12min跑臺運動對心率和血乳酸的影響

呂毓虎 蒲西安 程林

(1.四川民族學院體育系 四川甘孜 626000; 2.華南師范大學體育科學學院 廣東廣州 510006)

血乳酸是體育科學研究中歷史最長,應用最廣泛的指標之一。隨著競技體育水平的高速發展,運動成績不斷沖擊人們所預計的生理界限,除了運動技術的完善,運動器械、場地條件的改進因素外,人體運動能力的提高是造成這個現象的最重要的因素之一[1]。到目前為止,能反映骨骼肌代謝情況并能制定合理的方法、掌握適宜強度、評價訓練效果和進行機能評定最適用的指標,最為大家熟識且使用的依然是血乳酸。它既是糖酵解的產物,又是有氧代謝氧化的底物,還可以經糖異生途徑轉變成糖。血乳酸的生成是丙酮酸生成速率超過氧化速率時的必然結果。大強度運動時,糖原分解加速,丙酮酸生成超過了丙酮酸脫氫酶的催化能力范圍,就會導致乳酸生成增加。本實驗試圖了解8km/h的12min跑臺運動對心率和血乳酸影響,進而給出合理的分析。

1 研究對象及方法

1.1 研究對象

本實驗選取的是華南師范大學2011級碩士研究生,所有受試者均身體健康,無心肺及其它疾病史,實驗前及實驗中無患傷病,測試前24小時內無劇烈運動。測試者基本情況見表1。

1.2 實驗方法

受試者在實驗前分別使用中國產YSI1500型血乳酸分析儀和芬蘭s610i型心率檢測表測出安靜狀態下血乳酸值和心率。分別在跑臺上以8km/h的速率進行12min跑臺運動,運動后測其即刻、3min、6min、9min的心率以及運動后4min、8min、12min的血乳酸值。

1.3 實驗儀器及耗材

血乳酸分析儀(型號:YSI1500中國);跑臺(型號:Technogym D140意大利);功率自行車(型號:Monark-839E瑞典);心率檢測表(型號:s610i芬蘭);秒表;75%酒精;采血針、毛細采血管、消毒棉簽等。

2 結果

2.1 受試者安靜狀態下體貌特征及各指標情況

受試者安靜時呼吸比較穩定,沒有困倦等狀態,其各自安靜時心率和血乳酸值如表2所示。

2.2 受試者12min跑臺運動后心率及血乳酸情況

從表3可知,在跑臺上以8km/h速度勻速跑12min后,三名受試者運動后即刻心率達到最大值,分別達到147次/分、182次/分和179次/分,恢復期心率與恢復時間呈負相關,表現為回復時間越長心率越接近安靜時心率。從心率可以看出12min跑臺運動對范某某來說是強度較小,達到其最大心率的75%,而對趙某和吳某某來說運動強度相對較大,分別達到其最大心率的92.9%、90.4%。

從表4可以看出,范某某12min有氧運動后4min血乳酸雖然是所測最大值,但是相對于安靜水平升高不多,且小于4mmol/L的乳酸閾濃度,說明8km/h的跑臺運動速度對其來說是完全靠有氧系統供能,強度較小;而趙某和吳某運動后4min血乳酸值分別達到了9.68mmol/L和9.01mmol/L,遠遠高于4mmol/L的乳酸閾濃度,說明已經已經動用無氧系統供能。隨著運動后恢復時間的延長,乳酸開始消除,血乳酸清除的半時反應大約為15～20min,恢復到安靜水平約需30min左右,體能高者比體能低者恢復快。

表1 受試者基本情況

表2 安靜時心率及血乳酸值

表3 12min跑臺運動后心率值(次/分)

表4 12min跑臺運動后血乳酸變化

3 討論與分析

3.1 心率在運動中的應用

心率作為一項重要的生理指標在運動監控中常被用來反映運動強度和生理負荷量,同時也是反映體內代謝情況的靈敏指標。成年人安靜時心率在60～80次/分之間,平均75次/分,成年女性的心率要比男性快一些。長年堅持有氧運動能使心率保持在較低水平(安靜狀態下心率低,而最大心率隨年齡的增長而相應地降低,說明同年齡下心率低者心率儲備大,心臟功能強),其原因一是控制心臟活動能力的中樞神經系統對運動的一種適應性反應;其二是心臟容積增大,心臟收縮力加強,使每搏輸出量增多的結果。正常生理情況下,人體大多數組織依靠有氧代謝途徑供能,只有少數組織,如上皮細胞、視網膜、睪丸、腎上腺髓質、成熟的紅細胞、白細胞等在有氧時也需要糖酵解供能[2]。安靜時肌肉和血液中的乳酸濃度較低,約為2mmol/L左右。本研究顯示,安靜時受試者血乳酸值均在2mmol/L左右。心率保持在150次/分以內的運動強度一般認為是有氧運動,因為血液可以供給足夠的氧氣供機體利用。

3.2 12min跑臺運動對血乳酸的影響

美國學者庫珀博士提出的12min跑,是目前國際上頗為盛行的一種有氧耐力測試方法。它不僅僅作為有氧能力測定的方法被運動員們所采用,也常常用于評定學生的運動能力。本研究顯示以8km/h的速度進行12min跑只有范某某是有氧運動,這種運動強度的運動刺激使各種生理功能惰性逐漸被克服,呼吸、循環功能提高,人體需氧量與吸氧量之間達到動態平衡,體內不發生乳酸堆積,心率、心輸出量和肺通氣量等保持穩定,因此可持續運動時間長、安全性高,可以提升機體最大攝氧量水平和無氧性作業閾值,進而可改善人的有氧工作能力。

3.3 血乳酸在體育科學研究中的應用

血乳酸的變化是骨骼肌等組織中乳酸生成速率、肌乳酸進入血液的速率和血液中乳酸消除速率之間平衡的表現。因此,可以通過測定血乳酸濃度的變化來反映肌肉中乳酸濃度的變化。運動停止后血乳酸值存在較大個體差異。血乳酸濃度高而成績不佳,往往說明隊員狀態不佳或者有氧代謝能力太低;成績好且血乳酸濃度高,說明該隊員的耐酸能力較強,無氧酵解供能發揮了較大作用;成績好而血乳酸低說明該隊員還有潛力,通過耐酸訓練,有望進一步提高成績。商勇等的研究顯示在400m跑的運動過程中,力量的變化是產生技術結構變化的原因,而其直接原因是血乳酸的不斷積累使得力量減小[3]。BenekeR等報道稱短時間大強度運動后,最大血乳酸濃度小男孩較青少年和成年人出現更早且表現值更低,且其血管外乳酸濃度也相對較低[4]。在中、低強度運動時,肌肉組織并不缺氧,因此此時乳酸的生成不是因為缺氧而引起,其主要原因是氧的利用率不高所致。因運動刺激肌糖原分解速率迅速提高的過程大約需要30s,進而使得細胞質內的丙酮酸和還原性輔酶I(NADH+)生成速率達最大值,線粒體內丙酮酸和還原型輔酶I氧化速率提高到最大值的激活過程需要1～2min,因此,在線粒體達到最大有氧代謝速率之前,即使有氧氣存在,也會由于丙酮酸和還原型輔酶I的生成速與氧化速率之間的暫時不平衡而導致細胞質內丙酮酸和還原型輔酶I堆積,引起乳酸生成增多[2]。運動中和運動后乳酸被不斷消除,消除的途徑主要有:第一,在骨骼肌和心肌等組織內氧化成二氧化碳和水;第二,在肝臟和骨骼肌內重新合成葡萄糖和糖原;第三,在肝內合成脂肪、丙氨酸等[2]。Charpie JR等的研究認為連續測定某一個病危病人的血乳酸值或許是有效預測死亡的輔助手段,并推測在不遠的將來,血乳酸的測量或許有可能會允許適時的修改病人的治療方案[5]。

4 結語

相同強度的運動中,心率和血乳酸表達出個人的有氧運動能力,運動后血乳酸濃度持續變化,不同運動能力的人血乳酸的恢復速率存在較大差異。

[1]王博,李潔,張曉奕.不同運動強度對運動員血乳酸影響的研究進展[J].河北能源職業技術學院學報,2009(1):76-78.

[2]林文弢.運動生物化學[M].北京:人民體育出版社,2009:51-57.

[3]商勇.男子400m跑不同階段、不同間歇期血乳酸、力量變化規律及相互關系的研究[J].中國體育科技,2005,41(5):116-118.

[4]R.Beneke.Modeling the blood lactate kinetics at maximal short-term exercise conditions in children,adolescents, and adults[J].Journal of Applied Physiology,2005,99(2):499-504.

[5]Charpie JR.,Dekeon MK, Goldberg CS, et al.Serial blood lactate measurements predict early outcome after neonatal repair or palliation for complex congenital heart disease[J].The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery,2000,120(1):73-80.