低氧反復(fù)沖刺訓(xùn)練在團(tuán)隊項目中的應(yīng)用及研究進(jìn)展

邱俊強(qiáng)

1 低氧反復(fù)沖刺訓(xùn)練的定義

低氧反復(fù)沖刺訓(xùn)練(repeated sprint training in hypoxia，RSH)為低氧條件下進(jìn)行幾次短時間(≤30 s)“全力”沖刺運動，并穿插不完全恢復(fù)的間歇(運動與休息比〈1：4)。2012年，Billaut等人[1]發(fā)表綜述，討論了團(tuán)隊項目高原訓(xùn)練的可能益處，并強(qiáng)調(diào)間歇性低氧訓(xùn)練對團(tuán)隊項目的益處可能被忽視；2013年，F(xiàn)aiss等人[2]首次嘗試讓耐力運動員在低氧環(huán)境下進(jìn)行反復(fù)沖刺跑訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)反復(fù)沖刺運動能夠提升并產(chǎn)生代謝及血流方面的有益變化；同年年底，Millet等人在《英國體育科學(xué)雜志》發(fā)表評論，鑒于RSH效果可能基于不同的機(jī)制，建議將其列為一種單獨的低氧訓(xùn)練方法[3]。之后，該方法迅速引發(fā)眾多關(guān)注，開始應(yīng)用于團(tuán)隊類項目如足球、橄欖球等，成為訓(xùn)練實踐中非常有應(yīng)用前景的低氧訓(xùn)練方法之一。隨著高原/低氧的訓(xùn)練方法越來越多樣化，高原訓(xùn)練方法的家族譜隨之被不斷更新[3-5]。

2 反復(fù)沖刺能力與團(tuán)隊類項目特征

反復(fù)沖刺能力(repeated sprint ability，RSA)是指運動員在1～4 h比賽過程中需要反復(fù)進(jìn)行的最大或接近最大運動強(qiáng)度(如沖刺運動)、伴隨低到中等強(qiáng)度間歇的運動能力[6]。大多數(shù)團(tuán)隊球類項目和持拍類項目均包括大量的重復(fù)短時間沖刺(〈10 s)和恢復(fù)間隔短(〈60 s)的運動。反復(fù)沖刺能力被認(rèn)為是團(tuán)隊運動的關(guān)鍵因素[6]，時間動作分析顯示，團(tuán)隊運動項目中1%～10%跑動距離(1%～3%的有效上場時間)與RSA有關(guān)。以足球為例，精英球員在一場比賽中完成大約150到250次高強(qiáng)度沖刺[7]，持續(xù)時間平均為4 s左右，每40～70 s發(fā)生1次，且98%的高強(qiáng)度沖刺持續(xù)10 s以下[1]。盡管高強(qiáng)度運動所完成的距離較短，但高強(qiáng)度運動需求是精英足球比賽中的關(guān)鍵因素，比賽中最具決定性的動作通常是在這一類別中進(jìn)行的，例如進(jìn)攻、跳躍、沖刺和控球。由于足球比賽中多數(shù)重復(fù)沖刺的運動休息比在1：2～1：4之間，因此，這是一種“反復(fù)”沖刺能力而不是“間歇”沖刺能力。

RSA取決于兩方面的能力：最大沖刺能力和重復(fù)沖刺能力(最大恢復(fù)能力)[8]。最大沖刺能力與ATP供應(yīng)、爆發(fā)力、柔韌性、神經(jīng)肌肉協(xié)調(diào)性等因素有關(guān)，重復(fù)沖刺能力則與磷酸肌酸再合成、氧化磷酸化以及肌肉緩沖能力有關(guān)。有研究采用10次6 s短沖，30 s間歇，通過肌肉活檢等方法觀察肌肉能量代謝的變化：磷酸肌酸供能在第1次沖刺中占比46%，第10次沖刺占比49%，即隨著重復(fù)次數(shù)的增加，盡管總功率輸出下降，但沖刺中磷酸原供能的比例逐步增加，說明該供能系統(tǒng)在RSA中至關(guān)重要。氧化磷酸化在單次短距離沖刺中對總能量消耗的貢獻(xiàn)是有限的(〈10%)。但隨著沖刺的重復(fù)，在反復(fù)沖刺運動的最后階段占總能量供應(yīng)的40%[6]?？梢哉J(rèn)為，在反復(fù)沖刺能力中，“最大”沖刺能力與磷酸肌酸供能密切相關(guān)，而“反復(fù)”沖刺能力則與氧化磷酸化能力密切相關(guān)。

RSH訓(xùn)練之所以被認(rèn)為是團(tuán)隊項目更有希望的訓(xùn)練方法，在于該訓(xùn)練方法在運動模式和負(fù)荷強(qiáng)度上與團(tuán)隊項目特征更加吻合。2013年，F(xiàn)aiss等人[9]歸納了20項間歇性低氧訓(xùn)練(Intermittent hypoxic training，IHT)和當(dāng)年發(fā)表的3項RSH研究，分析研究后發(fā)現(xiàn)，與在常氧條件下進(jìn)行的相同訓(xùn)練方案相比，IHT對提高海平面運動表現(xiàn)的效果明顯較差。為了克服IHT的一些固有局限性(低氧引起的低強(qiáng)度訓(xùn)練刺激)，RSH被提出并被認(rèn)為是一種比IHT更有前途的間歇運動訓(xùn)練策略，有助于提高團(tuán)隊項目比賽相關(guān)的運動表現(xiàn)。2014年，McLean等人[10]歸納了不同的低住高訓(xùn)(LLTH)方法對團(tuán)隊運動員運動表現(xiàn)的影響，也提出更高負(fù)荷的RSH訓(xùn)練對短時、高強(qiáng)度運動項目和團(tuán)隊運動可能更有益。

3 低氧反復(fù)沖刺訓(xùn)練在團(tuán)隊項目中的應(yīng)用

盡管第1項RSH的研究是在耐力運動員開展的，但后續(xù)的RSH研究多針對團(tuán)隊球類項目展開，尤其以橄欖球、足球、曲棍球等項目為代表。近年來團(tuán)隊項目RSH的實施情況見表1。

表1 團(tuán)隊項目運動員RSH訓(xùn)練方案及訓(xùn)練效果Table 1 RSH training plans and results in team sport athletes

續(xù)表1

在已發(fā)表的文獻(xiàn)中，多數(shù)研究支持RSH提升了運動表現(xiàn)(反復(fù)沖刺能力或有氧間歇跑能力)，如足球[13]、曲棍球[15-17]和橄欖球運動員[14，19](運動模式為跑步)在RSH后，RSA均得到明顯改善；但也有學(xué)者對此提出質(zhì)疑，認(rèn)為僅通過6次左右的訓(xùn)練能否如此大的運動表現(xiàn)提升作用[20]。Lundby[21]在2016年發(fā)表的綜述中，對2012～2016年期間的RSH研究進(jìn)行了分析，如針對Galvin橄欖球運動員RSH有效的提升結(jié)果[11]，他認(rèn)為，盡管YOYO測試成績低氧組有更大幅度的升高，但RSA并沒有改變；對于類似有良好結(jié)果的原始文獻(xiàn)，他指出了在實驗設(shè)計、運動表現(xiàn)效應(yīng)指標(biāo)選取、絕對運動強(qiáng)度不一致以及運動干預(yù)方案的混雜因素等方面存在弱點而對其結(jié)果存疑。

2017年，Brocherie等人[4]采用Meta分析方法分析了RSH和RSN對海平面運動能力的影響，效應(yīng)指標(biāo)選取反復(fù)沖刺運動能力指標(biāo)(最佳功率和平均功率)以及有氧能力指標(biāo)(最大攝氧量)。結(jié)果顯示，RSH比RSN更有效地改善反復(fù)沖刺運動的最高輸出功率(SMD=0.31；小到中度有益效果)和平均功率(SMD=0.46；小到中等有益效果)，對最大攝氧量則有微小的改善作用(SMD=0.18；微不足道的有益效果)[4]。正如一直支持高原/低氧有效性的學(xué)者所認(rèn)為的那樣，0.5%的微小改變和差異，對精英運動員來說已經(jīng)足以決定勝負(fù)[22-23]，RSH對運動表現(xiàn)具有的明顯益處，足以值得推薦給團(tuán)隊類項目的運動員，使之成為訓(xùn)練計劃的一部分來提高比賽表現(xiàn)。

此外，低肺容量主動通氣不足引起的缺氧反復(fù)沖刺訓(xùn)練(repeated sprint training in hypoxia induced by voluntary hypoventilation at low lung volume，RSH-VHL)，開始被運動員應(yīng)用，并成為RSH的新方法之一[24-26]。VHL是指在呼氣后重復(fù)短暫的呼吸保持，每次呼吸保持之后是第2次呼氣，直至只剩殘余體積，以便最大限度排出積聚在肺中的CO2。這種呼吸方式可能導(dǎo)致運動期間明顯的動脈和肌肉處于低氧飽和度，導(dǎo)致類似于海拔2 000 m以上的低氧狀態(tài)。盡管VHL的低氧劑量較低，但游泳運動員采用RSH-VHL這種方法改善RSA是有效的[26]，RSA增強(qiáng)的幅度(+35%)與之前自行車項目[2](+38%)和越野滑雪(+58%)[27]報道的一致。VHL技術(shù)最近已被納入到更新的高原訓(xùn)練方法家族中[5]。RSH-VHL可以代表一種有效的“現(xiàn)場戶外”低氧訓(xùn)練策略，用于改善團(tuán)隊運動員的RSA能力。

4 低氧反復(fù)沖刺訓(xùn)練提升運動表現(xiàn)的可能機(jī)制

4.1 低氧暴露對反復(fù)沖刺能力的影響

低氧暴露可能保持甚至提升運動員的單次沖刺能力。當(dāng)暴露于高原低氧環(huán)境時，克服空氣阻力所需的能量減少，保持加速的能量可用性提高，從而有助于提高100 m沖刺跑等運動項目的運動表現(xiàn)；海拔高度每升高1 000 m，運動能力提高幅度0.03～0.12 s之間[28]。

對反復(fù)沖刺能力來說，低氧暴露的影響則是負(fù)面的，在高海拔地區(qū)進(jìn)行比賽可能會加劇團(tuán)隊運動員的疲勞發(fā)展。2010～2011年FIFA的數(shù)據(jù)顯示，與海平面相比，當(dāng)海拔高度上升到1 600 m時，球員的跑動距離、高速跑能力以及加速頻率會分別減少7%、21%和20%[1]。急性低氧暴露下RSA的改變與以下因素有關(guān)。

(1)心肺功能。實驗室研究表明缺氧環(huán)境下進(jìn)行重復(fù)沖刺跑，由于可利用的氧氣降低，導(dǎo)致最大攝氧量下降，每分鐘通氣量下降，氧債增加，加劇了肌肉缺氧程度[29]。O2可用性降低、血氧飽和度減少引起的血液動力學(xué)反應(yīng)最終會導(dǎo)致生理應(yīng)激的增加，影響運動表現(xiàn)。

(2)能量代謝。氧氣可用性降低或動脈低氧血癥(低SpO2)會使能量供應(yīng)受限(即磷酸肌酸分解，無氧糖酵解，氧化代謝下降)，代謝產(chǎn)物積累(如無機(jī)磷酸鹽和氫離子堆積)，每個沖刺期間缺氧幅度增大，收縮肌更多依賴無氧供能系統(tǒng)來保持ATP供應(yīng)速率[2]。另外，與常氧相比，肌肉乳酸濃度的增加導(dǎo)致缺氧誘導(dǎo)的有氧ATP產(chǎn)生減少，進(jìn)而導(dǎo)致磷酸肌酸的再合成減少[30]。

(3)神經(jīng)肌肉功能。低氧環(huán)境下反復(fù)沖刺能力表現(xiàn)下降涉及肌肉細(xì)胞內(nèi)部的變化(外周因素)和/或收縮肌肉的神經(jīng)激活(中樞因素)的變化，且與運動細(xì)節(jié)密切相關(guān)(即任務(wù)依賴性)。與常氧相比，低氧條件下較低的RSA與大腦氧供應(yīng)缺乏和恢復(fù)有關(guān)[31]。此外，低氧環(huán)境下神經(jīng)驅(qū)動作用下降(中樞激活失敗)，感覺傳入反饋抑制會對肌肉募集產(chǎn)生影響，使肌肉收縮力下降[5]。

4.2 低氧反復(fù)沖刺訓(xùn)練提升運動表現(xiàn)的可能機(jī)制

盡管低氧暴露對RSA產(chǎn)生負(fù)面的影響，但低氧環(huán)境下的反復(fù)沖刺訓(xùn)練會給運動員帶來更大的強(qiáng)度刺激，伴隨不充分的恢復(fù)，將對運動肌產(chǎn)生更大的訓(xùn)練負(fù)荷?；谀壳按罅康难芯糠治觯琑SH可能通過以下途徑提升運動表現(xiàn)。

(1)提升O2利用率。多項研究發(fā)現(xiàn)RSH后血液灌注水平的改善[2，18，27，32]，血液灌注改善會導(dǎo)致O2利用率提高和快肌纖維收縮能力改善；最大強(qiáng)度運動刺激后，特定的骨骼肌組織適應(yīng)可能通過氧轉(zhuǎn)運途徑(即毛細(xì)血管與肌纖維比，肌纖維橫截面積，肌紅蛋白含量和氧化酶活性等)產(chǎn)生[9]。另外，缺氧運動會引發(fā)代償性血管舒張，以匹配肌肉水平上增加的需氧量。此外，還有觀點認(rèn)為，在缺氧條件下運動可以刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生一氧化氮，而一氧化氮誘導(dǎo)的血管舒張可以增加工作肌肉的血液灌注，推測該途徑可能是RSH適應(yīng)的重要機(jī)制之一[33]。

(2)提高磷酸肌酸再合成能力。在訓(xùn)練中添加缺氧刺激可以調(diào)節(jié)運動期間的磷酸肌酸再合成。有研究顯示，在低氧條件下高強(qiáng)度的間歇訓(xùn)練增強(qiáng)了淋巴細(xì)胞的氧化磷酸化，這在一定程度上為該觀點提供了間接證據(jù)[34]。Holliss等報道[35]，單腿進(jìn)行間歇性低氧訓(xùn)練可使缺氧時高強(qiáng)度運動的磷酸肌酸恢復(fù)更快，作者推測，較快的磷酸肌酸再合成可能不是由于線粒體呼吸作用增強(qiáng)，而是由于肌肉O2輸送增強(qiáng)所導(dǎo)致。低氧反復(fù)沖刺訓(xùn)練可能刺激肌肉水平的HIF(低氧誘導(dǎo)因子)介導(dǎo)的磷酸肌酸再合成和氧利用方面的有益適應(yīng)，而升高的微血管氧分壓可降低磷酸肌酸分解并加速磷酸肌酸恢復(fù)動力學(xué)[9]。

(3)其他機(jī)制。如神經(jīng)肌肉(肌肉收縮性和/或激活)因素和生物力學(xué)(跑步經(jīng)濟(jì)性)因素等。研究發(fā)現(xiàn)低氧訓(xùn)練后神經(jīng)肌肉功能發(fā)生改變，運動員返回平原后需重建神經(jīng)肌肉感覺來適應(yīng)更高的速度[36]；與常氧條件相比，腦氧合和肌肉功率輸出在缺氧時變化加劇，對疲勞的貢獻(xiàn)增加。因此，低氧環(huán)境下的反復(fù)沖刺訓(xùn)練可獲得比常氧環(huán)境更大的神經(jīng)肌肉刺激，并可能在缺氧誘導(dǎo)的機(jī)制中起到關(guān)鍵作用，以響應(yīng)最大強(qiáng)度沖刺運動[9]。

綜上所述，RSH對氧利用、代謝以及神經(jīng)肌肉方面適應(yīng)性的影響可能會為足球、橄欖球等團(tuán)隊運動帶來益處。

5 結(jié)論及未來研究展望

對團(tuán)隊項目運動員而言，RSH是一種比常氧反復(fù)沖刺訓(xùn)練、間歇性低氧訓(xùn)練更有效的訓(xùn)練方法，有助于運動員提升反復(fù)沖刺能力并延緩疲勞出現(xiàn)。RSH提升運動表現(xiàn)的機(jī)制主要體現(xiàn)在肌肉適應(yīng)上，如提升氧氣的利用率，加速磷酸肌酸再合成以及提高神經(jīng)肌肉功能等方面。

未來研究中還需要更多的場地研究而不僅僅是實驗室測試；需要進(jìn)行更多大樣本量和盲法設(shè)計來支持RSH的效果研究。RSH距離賽期的最佳時期、低氧的劑量、運動休息比率等方面的研究均有待進(jìn)一步深入，以獲得最佳的高原訓(xùn)練效益。在完成不同海拔/低氧水平的RSA時，是否存在表現(xiàn)水平和/或性別差異等問題仍然懸而未決，RSH的個性化需要進(jìn)一步研究。