“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(diào)動機體適應高原缺氧環(huán)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(guī)運動訓練負荷與缺氧負荷之間合理協(xié)調(diào)發(fā)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(nèi)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(jù)。

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(shù)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(guān),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(fā)現(xiàn)個體脈搏血氧飽和度(SpO2)和Hb的變化可能存有一定的關(guān)聯(lián)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(fā)現(xiàn)血清轉(zhuǎn)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(nèi)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(xiàn)出,sTfR和體內(nèi)鐵有密切關(guān)系,但在HiLo過程中血清鐵和轉(zhuǎn)鐵蛋白水平是否與sTfR的變化水平有關(guān)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(chǎn)生有益影響的是HiLo訓練法。侯曉暉研究發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn),HiLo第1天大鼠心肌形態(tài)顯示損傷嚴重,第7天心肌仍然發(fā)生損傷,且還沒有恢復。HiLo第28天心肌電鏡顯示形態(tài)正常,尤其是線粒體數(shù)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(xiàn)出豐富套疊式血管新生的形態(tài)學特征,成熟的血管由于內(nèi)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(nèi)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(jié)合糖蛋白稱為血管內(nèi)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(nèi)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(diào)節(jié)因子是生理條件下和病理生理適應過程中。血管內(nèi)皮細胞VEGF mRNA的表達和蛋白分泌的上調(diào)都是缺氧所引起的,這種上調(diào)對提高機體適應低氧環(huán)境、大強度的運動具有重要意義。低氧調(diào)節(jié)VEGF基因和EPO基因表達的機制類似。翁錫全等[6]研究發(fā)現(xiàn)常壓下14.5%氧含量(相當于海拔3000m)模擬HiLo能穩(wěn)定VEGF的上調(diào),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(xù)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(zhì)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(fā)揮有所限制，這正是在傳統(tǒng)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(zhì)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(fā)現(xiàn)HiLo組大鼠某些血管凹入肌絲內(nèi)以及發(fā)現(xiàn)了肌衛(wèi)星細胞等現(xiàn)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(shù)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(diào)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(diào)控骨骼肌蛋白翻譯過程。可能還有其它作用機制，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(zhì)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(tài)下的一樣,在機體系統(tǒng)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(yōu)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(fā)現(xiàn),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(jié)論基本一致,但對是否能提高運動員無氧能力尚無統(tǒng)一結(jié)論。高頎等[13]研究結(jié)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(fā)現(xiàn)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(xiàn)明顯的變化,說明骨骼肌磷酸原供能能力沒有被HiLo產(chǎn)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(nèi)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(xiàn)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(jié)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(jié)論基本一致,但對是否能提高運動員無氧能力尚無統(tǒng)一結(jié)論。因此從理論上,HiLo訓練法與傳統(tǒng)的高原訓練相比HiLo訓練法明顯更優(yōu),而又能解決傳統(tǒng)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(jīng)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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[13] 高頎,田野,胡楊，等.高住低訓對優(yōu)秀女子跆拳道運動員運動能力和血象的影響[J].中國運動醫(yī)學雜志,2006,25(3):304-316.

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