“高住低練”對運動員生理生化影響的綜述①

龐立敏 張紅品

(臨沂大學 山東臨沂 276000)

1991年Levine博士提出高住低練(高原居住、低處訓練)(Living High,Training low,HiLo)的耐力訓練法,即讓運動員在較高的高度居住,充分調動機體適應高原缺氧環境,而在較低的高度上訓練,可達到想要的訓練量和強度,這一方法引起專家們的注意,美國、日本等國家在這方面進行基礎研究與實際應用,并進行了大量的投入。這種方法的重點就是通過逐級進行遞增氧負荷強度,使其達到一種最大限度地動員機體的抗氧適應能力的目的,從而讓運動員的機能達到最大,使運動員常規運動訓練負荷與缺氧負荷之間合理協調發展。目前,成為高原訓練中新的研究熱點的是HiLo訓練法。

本文主要對目前國內外HiLo訓練法對人體機能在生理學、生物化學層面的影響進行綜述和探討,為HiLo訓練法的理論和實踐提供科學的參考依據。

1 HiLo對運動員生理生化的影響

1.1 HiLo對血液成分的影響

高原低氧刺激下,血液指標比較容易受到影響,它是反映運動員身體機能變化較敏感的指標之一,其中血紅蛋白(Hb)、紅細胞計數及促紅細胞生成素(EPO)是反映運動員有氧運動能力及訓練效果最常用的指標。研究表明,運動員在進行低氧及HiLo訓練過程中,血清EPO及Hb水平均增加明顯,增加的程度和幅度與缺氧的程度及時間有關,劉文鋒[1]認為這一作用必須在2周以上才明顯。雷雨晨等[2]研究發現個體脈搏血氧飽和度(SpO2)和Hb的變化可能存有一定的關聯性,提示可以將SpO2作為評價低氧適應的生理指標。周志宏等[3]研究發現血清轉鐵蛋白受體(sTfR)可反映血清EPO變化,但在時相上有差異,紅細胞生成情況sTfR比HiLo過程中更能反映出來,因為在體內EPO分泌不增加,可骨髓造血細胞在不斷增加,所以可不斷生成紅細胞。研究表現出,sTfR和體內鐵有密切關系,但在HiLo過程中血清鐵和轉鐵蛋白水平是否與sTfR的變化水平有關需要進一步研究。這提示HiLo可能影響鐵的代謝。但HiLo是否會造成運動員鐵的缺乏今后應選取更敏感的指標,以分子生物學的手段來進行深入觀察與分析。

1.2 心血管功能所受HiLo的影響

1.2.1 心臟功能所受HiLo的影響

普遍認為對心臟功能產生有益影響的是HiLo訓練法。侯曉暉研究發現HiLo大鼠的心肌/體重比值顯著高于低住低練(LoLo)組,提示HiLo較LoLo顯示出更有利于心臟功能的提高[4]。李超[5]的研究發現,HiLo第1天大鼠心肌形態顯示損傷嚴重,第7天心肌仍然發生損傷,且還沒有恢復。HiLo第28天心肌電鏡顯示形態正常,尤其是線粒體數量和峭增加明顯,可以看出3500mHiLo對大鼠心肌的損傷是可逆的,并且隨著對低氧運動的適應,心肌具有良好的抗缺氧和抗損傷能力,心肌功能增強。

引起有氧運動能力提高的重要原因是低氧訓練,它可以促進心肌血管新生,但低氧運動能促進血管新生的原因還不清楚。研究前期證實,低氧訓練后心肌組織呈現出豐富套疊式血管新生的形態學特征,成熟的血管由于內皮細胞的分裂、增殖能力有限,所以具推測可能具有分化為血管ECs功能的某些干細胞,如內皮祖細胞參與了作用。

1.2.2 HiLo對血管功能的影響

46KD的肝素結合糖蛋白稱為血管內皮生長因子(VEGF),VEGF具有較強的促進血管(毛細血管和大血管)內皮細胞分裂的功能,能促進ECs的增殖、血管的生成和增加血管的通透性。缺血、缺氧具有強烈的誘導作用,血管生長的主要調節因子是生理條件下和病理生理適應過程中。血管內皮細胞VEGF mRNA的表達和蛋白分泌的上調都是缺氧所引起的,這種上調對提高機體適應低氧環境、大強度的運動具有重要意義。低氧調節VEGF基因和EPO基因表達的機制類似。翁錫全等[6]研究發現常壓下14.5%氧含量(相當于海拔3000m)模擬HiLo能穩定VEGF的上調,而在常壓下12.6%氧含量(相當于海拔4000m)模擬HiLo時VEGF mRNA基因表達量卻減少。因此要想提高大鼠心肌VEGF mRNA的表達水平,只有選擇在適宜的海拔高度進行高住和安排好運動訓練持續時間才能有效。

1.3 HiLo對骨骼肌的影響

目前認為，高原訓練會導致一系列副作用，如骨骼肌的蛋白質丟失，并隨高度的升高而加劇。骨骼肌的合成降低對肌肉最大力量的發揮有所限制，這正是在傳統高原訓練，難以提高運動成績其中的重要原因。而能克服高原訓練對蛋白質代謝不良影響的是HiLo訓練法。有研究表明，HiLo組大鼠腓腸肌重量的增長明顯高于LoLo組[7]。趙鵬[8]的實驗發現HiLo組大鼠某些血管凹入肌絲內以及發現了肌衛星細胞等現象，應該是骨骼肌對間歇低氧刺激的適應性變化。另外HiLo組核旁線粒體數量增多，線粒體嵴表面積增加，血管旁線粒體體積增加，這一系列改變對提高機體利用氧和氧化磷酸能力，進而提高機體運動能力有很大幫助。賀道遠[9]認為HiLo調控骨骼肌生長的分子機制可能在于通過運動、低氧影響mTOR蛋白表達進而調控骨骼肌蛋白翻譯過程?？赡苓€有其它作用機制，有待進一步探討。

1.4 HiLo對有氧和無氧運動能力的影響

1.4.1 HiLo對有氧運動能力的影響

HiLo模擬高原訓練的本質特征:是在改善機體運氧、利用氧的時候,能保持訓練強度是同平原狀態下的一樣,在機體系統適應后,達到提高運動能力、運動成績和運動員的有氧耐力的目的。WehrlinJ P[10]對1名5000m長跑運動員和1名馬拉松運動員進行26天的HiLo,發現5000m跑運動員成績提高了24s,馬拉松運動員成績提高了9s。TownsendN E[11]對33名自行車運動員和三項全能運動員的HiLo研究中,發現運動員的次最大負荷下的肺通氣量均上升,其運動成績均有提高。Brugni-aux J V[12]將11名優秀中距離跑步運動員分為對照組(居住、訓練高度均為1200m)和HiLo組(2500m高度居住6天,3000m高度居住12天,14h/天,訓練高度為1200m),研究發現,HiLo組與對照組比較,VO2max、最大有氧輸出功率增加;通氣閾所對應的耗氧量和通氣量上升;19km/h的10min跑心率下降,有氧運動能力提高。

1.4.2 HiLo對無氧運動能力的影響

HiLo對運動員的有氧能力的提高結論基本一致,但對是否能提高運動員無氧能力尚無統一結論。高頎等[13]研究結果表明,為期28天的模擬海拔2500m高度的HiLo能提高女子跆拳道運動員有氧運動能力,同時在一定程度上提高其無氧功和60s踢靶成績。馬國強等[14]觀察了3周HiLo前后女子自行車運動員10s和60s無氧功的變化,發現運動員的10s無氧功測試中,最大功率、最大頻率、平均功率、平均頻率都沒有出現明顯的變化,說明骨骼肌磷酸原供能能力沒有被HiLo產生影響。而60s無氧功測試中,最大功率并沒有明顯變化,但是平均功率有明顯提高,60s內運動員的做功總量增加;同測試中各20s分段的平均功率都有明顯提高,并表現出高速耐力有更大提高的趨勢,提示運動員糖酵解的供能能力提高。

2 結語

綜上所述,HiLo可能影響鐵代謝,導致運動員缺鐵;心肌血管新生能被HiLo有效促進,心臟有氧運動能力提高的重要原因可能是這種改變。HiLo較平原訓練顯示出更有利于心臟功能的提高;HiLo對運動員的有氧能力的提高結論基本一致,但對是否能提高運動員無氧能力尚無統一結論。因此從理論上,HiLo訓練法與傳統的高原訓練相比HiLo訓練法明顯更優,而又能解決傳統的高原訓練所面臨的許多困難。目前這方面做得比較多和積累了很多大量寶貴經驗的是國外,而我國在這方面還不是很豐富,且主要集中于動物的研究上,建議今后加大加深對人的研究力度。

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