模擬不同高度間歇性低氧訓(xùn)練對(duì)大鼠有氧代謝酶及運(yùn)動(dòng)能力的影響

[摘 要]目的 比較不同高度之間，間歇性低氧訓(xùn)練對(duì)大鼠有氧代謝的影響，從而選擇出相對(duì)適宜的海拔高度，為今后指導(dǎo)高原訓(xùn)練，間歇性低氧訓(xùn)練，健身運(yùn)動(dòng)以及低氧預(yù)防和治療疾病有著非常積極的意義。方法 用文獻(xiàn)資料法、實(shí)驗(yàn)研究、對(duì)比分析法、數(shù)理統(tǒng)計(jì)法，對(duì)大鼠有氧代謝酶和運(yùn)動(dòng)能力進(jìn)行比較研究。結(jié)果 間歇性低氧訓(xùn)練可提高骨骼肌有氧代謝酶的活性，提高組織對(duì)氧的利用，從而提高機(jī)體有氧代謝能力。結(jié)論 通過本次實(shí)驗(yàn)的對(duì)比研究，模擬3000m組的間歇性低氧訓(xùn)練高度相對(duì)較適宜，能明顯改善大鼠Hb含量，增強(qiáng)氧的運(yùn)輸，提高有氧代謝能力，另外，還可以改善低氧和運(yùn)動(dòng)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生的某些不良影響，延緩疲勞的發(fā)生，從而使運(yùn)動(dòng)能力得到顯著性的增強(qiáng)。

[關(guān)鍵詞]間歇性低氧訓(xùn)練；運(yùn)動(dòng)能力；有氧代謝；缺氧刺激；骨骼??；

間歇性低氧訓(xùn)練法（Intermittent Hypoxic Training，IHT）是在平原借助低氧儀讓運(yùn)動(dòng)員間歇性地吸入低于正常氧分壓的氣體，造成體內(nèi)適度缺氧，從而導(dǎo)致一系列有利于提高有氧代謝能力的抗缺氧生理、生化適應(yīng)，以達(dá)到高原訓(xùn)練的目的。在運(yùn)動(dòng)實(shí)踐中，間歇性低氧訓(xùn)練作為一種輔助訓(xùn)練手段，與常規(guī)訓(xùn)練穿插進(jìn)行，能使運(yùn)動(dòng)員機(jī)能潛力得到最大限度的發(fā)展，全面提高機(jī)體的代謝能力和極限做功能力方面有積極作用，或用于常規(guī)的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后，促進(jìn)運(yùn)動(dòng)員疲勞的恢復(fù)，有時(shí)也作為高原訓(xùn)練前期的適應(yīng)性訓(xùn)練。

一、實(shí)驗(yàn)對(duì)象與方法

1. 實(shí)驗(yàn)對(duì)象與分組。實(shí)驗(yàn)選用純系健康SD雄性大鼠50只，2月齡，體重200±20g，購于蘭州醫(yī)學(xué)院動(dòng)物試驗(yàn)中心，選用國家標(biāo)準(zhǔn)嚙齒類動(dòng)物干飼料喂養(yǎng)，自由飲食。動(dòng)物室溫控制22±3℃，濕度40～60%。按實(shí)驗(yàn)要求將大鼠隨機(jī)分為5組：常氧安靜組、常氧訓(xùn)練組、模擬高度2000m組、模擬高度3000m組、模擬高度4000m組，每組大鼠10只，分籠飼養(yǎng)，每籠5只。各組均在同等條件下飼養(yǎng)。

2. 實(shí)驗(yàn)方法

（1）訓(xùn)練方法。本實(shí)驗(yàn)采用低壓氧艙，總的時(shí)間為5w，適應(yīng)性低氧和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練1w，正式訓(xùn)練時(shí)間為4w，常氧安靜組大鼠自由活動(dòng)和攝食，常氧訓(xùn)練組大鼠每天在坡度為0的動(dòng)物跑臺(tái)上以25m/min的速度持續(xù)跑步訓(xùn)練1h，5d/w，共4w。模擬海拔高度2000m組、3000m組、4000m組的大鼠每天分別以不同的高度在低壓氧艙內(nèi)應(yīng)激12h，其余時(shí)間在艙外常氧環(huán)境中訓(xùn)練和自由活動(dòng)， 訓(xùn)練同樣在坡度為0的動(dòng)物跑臺(tái)上以25m/min的速度跑步訓(xùn)練1h，5d/w，共4w。

（2）動(dòng)物訓(xùn)練模型。根據(jù)Bedford跑臺(tái)訓(xùn)練方法對(duì)常氧訓(xùn)練組、2000m組、3000m組、4000m組大鼠進(jìn)行25m/min中等強(qiáng)度的跑臺(tái)訓(xùn)練。所有大鼠進(jìn)行適應(yīng)性喂養(yǎng)、低氧和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練1w。適應(yīng)性訓(xùn)練時(shí)間從開始的20min增加到30min再逐漸增加到60min，訓(xùn)練速度從開始的10m/min逐漸增加到25m/min 。在訓(xùn)練的4w里每天以25m/min的強(qiáng)度訓(xùn)練1h，5d/w，間歇低氧組每天在低壓氧艙刺激12h[6 7 8]。（注：每天訓(xùn)練一次，均在上午8：00-12：00訓(xùn)練；）。此外，通過觀察大鼠的食量變化及活潑程度，作為判斷運(yùn)動(dòng)量的粗略依據(jù)。

3.實(shí)驗(yàn)后處理。第6周開始取材，將所有大鼠分批進(jìn)行跑臺(tái)力竭（力竭判定標(biāo)準(zhǔn)為動(dòng)物跟不上預(yù)定速度，大鼠腹部與跑道面接觸，后肢蹬地?zé)o力，隨轉(zhuǎn)動(dòng)皮帶后拖達(dá)30s，毛刷刺激驅(qū)趕無效。行為特征為呼吸深急、幅度大，神精疲倦，俯臥位垂頭，刺激后無反應(yīng)），并分別記錄下各組大鼠跑臺(tái)至力竭的時(shí)間。運(yùn)動(dòng)力竭后即可斷頭處死，隨即取血樣2ml，加肝素抗凝備用和即刻取股四頭肌固定做超微結(jié)構(gòu)；并迅速取出股四頭肌和肝等組織，于預(yù)冷生理鹽水中除去脂肪、筋膜等結(jié)締組織，放置于液氮中冷凍，-40℃低溫保存?zhèn)溆谩?/p>

二、討論分析

1.間歇性低氧訓(xùn)練對(duì)大鼠有氧代謝酶的影響

（1）對(duì)大鼠骨骼肌SDH的影響。從表中可以看出，模擬3000m組、4000m組訓(xùn)練效果相對(duì)比較明顯。間歇性低氧訓(xùn)練能顯著提高SDH活性的機(jī)制可能是，一方面是長(zhǎng)時(shí)間有氧訓(xùn)練能提高細(xì)胞有氧代謝酶的活性，這是由于運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練作為一種刺激作用于機(jī)體，勢(shì)必在體內(nèi)產(chǎn)生各種生物學(xué)適應(yīng)性反應(yīng)，而酶的適應(yīng)性變化即是其中之一。酶的這種適應(yīng)性變化規(guī)律主要表現(xiàn)在2個(gè)方面：（1）酶催化功能的適應(yīng)：即運(yùn)動(dòng)刺激機(jī)體，通過神經(jīng)激素的作用，激活細(xì)胞內(nèi)現(xiàn)有的酶分子，使酶活性增強(qiáng)，從而促進(jìn)物質(zhì)能量代謝以適應(yīng)于運(yùn)動(dòng)的需要。（2）酶含量的適應(yīng)：即運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可刺激或誘導(dǎo)酶合成量的增加，使細(xì)胞內(nèi)參與代謝的酶絕對(duì)量增加，物質(zhì)能量代謝增強(qiáng)。另一方面，當(dāng)機(jī)體處于低氧環(huán)境時(shí)，機(jī)體組織對(duì)慢性缺氧產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)，如有關(guān)促進(jìn)組織中新陳代謝的激素增加，誘導(dǎo)蛋白合成的因素等決定呼吸鏈酶、線粒體的活化作用。以上分析說明，SDH活性增加預(yù)示骨骼肌線粒體氧化潛能增強(qiáng)，這是機(jī)體對(duì)間歇性低氧訓(xùn)練產(chǎn)生了生物學(xué)適應(yīng)的結(jié)果。因此，間歇性低氧訓(xùn)練可以作為提高機(jī)體有氧代謝能力的手段之一，尤其是模擬3000m組、4000m組間歇性低氧訓(xùn)練對(duì)提高機(jī)體有氧代謝能力相對(duì)較顯著。

（2）對(duì)大鼠骨骼肌LDH及LA的影響。從表中中可以看出，模擬3000m組、4000m組訓(xùn)練效果相對(duì)比較明顯。這一結(jié)果說明當(dāng)機(jī)體處于低氧環(huán)境時(shí)機(jī)體組織細(xì)胞在較低氧含量的刺激下，為了能高效率地利用氧以滿足機(jī)體的生理需要，通過機(jī)體的調(diào)動(dòng)，提高了LDH的應(yīng)激水平，所以間歇性低氧訓(xùn)練能提高骨骼肌LDH的活性。尤其是3000m組、4000m組間歇性低氧訓(xùn)練提高相對(duì)更加顯著，而3000m組和4000m組血乳酸水平有明顯下降，血乳酸水平的降低是由于兩方面的原因：一方面，是組織利用氧的能力提高；另一方面，是組織清除乳酸的能力增加。此結(jié)果間接的說明間歇性低氧訓(xùn)練尤其是3000m組和4000m組可提高組織利用氧的能力，從而提高機(jī)體有氧代謝能力。

三、結(jié)論

1.間歇性低氧訓(xùn)練可提高骨骼肌LDH、SDH、ATP酶的活性，提高組織對(duì)氧的利用，從而提高機(jī)體的有氧代謝能力。

2.間歇性低氧訓(xùn)練對(duì)大鼠骨骼肌超微結(jié)構(gòu)的影響總體上呈良好的趨勢(shì)，模擬3000m組高度相對(duì)較適宜。

經(jīng)過四周間歇性低氧訓(xùn)練后，通過各組大鼠超微結(jié)構(gòu)圖和各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定、觀察可以看出總體上呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，而模擬2000m組可能由于低氧對(duì)機(jī)體的刺激達(dá)不到，所以訓(xùn)練效果不是很明顯。而模擬4000m組可能由于低氧對(duì)機(jī)體的刺激相對(duì)較為嚴(yán)重，雖然有一定的訓(xùn)練效果，但并沒有發(fā)揮到機(jī)體的最大潛能。通過本次實(shí)驗(yàn)的對(duì)比研究，認(rèn)為模擬3000m組的間歇性低氧訓(xùn)練高度相對(duì)較為適宜，使氧運(yùn)輸能力和抗氧化能力以及糖酵解能力得到明顯的加強(qiáng)，線粒體氧化磷酸化增強(qiáng)，合成ATP的能力提高。從而使運(yùn)動(dòng)能力得到顯著性的增強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]雷志平. 間歇性低氧訓(xùn)練與高原訓(xùn)練的比較研究[J].西安體育學(xué)院學(xué)報(bào)，1997，14（3）：57-61.

[2]雷志平. 間歇性低氧訓(xùn)練的臨床應(yīng)用研究[J].成都體育學(xué)院學(xué)報(bào)，1997，23（30）：65-68.

[3]番秀清，王菊.間歇性低氧訓(xùn)練及低氧訓(xùn)練時(shí)效性的研究現(xiàn)狀[J].體育科學(xué)研究，2006，10（2）：79-82.

[4]李強(qiáng)等.間歇性低氧刺激對(duì)運(yùn)動(dòng)能力影響的實(shí)驗(yàn)研究[J].體育科學(xué)2001，21（3）：62—65）

[5] 任昭君.不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)大鼠骨骼肌谷胱甘肽抗氧化系統(tǒng)的影響.[J]，運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志，2005，9（20）：203.

[6]翁錫全，黃麗英等. 間歇低氧運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠血脂及載脂蛋白的影響 [J].體育學(xué)刊，2005，25（9）：46.

[7]黃麗英，許豪文， 翁錫全等.間歇低氧訓(xùn)練對(duì)大鼠腎臟EPO基因表達(dá)的影響.[J]沈陽體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，22（4）：10.

[8]趙軍，翁錫全等.間歇性低氧對(duì)訓(xùn)練大鼠血清NO、NOS及自由基代謝的影響.[J]廣州體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，24（4）：25.

作者簡(jiǎn)介：高鵬華（1978-），女，山西太原，講師，研究方向：運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)。