低壓氧艙在體育訓(xùn)練中的應(yīng)用

李慧娟，孫鈺熒，焦曉涵，李靚蕾，王元翊綜述，駱曉峰審校 (吉林醫(yī)藥學(xué)院:.護(hù)理院,.公共衛(wèi)生學(xué)院，.臨床醫(yī)學(xué)院，4.生理教研室,吉林 吉林 0)

低氧作為一種特殊的環(huán)境應(yīng)激因素，不同于其他應(yīng)激原，它會(huì)導(dǎo)致機(jī)體器官、組織和細(xì)胞的供氧不足，引起生理乃至病理性變化。嚴(yán)重低氧可危及人體生命。但如能控制好低氧影響程度，將對(duì)人體產(chǎn)生有利的效應(yīng)。低壓氧艙是通過(guò)抽氣泵來(lái)調(diào)節(jié)大氣壓降低氧分壓，使之達(dá)到相應(yīng)的海拔高度，人工模擬低氣壓和缺氧等高空環(huán)境的地面設(shè)備。低壓氧艙是開(kāi)展航空航天醫(yī)學(xué)、高原醫(yī)學(xué)研究的必要設(shè)備。由于低壓氧艙能夠靈活地模擬各種海拔高度的高原環(huán)境，因此，低壓氧艙可成為增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)員或體育愛(ài)好者缺氧耐力、提高專(zhuān)項(xiàng)體能訓(xùn)練成績(jī)的有效手段。

1 應(yīng)用低壓氧艙進(jìn)行間歇性低氧訓(xùn)練可明顯提高運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)能力

1991年由美國(guó)學(xué)者Levine首先提出來(lái)的高住低練訓(xùn)練方法。運(yùn)動(dòng)員在高海拔高原環(huán)境中居住，在平原或較低海拔高度的地方訓(xùn)練，它是由傳統(tǒng)高原訓(xùn)練發(fā)展而來(lái)的一種新型的訓(xùn)練方法。中度海拔高原短期居住時(shí)，人體血管內(nèi)皮細(xì)胞合成一氧化氮增多，毛細(xì)血管床擴(kuò)張，血液對(duì)組織的供氧能力明顯提高，過(guò)氧化物歧化酶活性增高，抗過(guò)氧化能力增強(qiáng)，氧自由基代謝獲得改善，細(xì)胞內(nèi)線(xiàn)粒體酶活性增強(qiáng)ATP合成增多。Levine等[1-2]讓運(yùn)動(dòng)員居住在海拔2 km，在海拔1.2 km每天訓(xùn)練數(shù)小時(shí)，4周后，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)員5 km跑的時(shí)間縮短，運(yùn)動(dòng)能力提高。Levine等的研究表明，高住低練可有效地提高優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)能力，是最好的高原訓(xùn)練方法。然而高原訓(xùn)練受地域條件的限制，對(duì)場(chǎng)地要求高，花費(fèi)巨大，并非所有的運(yùn)動(dòng)員都有進(jìn)駐高原訓(xùn)練的機(jī)會(huì)。因此，人們利用低壓氧艙進(jìn)行間歇性低氧訓(xùn)練來(lái)模擬在高原條件的高住低練，這種模擬訓(xùn)練便于進(jìn)行調(diào)節(jié)監(jiān)控也易于與日常訓(xùn)練及比賽結(jié)合，并且可取得與高原訓(xùn)練相似的效果。

Liu[3]研究結(jié)果表明,間歇性低氧訓(xùn)練可改變左心室的收縮性而增強(qiáng)心臟收縮功能。Vallier[4]研究結(jié)果顯示經(jīng)低壓氧艙訓(xùn)練后，運(yùn)動(dòng)員在模擬的高原環(huán)境中做次極量耗竭訓(xùn)練時(shí)其次極量體能增加了34%。在次極量非耗竭試驗(yàn)時(shí),低氧訓(xùn)練后在相同的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度下通氣水平明顯下降。Satake[5]用低壓氧艙模擬登山探險(xiǎn)的攀登模式,觀察到低氧狀態(tài)下肺通氣量和血氧分壓的增加。Wilber研究顯示[6]，通過(guò)低壓氧艙間歇式低氧訓(xùn)練，受試者間歇性低氧時(shí)的通氣反應(yīng)及動(dòng)脈血氧飽和度都有所增加，明顯改善登山運(yùn)動(dòng)員的攀登能力。目前研究認(rèn)為利用低壓氧艙進(jìn)行間歇性低氧訓(xùn)練是改善登山運(yùn)動(dòng)員的攀登能力的一種有效途徑。

李衛(wèi)平等[8]通過(guò)低壓氧艙模擬高原環(huán)境對(duì)競(jìng)走運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行間歇性低氧訓(xùn)練。結(jié)果顯示：所有受試運(yùn)動(dòng)員血紅蛋白均提高了10 g/L以上，平均提高了13 g/L，說(shuō)明這種方法對(duì)提高運(yùn)動(dòng)員的血紅蛋白水平有非常明顯的改善效果；在同樣的訓(xùn)練強(qiáng)度和測(cè)試條件下，受試運(yùn)動(dòng)員血乳酸峰值均明顯下降，說(shuō)明受試運(yùn)動(dòng)員的有氧代謝能力和運(yùn)動(dòng)能力有了較明顯提高。實(shí)驗(yàn)結(jié)束一周后參加全國(guó)競(jìng)走錦標(biāo)賽，大部分受試運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)成績(jī)都有明顯提高。說(shuō)明通過(guò)低壓氧艙模擬高原環(huán)境的間歇性低氧訓(xùn)練方法對(duì)耐力性運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目有著比較明顯的提高運(yùn)動(dòng)能力和提高攜氧能力的作用。

應(yīng)用低壓氧艙進(jìn)行間歇性低氧訓(xùn)練可增加骨骼肌組織儲(chǔ)存氧的能力，改善骨骼肌的微循環(huán)，增加線(xiàn)粒體的數(shù)量和體積，提高線(xiàn)粒體鈣轉(zhuǎn)運(yùn)，改善呼吸鏈能量代謝功能，骨骼肌細(xì)胞氧化酶活性升高，組織利用氧的能力提高，有利于心肌和骨骼肌的有氧代謝，保證了肌組織收縮時(shí)的能量供應(yīng)，提高肌肉的工作效率和運(yùn)動(dòng)持久能力[9]。并能促進(jìn)抗氧化酶系的活性，提高腦組織及神經(jīng)系統(tǒng)的抗缺氧能力[10]，提高機(jī)體在缺氧條件下心理反應(yīng)的能力。缺氧作為一種應(yīng)激源，可引起交感神經(jīng)興奮使交感-腎上腺軸活性增強(qiáng)，誘導(dǎo)機(jī)體應(yīng)急反應(yīng)，從而使心肌收縮力增強(qiáng)，心率加快，搏出量提高，外周血管舒張，外周循環(huán)阻力降低，最終通過(guò)增加心輸出量使血流速度加快，從而機(jī)體增強(qiáng)運(yùn)輸氧的能力。

2 應(yīng)用低壓氧艙進(jìn)行間歇性低氧訓(xùn)練可明顯提高運(yùn)動(dòng)員的低氧耐力

低氧耐力評(píng)估是運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行體能檢測(cè)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。血乳酸是評(píng)價(jià)訓(xùn)練強(qiáng)度及耐力素質(zhì)的敏感指標(biāo)。劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)血乳酸及氧自由基生成過(guò)多是造成肌肉疲勞最終導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)能力下降的主要原因[11]。

薛勝峰等[12]研究表明,低氧訓(xùn)練降低了同等運(yùn)動(dòng)負(fù)荷時(shí)的血乳酸值，提高了血乳酸的代謝水平，乳酸消除能力增強(qiáng)，增大了機(jī)體承受更大運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的潛力。因此，當(dāng)機(jī)體在承受相同負(fù)荷運(yùn)動(dòng)時(shí)，堆積在機(jī)體內(nèi)的乳酸濃度降低，使機(jī)體能夠承受更大負(fù)荷強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)，延緩疲勞的發(fā)生，既有利于機(jī)體工作的時(shí)間延長(zhǎng)也有利于運(yùn)動(dòng)后的疲勞恢復(fù)。李文建等[13]研究表明通過(guò)低壓氧艙模擬高原環(huán)境訓(xùn)練明顯增強(qiáng)機(jī)體的無(wú)氧代謝能力，提高運(yùn)動(dòng)耐力。萬(wàn)利等[14]研究表明低,壓氧艙訓(xùn)練增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)員的無(wú)氧代謝能力，增加機(jī)體對(duì)乳酸、血氨的耐受能力。促紅細(xì)胞生成素(EPO)也可以作為耐力訓(xùn)練的評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)指標(biāo)[15]。Samaja的研究表明[16]定期進(jìn)入低壓氧艙間歇性低氧訓(xùn)練可促進(jìn)腎臟分泌EPO增加，引起血液紅細(xì)胞計(jì)數(shù)、血紅蛋白含量、2，3-磷酸甘油酸、紅細(xì)胞壓積、網(wǎng)織紅細(xì)胞計(jì)數(shù)的增加，有利于體內(nèi)氧的運(yùn)輸。levine等[17]發(fā)現(xiàn)常壓下訓(xùn)練低壓氧艙中生活28 d，EPO升高可持續(xù)到運(yùn)動(dòng)后1周。Wilber等[18]研究發(fā)現(xiàn)2.5 km連續(xù)常壓下訓(xùn)練低壓氧艙，第1天血漿EPO有78%的上升。Chapman等[19]用每天間斷處于低壓氧艙(海拔高度從4 km升高到5 km)3～5 h，計(jì)9 d，觸發(fā)EPO的分泌，HCT、Hb、RBC、RC均顯著升高，

應(yīng)用低壓氧艙間歇性地低氧可提高過(guò)氧化物酶的活性，加速氧自由基的清除，增加肌肉氧的供應(yīng)，改善乳酸代謝，這是國(guó)際上公認(rèn)的間歇性低氧訓(xùn)練提高低氧耐力的重要生理機(jī)理之一[20]。另外低壓氧艙間歇性低氧能有效提高血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子mRNA的表達(dá)水平，促進(jìn)毛細(xì)血管的增生和提高組織內(nèi)毛細(xì)血管密度，尤其對(duì)心肌和骨骼肌的毛細(xì)血管增生影響更加顯著[21]。毛細(xì)血管密度增加，有利于血液和組織器官之間進(jìn)行物質(zhì)交換，增加對(duì)細(xì)胞的供氧能力，減少運(yùn)動(dòng)過(guò)程中乳酸的產(chǎn)生量[22]。

因此，低壓氧艙作為增強(qiáng)機(jī)體對(duì)缺氧耐受性的有效手段，應(yīng)該在體育運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中得到更廣泛的推廣和應(yīng)用，使之成為快速提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)的重要手段。

3 低壓氧艙應(yīng)用展望

在我國(guó)體育界，高原訓(xùn)練已經(jīng)成為提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)的重要手段并積累了大量經(jīng)驗(yàn)，高等學(xué)校和科研院所有關(guān)低氧對(duì)運(yùn)動(dòng)功能的研究也取得了不少成績(jī)。但對(duì)于模擬高原環(huán)境最好的裝備-低壓氧艙的應(yīng)用與普及推廣尚有不足。因此，應(yīng)有效利用已有的低壓氧艙設(shè)備、成果等資源，普及低壓氧艙與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的科學(xué)知識(shí)，制定低壓氧艙發(fā)展戰(zhàn)略，廣泛開(kāi)展以增強(qiáng)我國(guó)體育運(yùn)動(dòng)水平和提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)?yōu)槟康牡牡蛪貉跖摶A(chǔ)理論和實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合的研究。

目前大部分學(xué)者雖然公認(rèn)低壓氧艙是增加運(yùn)動(dòng)能力和提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)的有效手段[23]，但對(duì)于在低壓氧艙的間歇性低氧訓(xùn)練參數(shù)尚無(wú)權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)。間歇性低氧訓(xùn)練的模擬高度過(guò)低，時(shí)間過(guò)短，缺氧應(yīng)激刺激較小，不利于充分挖掘運(yùn)動(dòng)員機(jī)體的運(yùn)動(dòng)潛力。模擬高度過(guò)高，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則機(jī)體在承受較大運(yùn)動(dòng)負(fù)荷后，易于疲勞不利于機(jī)體恢復(fù)，嚴(yán)重者還可能引發(fā)高原反應(yīng)癥狀。因此需要在已經(jīng)建好的低壓氧艙基礎(chǔ)上開(kāi)展間歇性低氧訓(xùn)練的同時(shí)，逐漸摸索出一套最佳訓(xùn)練方案，為大規(guī)模普及推廣低壓氧艙訓(xùn)練提供可靠的標(biāo)準(zhǔn)與依據(jù)。

低壓氧艙是模擬高原環(huán)境提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)的有效手段。但是由于體育訓(xùn)練對(duì)場(chǎng)地面積的要求，低壓氧艙的面積一般在幾十甚至數(shù)百平方米才能滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)員在艙內(nèi)訓(xùn)練或居住的需求，因此建造低壓氧艙的成本較高，耗資巨大。而且應(yīng)用低壓氧艙存在著安全隱患。一方面在低壓氧艙中高度升降過(guò)快會(huì)對(duì)人的鼓膜產(chǎn)生損傷，另一方面運(yùn)動(dòng)員如果在艙內(nèi)出現(xiàn)嚴(yán)重不適時(shí)不能馬上出艙得到及時(shí)的治療。以上問(wèn)題限制了低壓氧艙在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中的普及應(yīng)用。為了克服以上問(wèn)題，應(yīng)對(duì)低壓氧艙進(jìn)行了相應(yīng)技術(shù)改進(jìn)，降低制造成本和使用成本，增強(qiáng)使用安全性，以利于低壓氧艙成為一種常規(guī)的體育訓(xùn)練手段。

應(yīng)用低壓氧艙進(jìn)行間歇性低氧訓(xùn)練適應(yīng)可以快速有效地增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)能力，具有對(duì)機(jī)體不良影響較少、方法簡(jiǎn)便、易于在高原以外地區(qū)應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)，因此有非常重要的實(shí)際應(yīng)用和推廣價(jià)值。