運(yùn)動(dòng)性疲勞產(chǎn)生機(jī)理的分析研究

朱明江

摘要：本文通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)性疲勞產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行研究，運(yùn)用生理生化指標(biāo)為運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)性疲勞狀況進(jìn)行評(píng)定，為科學(xué)安排訓(xùn)練負(fù)荷，預(yù)防過(guò)度訓(xùn)練和準(zhǔn)確判斷疲勞提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：運(yùn)動(dòng)性疲勞;機(jī)理;能源儲(chǔ)備;乳酸

1.前言

體能主導(dǎo)類競(jìng)技項(xiàng)目，對(duì)運(yùn)動(dòng)員的體能水平要求很高，其運(yùn)動(dòng)性疲勞產(chǎn)生機(jī)制及指標(biāo)評(píng)定異常重要。在日常訓(xùn)練及比賽中對(duì)運(yùn)動(dòng)員的身體疲勞程度進(jìn)行準(zhǔn)確地測(cè)試和評(píng)價(jià)，是提高訓(xùn)練效果和運(yùn)動(dòng)成績(jī)的重要保證。目前在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中，運(yùn)動(dòng)員的機(jī)能評(píng)定、疲勞診斷和體能恢復(fù)指導(dǎo)，大部分是依靠教練員傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)來(lái)完成。因此，本文針對(duì)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)性疲勞進(jìn)行研究，探析疲勞產(chǎn)生機(jī)理，為教練員合理安排訓(xùn)練計(jì)劃提供科學(xué)依據(jù)。

2.運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中疲勞產(chǎn)生的機(jī)理及分型

1982年第五屆國(guó)際運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)會(huì)議上將疲勞定義為：機(jī)體生理過(guò)程不能持續(xù)其機(jī)能在一特定水平或者不能維持預(yù)定的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度[1]。肌肉運(yùn)動(dòng)能力下降是運(yùn)動(dòng)性疲勞的基本標(biāo)志和本質(zhì)特性。本研究認(rèn)為在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生疲勞的主要機(jī)理有：機(jī)體能源儲(chǔ)備耗竭、體內(nèi)代謝產(chǎn)物堆積、骨骼肌重復(fù)收縮過(guò)頻、內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)機(jī)能失調(diào)以及氨和中樞疲勞等幾種。

2.1機(jī)體能源儲(chǔ)備耗竭

運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，疲勞產(chǎn)生是由于體內(nèi)能源物質(zhì)大量消耗而得不到及時(shí)補(bǔ)充。在一次運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練課中，運(yùn)動(dòng)員在進(jìn)行杠鈴（下蹲、臥拉、臥推、高翻）負(fù)重和有氧耐力訓(xùn)練（0.5～1km耐力跑），機(jī)體處在短時(shí)間無(wú)氧和長(zhǎng)時(shí)間有氧工作環(huán)境中。在短時(shí)無(wú)氧的肌肉強(qiáng)力收縮時(shí)，機(jī)體消耗的是磷酸源物質(zhì)，在機(jī)體3mins左右的無(wú)氧耐力工作中，消耗的是糖原。在長(zhǎng)時(shí)間的有氧工作中，機(jī)體則是消耗脂肪供能，但脂解過(guò)程中要有糖的參與，在糖貯備不充足的情況下脂解過(guò)程不能進(jìn)行。糖是運(yùn)動(dòng)時(shí)的重要能源，在血液等細(xì)胞外液中葡萄糖的貯量約為20g。大負(fù)荷運(yùn)動(dòng)可使血液中的糖含量迅速下降。因此，肝臟必須不斷將肝糖原分解為葡萄糖釋放進(jìn)入血液，以防止低血糖而導(dǎo)致疲勞。當(dāng)糖原被大量消耗時(shí)，運(yùn)動(dòng)能力下降，這是長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)肌疲勞的原因。

2.2 體內(nèi)代謝產(chǎn)物堆積

一次大負(fù)荷訓(xùn)練課中，練習(xí)者要進(jìn)行技術(shù)和身體素質(zhì)的練習(xí)，為了完成這些練習(xí)負(fù)荷，機(jī)體內(nèi)無(wú)氧系統(tǒng)和有氧系統(tǒng)供能時(shí)，能源物質(zhì)的消耗會(huì)產(chǎn)生大量的產(chǎn)物，如乳酸、H+ 、氧自由基等物質(zhì)，超過(guò)了血液的運(yùn)輸能力而形成產(chǎn)物堆積。這些產(chǎn)物特別是乳酸會(huì)造成組織器官局部血管擴(kuò)張，血流加速，以利于增加氧的運(yùn)輸和供能。同時(shí)這些產(chǎn)物的堆積也產(chǎn)生一些消極作用。

2.2.1抑制糖原的分解，抑制脂肪組織的脂解作用，增加肌肉中水份含量和減少乳酸從肌肉中運(yùn)出。

2.2.2酸性環(huán)境會(huì)降低組織器官對(duì)神經(jīng)沖動(dòng)和局部微環(huán)境變化的敏感性，降低肌鈣蛋白和Ca2+的結(jié)合力，增加Ca2+需求，降低ATP 酶活性，增加橫管中蛋白質(zhì)結(jié)合Ca2+，增加K+在細(xì)胞外液的濃度，降低肌肉組織的最大張力和持續(xù)能力，延長(zhǎng)肌肉不應(yīng)期，降低神經(jīng)組織的興奮性，從而產(chǎn)生疲勞。

2.3骨骼肌重復(fù)收縮過(guò)頻

2.3.1運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練過(guò)程中為了完成單個(gè)技術(shù)和整體的配合，對(duì)同一技術(shù)動(dòng)作的重復(fù)需要幾十甚至上百次，如：加速跑、跳躍等，這些重復(fù)動(dòng)作使完成特定技術(shù)的骨骼肌受到很深的刺激，其肌肉疲勞的具體環(huán)節(jié)包括：膜表面的結(jié)構(gòu)功能變化、T管活動(dòng)Ca2+釋放的偶聯(lián)變化、肌質(zhì)網(wǎng)Ca2+ 釋放與Ca2+ 的重新攝取、Ca2+與肌動(dòng)蛋白的結(jié)合、能量過(guò)程、橫橋力的發(fā)生以及橫橋周期速率的變化。這些變化使肌肉產(chǎn)生興奮-收縮偶聯(lián)延緩或無(wú)法進(jìn)行，影響了肌肉的正常收縮，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)中肌肉僵硬、收縮無(wú)力和酸軟等癥狀[2]。

2.3.2近期有學(xué)者[3]研究提出：運(yùn)動(dòng)造成骨骼肌組織脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)加強(qiáng)而產(chǎn)生較多的自由基，可導(dǎo)致肌纖維及線粒體等生物膜完整性受損及喪失，從而引發(fā)一系列細(xì)胞代謝機(jī)能紊亂。運(yùn)動(dòng)造成骨骼肌組織脂質(zhì)過(guò)氧反應(yīng)加強(qiáng)，導(dǎo)致某些重要離子轉(zhuǎn)運(yùn)紊亂，如細(xì)胞Ca2+代謝紊亂及一些重要代謝酶由于高聯(lián)聚合而失活，從而產(chǎn)生一系列生理變化，最終導(dǎo)致肌肉工作能力下降而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)性疲勞。

2.4內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)機(jī)能失調(diào)

在訓(xùn)練后期階段伴隨著練習(xí)者機(jī)體中能源物質(zhì)的消耗，體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量的乳酸，乳酸是ATP 和糖原在體內(nèi)酵解的產(chǎn)物，而體內(nèi)H+的堆積會(huì)改變體內(nèi)環(huán)境的酸堿度。機(jī)體內(nèi)環(huán)境的恒定性受神經(jīng)系統(tǒng)支配調(diào)節(jié)，由激素等通過(guò)體液性調(diào)節(jié)作用來(lái)維持。肌肉活動(dòng)受神經(jīng)系統(tǒng)支配，無(wú)論是隨意性動(dòng)作還是反射性動(dòng)作，都是大腦皮質(zhì)下神經(jīng)中樞的神經(jīng)活動(dòng)。神經(jīng)細(xì)胞對(duì)體液的酸堿度、缺乏糖原和氧十分敏感，由于流向大腦皮層的血液減少以及血液中酸性代謝產(chǎn)物的刺激，使大腦機(jī)能下降，意識(shí)活動(dòng)受到抑制。又有學(xué)者[3]認(rèn)為運(yùn)動(dòng)時(shí)血液pH 值過(guò)分降低，嚴(yán)重脫水導(dǎo)致血漿滲透壓及電解質(zhì)濃度的變化都是足以引起疲勞的原因。

2.5氨和中樞疲勞

2.5.1氨和中樞疲勞是大腦皮層保護(hù)性作用的結(jié)果[4-5]，尤其是長(zhǎng)時(shí)間中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的疲勞，以中樞神經(jīng)系統(tǒng)出現(xiàn)保護(hù)性抑制的中樞因素為主。工作時(shí)大量沖動(dòng)傳至皮層的相應(yīng)神經(jīng)細(xì)胞使之長(zhǎng)期興奮，導(dǎo)致“消耗”增多，為了避免過(guò)度消耗，達(dá)一定程度時(shí)便產(chǎn)生了保護(hù)性抑制。

2.5.2短時(shí)間大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)骨骼肌中氨的生成主要來(lái)源于嘌呤核苷酸降解。

氨在運(yùn)動(dòng)時(shí)主要由肌肉產(chǎn)生并釋放到血液，通過(guò)血腦屏障，對(duì)其有毒害作用。長(zhǎng)時(shí)間中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)氨的主要來(lái)源是BCAA 在骨骼中的降解，特別是運(yùn)動(dòng)后期肌糖原大量排空后或在運(yùn)動(dòng)前補(bǔ)充過(guò)BCAA 都可使血氨濃度升高。腦組織自身也會(huì)通過(guò)腦組織中的嘌呤核苷酸降解和一些氨類的神經(jīng)遞質(zhì)脫氨基作用產(chǎn)生氨。高濃度的氨在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的緩沖方式是生成谷氨酰胺，同時(shí)消耗三羧酸循環(huán)的中間代謝產(chǎn)物α- 酮戊二酸，使三羧酸循環(huán)中間代謝產(chǎn)物流失，對(duì)腦的氧化代謝能力產(chǎn)生不利影響。

另外氨能改變腦膜對(duì)一些氨基酸的通透性，部分氨基酸又是神經(jīng)遞質(zhì)的前體，進(jìn)而影響各種神經(jīng)遞質(zhì)的代謝。據(jù)此認(rèn)為氨可能是中樞疲勞的重要原因之一。

3.結(jié)論

3.1進(jìn)行大強(qiáng)度體能訓(xùn)練時(shí)機(jī)體能源儲(chǔ)備短時(shí)間內(nèi)被耗竭，運(yùn)動(dòng)員體內(nèi)血糖含量降低，肝糖原大量消耗，從而產(chǎn)生疲勞。3.2運(yùn)動(dòng)員體內(nèi)能源物質(zhì)氧化后產(chǎn)生的乳酸、氫離子、氧自由基等物質(zhì)在血液內(nèi)形成堆積，對(duì)血液的運(yùn)輸能力產(chǎn)生消極作用，大大降低了神經(jīng)系統(tǒng)興奮性，而產(chǎn)生疲勞。3.3肌肉細(xì)胞中的Ca2+代謝紊亂，使肌肉產(chǎn)生興奮-收縮偶聯(lián)延緩而導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)中肌肉僵硬、收縮無(wú)力。3.4大負(fù)荷運(yùn)動(dòng)量產(chǎn)生代謝物打破體內(nèi)酸堿平衡，降低神經(jīng)細(xì)胞敏感度，是產(chǎn)生疲勞的另一因素。3.5氨類物質(zhì)的應(yīng)激反應(yīng)是降低運(yùn)動(dòng)神經(jīng)中樞活力的又一因素。

參考文獻(xiàn)：

[1]全國(guó)體育學(xué)院教材委員會(huì).運(yùn)動(dòng)生理學(xué)[M].北京：人民體育出版社，1997 ，240 - 242

[2]李潔.脂代謝及其運(yùn)動(dòng)性疲勞的關(guān)系[J].西北師范大學(xué)學(xué)報(bào)，1998 （4）

[3]張灝，高順生.運(yùn)動(dòng)性疲勞研究進(jìn)展[J].北京：體育師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2000.（2）.

[4]于開峰，李愛民.運(yùn)動(dòng)性疲勞及其恢復(fù)[J].現(xiàn)代康復(fù)，2001.（7）.

[5]覃祖寶.運(yùn)動(dòng)性疲勞及消除[J].體育科技， 2000.（3）.

[6]李之俊，高炳宏，馬國(guó)強(qiáng)，茍波.賽艇運(yùn)動(dòng)員疲勞診斷與體能恢復(fù)的相關(guān)研究進(jìn)展[J].體育科.2005年第26卷第6期

[7]劉錫梅，劉建紅.心率、血乳酸在賽艇科學(xué)化訓(xùn)練中的應(yīng)用探討[J].武漢體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，35（3）：45-46.

[8]梁錫華，羅梅，鄧春梅.運(yùn)動(dòng)性疲勞及其測(cè)定[J].湖北體育科技.1999.（1）

[9]馮連世，李開剛.運(yùn)動(dòng)員機(jī)能評(píng)定常用生理生化指標(biāo)測(cè)試方法及應(yīng)用[M].北京：人民體育出版社，2002.