負壓-常壓疲勞恢復過程中血乳酸、肌酸激酶等指標的特征分析

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(1.山東省體育科學研究中心，山東 濟南 250102；2.山東體育學院，山東 濟南 250102)

負壓-常壓疲勞恢復過程中血乳酸、肌酸激酶等指標的特征分析

劉振宇1,張曉輝2,陳萬2

(1.山東省體育科學研究中心，山東 濟南 250102；2.山東體育學院，山東 濟南 250102)

目的：研究同一疲勞模式下，不同方式恢復過程中血乳酸、肌酸激酶等指標的變化及特征性，探討下肢負壓-常壓體能快速恢復艙對運動性疲勞恢復的快速、有效性。方法：利用運動訓練疲勞模式令受試者達到力竭后，分別采用下肢負壓-常壓恢復艙恢復、傳統恢復(15min慢跑和15min人工按摩)和自然恢復(靜止休息)3種不同的恢復方式(30min)。檢測恢復前后的血乳酸、肌酸激酶(CK)和血尿素氮(BUN)等相關指標的變化情況，并記錄受試者的主觀感覺疲勞程度和心率值。結果：1)不同方式恢復后相關指標變化，在30min下肢負壓-常壓恢復艙或傳統方式恢復后即刻，受試者血乳酸與自然恢復組相比較具有顯著性(Plt;0.05)，而心率和主觀疲勞感覺無差異。2)次日肌酸激酶(CK)的變化，經30min下肢負壓-常壓恢復艙或傳統方式恢復后經24小時，受試者CK與自然恢復組相比較具有顯著性(Plt;0.05)。3)恢復后即刻相關指標變化：心率和主觀疲勞感覺無明顯差異。結論：1)從血乳酸值恢復情況說明，進艙恢復對運動性疲勞后體能的恢復及再生有較好的效果，按摩恢復次之，自然恢復最差。2)從肌酸激酶恢復情況說明，進艙恢復和按摩恢復在恢復初期(訓練后1h內)效果均不如自然恢復。3)利用下肢負壓-常壓恢復艙進行恢復，有利于血液和淋巴系統循環，血乳酸、肌酸激酶等的分解以及毛細血管功能的改善。

下肢負壓-常壓快速恢復；血乳酸； 肌酸激酶

運動性疲勞是肌肉在訓練和比賽過程中的一種正常的生理現象[1]。合理有效的恢復方式，不僅可以促進運動員的疲勞的快速恢復，也有利于運動員競技能力的充分發揮。游泳作為奧運會的重要比賽項目，具有賽程緊、強度大、項目多等特點，這就需要運動員時刻保持良好的體能狀態。而當前，最為簡單有效的恢復方式——人工按摩，已得到教練員和運動員的認可。但也存在不便之處：專業人員少，費用逐步提高，難以在運動隊廣泛使用。而作為已有50余年歷史的下體負壓技術,作為一種無創性生理學方法，是促進運動員疲勞恢復的理想方法。下肢負壓對機體的影響主要通過人為的改變機體血容量和血流速度,加快機體的新陳代謝，達到快速恢復疲勞的效果[2]。本研究所用下肢負壓-常壓體能快速恢復艙(自主研制，專利號：ZL2011 1 0257823.9)，是將人體腰部以下部位放入密封艙體內，采用負壓-常壓交替變化和遠紅外加熱技術，使心血管和淋巴系統受到應激而導致下肢體液容積及相關循環環境發生變化，從而促進毛細血管功能的改善，增加微循環，加快運動性疲勞的恢復。本研究通過自然恢復、傳統恢復和下肢負壓-常壓體能快速恢復艙三種恢復形式，從血液角度驗證恢復效果，從而證明下肢負壓-常壓體能快速恢復艙有利于加快運動員體能恢復的效果，為我國的競技體育提供一種更加有效的恢復手段。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

選取山東省游泳隊專業運動員30人(男性，國家一級)作為受試者，基本情況如下:身體健康，年齡17±1歲，體重61.7±2.3kg，平均專業訓練年限7.8±1.3年。實驗期間及測試前后72小時內禁止參加任何劇烈運動和服用藥物以及飲用含咖啡、酒精等的飲料，正常飲食。整個實驗過程獲得受試者同意，并與其簽署書面知情書。

1.2研究方法

1.2.1 運動訓練疲勞模式

運動疲勞訓練模式分為兩部分：中大強度疲勞訓練[3]和無氧功率自行車(Powermax-vII)中等負荷訓練[4]。實驗前，受試者預先進行了全蹲、半蹲、臥推的IRM負荷量的測定， 以Mike Clark所制定的RM—百分比轉換表確定每位受試者的70%～60%負荷重量和重復次數并通過最大無氧能力測試獲取每位受試者的個體最佳中負荷訓練值(受試者進行中等強度訓練時的最佳負荷值)。中大強度疲勞訓練，即利用杠鈴負重的方式，按照臥推(60%×8×3，70%×4×3，65%×6×3)、負重全蹲(60%×8×3，70%×4×3，65%×6×3)、負重半蹲(60%×8×3，70%×4×3，65%×6×3)的順序依次進行，組次間休息30 s，組間休息2～3 min。中大強度疲勞訓練結束后，采用原地靜止的方式休息20 min，再進行蹬踏POWERMAX-VII功率自行車(日本產)的中等負荷訓練，要求每名受試者根據自己的最佳中負荷訓練值，全力蹬踏30 s、休息120 s (從5 s開始倒計時，在倒計時結束后顯示“開始”，進行下一次全力蹬踏30 s)、重復進行3次為一組的間歇訓練，訓練時間大約6 min，連續訓練2組，組間休息3～4 min[1]。具體訓練情況如圖1所示。力竭的判斷標準為：主管疲勞感覺達到精疲力竭的同時心率達到180次/min以上[5]。停住訓練后依照預先安排的恢復方式進行30min疲勞恢復。

圖1 中負荷訓練安排圖

1.2.2 恢復方式

三種不同的恢復方式分別為：下肢負壓-常壓體能快速恢復艙恢復、傳統恢復(15min慢跑+15min人工按摩)和自然恢復(靜止休息)3種方式。在每次實驗前測試安靜狀態下心率，主觀感覺疲勞程度等指標，以確定每名受試者的3次實驗均處于相同的初始狀態，排除由初始狀態的不同而對實驗結果產生的影響。以上3組的運動疲勞訓練、30min疲勞恢復和指標測試過程均由同一組科研人員進行操作，避免人為因素影響。

1.2.3 主觀感覺疲勞程度(RPE)、心率的測試

實驗前讓受試者熟悉RPE內容，以便受試者在做正式實驗時對RPE能有準確的主觀認識，并記錄受試者安靜狀態下的主觀疲勞程度和心率初始值。實驗開始后每次中等強度力竭性杠鈴訓練和每次全力蹬踏30 s后即刻記錄受試者主觀感覺疲勞程度。整個中負荷訓練過程中受試者佩戴RS-400 Polar心率遙測表(芬蘭產)實時同步監測心率，并于每次中等強度力竭性杠鈴訓練和每次全力蹬踏30 s后即刻讀取并記錄受試者心率。

1.2.4 血乳酸、清肌酸激酶(CK)的測試

訓練前安靜狀態時、運動疲勞模式訓練后即刻、30 min恢復后即刻(包含自然恢復組、傳統恢復組和恢復艙組)、12 h即刻、24 h即刻分別采取靜脈取血的方式留取全血。利用全血測得血乳酸指標，經離心后收集血清，檢測CK、BUN等血清指標，判斷疲勞及疲勞恢復程度。

1.2.5 數據統計與分析

數據統計和分析采用SPSS17.0軟件系統，結果數據均以均值±標準差表示。對恢復前后心率，主觀疲勞感覺、血乳酸、清肌酸激酶(CK)等指標數據進行獨立樣本T檢驗。顯著性差異水平為Plt;0.05，極顯著性差異水平Plt;0.01。

2.1 運動性疲勞模式訓練前后相關指標變化

在每一次實驗測試前，對受試者的心率、主觀疲勞感覺等指標進行檢測，以使每名受試者的3次實驗處于基本相同的初始狀態。在運動性疲勞模式訓練后，15名受試者的血乳酸(12.0±0.47)、心率(178.2±1.26次/min)和主觀疲勞感覺(18.4±0.25)，較安靜狀態極具顯著性(Plt;0.01)。

2.2 血乳酸在疲勞后即刻的峰值(Blamax)、30 min恢復后的即刻濃度(Bla30)以及血乳酸清除速率RBla等相關指標變化及相關性結果。

表1 恢復前后的血乳酸變化

表1顯示，經30 min下肢負壓-常壓恢復或15 min慢跑+15 min人工按摩的傳統方式恢復后即刻受試者的血乳酸變化與自然恢復組相比較具有顯著性(Plt;0.05)，且二者間無明顯差性(Pgt;0.05)。

2.3 不同方式恢復前后及12 h、24 h后的肌酸激酶(CK)變化趨勢

表2 運動性疲勞恢復后CK變化

表2顯示，經30 min下肢負壓-常壓恢復或15 min慢跑+15 min人工按摩的傳統方式恢復，12 h和24 h后即刻受試者CK與自然恢復組相比較具有顯著性(Plt;0.05)。

3 分析與討論

3.1 心率、血乳酸、主觀感覺疲勞程度變化分析

心率和血乳酸濃度是反映運動強度的常用指標，尤其是本實驗以個體最佳中負荷為訓練負荷30 s全力蹬踏功率自行車，心率則能直接反映出訓練強度。1970年Borg等人認為，身體勞累程度主要是通過運動時主觀感覺疲勞程度(RPE)的變化準確地反映出來，并且對運動過程中機體的生理應答提供了一種心理學方面的補充。RPE主要反映了來自運動時骨骼肌、關節、心血管、呼吸系統，以及中樞神經系統等方面的信息，并將該信息傳至大腦皮層，再通過相應感知體驗的綜合分析形成了初始的主觀用力(疲勞)感覺。短時間的大強度劇烈運動可造成受試者下肢股四頭肌酸脹、血流量增加以及心率加快等刺激信號傳至大腦皮層，經分析和感知體驗形成了主觀疲勞感覺。在運動過程中，血乳酸的堆積會使機體內的環境改變，造成機能失調和工作能力下降。經過大強度劇烈運動后的血乳酸清除途徑主要以下幾種方式[1]：1)轉移到臨近具有高氧化能力的慢收縮肌纖維細胞內氧化；2)轉運到其他未進行劇烈運動的骨骼肌和心肌內氧化；3)在肝內經過一系列變化生成葡萄糖等。而許多研究顯示，在利用14C作為標記物進行研究的過程中發現血乳酸在肌肉中被氧化代謝是運動時血乳酸清除的主要途徑。所以通過3種不同恢復方式的血乳酸比較可以看出，在30 min恢復后下肢負壓-常壓恢復艙和傳統恢復的恢復效果都要好于自然恢復。在研究中發現，受試者在疲勞模式后即刻的血乳酸值存在很大的個體差異性，并且運動停止后即刻血乳酸未達到最大值，需要經過4～10 min達到濃度平衡[3]，這與現有的研究結果一致。骨骼肌是運動時乳酸生成的主要部位，運動時，隨負荷增大，骨骼肌組織中血乳酸的生成量增多，本實驗中，血乳酸濃度的升高與此相符。

研究結果顯示，經過30 min不同的恢復方式后受試者的血乳酸都有明顯的降低，但從恢復效果來看，下肢負壓-常壓恢復艙恢復和傳統恢復的方式恢復效果都要好于自然恢復。這就說明采用積極恢復的方式有利用運動性疲勞的恢復，這也與現有的研究結果一致。而下肢負壓-常壓恢復艙恢復和傳統恢復之間不存在差異性，也證明下肢負壓-常壓恢復在利用負壓-常壓交替作用人體的同時又輔助遠紅外加熱，使下肢體液容積及相關循環環境發生變化的過程中通過對機體的作用，增加了血流量，加速了體內乳酸排除，從而有利于機體的快速恢復。在研究中還發現運動造成的肌肉僵硬，通過下肢負壓-常壓恢復的效果可能不如傳統恢復的方式，這僅局限于通過對受試者的主觀感覺疲勞程度做出的結論，存在一定的局限性，還有待于深一步的研究。此外，也有研究表明，血乳酸的清除速率[7]可以反映運動后機體的有氧代謝能力。下肢負壓-常壓恢復使毛細血管擴充與收縮相互交替過程中不但改善毛細血管的功能，而且還加快了微循環的速度，促進了有氧代謝能力，加快了機體的疲勞恢復。因此, 下肢負壓-常壓恢復艙恢復具有加快血乳酸清除的作用。

3.2 血清中肌酸激酶(CK)的變化分析

在骨骼肌細胞的能量代謝中肌酸激酶常被作為判斷肌肉疲勞以及運動性疲勞恢復程度的重要指標。肌酸激酶在短時間和大強度的運動訓練中占據重要的地位，特別是在短時間的最大供能當中尤為重要。運動員在進行大強度劇烈運動負荷后，會出現肌肉酸痛等癥狀，經過對血清的檢測發現運動員體內的肌酸激酶呈現明顯上升狀態，并且隨著時間的延長，運動員出現肌肉酸痛的癥狀呈上升趨勢，并保持24 h乃至更長的時間[6]。當前研究的結果普遍認為，肌肉的酸痛與血清中的肌酸激酶存在高度的相關。由于正常情況下，肌細胞膜的結構是完整的，但是在肌肉經過大強度的劇烈運動后會導致肌細胞膜的結構受到破壞，從而改變了肌細胞膜的通透性，使原來主要存在于細胞內的肌酸激酶透過細胞膜進入血液，致使血液中的肌酸激酶的含量升高，而反映肌肉的感知覺上則為出現肌肉酸痛癥狀。當前研究者們一致認為的理論是[6]：1)運動后肌酸激酶的活性立即升高8～16 h出現峰值，到48 h或72 h后恢復到正常水平，此外，還與運動員參加活動的劇烈程度、性別、訓練項目以及自身的訓練水平有關。2)運動員在訓練過程中由于準備活動不充分、身體處于極度疲勞狀態、錯誤動作等原因造成肌肉拉傷，也會導致血液中肌酸激酶含量的急劇升高。因此，肌酸激酶可以作為判斷運動疲勞恢復程度以及是否產生肌肉拉傷的指標之一。

本實驗把肌酸激酶作為一個重要的檢測指標，通過對運動員在不同時刻(中大等強度疲勞訓練后即刻、30 min恢復后即刻、12 h后立刻、24 h即刻)的血清指標進行比較，進而判斷運動員的運動性疲勞恢復狀況。表2顯示，經30 min下肢負壓-常壓恢復艙、15 min慢跑+15 min人工按摩的傳統方式恢復以及自然恢復這3種后即刻血清中的肌酸激酶的含量和安靜時刻相比變化不明顯，這與肌酸激酶的存在部位有關。由于絕大多數存在肌細胞內，所以，當肌肉在長時間劇烈運動中細胞膜的結構受到破壞滲透性變大，肌酸激酶進入血液中需要一定的時間，而當時的恢復時間只有30 min遠遠達不到血清中的肌酸激酶出現明顯變化的時間。等到訓練后12 h這一時刻，對運動員的血清進行檢測發現此時肌酸激酶的含量同安靜時相比明顯升高，在12 h這一時刻又對3組不同恢復方式作用下的肌酸激酶值進行比較發現進艙恢復組和傳統恢復組間無差異，而都與自然恢復組間存在顯著性差異，即進艙恢復組和傳統恢復都有助于抑制肌酸激酶升高的作用，進而加速運動員的疲勞恢復的速度。隨后，再經過12 h到達運動后24 h這個時間點，發現3組中的血清肌酸激酶的含量繼續上升，而上升后的血清肌酸激酶含量值以自然恢復最大，又通過3組之間的比較發現進艙恢復組和傳統恢復組無差異，都與自然恢復組存在顯著性差異。傳統恢復方式有利于運動性疲勞的恢復，這是大量研究者已經證實的問題，在本實驗中負壓-常壓恢復艙恢復方式與傳統恢復在血清肌酸激酶上具有同樣的效果。

4 結論

4.1 從血乳酸值恢復情況說明，進艙恢復對運動性疲勞后體能的恢復及再生有較好的效果按摩恢復次之，自然恢復最差。

4.2 從肌酸激酶恢復情況說明，進艙恢復和按摩恢復在恢復初期(訓練后1 h內)效果均不如自然恢復。隨著恢復期的延長(訓練12 h后)，進艙恢復和按摩恢復肌酸激酶值呈現持續下降狀態，其效果進艙恢復優于按摩恢復，而自然恢復肌酸激酶值出現明顯上升狀態。

4.3 在本實驗中觀察3種恢復方式對運動后血液BUN的影響效果不明顯。

4.4 下肢負壓-常壓恢復艙在整個恢復過程中具有均勻、同步等特點，更加有利于血液和淋巴系統循環，血乳酸、肌酸激酶等的分解以及毛細血管功能的改善，為運動員的體能快速恢復提供了一種新的途徑，具有廣闊的應用前景。

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Characteristics of blood lactate, creatine kinase and other indicators in the fatigue recovery from negative pressure to normal pressure

LIU Zhen-yu1, ZHANG Xiao-hui2, CHEN Wan2

(1. Shandong Research Center of Sports Science, Jinan 250102, Shandong, China; 2. Shandong Sport University, Jinan 250102, Shandong, China)

Objective:To study the change and characteristics of blood lactate, creatine kinase and other indicators in different recovery processes under the same fatigue mode, and thus investigate the effectiveness of lower limb negative pressure - normal pressure chamber for quick recovery of physical exercise fatigue.Methods:To make the subjects exhaustive with exercise training and then respectively take 3 different ways for restoration (30 min) , i.e., lower limb negative pressure-normal pressure chamber, traditional recovery (15 min jogging and 15 min manual massage) and natural recovery (stay still for a rest). To detect changes in blood lactate, creatine kinase (CK) and blood urea nitrogen (BUN) before and after restoration and record the subjective feeling of fatigue and heart rate of the subjects.Results:1) Changes of related indicators took place in different restorations. Immediately after restoring in chambers or the traditional way, the blood lactate was significantly different (Plt;0.05) compared with the natural recovery group, while heart rate and subjective fatigue feeling had no difference. 2) For CK changes, 24 hours after restoration, compared with the natural recovery group, there was a significant difference (Plt;0.05) in the groups with chamber recovery or traditional recovery.3) For the related indicators immediately after the restoration, there was no significant difference in heart rate and the subjective feeling of fatigue.Conclusions:1) From the blood lactate indicator, the chamber recovery after physical exercise fatigue had the best effect, followed by massage recovery, and natural recovery was the worst. 2) From the CK indicator, the chamber recovery and massage recovery in the initial period (within 1 h after training) are not as good as natural recovery.3) The use of lower limb negative pressure-normal pressure recovery chamber for recovery can help improve the circulation of blood and lymphatic system, break down blood lactate and CK, and improve capillary function.

rapid recovery of lower limb from negative pressure to normal pressure; blood lactate; creatine kinase

2014-06-08

國家體育總局2012重點研究領域項目《體能快速恢復艙的研制與應用研究》(編號:2012B049)。

劉振宇(1964- )，男，副研究員，研究方向體育工程。

A

1009-9840(2014)05-0076-04