下運動及補液對機體水平衡的影響

1)低氧下運動及補液對機體體重的影響。

如表1所示，各項實驗在運動后體重均有所下降，但體重變化百分比不同。NF變化明顯低于NC（(-0.70±0.26)% vs(-2.12±0.40)%，P＜0.05）；HF變化顯著低于HE（(-0.65±0.59)% vs(-1.72±0.63)%，P＜0.05）。

2)低氧下運動及補液對機體出汗量和出汗率的影響。

如表2所示，NF的汗液丟失量比NC顯著性增加((1.99±0.42) kg vs (1.39±0.20) kg，P＜0.05）；HE運動過程中的汗液丟失量為(1.13±0.33) kg，同NC組相比顯著降低（P＜0.05）；HF運動過程中的汗液丟失量比HE顯著增加((1.65±0.53) kg vs (1.13±0.33) kg，P＜0.05）。NF和NC的出汗率沒有顯著性變化；HE同NC相比雖略有升高，但無顯著性變化；HF與HE比略有升高，但差異也無顯著性。

3)低氧下運動及補液對機體血清滲透壓的影響。

圖1顯示各項實驗在運動前后血清滲透壓的變化情況。NC與HE在運動后即刻的血清滲透壓較運動前均有顯著性升高（P＜0.05），雖在運動結束30 min較運動后即刻有所降低，但仍明顯高于運動前(P＜0.05）。HF在運動后即刻的血清滲透壓雖比運動前略有升高，但差異不具有顯著性；HF運動后即刻明顯低于HE(P＜0.05)。運動后30 min，HF與運動前相比差異沒有顯著性，但明顯低于HE(P＜0.05)。NF與NC在運動后即刻均有顯著性升高（P＜0.05），在運動后30 min，NC的血清滲透壓仍明顯高于運動前（P＜0.05），NF則基本恢復到運動前水平；在運動后即刻與運動后30 min，NF的血清滲透壓明顯低于NC組（P＜0.05）。

2.2低氧下運動及補液對有氧運動能力的影響

1)低氧下運動及補液對運動時間的影響。

NF和NC的運動時間分別為(123.0±20.0) min和(84.6±12.8) min，NF比NC運動時間顯著性增加，P＜0.05）；HE運動時間為(66.2±9.9) min，同NC及HF(87.7±6.6) min比顯著降低(P＜0.05)。

2)低氧下運動及補液對心率的影響。

各項實驗運動前安靜心率差異無顯著性(NC為(61±8)次/min、NF為(62±6)次/min、HE為(59±8)次/min、HF為(60±7)次/min)；各項實驗運動過程中的平均心率差異也均無顯著性(NC為(155±9)次/min、NF為(149±7)次/min、HF為(155±10)次/min、HF為(157±12)次/min)。

圖2顯示項實驗在運動過程中心率的變化趨勢。HE的心率變化曲線一直處于NC曲線的左側，并在運動的后一階段，HE曲線左移的程度加大。在運動開始階段，HF和HE的心率變化曲線基本上處于重合狀態，但在運動50 min時，HE的曲線較HF有一定程度的左移。NF的曲線始終位于NC曲線的右側，而且隨著運動時間的增加，NF曲線較NC明顯右移，且曲線上升緩慢。在運動過程中同一時間點，NF的心率始終低于NC。

如圖3示，HE和NC兩心率差值的變化率隨著運動時間的增加而增大。由圖4可知在運動開始的30 min，HF的心率比HE要高約1%～2%，但運動開始35 min直至運動結束，HF的心率始終低于HE。

3)低氧下運動及補液對血乳酸濃度的影響。

如圖5所示，各項實驗在運動后即刻的血乳酸濃度均顯著升高（P＜0.05）。HE在運動后即刻明顯高于NC（P＜0.05）；運動后15 min，各組的血乳酸濃度有所下降，但只有HE和HF表現明顯（P＜0.05），至運動后30 min，各類實驗較本類實驗運動后即刻都有顯著性下降（P＜0.05）。

3討論

3.1 低氧下運動及補液對機體體液平衡的影響

1)低氧下運動及補液對機體水平衡的影響。

機體在劇烈運動過程中會引發體液的大量丟失，從而使體重明顯降低。因此，通過比較分析機體在運動過程中體重的變化，可以較為直觀地反映機體的脫水情況。本次實驗中，低氧和常氧不補液時在運動后體重均有所降低，說明機體出現脫水現象，體內水平衡失調。但兩種實驗在運動前后體重的變化率差異沒有顯著性，這可能是因為低氧下因低氧和運動的雙重刺激使運動強度相對增大，運動時間縮短，致總汗液丟失量較少。低氧不補液的出汗率稍高于常氧不補液，這可能與低氧下交感神經興奮性的增加有關。Bocqueraz[1]的研究結果表明，低氧運動組較常氧運動組可以觀察到更多的交感神經的活動。而汗腺分泌汗液主要受交感神經控制，低氧條件使交感神經活躍，刺激汗腺分泌，加速排汗。

2)補液對低氧下運動中機體水代謝失衡的干預。

本實驗中運動后即刻，常氧補液時血清滲透壓升高的幅度要明顯低于對照，表明常氧環境中補液可緩解由于運動而使機體出現的脫水[2-3]，與文獻報道一致。低氧補液在運動后即刻血清滲透壓升高的幅度也顯著低于其對照，說明低氧環境中補液對于運動中機體水代謝失衡有一定的改善作用。這也可通過低氧補液和低氧不補液實驗的體重變化得到證明：盡管低氧補液運動時間明顯多于低氧不補液，但低氧補液在運動后所丟失的體重卻顯著少于低氧不補液實驗。

此外，在運動后30 min，低氧補液和低氧不補液實驗血清滲透壓比運動后即刻均有所降低，但仍顯著性高于運動前，說明機體水代謝失衡并未得到恢復。本次實驗中，各項實驗在運動后0.5 h內均不補充液體。因而可認為是由于細胞內液中水分向血漿中擴散的結果。

3.2低氧下運動及補液對有氧運動能力的影響

1)低氧下運動及補液對運動時間的影響。

長時間高強度運動不可避免的使機體出現脫水現象。研究表明，脫水會使機體的熱耐受力大大降低，萬米長跑運動員在正常水合狀態時跑完全程只需要35 min，而在機體脫水達到4%時，跑完全程的時間要比正常運動時間長8%。另有研究顯示，運動中攝入碳水化合物能保持較好的血糖濃度，使疲勞的發生較對照組推遲了約30 min[4]。這說明高強度運動中進行科學補液是非常有必要的。

在本實驗中，低氧不補液實驗的運動時間明顯少于常氧不補液實驗，說明低氧環境下，機體的運動能力會受到抑制；而進行補液時，無論是在低氧還是在常氧環境下，運動時間均得到顯著延長，說明補液在常氧或低氧條件下均可提高受試者的運動能力。但應指出的是，無論在絕對運動時間的提升量，還是運動時間相對增加的百分比上，補液對于低氧環境下運動能力的改善作用均低于常氧環境。

2)低氧下運動及補液對心率的影響。

實驗結果顯示，低氧不補液的心率-時間變化曲線比常氧不補液明顯左移，低氧環境下心率加快。這是機體對低氧環境的一種加強氧運輸的代償，以保證機體在運動中對氧的需求。在同一時間段內，常氧補液實驗的心率反應明顯低于不補液實驗，低氧補液實驗表現相同。這與補液能維持較好的血漿容量有關。盡管運動前30 min內，低氧補液實驗比低氧不補液曲線有一定程度左移，但在35 min后，低氧補液曲線斜率降低，同低氧不補液實驗相比有一定程度的右移，可見補液對于維持心率的穩定有一定的作用。

3)低氧下運動及補液對血乳酸的影響。

人體在運動中ATP的再合成來源于3個供能系統，研究表明，即使是在安靜狀態下，幾乎所有細胞都仍然在進行糖酵解和生成乳酸[5]。此外，長時間的有氧運動中也仍然存在糖酵解供能的現象[6]。本實驗結果一致。

在低氧環境下運動時，由于環境中氧分壓很低，肺泡氣、動脈血中的氧分壓也隨之下降，使乳酸的生成速度加快。本實驗中低氧不補液實驗在運動后即刻的血乳酸濃度明顯高于常氧對照實驗。這不僅是因為低氧限制了機體的有氧代謝，而且與機體激素分泌的低氧應激有關。研究表明，血乳酸的產生與腎上腺素和去甲腎上腺素的濃度顯著相關[7-8]。急性低氧暴露和運動使機體處于應激狀態，提高了交感神經的興奮性，使腎上腺素和去甲腎上腺素分泌增多，從而引起血乳酸濃度的升高。

本實驗中低氧補液運動后血乳酸濃度低于不補液，盡管不具有顯著性，但這種趨勢仍應引起關注。Hargreaves等[9]的研究認為，運動中脫水增加了肌糖元的酵解作用，這可能與中心體溫上升、氧運輸減少和(或)兒荼酚胺含量上升有關。補液減輕了機體脫水的狀況，進而可使體內血乳酸的積聚減少。

本次實驗中相同運動負荷下，低氧不補液實驗運動后血乳酸濃度明顯高于常氧對照實驗，說明機體在低氧下訓練更容易引起血乳酸的堆積，從而利于提高機體在運動中對血乳酸的耐受能力。但同時，低氧不補液實驗的運動時間明顯短于常氧對照實驗，提示低氧環境中有氧耐力訓練的運動量會因為血乳酸的快速升高而受到影響。低氧下訓練運動強度和運動時間的不足是當前體育科研界所面臨的重要課題，通過外源性物質補充提高運動能力正是科研工作者克服上述難題的努力方向之一。本文研究發現，低氧運動訓練中的適當補液可以達到降低運動后血乳酸濃度的效果。此外，馬永紅[10]的研究發現，運動中補充堿性離子水可以平衡機體由于過度疲勞而產生的血乳酸，并對疲勞恢復有一定幫助。提示，低氧下運動時必須注意補充電解質飲料，以增強機體對乳酸的緩沖作用，從而最終提高訓練效果。

參考文獻：

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[4] Coggan Andrew R，Edward F Coyle.Effect of carbohydrate feedings during high intensity exercise[J].J Appl Physiol，1988，65(4)：1703-1709.

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[10] 馬永紅.飲水與運動后的疲勞恢復——堿性離子水對運動員訓練后HL的實驗與分析[J].北京體育大學學報，2002，25(4)：480-481.

[編輯：鄭植友]