高原-亞高原交替訓練對“天花板”現象的干預

錢 鈺，步政龍

高原-亞高原交替訓練對“天花板”現象的干預

錢 鈺1，步政龍2

1.成都體育學院運動醫學與健康學院，四川 成都，610041；2.成都體育學院教務處，四川 成都，610041。

目的：通過高原-亞高原交替訓練模式對“天花板”現象的干預，探索世居高原藏族中長跑運動員在不同海拔下訓練時機體的運動生理學機制。方法：32名運動員隨機分為A、B兩組，分別進行高原和高原-亞高原交替訓練后對相關指標進行監測。結果：（1）實驗組安靜心率、最大心率、呼吸頻率下降，SpO2、VO2max升高；（2）實驗組較對照組RBC、HGB增加，HCT降低；（3）實驗組安靜血乳酸降低，運動后血乳酸升高，升高幅度大于對照組。結論：（1）藏族中長跑運動員在高原訓練時存在“天花板”現象；（2）高原-亞高原交替訓練模式能有效干預藏族中長跑運動員高原訓練“天花板”現象。

高原訓練；亞高原訓練；“天花板”現象；藏族中長跑運動員

高原訓練可以提高機體的有氧代謝能力，改善心臟功能。在高原缺氧環境下能刺激機體紅細胞和血紅蛋白水平升高，從而使氧的運輸能力增強。世居高原藏族中長跑運動員長期生活在高原低氧環境中，各項生理機能發生改變，但這些變化對藏族中長跑運動員高原訓練是不利的，比如高原訓練強度小，絕對運動量低，不易提高運動能力，不利于疲勞恢復[1]等。藏族中長跑運動員具有心肺功能較強的“高原優勢”，但在高原訓練期間難以將運動員的“高原優勢”轉化成“高原優勝”。近年來，隨著各運動隊在亞高原訓練取得較好的成效，亞高原訓練也逐漸受到重視。亞高原的低氧刺激程度不夠深，但在訓練上能夠近平原的訓練強度，既保持一定強度訓練又有比平原更深刻的缺氧刺激[2]。因此，探尋更合理的訓練模式、理論，打破高原訓練、亞高原訓練的瓶頸成為我國運動實踐的迫切要求。為此，本文擬從機體對高原適應的生理機能極限（“天花板”現象）的角度，探尋高原運動員通過“高原-亞高原交替訓練”來解決單一高原訓練因強度降低而引起運動能力退化的缺陷，同時彌補單一亞高原訓練因低氧刺激程度不夠深而導致心肺功能降低的問題，“心肺功能要提高、運動訓練也能上強度”進而提高中長跑運動成績目的。

1 對象與方法

1.1 研究對象

甘孜中長跑隊運動員32名，訓練年限5.2±2.1年，平均年齡16.4±3.6歲。將運動員隨機分為A、B兩組，A組實驗組18名，B組對照組14名。

1.2 研究方法

1.2.1 測試指標 每個周期訓練結束后，次日晨測安靜心率、血乳酸、呼吸頻率、血氧飽和度SpO2。肘靜脈抽血4～5 ml，肝素鈉抗凝測試血常規，包括紅細胞（RBC）、血紅蛋白（HGB）、紅細胞壓積（HCT）。早餐后1h測12min跑成績、運動中最大心率、運動后即刻心率、最大攝氧量（VO2max）以及運動后即刻血氧飽和度、呼吸頻率及血乳酸。

1.2.2 訓練方案 第1階段，實驗組、對照組運動員均在康定進行2周高原訓練，海拔2560 m；第2階段，實驗組在海拔1320m的瀘定進行2周亞高原訓練，對照組繼續在高原訓練2周；4周訓練后兩組均下到平原訓練1周。指標采集分別在第2周、第4周、第5周訓練后。

1.2.3 數據處理 用統計軟件SPSS 17.0進行數據處理，統計方法采用One-Way ANOVA，結果以平均數±標準差表示，顯著性水平P< 0.05。

2 研究結果

表1 12min跑成績（平均數±標準差）

注：*P< 0.05，** P< 0.01，與實驗組高原2周比較；＃P< 0.05，＃＃ P< 0.01，與對照組高原2周比較；※P< 0.05，※※ P< 0.01，與對照組平原1周比較。

表2 生理、血液指標測試結果（平均數±標準差）

注：*P< 0.05，** P< 0.01，與實驗組高原2周比較；＃P< 0.05，＃＃ P< 0.01，與對照組高原2周比較；※P< 0.05，※※ P< 0.01，與對照組平原1周比較。

3 分析與討論

3.1 高原訓練“天花板”現象的提出

通過對現有的研究進行比較發現，高原訓練的效果并不盡人意。運動員在高原訓練中很難保持與平原相同的訓練強度。高原缺氧引起肌肉血流量及蛋白質合成低下，肌纖維變細，在運動能力上的表現是肌肉力量丟失，從而導致速度丟失[3]。而世居高原運動員體內本身RBC、HGB總量明顯高于平原人，在進入平原初期機體通過降低心率來減少每分輸出量。實驗結果中，對照組連續高原訓練4周后，運動員的呼吸頻率、SPO2、心率、安靜血乳酸、HGB、VO2max、12min跑距離，與高原訓練2周比較變化不大，只有運動后即刻血乳酸、RBC顯著性升高；12min極限跑成績只有在到達平原1周后才有明顯提高，但仍低于實驗組。對照組SPO2、VO2max、呼吸頻率變化不大，是因為世居高原運動員長期在低氧環境中生活和訓練，機體已對低氧刺激產生適應，各項機能水平達到較高水平，處于適應訓練負荷的平衡狀態，再提升的空間不大。進入平原后出現安靜心率減慢，說明每搏輸出量增加，心臟的泵血機能和工作效率提高，安靜狀態下心率低、每搏量高是能量節省化的表現。心臟泵血機能及每搏量大小是決定VO2max的重要因素[4]。平原人進入高原初期，低氧和低氣壓刺激外周化學感受器，引起呼吸增強，肺通氣功能增加是人體適應高原低氧環境的代償。對于世居高原經過訓練的專業中長跑運動員來說，長期慢性缺氧，呼吸中樞和外周化學感受器對低氧的敏感性降低，會導致肺部受損；血液紅細胞代償性增多致血液黏稠、血流緩慢，肺彈性降低；環境和運動的雙重低氧的刺激造成肺部表面活性物質的損傷使肺部順應性降低，最終使肺做功效率減弱，機體缺氧程度加重，引起肺換氣能力降低，加重機體缺氧，造成惡性循環[5]。

由于機體、包括世居高原運動員，對高原訓練的適應能力都是有限的。因此，世居高原中長跑運動員長期在低氧環境中生活和訓練，以呼吸、循環、血液、氧運輸利用為主，運動能力等為輔的各項機能水平處于適應該高度訓練負荷時的最大機能極限（平衡），我們稱為高原訓練機能能力的“天花板”現象。當在某一海拔高度，高原、運動缺氧雙重刺激作用于機體，機體在形成抗低氧耐受能力時，會優先選擇維持生命基本活動需求的心肺功能的需要，而對運動負荷、特別是運動強度增加帶來的缺氧需要作為次要的需要，可以認為是機體的一種自我保護現象。趙晉、孔垂輝研究表明：海拔高度達到2000m時運動強度下降15%，而3000 m高度時強度僅達平地的55%，其原因可能是高原上人體的消耗大于平原，人體更多應滿足生命特征的生理需求[6]，也旁證了我們的上述推論。這就是高原訓練對心肺功能的提高有積極作用，而不利于運動負荷、特別是運動強度增加的生理學機制。本實驗對照組單一高原高度訓練下RBC數量、運動后即刻血乳酸含量增加，按“天花板”理念，我們認為是機體的在該高原訓練條件下，為保證機體生存需要的一種補充應激反應。RBC數量增加雖可以增加血液對氧的運載能力，但也會因血粘度增加而增大對心臟的負荷，不利于機體機能節省化的目的、最終不利于達到提高運動強度和提高運動成績的目的[7]；運動后即刻血乳酸含量增加，在完成同等運動負荷的條件下，現有有氧工作能力已經不能夠滿足該運動的有氧供能的需要，而只能啟動糖酵供能來輔助完成，所以也不利于中長跑運動有氧工作能力和中長跑運動成績提高。

3.2 亞高原訓練對高原訓練“天花板”現象的干預

實驗組亞高原訓練2周后，呼吸頻率下降、SPO2升高、最大心率下降、安靜血乳酸下降、VO2max提高、12min跑步距離增加，與高原訓練2周比較，有顯著性變化；心率（安靜、運動后即刻）下降；運動后即刻血乳酸、RBC、HGB略升高，與高原訓練2周比較，無顯著性。運動員從高原到亞高原到平原的過程中，安靜心率逐漸降低是因為外界氧分壓逐漸升高，而運動后即刻心率從亞高原進入平原后顯著增加。機體對利用高原訓練的雙重缺氧刺激提高機體有氧工作能力的適應能力是有限的，因此心率、呼吸、血乳酸等差別并不明顯。運動后呼吸頻率均逐漸降低，SPO2在到達亞高原2周后有所升高（97%），到達平原1周后保持不變（97%），但運動后呈逐漸上升趨勢，到達平原1周后略有升高（約94%）；VO2max明顯上升（3106ml/min），到達平原后顯著升高（3295ml/min）。SpO2水平并沒有明顯上升，可能說明不同海拔高度的低氧刺激提高了機體的攝氧能力，VO2max顯著升高，可能與HGB、RBC增加有關，HGB含量及其載氧能力與VO2max密切相關[8]。而血液運輸氧的能力則取決于心輸出量的大小，受每搏量和心率的制約。運動訓練時心輸出量的差異主要由每搏量造成。后者決定于心肌收縮能力和心容積的大小[9]。本研究結果顯示，世居高原且經過長時間系統的耐力性運動訓練的運動員，在高原時的安靜紅細胞數偏低，進入平原后RBC、HGB值升高，可能是長期耐力訓練導致的運動性貧血。世居高原的中長跑運動員其循環血容量升高可能更明顯[10]。雖然單位體積的RBC數和HGB量不高，但RBC總數和HGB總量較高。安靜時RBC濃度下降和HGB含量降低具有一定的意義[11]。它降低了血粘度，減少血循環阻力，減輕了心臟負荷。在肌肉運動時，血漿的水分喪失使血液比安靜時相對濃縮，保證HGB含量的相應提高，實驗結果中運動員血粘度、HCT等沒有明顯變化，甚至進入平原后有所降低。這表明，他們能承受血液中較大幅度的工作性變化而使血液能維持在正常狀態，并且對于提高氧的運輸能力仍有較大的機能潛力[12]。在整個訓練階段中HGB含量呈上升趨勢，在亞高原訓練過程中，HGB含量的升高是為了增加氧運輸能力以補充因血氧飽和度下降而喪失的動脈氧含量。進入平原后，氧分壓升高，SPO2升高，因此對HGB需求相對減少，因此升高不明顯[13]。實驗組和對照組運動員進入亞高原后，安靜單位體積RBC、HGB量增加，與進行緊張訓練和比賽時RBC的工作性溶解作用刺激加強了RBC、HGB的生成機制有關。單位容積內RBC中HGB的含量同正常值無明顯差別甚至偏低。這種現象可能是運動員血液系統對訓練的一種適應性反應。

世居高原中長跑運動員由于已具備的RBC、HGB含量等高原心肺功能的優勢，在進入亞高原訓練原后，機體通過降低心率、呼吸頻率，在不增加乳酸供能的條件下，血液代償性稀釋，通過增加每分輸出量、血氧運輸效率，來增加SPO2、VO2max、12min跑距離，達到在充分利用高原訓練的心肺功能優勢的條件下，能夠承受運動負荷的缺氧刺激，再提高運動強度來增加缺氧刺激，從而達到充分提高機體有氧工作能力目的。按“天花板”理念，我們認為：世居高原中長跑運動員在高原訓練后到亞高原，由于已具備的心肺功能的高原優勢，機體在應對亞高原的“高原缺氧”應激時，基本生命活動需要已經能夠得到滿足，因此維持生命基本活動的心肺功能的需要方面處于次要地位，在極限的“天花板”下，機體對缺氧的耐受能力為提高運動強度讓出了空間。即：機體的心肺功能在滿足維持生存需要后有能力應對運動負荷、強度增加帶來的運動缺氧的應激，使亞高原訓練通過增加強度從而提高有氧工作能力成為可能。通過“高原-亞高原”交替訓練，利用不同海拔之間的應激極限諸因素的互補性，在高原缺氧、運動缺氧的動態平衡中，按運動實踐的需要調整缺氧刺激的程度，達到既保持高原心肺功能優勢、又能夠提高亞高原訓練強度，最終提高運動成績的目的，而達到對高原優勢“天花板”現象干預的運動生理學機制。

對照組與實驗組共同到達平原訓練1周后，實驗組VO2max、12min跑距離顯著升高，分別提高14%、6.5%。Hgabegr等研究指出，VO2max與遺傳的關系十分密切，遺傳度可達80%—90%左右，訓練使VO2max提高的可能性較小，一般為20%—25%[7]。通過本實驗交替訓練5周時間內，使最大攝氧量的提高幅度達到14%，12min極限跑成績提高6.5%，證明本實驗“高原-亞高原交替訓練”對世居高原中長跑運動員高原訓練“天花板”現象的干預是成功的。

4 結 語

“高原-亞高原交替訓練”能干預世居高原中長跑運動員高原訓練“天花板”現象，有利于世居高原中長跑運動員有氧工作能力、成績的提高。

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Intervention of Altitude-Sub-Altitude Training on Ceilling Phenomenon

QIAN Yu1, BU Zhenglong2

1.College of Sports Medicine and Health, Chengdu Sports University, Chengdu Sichuan, 610041, China;2.Academic Affairs Department of Chengdu Sport University, Chengdu Sichuan, 610041, China.

Objective: To explore the intervention of plateau athletes to the “ceiling” phenomenon by altitude-sub-altitude alternate training. Methods: 32 middle-long distance runners were randomized into two groups A and B. Monitor the related indicators. Results: (1) The athletes' heart rate in study group decreased significantly, the maximum heart rate of the same exercise decreased compared to the altitude training, the cardiac reserve increased significantly; (2) The respiratory rates decreased obviously in study group, the SPO2increased significantly and the VO2maxraised substantially; (3) The number of RBC and RBC in the study group increased significantly. The value of HCT decreased significantly. Conclusion: (1) Ceilling phenomenon exists in altitude training; (2) Altitude-sub-altitude alternate training have positive effect on ceilling phenomenon.

Altitude training; Sub-altitude training; Ceiling: phenomenon; Middle-long distance runner

G804.7

A

1007―6891（2020）05―0046―03

10.13932/j.cnki.sctykx.2020.05.10

2019-09-24

2019-11-17

成都體育學院科研項目，項目編號：17YJ03。