淺談高原訓練對運動員生理機能的影響

(武漢體育學院研究生院 湖北 武漢 430079)

一、前言

高原地區(qū)受到地理環(huán)境的影響，氣壓會隨著海拔的升高而逐漸降低。同時，高原地區(qū)氣候變化大，空氣稀少，電離輻射和紫外線較強，有著獨特的自然環(huán)境[1]。隨著海拔的不斷升高，氣壓逐漸降低，人體血液就沒有充足的養(yǎng)分供應，機體的氧分壓就會逐漸下降[2]。而高原訓練是利用高原缺氧和運動缺氧的雙重刺激，加深人體的應激反應，從而達到提高身體各項機能和運動能力的特殊訓練方法[3]。自1968年奧運會在墨西哥城(2200 m)舉辦以后，高原訓練法便得到了科研人員、教練員和運動員的重視[4]。目前，通過高原訓練提升運動能力的水平，已成為當前教練員的切入點。有研究證明，高原訓練是一個在體能、生理上充分調(diào)動運動員最大運動能力的過程。而本文就高原訓練提高運動員競技成績的生理學機制進行研究，整合和分析相關(guān)生理指標的變化，給予教練員、運動員及運動健身愛好者較全面的參考指標。

二、高原訓練的生理學機制

(一)高原訓練與呼吸機能

最大攝氧量：

最大攝氧量是反應心肺功能整體儲備和最大有氧代謝能力的客觀指標[5]。黃好好[6]讓5名游泳運動員在澳洲高原進行訓練，測試發(fā)現(xiàn)他們的肺活量可達到4000～7000mL，最大吸氣與最大呼氣的差值為12～15cm，而最大攝氧量為4.5～7.5L/min，與安靜時的各指標相比，高處20倍；而一般人的肺活量約為3200mL，呼吸差僅為4～8cm，最大攝氧量為2.5～3 L/min，比正常安靜時大10倍。邱俊[7]等對12名現(xiàn)代五項運動員進行4周的高原訓練，通過最大攝氧量的測試指標顯示，男性運動從最初的(4.92±0.03)L/min增長到(5.02±0.06)L/min，而女性運動員從(3.25±0.04)L/min上升到(3.49±0.03)L/min。不難看出，低氧環(huán)境的訓練在一定程度上能增加運動員的有氧代謝能力，從而提高機體對氧氣的利用和運輸作用，改善心肺功能。

(二)高原訓練與心血管系統(tǒng)

1.心率

心率這一指標在制定訓練強度、指導運動訓練等方面有重要作用，它簡單直觀、較易監(jiān)測等特點成為大家首選的參照指標[8]。甘春龍等將19名運動員分為高原-平原組和高原-亞高原組，一段時間的平原訓練后，進行三周的高原訓練，再分別進行三周的平原和亞高原訓練，重復兩次，經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)前者的心率從平原的202±11變到高原的190±8，最后回到平原的202±11，第二次所測結(jié)果類似；后者從平原的211±11到高原的206±15，最后回到平原為196±7，這一系列變化可能與心肌細胞供氧能力下降有關(guān)。高全忠[9]對8名女性運動員進行4周的高原訓練后，發(fā)現(xiàn)進入高原第1周心率上升明顯，隨后持續(xù)下降，并在第4周接近上高原前的心率，且下高原后的第2周心率低于上高原前的水平?？傊谙嗤呢摵蓷l件下進行訓練，運動員在進入高原地區(qū)后心率下降，表明運動員機體適應能力有所提高。因此，我們可以通過低氧下的心率指標，監(jiān)控運動員在高原環(huán)境中的訓練強度，從而達到逐漸提高運動員運動強度的效果。

2.紅細胞(RBC)和血紅蛋白(HB)

人體內(nèi)的血液是由血漿和血細胞組成，而血細胞中RBC占主要成分，是氧氣和二氧化碳運輸?shù)闹饕绞?；因此，RBC數(shù)量的變化在一定程度上反映了機體對氧氣和排二氧化碳運輸?shù)哪芰?。HB是一種結(jié)合蛋白質(zhì)，為RBC的主要成分，在氧分壓高時易與氧氣結(jié)合，成為運輸氧的主要載體，它的指標大小在很大程度上反映了運動員有氧運動能力。狄玉峰[10]等對11名馬拉松運動員進行4周的亞高原低氧環(huán)境訓練，并分4階段測量發(fā)現(xiàn)HB的濃度從(165.30±0.856)g/L上升到(178.33±0.88)g/L。卓金源[11]等對19名籃球運動員進行21天的高原訓練，經(jīng)測試RBC從(4.97±0.30)×1012/L增加到(5.27±0.27)×1012/L；HB從(153.32±7.31)g/L上升到(161.38±6.86)g/L，且兩者在數(shù)值上呈遞增趨勢。而隗廣清[12]發(fā)現(xiàn)，18名越野滑雪運動員在4周的高原訓練中，第5天HB指標顯著升高，四周后達到一個較高水平。李強[13]在中長跑運動員的訓練中也發(fā)現(xiàn)類似現(xiàn)象，HB指標在4周的高原訓練后，從(152.37±8.27)g/L上升到(171.32±9.25)g/L?？偟膩碚f，在高原訓練期間，運動員RBC和HB的濃度有所上升，這與運動員逐漸適應環(huán)境和運動負荷對機體的刺激有關(guān)，從而增強機體攝取氧和運輸二氧化碳的能力，提高運動員的有氧代謝能力。

3.促紅細胞生成素(EPO)

在耐力運動項目中，運動員的成績與其自身的有氧代謝能力息息相關(guān)，而血液載氧能力又是機體有氧代謝的重要環(huán)節(jié)，EPO是機體在生理條件和失血后調(diào)控RBC生成的主要生長因子，對RBC生成起重要作用，從而有效提高機體適應高原缺氧的能力[14]。孟志軍[15]等人對39名賽艇運動員進行8周高原訓練，發(fā)現(xiàn)EPO在高原訓練第3天為14.27±4.46，與進入高原前的值11.05±3.16相比顯著升高，在高原訓練第55天測得值為10.41±3.54。錢風雷[16]等為5名自由泳運動員安排三個階段的訓練，包括3周高原訓練準備期、3周高原訓練期及3周訓練后的比賽期，發(fā)現(xiàn)EPO指標的變化相似，初入高原時EPO急劇上升，隨著訓練時間的延長，EPO緩慢下降。以上實驗不難看出EPO的急劇上升與高原環(huán)境對運動員的刺激有關(guān)，標志著高原訓練后運動表現(xiàn)的提高；之后EPO的降低在一定程度上表明機體對環(huán)境的適應能力。

4.血乳酸

乳酸是供能體系的重要中間產(chǎn)物，它既是糖酵解功能系統(tǒng)的最終產(chǎn)物，又是有氧代謝功能系統(tǒng)的氧化基礎(chǔ)。它在耐力訓練中可以用于評定運動員有氧耐力水平。血乳酸作為評定運動能力的指標之一，表現(xiàn)在完成相同的運動強度，以血乳酸濃度低者為佳[17]。李強[13]等對遼寧省田徑隊的8名男子中長跑運動員進行4周高原訓練，測得血乳酸水平在平原時為(7.24±1.03)mmol/l，進入高原后第1周血乳酸急劇上升到(14.26±4.29)mmol/l，經(jīng)過后3周的高原訓練后，血乳酸水平逐漸下降，第4周測得值為(8.01±1.53)mmol/l，進入高原后最初的乳酸升高可能與運動員剛進入高原，氧氣不足使無氧代謝增加有關(guān)，而后來的乳酸值下降表明機體逐漸對環(huán)境的適應過程。賈靜[18]發(fā)現(xiàn)10名賽艇運動員進行6周高原訓練后，血乳酸含量較同等訓練強度下的平原訓練有所下降。以上研究說明恰當?shù)母咴柧毮苁惯\動員的耐血乳酸能力提髙，從而使有氧運動能力有所提髙。

(三)高原訓練與內(nèi)分泌系統(tǒng)

1.血尿素

血尿素作為機體內(nèi)蛋白質(zhì)的一個分解代謝產(chǎn)物，在一定的意義上可以反映體內(nèi)蛋白質(zhì)的分解代謝情況。此外，當人體機能水平下降時，血尿素也產(chǎn)生類似升高的變化，故可以作為推測承受運動負荷大小和檢測疲勞的指標。賈靜[18]對貴州賽艇隊10名運動員進行9周訓練，包括初始的2周平原訓練、6周高原訓練和最后1周平原訓練，測得起初的平原訓練血尿素值為(6.20±0.85)mmol/l，進入高原后的第3天突然升高為(7.40±0.54)mmol/l，之后的5周高原訓練中血尿素逐漸下降，在第8周時降到(6.73±0.51)mmol/l，而最后1周的平原后測得血尿素變?yōu)?5.90±0.67)mmol/l。狄玉峰[10]等研究表明，運動員在4周的亞高原訓練期間，尿素氮呈逐漸下降趨勢，并且均保持在運動員安靜值的正常范圍內(nèi)。綜上所述，在高原訓練期間，運動員是能適應高原環(huán)境及運動負荷對機體的刺激，從而表現(xiàn)出一個良好的身體機能狀況。

2.睪酮

睪酮用于監(jiān)控運動員的機能狀態(tài)，其水平是反映機體對訓練刺激適應情況的重要指標。增加的睪酮可以通過增加靜止骨骼肌衛(wèi)星細胞的數(shù)量、運動神經(jīng)元的大小以及促進機體合成代謝等機制，引起骨骼肌的肥大和力量的增加[19]。于濤[20]等21名女子舉重運動員進行5高原訓練，不同訓練階段的血睪酮測試指標顯示，在進入亞高原訓練的第1周血睪酮上升明顯，在第2周時達到最高水平，在隨后的訓練中其值一直處于較高水平，在下高原后雖有下降，但仍高于最初進入高原前的水平。隗廣清[12]實驗研究發(fā)現(xiàn)，在高原訓練的4周內(nèi)，運動員機體的血清睪酮水平顯著性提高。這些指標總的反映了運動員在高原訓練期間，都有一個較高水平的身體機能狀況，并能較好的適應高原所帶來的低壓缺氧環(huán)境。

3.皮質(zhì)醇

皮質(zhì)醇屬于異化激素，它能抑制蛋白質(zhì)的合成，抑制下丘腦—垂體—性腺系統(tǒng)和睪丸間質(zhì)細胞分泌睪酮，加速糖原、脂肪和蛋白質(zhì)的分解，有利于運動時提供能量，但運動后持續(xù)保持高水平狀態(tài)會造成機體分解代謝過強，不利于機體恢復[21]。任志勇[22]等納入168名男運動員和60名女性運動員高原訓練前后血皮質(zhì)醇的變化值，通過Meta分析發(fā)現(xiàn)：高原訓練前后男女運動員血皮質(zhì)醇變化不大，賽前男女運動員血皮質(zhì)醇與高原訓練結(jié)束時無顯著差異，這一結(jié)果表明高原訓練對運動員血清皮質(zhì)醇水平的影響不大。

(四)高原訓練對免疫機能的影響

白細胞(WBC)俗稱白血球，是人體血液中非常重要的一類血細胞，其主要作用是吞噬細菌、防御疾病，是人體與疾病斗爭的“衛(wèi)士”。正常成人血液中的白細胞數(shù)目為(4～10)×109/L。運動會引起WBC的某些指數(shù)改變，隨之對人體免疫反應和免疫功能也將有一定影響，這種變化是機體對外界環(huán)境的一種應激反應[23]。而高原訓練期間WBC的指標變化能在一定程度上反應運動員的機體免疫功能[24]。郭洪海[25]等對16名速滑運動員進行3階段的訓練，分別為高原訓練前的準備階段、3周的高原訓練及下高原后的平原調(diào)整階段，經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)運動員體內(nèi)的WBC在進入高原的初始階段急劇下降，隨后開始恢復，最后甚至會超過原有的WBC數(shù)量。陶曉黎[26]、高歡[27]等分別男子游泳運動員和男子賽艇運動員進行長時間的高原訓練，與高原前相比，WBC均低于高原前的水平。但盧鐵元[28]等通過高原訓練的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，WBC出現(xiàn)降—升—降—升的變化趨勢。孟志軍[29]對9名長跑運動員進行4周的1900-2600米交替訓練，1周后白細胞、淋巴細胞和單核細胞數(shù)量下降，中性粒細胞、嗜酸性粒細胞和嗜堿性粒細胞的數(shù)量和百分比都下降，但下降不明顯。從這些研究表明，長時間高原訓練可能導致免疫機能下降，但適度的高原訓練對運動員免疫系統(tǒng)造成的影響不顯著。

三、結(jié)論與建議

與平原地區(qū)訓練相比，適當?shù)母咴柧毧梢杂行г鰪姍C體呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)等的機能狀況，并在一定程度上改善運動員的運動能力。而掌握好高原訓練的訓練量，既要達到訓練強度與效果，又要避免訓練強度超過機體的承受范圍極為重要，也是目前高原訓練研究中的不足之處。因此，將訓練內(nèi)容、訓練效果和訓練監(jiān)控進行有效結(jié)合，科研人員和教練員間密切配合，才能最大程度地提高運動員的科學化訓練水平和運動成績。