不同氧療手段對機(jī)體運(yùn)動能力的影響及相關(guān)機(jī)理研究進(jìn)展

瞿超藝 馮亦唯 徐旻霄，3 趙麗娜，3 耿雪 趙翠翠 覃飛 趙杰修

1 國家體育總局體育科學(xué)研究所（北京100061）

2 北京體育大學(xué)（北京100084）

3 上海體育學(xué)院（上海200438）

4 曲阜師范大學(xué)（曲阜273165）

氧是維持人體生命活動的重要物質(zhì)，機(jī)體在運(yùn)動過程中不斷消耗氧以及需要氧[1]。人體組織器官對缺氧的耐受能力不高，因此有多種多樣的氧療手段[1]。根據(jù)世界反興奮劑條例國際標(biāo)準(zhǔn)禁用清單，吸氧補(bǔ)氧手段并不屬于興奮劑，可將其應(yīng)用于運(yùn)動實(shí)踐[2]。隨著新技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，不同氧療手段的設(shè)備和配置不斷更新與完善，從而在訓(xùn)練和比賽的不同階段中可以作為輔助手段進(jìn)行使用，能夠達(dá)到增強(qiáng)訓(xùn)練效果，調(diào)整狀態(tài)，促進(jìn)恢復(fù)的作用。運(yùn)動員在氧療的過程中，通過佩戴氧氣面罩或進(jìn)入氧艙、氧室等形式，在運(yùn)動前、運(yùn)動中或運(yùn)動后能夠從固定或便攜式的設(shè)備中吸入氧濃度更高、氧壓力更大的氧氣，進(jìn)而從中獲益。因此，本研究通過文獻(xiàn)資料法在PubMed、Web of Science、EB?SCO、Embase外文數(shù)據(jù)庫和中國知網(wǎng)、萬方中文數(shù)據(jù)庫中檢索查閱相關(guān)文獻(xiàn)，對國內(nèi)外研究中不同氧療手段對機(jī)體運(yùn)動能力的相關(guān)影響與相應(yīng)機(jī)理進(jìn)行總結(jié)歸納。

在運(yùn)動科學(xué)領(lǐng)域中，研究與應(yīng)用較多的氧療手段為高氧氣體補(bǔ)充、高壓氧療法、微壓氧療法這三類[3-5]。氧療不僅有利于機(jī)體從運(yùn)動傷病損傷中康復(fù)，而且對機(jī)體的運(yùn)動狀態(tài)和機(jī)能水平也有一定的改善作用[3-5]。在運(yùn)動疲勞狀態(tài)下，機(jī)體通過氧療能夠增加骨骼肌肉系統(tǒng)的氧氣供應(yīng)，可能會激活細(xì)胞活動，增加三磷酸腺苷的合成，促進(jìn)疲勞物質(zhì)的代謝清除[3，4]。例如：高氧氣體補(bǔ)充和高壓氧療被認(rèn)為是可能促進(jìn)運(yùn)動員疲勞恢復(fù)的方法[3，4]。因此，本文從不同氧療手段在運(yùn)動實(shí)踐中的理論與應(yīng)用出發(fā)，分析不同的氧療手段在運(yùn)動中的應(yīng)用效果，針對其優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)、適應(yīng)情況等因素進(jìn)行評價(jià)，從而優(yōu)化有關(guān)各類運(yùn)動實(shí)踐情況和機(jī)能狀態(tài)調(diào)整的氧療方法與手段。

1 高氧氣體補(bǔ)充與運(yùn)動

1.1 高氧氣體補(bǔ)充與運(yùn)動概述

高氧氣體是一種吸入的氧濃度含量高于常氧條件（21%）的氣體[3，6]，通過增加氣瓶中的氧濃度，使機(jī)體吸入的氧氣量增多。在運(yùn)動科學(xué)領(lǐng)域中，高氧氣體補(bǔ)充階段一般在運(yùn)動前、運(yùn)動中和運(yùn)動后。其在正常氧壓情況下進(jìn)行，氧氣流速可為8～12 L/min，氧含量一般為50%以上，每次干預(yù)時(shí)間一般為20～60 min[3，6]。大量證據(jù)表明，當(dāng)機(jī)體補(bǔ)充高氧時(shí)，氧運(yùn)輸系統(tǒng)能力、乳酸代謝能力、功率輸出表現(xiàn)和耐力運(yùn)動的耐受能力能夠得到相應(yīng)改善[3，6]。研究發(fā)現(xiàn)，機(jī)體功能狀態(tài)（氧轉(zhuǎn)運(yùn)能力和最大攝氧量）改善背后的生理機(jī)制并未完全闡明，但有可能是與機(jī)體更高的氧氣輸送能力和延緩中樞疲勞程度有關(guān)[6，7]。運(yùn)動員或運(yùn)動愛好者在運(yùn)動中和恢復(fù)期應(yīng)用高氧氣體補(bǔ)充也越來越普遍。因此，與運(yùn)動相結(jié)合研究急性和慢性高氧氣體補(bǔ)充的相應(yīng)作用效果和內(nèi)在機(jī)制一直是運(yùn)動科學(xué)的研究熱點(diǎn)。

1.2 高氧氣體補(bǔ)充對運(yùn)動能力的影響與相關(guān)機(jī)理研究進(jìn)展

高氧氣體補(bǔ)充對機(jī)體運(yùn)動后的恢復(fù)能夠產(chǎn)生積極影響[6-10]。在運(yùn)動過程中，一些與疲勞密切相關(guān)的因素可能會受到高氧氣體補(bǔ)充作用的影響。例如機(jī)體在接近最大運(yùn)動強(qiáng)度時(shí)，短暫的局部缺氧和肌肉代謝產(chǎn)物的累積已被證實(shí)可以抑制運(yùn)動單位的激活，從而引起疲勞[8]。而通過高氧氣體補(bǔ)充能夠增加神經(jīng)元的活動能力，使運(yùn)動單位在大強(qiáng)度運(yùn)動中保持穩(wěn)定的激活狀態(tài)，進(jìn)而減少外周疲勞程度[6]。例如，在20公里的循環(huán)自行車運(yùn)動測試中，高氧組的肌肉工作能力增加并且優(yōu)于常氧組[9]。有研究表明高強(qiáng)度運(yùn)動對腦氧合狀態(tài)存在負(fù)面影響。在高強(qiáng)度運(yùn)動中，腦的氧合狀態(tài)要優(yōu)先于工作肌的氧供應(yīng)狀態(tài)，因此，腦的氧和狀態(tài)至關(guān)重要[6]。高氧氣體補(bǔ)充改善疲勞狀況的另一個(gè)可能原因是在進(jìn)行最大強(qiáng)度的運(yùn)動期間能夠穩(wěn)定保持腦的正常氧合狀態(tài)，從而減少中樞疲勞程度[9，10]。多項(xiàng)研究一致認(rèn)為，在力竭運(yùn)動后進(jìn)行高氧氣體補(bǔ)充能夠有效促進(jìn)機(jī)體的恢復(fù)[11-15]。例如，力竭運(yùn)動后吸入高氧氣體可在一定程度上改善機(jī)體的相對缺氧狀態(tài)，促進(jìn)心率和血氧飽和度的恢復(fù)[11]，同時(shí)高氧氣體補(bǔ)充可以通過改善機(jī)體缺氧狀態(tài)，促進(jìn)紅細(xì)胞流變性的恢復(fù)，從而有助于疲勞消除[12]。運(yùn)動后進(jìn)行高氧氣體補(bǔ)充，能夠促進(jìn)機(jī)體保持高血氧狀態(tài)，促進(jìn)變形的紅細(xì)胞恢復(fù)正常狀態(tài)，也有利于運(yùn)動后恢復(fù)[13]。同時(shí)在運(yùn)動后進(jìn)行高氧氣體補(bǔ)充，也有利于酸性產(chǎn)物的清除，改善體內(nèi)的酸性環(huán)境，有助于內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定[14]。還有研究指出，運(yùn)動后高氧氣體補(bǔ)充能夠增加抗氧化酶的活性，對于運(yùn)動后機(jī)體自由基產(chǎn)生有一定的減緩，能夠減輕運(yùn)動后機(jī)體抗氧化系統(tǒng)能力的下降，對機(jī)體運(yùn)動疲勞的消除有一定的積極作用[15]。

從實(shí)踐的角度來看，與常氧情況相比，進(jìn)行高氧氣體補(bǔ)充能夠讓機(jī)體適應(yīng)更高強(qiáng)度的運(yùn)動，并可以提高對耐力運(yùn)動的耐受能力[16]。通過高氧氣體補(bǔ)充可能會改善機(jī)體相應(yīng)運(yùn)動表現(xiàn)（即更高的功率輸出表現(xiàn)和更高的運(yùn)動耐受能力），其原因?yàn)楦哐鯕怏w補(bǔ)充可以提高機(jī)體氧氣輸送能力和對有氧代謝的適應(yīng)性[17]。研究表明，與常氧補(bǔ)充相比，運(yùn)動員在進(jìn)行70%最大攝氧量的運(yùn)動時(shí)，通過高氧氣體補(bǔ)充能夠起到能量節(jié)省化的作用，提高肌肉糖原的利用率[17]。同樣有研究指出，在間歇休息期間及運(yùn)動結(jié)束后進(jìn)行高氧氣體補(bǔ)充，能夠獲得較佳的沖刺速度表現(xiàn)，且有利于運(yùn)動后恢復(fù)期間的乳酸清除，血氧飽和度恢復(fù)[18]。有研究指出，高氧氣體補(bǔ)充可能會改善有氧運(yùn)動表現(xiàn)[19]。通過高氧氣體補(bǔ)充可能會增加供氧量進(jìn)而提高最大有氧能力的供能和有氧耐力。因此呼吸適度的高氧氣體會對底物氧化，最大有氧能力產(chǎn)生重大影響[20]。同時(shí)因?yàn)楦哐鯕怏w的吸入能夠改善微血管的氧合狀態(tài)[21]，因此有研究提出，高氧氣體補(bǔ)充會改善有氧運(yùn)動表現(xiàn)與耐力運(yùn)動的適應(yīng)能力，但其對于攝氧量峰值的作用和線粒體適應(yīng)性的影響還不明確[22]。另外，高氧氣體補(bǔ)充能夠引起功率自行車平均騎行功率的提高，其可以作為一種訓(xùn)練輔助手段，通過減少外周肌肉疲勞，在重復(fù)的騎行訓(xùn)練周期中起到維持運(yùn)動表現(xiàn)的效果[23]。并且，高氧條件可顯著改善低強(qiáng)度抗阻運(yùn)動下的肌肉耐力，減少由于疲勞導(dǎo)致的肌肉激活的延遲現(xiàn)象[24]。有研究指出，高氧氣體補(bǔ)充能夠增加最大輸出功率，因其能夠增強(qiáng)肺部氣體交換，同時(shí)增加動脈中、大腦和肌肉組織中的氧氣供應(yīng)，改善其氧合狀態(tài)，減少大強(qiáng)度運(yùn)動過程中機(jī)體因通氣量不足而導(dǎo)致的呼吸不暢感[25]。有研究指出，高氧氣體補(bǔ)充能夠提高急性運(yùn)動表現(xiàn)，吸入的氧濃度越高，運(yùn)動成績改善越明顯[26，27]。因此，有研究認(rèn)為，高氧氣體中氧氣濃度很重要，建議補(bǔ)充較高氧氣濃度的氣體，優(yōu)化機(jī)體在劇烈運(yùn)動中的激素調(diào)控反應(yīng)，誘導(dǎo)有效的生物學(xué)適應(yīng)過程[28]。但是高氧氣體補(bǔ)充也存在著相應(yīng)的劑量效應(yīng)關(guān)系，過高過長時(shí)間的高氧氣體補(bǔ)充也可能會帶來相應(yīng)的不利影響，例如在39.8%、62.5%和82.2%的氧暴露環(huán)境下，觀察到活性氧攻擊紅細(xì)胞，出現(xiàn)活性氧增多并損傷大鼠紅細(xì)胞的現(xiàn)象。其結(jié)論認(rèn)為暴露于超過40%氧氣濃度的環(huán)境下持續(xù)24 小時(shí)則會引起機(jī)體過度的氧化應(yīng)激出現(xiàn)[29]。在高溫和涼爽的條件下，高氧氣體補(bǔ)充都能夠提高有氧功率自行車騎行表現(xiàn)，并且在涼爽的條件下這種改善作用可能會更明顯[30]。高氧氣體補(bǔ)充對運(yùn)動訓(xùn)練和運(yùn)動恢復(fù)后的運(yùn)動表現(xiàn)可能產(chǎn)生有益影響，但由于樣本量不夠和實(shí)驗(yàn)方案的巨大差異，目前還沒有形成統(tǒng)一的結(jié)論，還有待進(jìn)一步研究進(jìn)行[26]。

有研究指出，高氧狀態(tài)下的血乳酸濃度與常氧狀態(tài)相比無變化或更低[31]，其中結(jié)果的差異可能與研究中受試者個(gè)體狀況、運(yùn)動強(qiáng)度、運(yùn)動時(shí)間等因素有關(guān)，而與血液酸堿平衡狀態(tài)無關(guān)[32]。此外，運(yùn)動期間的高氧氣體補(bǔ)充可能會降低腎上腺素濃度，而對丙酮酸的代謝作用則存在一定的爭議[33]。另外，高氧氣體補(bǔ)充也可能通過影響血流量分布從而對機(jī)體運(yùn)動能力產(chǎn)生相應(yīng)的影響。機(jī)體運(yùn)動期間的血流分布是一個(gè)高度調(diào)節(jié)的過程，當(dāng)人體同時(shí)進(jìn)行腿部騎車和手臂運(yùn)動時(shí)會減少呼吸肌的血流量[34，35]，如果呼吸肌的工作能力減少，則工作肌肉（腿部肌肉）的血流量和最大攝氧量就會增加[35]，機(jī)體通過高氧氣體補(bǔ)充可以減少多余的呼吸工作，從而降低中樞疲勞和呼吸肌的多余激活[36]。機(jī)體在高氧氣體補(bǔ)充后可以有效減少呼吸肌的血液量，調(diào)節(jié)部分血液流向運(yùn)動相關(guān)肌肉組織進(jìn)行供氧，進(jìn)一步改善相應(yīng)的運(yùn)動表現(xiàn)[36]。另外，高氧氣體補(bǔ)充還可能會降低頸動脈化學(xué)感受器的活性，降低呼吸驅(qū)動力，呼吸功能出現(xiàn)節(jié)省化、經(jīng)濟(jì)化，從而也有可能提高運(yùn)動表現(xiàn)[37]。同時(shí)，運(yùn)動中或運(yùn)動后通過高氧氣體補(bǔ)充降低了在高強(qiáng)度運(yùn)動時(shí)的自我疲勞感，并且可改善在缺氧狀態(tài)下的動脈血氧飽和度狀況[38]。運(yùn)動員在進(jìn)行最大強(qiáng)度運(yùn)動時(shí)最大攝氧量的峰值隨著高氧氣體補(bǔ)充而進(jìn)一步升高，表明了高氧氣體補(bǔ)充對氧氣釋放傳遞的有效性[39，40]。因此，高氧氣體補(bǔ)充促進(jìn)運(yùn)動后恢復(fù)，影響運(yùn)動表現(xiàn)的原因可能包括以下方面：首先能夠提高線粒體的呼吸效率，減少體內(nèi)的一氧化氮含量；其次可以降低活性氧的含量，進(jìn)而增強(qiáng)機(jī)體的抗氧化能力；同時(shí)增加血管中的氧分壓，改善毛細(xì)血管內(nèi)氧氣的彌散性，進(jìn)而提高機(jī)體氧的運(yùn)輸能力等[3，6，41]。然而，高氧氣體補(bǔ)充對肌肉最大攝氧量的升高程度以及在肌肉最大運(yùn)動中的準(zhǔn)確作用尚不清楚，后續(xù)還需更多相關(guān)的實(shí)驗(yàn)類研究去論證。

1.3 運(yùn)動人群補(bǔ)充高氧氣體的優(yōu)缺點(diǎn)

高氧氣體補(bǔ)充的優(yōu)點(diǎn)為：①受試者對其耐受性較好，氧氣吸收利用率較高，效果迅速，高氧氣體補(bǔ)充對運(yùn)動機(jī)體產(chǎn)生的可能影響主要針對氧運(yùn)輸系統(tǒng)、中樞疲勞和外周疲勞、血流量分布、肌肉代謝能力和運(yùn)動表現(xiàn)五個(gè)方面，具體見表1[3，6，41]；②易于操作，面罩使用方法簡單；③方式靈活多樣，適用于多種運(yùn)動實(shí)踐狀況，能夠在訓(xùn)練前、訓(xùn)練中、訓(xùn)練后、比賽前、比賽后等多種情況下使用[3，6]。高氧氣體補(bǔ)充對人體運(yùn)動后恢復(fù)的相關(guān)指標(biāo)具有一定的積極作用，對于運(yùn)動后機(jī)體的恢復(fù)，高氧氣體補(bǔ)充是一種無創(chuàng)、有效的干預(yù)手段[42]。另一方面，高氧氣體補(bǔ)充干預(yù)也是“雙刃劍”，過高濃度或過長時(shí)間的高氧氣體補(bǔ)充也會給機(jī)體帶來相應(yīng)的不利影響：①氧中毒，其主要作用部位是中樞神經(jīng)系統(tǒng)和肺，長期吸入過多的高氧也有可能會造成高氧性的急性肺損傷[43-45]；②不舒適，主要來源于面罩與氣瓶面夾的松緊程度，機(jī)體難以接受長期的佩戴，而如不耐受則容易出現(xiàn)濕熱情況，還可能會出現(xiàn)二氧化碳再吸入；③要求高，主要表現(xiàn)為高氧氣體消耗較大、不能重復(fù)利用，如若為面罩連接大氧氣瓶則對設(shè)備設(shè)施要求較高[43-45]?？傊?，高氧氣體補(bǔ)充研究與應(yīng)用主要集中于運(yùn)動訓(xùn)練中提高運(yùn)動表現(xiàn)與狀態(tài)，以及運(yùn)動后促進(jìn)恢復(fù)和疲勞消除等方面，但關(guān)于不同運(yùn)動項(xiàng)目、不同運(yùn)動員個(gè)性化的使用方法以及相應(yīng)的作用機(jī)理等還需要深入研究。

表1 高氧氣體補(bǔ)充對運(yùn)動機(jī)體產(chǎn)生的可能影響

2 高壓氧療與運(yùn)動

2.1 高壓氧療與運(yùn)動概述

在高壓環(huán)境下，呼吸純氧或高濃度氧以治療缺氧性疾病和相關(guān)疾患的方法，即高壓氧療法[4]。高壓氧療暴露的大氣壓處于2～3 絕對大氣壓（atmosphere abso?lute，ATA）之間，氧氣濃度需大于90%，可達(dá)到100%的醫(yī)用純氧環(huán)境[4]，每次干預(yù)時(shí)間可為60～90 min[4]。高壓氧療在運(yùn)動科學(xué)領(lǐng)域中已得到了相關(guān)的研究與應(yīng)用，其應(yīng)用項(xiàng)目廣泛，包括賽艇、柔道、游泳、棒球、抗阻力量運(yùn)動、耐力運(yùn)動、沖刺運(yùn)動等。高壓氧療主要應(yīng)用于運(yùn)動損傷的治療，肌肉損傷的恢復(fù)，運(yùn)動后的疲勞消除等方面[4，46-54]。高壓氧療應(yīng)用階段一般可以在運(yùn)動前進(jìn)行預(yù)處理[53，54]，在運(yùn)動后進(jìn)行疲勞恢復(fù)，大多數(shù)情況下被應(yīng)用于運(yùn)動后的恢復(fù)過程[46-52]。高壓氧療在運(yùn)動領(lǐng)域中有一定的研究基礎(chǔ)，因此，如何將高壓氧療更好地應(yīng)用于運(yùn)動實(shí)踐，最大化地在運(yùn)動實(shí)踐中發(fā)揮出高壓氧療的作用也一直是運(yùn)動科學(xué)的研究熱點(diǎn)。

2.2 高壓氧療對運(yùn)動能力的影響與相關(guān)機(jī)理研究進(jìn)展

對于高壓氧療在運(yùn)動恢復(fù)領(lǐng)域中的應(yīng)用效果存在不一致的研究結(jié)果。一方面，有研究認(rèn)為，高壓氧療干預(yù)能使受試者的肌酸激酶、乳酸脫氫酶、肌紅蛋白水平出現(xiàn)下降，血乳酸水平降低，其結(jié)論認(rèn)為高壓氧療能夠改善組織細(xì)胞的缺氧狀態(tài)，有利于酸性產(chǎn)物的清除，并降低了細(xì)胞膜的通透性，有利于運(yùn)動后疲勞的恢復(fù)[46，47]。類似的研究也指出，經(jīng)過高壓氧療干預(yù)組的心率、血乳酸含量、自我感覺疲勞分值都出現(xiàn)了下降，運(yùn)動后進(jìn)行高壓氧療恢復(fù)對于運(yùn)動員的急性疲勞消除有一定的效果[48]。也有研究指出賽艇女運(yùn)動員在1 周正常訓(xùn)練下，在訓(xùn)練后進(jìn)行了1周高壓氧療的恢復(fù)，經(jīng)過干預(yù)之后，血氧飽和度、皮質(zhì)醇、血乳酸得到了相應(yīng)的恢復(fù)，其結(jié)論認(rèn)為高壓氧療對運(yùn)動員訓(xùn)練后相關(guān)機(jī)能指標(biāo)的恢復(fù)有一定的促進(jìn)作用[49]。并且在高原低氧環(huán)境下訓(xùn)練后利用高壓氧療干預(yù)也能夠促進(jìn)運(yùn)動員的快速恢復(fù)[50]。通過進(jìn)行軟體高壓氧艙恢復(fù)能加快機(jī)體血乳酸的清除，促進(jìn)神經(jīng)系統(tǒng)疲勞恢復(fù)，有利于運(yùn)動員調(diào)整運(yùn)動狀態(tài)，其可以作為一種安全有效的運(yùn)動疲勞恢復(fù)設(shè)備，值得實(shí)踐進(jìn)一步推廣[51]。在動物研究中，高壓氧對運(yùn)動性疲勞大鼠的恢復(fù)具有一定的促進(jìn)作用[52]。也有部分研究是在運(yùn)動前進(jìn)行高壓氧療的預(yù)處理，了解其對運(yùn)動過程中人體的相應(yīng)影響，經(jīng)過高壓氧療預(yù)處理之后進(jìn)行運(yùn)動能夠快速有效的調(diào)節(jié)機(jī)能狀態(tài)，肌肉具有更高的氧利用率，血?dú)庵笜?biāo)得到改善[53，54]。還有研究認(rèn)為，高壓氧療的干預(yù)能夠減緩肌肉疲勞，維持力量的相應(yīng)表現(xiàn)[55]。高壓氧療有助于降低機(jī)體肌肉酸痛感和不適感，能夠保持肌肉的峰值扭矩，促進(jìn)運(yùn)動性肌肉損傷的恢復(fù)[56]。有研究指出，高壓氧療在運(yùn)動恢復(fù)中產(chǎn)生作用的原因包括能夠有效逆轉(zhuǎn)缺氧狀況，增強(qiáng)氧氣擴(kuò)散能力，提高血氧含量，有效維持組織器官的氧穩(wěn)態(tài)[4，57]；并且高壓氧療通過高動脈的血氧張力，滲透進(jìn)組織，促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖膠原合成增多，能夠有效減少軟組織腫脹，減輕局部缺血帶來的疼痛，促進(jìn)韌帶損傷、骨折的修復(fù)以及傷口的愈合[4，57]；另外，高壓氧療干預(yù)后能夠增加肌肉系統(tǒng)的氧氣供應(yīng)，可以激活細(xì)胞活動，增加三磷酸腺苷的合成，促進(jìn)疲勞物質(zhì)的代謝清除與能源物質(zhì)的恢復(fù)[4，57]。

但另一方面，針對高壓氧療在運(yùn)動恢復(fù)中的作用效果也存在爭議。例如有研究認(rèn)為急性高壓氧療對激素水平和細(xì)胞損傷的恢復(fù)影響不明顯，主要是由于高壓氧療的安慰劑效應(yīng)才可能會有助于主觀感覺的恢復(fù)[58]。青年男志愿者在運(yùn)動后接受100 分鐘2.5 ATA 純氧的高壓氧療干預(yù)后，高壓氧療不能有效地治療運(yùn)動誘發(fā)的肌肉損傷[59]。在進(jìn)行5 次高壓氧療干預(yù)后并沒有加快離心抗阻運(yùn)動導(dǎo)致的暫時(shí)性肌肉酸痛的恢復(fù)[60]。高壓氧療干預(yù)對于運(yùn)動后延遲性肌肉酸痛的效果非常有限[61]。一次性的急性高壓氧療（2.5 ATA，90 min）干預(yù)對肺功能指標(biāo)的影響也并不明顯[62]。高壓氧療在運(yùn)動前的預(yù)先暴露并不能增強(qiáng)高強(qiáng)度下的運(yùn)動表現(xiàn)[63]。因此，關(guān)于高壓氧療在運(yùn)動恢復(fù)當(dāng)中的作用效果仍然沒有一致的結(jié)論，后續(xù)還需更多相關(guān)的實(shí)驗(yàn)類研究去佐證。在實(shí)踐應(yīng)用中，也需要根據(jù)實(shí)際條件與個(gè)體差異視具體情況而綜合選擇與使用[64]。

2.3 運(yùn)動人群進(jìn)行高壓氧療的優(yōu)缺點(diǎn)

高壓氧療干預(yù)的優(yōu)點(diǎn)為：①補(bǔ)氧效果迅速且明顯，有顯著的功效與作用，高壓氧療對運(yùn)動機(jī)體能夠產(chǎn)生的可能影響主要針對促進(jìn)運(yùn)動后疲勞消除、運(yùn)動訓(xùn)練前預(yù)處理激活、減輕肌肉疲勞維持肌肉表現(xiàn)和負(fù)面影響四個(gè)方面，具體可見表2[4，57]。②研究較多，理論較為成熟，在醫(yī)學(xué)臨床中應(yīng)用較為普遍，人群知曉度、認(rèn)可度較高。另一方面，高壓氧療也有缺點(diǎn)，過高的高壓氣體補(bǔ)充也可能會帶來相應(yīng)的不利影響：①不適反應(yīng)，高壓氧療如果干預(yù)不當(dāng)，將會造成耳痛、耳鳴等癥狀，嚴(yán)重者可出現(xiàn)外耳道出血。同時(shí)也可能會引起眩暈、氣胸、心慌氣短、頭痛惡心等反應(yīng)[43-45]；②條件限制，高壓氧療儀器體積龐大、操作繁瑣、空間需求大，對外部環(huán)境要求高，治療費(fèi)用相對昂貴，對設(shè)備要求高，一般只能在醫(yī)院等特定場所中使用；③存在風(fēng)險(xiǎn)，高壓氧療增壓與減壓時(shí)間至少都在10 min 以上，增壓與減壓過快都容易導(dǎo)致人體不適，甚至可能誘發(fā)有慢性疾病患者的一些疾患的加重[43-45]。所以，針對高壓氧療在運(yùn)動領(lǐng)域中應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)與適應(yīng)情況，需要進(jìn)行綜合考慮與選擇。

表2 高壓氧療干預(yù)對運(yùn)動機(jī)體產(chǎn)生的可能影響

（續(xù)表2）

3 微壓氧療與運(yùn)動

3.1 微壓氧療與運(yùn)動概述

微壓氧療是指暴露在1～2 絕對大氣壓之間（1.25～1.30 ATA 之間）、氧氣濃度大于21%（22%～39%）的環(huán)境氣體中的較溫和的氧療方式[5，65]。微壓氧療每次干預(yù)時(shí)間為30～90 min，其應(yīng)用階段可在運(yùn)動前進(jìn)行預(yù)處理調(diào)整，也能夠在運(yùn)動后進(jìn)行恢復(fù)[5，65]。由于微壓氧療是一種新型的氧壓結(jié)合的氧療手段，因此在運(yùn)動科學(xué)領(lǐng)域中的研究與應(yīng)用剛處于起步階段，在舉重、拳擊、耐力跑等部分運(yùn)動中有小范圍應(yīng)用與研究，主要是將其應(yīng)用于運(yùn)動后疲勞消除、機(jī)能狀態(tài)的調(diào)整、肌肉損傷恢復(fù)、睡眠調(diào)整等方面[66-70]。目前，對于微壓氧療的實(shí)踐應(yīng)用與理論研究較為缺乏，處于起步階段，并且微壓氧療作為一種新型的氧壓療法，針對其效果也存在爭議。因此，進(jìn)一步了解微壓氧療干預(yù)在運(yùn)動實(shí)踐中的主要作用與效果，探究微壓氧療產(chǎn)生作用的原因與內(nèi)在機(jī)制，是運(yùn)動科學(xué)中的研究熱點(diǎn)。

3.2 微壓氧療對運(yùn)動能力的影響與相關(guān)機(jī)理研究進(jìn)展

目前，國內(nèi)外關(guān)于微壓氧療與運(yùn)動的研究相對較少，對于微壓氧療在運(yùn)動恢復(fù)中的相關(guān)作用還存在不一致的研究結(jié)果。大多數(shù)研究認(rèn)為，通過微壓氧療的干預(yù)能夠?qū)\(yùn)動后機(jī)體的恢復(fù)產(chǎn)生積極的作用[66-70]。例如女子拳擊隊(duì)員，在大強(qiáng)度訓(xùn)練階段后進(jìn)行微壓氧療干預(yù)后，睡眠量表、深睡眠量表睡眠結(jié)構(gòu)改善，睡眠質(zhì)量有所提高[66]。國家舉重隊(duì)員在訓(xùn)練后接受1.225～1.293 ATA，干預(yù)時(shí)間為30 min的微壓氧療干預(yù)后，心率監(jiān)測指標(biāo)有所改善，提示微壓氧療干預(yù)對于運(yùn)動員的疲勞消除有一定的積極作用[67]。類似的研究中，受試者進(jìn)行持續(xù)40 min 的微壓氧療干預(yù)，其結(jié)果顯示經(jīng)過干預(yù)后，活性氧化代謝產(chǎn)物數(shù)量下降，白細(xì)胞數(shù)量下降，疼痛量表分值降低，其結(jié)論認(rèn)為，通過微壓氧療干預(yù)可有效降低氧化應(yīng)激，改善主觀疲勞[68]。健康女受試者通過在1.25 ATA、36%氧濃度環(huán)境下持續(xù)50 min的微壓氧療干預(yù)，其心率下降，血流量增加，血氧飽和度上升，靜息消耗量出現(xiàn)增加，其結(jié)論認(rèn)為微壓氧療的暴露可增加血流量和新陳代謝，并且不會增加氧化應(yīng)激水平[69]。

在動物研究方面，有研究觀察微壓氧療干預(yù)對大強(qiáng)度訓(xùn)練后大鼠氧化應(yīng)激的影響，大鼠在力竭跑臺耐力運(yùn)動后，在1.24 ATA、26%氧濃度的微壓氧條件下進(jìn)行60 min 干預(yù)，每周5 次，持續(xù)8 周，其結(jié)論認(rèn)為微壓氧療干預(yù)能夠提高骨骼肌抗氧化酶活性，加速運(yùn)動后的恢復(fù)[70]。有研究通過微壓氧療干預(yù)觀察其對發(fā)育中大鼠的體力活動的影響，結(jié)果顯示經(jīng)過在1.25 ATA、35%氧濃度的環(huán)境中，每天暴露12 h，持續(xù)8 周的微壓氧療干預(yù)后，大鼠的轉(zhuǎn)輪運(yùn)動距離增加，琥珀酸脫氫酶含量增加，其結(jié)論認(rèn)為，微壓氧療干預(yù)后，骨骼肌肌纖維的抗氧化能力得到增強(qiáng)[71]。微壓氧療干預(yù)能夠促進(jìn)氧化代謝，特別是在線粒體三羧酸循環(huán)等途徑中，從而增強(qiáng)骨骼肌纖維和支配骨骼肌纖維的脊髓運(yùn)動神經(jīng)元的氧化能力[71-73]。與在常壓條件下（未暴露）相比，暴露在微壓氧環(huán)境下的生長大鼠表現(xiàn)出更強(qiáng)的自主跑動能力，經(jīng)過微壓氧療暴露后，大鼠肌纖維的氧化能力和脊髓運(yùn)動神經(jīng)元的興奮性得到增強(qiáng)[71-73]。

有研究指出在運(yùn)動領(lǐng)域中，微壓氧療的環(huán)境比醫(yī)學(xué)條件下的氧療手段更溫和。因其大氣壓力不需要超過1.5 ATA，氧含量不過高，暴露的時(shí)間不會過長[5，74]。男運(yùn)動員在運(yùn)動后通過微壓氧干預(yù)能夠更快地清除乳酸，微壓氧組的乳酸清除率幅度更大[4]。從圖1中可以看出，在微壓氧療干預(yù)條件下溶解氧的變化情況。在血管中，豐富的血紅蛋白分布在紅細(xì)胞中，最多4個(gè)氧分子可以與1個(gè)血紅蛋白結(jié)合[5]，而另外一些氧則溶解在血漿中，成為溶解氧。經(jīng)過微壓氧療干預(yù)之后，機(jī)體血管內(nèi)的溶解氧含量有所增多（紅色箭頭數(shù)量出現(xiàn)增多）。有研究指出氧壓力和氧濃度對機(jī)體內(nèi)氧化酶的合成、分泌、釋放及活性均有影響，在最適宜的氧壓力和氧濃度下其活性可能最強(qiáng)，當(dāng)氧壓力和氧濃度過低或過高都會使其活性降低[75]。從圖2中可以看出，大氣壓的升高和氧氣濃度的增加都會提高血氧含量，尤其是溶解氧含量，但過度增加的氧壓和氧濃度可能會帶來氣壓性損傷、活性氧過量產(chǎn)生等副作用，而適度增加的氧壓與氧濃度則可以增加體內(nèi)氧含量，尤其是血漿中的溶解氧的含量，因此溶解氧能夠流向外周細(xì)胞，尤其是肌肉、大腦、心臟的細(xì)胞[5，74]。因此，增加溶解氧含量，改善機(jī)體的氧化代謝狀態(tài)是微壓氧療能夠產(chǎn)生作用的主要機(jī)制之一，但關(guān)于微壓氧作用的內(nèi)在機(jī)制（可能是氧感知與抗氧化等通路）還有待進(jìn)一步的深入研究。也有研究指出，微壓氧療對于運(yùn)動機(jī)體相關(guān)的影響和作用非常有限，尚無研究證據(jù)驗(yàn)證其效果，其作用效果可能是推測判斷或根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)提出的[76]。因此，關(guān)于微壓氧療在運(yùn)動領(lǐng)域中的研究與應(yīng)用的深度和廣度還有待后續(xù)的跟進(jìn)與擴(kuò)展。

圖1 氧與血紅蛋白和溶解氧結(jié)合后在血管內(nèi)的分布（a-常壓條件下；b-微壓氧條件下）[5]

圖2 不同氧壓與氧濃度對溶解氧的可能作用

3.3 運(yùn)動人群進(jìn)行微壓氧療的優(yōu)缺點(diǎn)

微壓氧療干預(yù)的優(yōu)點(diǎn)為：①氧壓力與氧濃度恒定適中，無明顯副作用，全身暴露環(huán)境較為溫和[5，74]；②微壓氧療的氧艙設(shè)備整體小型化，方便易攜，可隨運(yùn)動隊(duì)、運(yùn)動員同步使用；③場地條件限制較少，可隨時(shí)直接應(yīng)用服務(wù)于運(yùn)動實(shí)踐；④費(fèi)用相對較低，消耗較小，干預(yù)時(shí)間較短，易于實(shí)現(xiàn)[5，74]。但微壓氧療也存在缺點(diǎn)：①實(shí)踐應(yīng)用與理論研究較為缺乏，目前處于起步階段；②針對其效果存在爭議。目前，微壓氧療在運(yùn)動理論與實(shí)踐中的應(yīng)用情況相對有限，其研究與應(yīng)用程度亟待進(jìn)一步加強(qiáng)。微壓氧療對運(yùn)動機(jī)體能夠產(chǎn)生的可能影響主要針對運(yùn)動后恢復(fù)和運(yùn)動表現(xiàn)兩個(gè)方面，具體可見表3[5，66-70]。由于目前缺乏關(guān)于微壓氧療相關(guān)副作用的研究報(bào)道以及微壓氧療在運(yùn)動領(lǐng)域中的劑量效應(yīng)研究，關(guān)于其副作用和不良影響尚不清晰。

表3 微壓氧療干預(yù)對運(yùn)動機(jī)體產(chǎn)生的可能影響

4 小結(jié)、注意事項(xiàng)與展望

4.1 小結(jié)

在運(yùn)動的不同階段中，通過不同氧療手段的應(yīng)用，能夠?qū)\(yùn)動人體產(chǎn)生一定積極作用。通過高氧氣體補(bǔ)充能夠改善氧運(yùn)輸系統(tǒng)功能，影響血流量分布，增強(qiáng)肌肉代謝能力，有效減緩疲勞程度；在運(yùn)動后進(jìn)行高壓氧療，能夠促進(jìn)疲勞消除與機(jī)體恢復(fù)，在運(yùn)動前進(jìn)行高壓氧療則可以調(diào)節(jié)機(jī)能狀態(tài)；運(yùn)動后進(jìn)行微壓氧療在改善睡眠質(zhì)量，降低氧化應(yīng)激，在促進(jìn)運(yùn)動后恢復(fù)方面有一定效果。在選擇不同氧療手段進(jìn)行干預(yù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)個(gè)人的適應(yīng)情況和具體可實(shí)施條件進(jìn)行選擇應(yīng)用，高氧氣體補(bǔ)充適合在訓(xùn)練比賽間歇中進(jìn)行干預(yù)，高壓氧療和微壓氧療則適合在訓(xùn)練比賽的前后進(jìn)行干預(yù)。在訓(xùn)練期間進(jìn)行氧療的效果不太穩(wěn)定并且難以檢測，其作用效果可能不如在運(yùn)動前或者運(yùn)動后進(jìn)行干預(yù)明顯，因此，我們著重建議在運(yùn)動前或者運(yùn)動后進(jìn)行不同氧療手段的干預(yù)。

4.2 注意事項(xiàng)

與所有治療一樣，必須檢查高氧氣體補(bǔ)充、高壓氧療、微壓氧療在使用中的不良反應(yīng)，并確定其適應(yīng)情況。在不同的氧療手段應(yīng)用于運(yùn)動實(shí)踐之前，需要對操作設(shè)備和安全法規(guī)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化管控。操作人員需要接受關(guān)于高壓、高氧環(huán)境的醫(yī)學(xué)安全操作標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)。接受干預(yù)人員需充分了解進(jìn)行氧療干預(yù)的禁忌癥與不適反應(yīng)，提高自我保護(hù)意識。此前日本已經(jīng)發(fā)生過高壓氧療的爆炸案例[4]。因此更加需要引起對于氧療手段在運(yùn)動領(lǐng)域中應(yīng)用安全問題的重視。

4.3 展望

針對目前不同氧療手段在運(yùn)動科學(xué)領(lǐng)域中的研究與應(yīng)用情況，我們認(rèn)為今后的研究重點(diǎn)可以集中于以下方面：

①內(nèi)在機(jī)制的探究。目前，運(yùn)動科學(xué)領(lǐng)域?qū)Σ煌醑熓侄胃深A(yù)對機(jī)體的急性影響已有所了解，但對于中長期不同氧療手段干預(yù)對比賽期間與運(yùn)動訓(xùn)練之后的潛在的作用影響與內(nèi)在機(jī)制還沒有完全闡明，特別是微壓氧療，其研究亟待加強(qiáng)。建議今后可以進(jìn)行相應(yīng)的人體或者是實(shí)驗(yàn)條件更為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膭游飳?shí)驗(yàn)研究，能夠與常氧恢復(fù)相比較，重點(diǎn)了解其干預(yù)后的恢復(fù)效果與內(nèi)在作用機(jī)制。

②對運(yùn)動表現(xiàn)的影響。目前，高氧氣體補(bǔ)充、高壓氧療、微壓氧療對于運(yùn)動表現(xiàn)的影響存在不一致的研究結(jié)果，對于不同氧療手段在運(yùn)動表現(xiàn)中的影響存在爭議。建議今后采用貼近不同運(yùn)動專項(xiàng)技術(shù)動作的運(yùn)動表現(xiàn)指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)碾S機(jī)對照實(shí)驗(yàn)研究，重點(diǎn)了解不同氧療手段在運(yùn)動前和運(yùn)動后對運(yùn)動表現(xiàn)和神經(jīng)肌肉恢復(fù)的影響。

③劑量效應(yīng)關(guān)系。迄今為止，關(guān)于不同氧療手段在運(yùn)動領(lǐng)域中應(yīng)用的最佳劑量效應(yīng)關(guān)系還鮮有研究報(bào)道，干預(yù)的方案設(shè)定大部分是基于之前的研究和相關(guān)操作的經(jīng)驗(yàn)。建議今后主要針對在訓(xùn)練和比賽的不同階段中，不同氧療干預(yù)的最佳單次干預(yù)時(shí)間、干預(yù)周期、干預(yù)頻率、干預(yù)氧濃度、干預(yù)氧壓力，以及結(jié)合訓(xùn)練的強(qiáng)度與時(shí)間等劑量效應(yīng)關(guān)系進(jìn)一步研究，得出優(yōu)化并易于實(shí)際推廣的干預(yù)方案模式。

④科學(xué)有效應(yīng)用。如何在遵循相應(yīng)的體育倫理道德規(guī)章下，更加規(guī)范合理地使用氧療手段，最大化地應(yīng)用氧療手段使運(yùn)動員獲益，將是研究者與實(shí)踐者需要全面考慮的問題。不同環(huán)境下、不同性別、不同項(xiàng)目的氧療手段的使用情況也可能各不相同，需要精細(xì)區(qū)分，建議今后的研究在這方面進(jìn)行相關(guān)研討與歸納。

⑤安全風(fēng)險(xiǎn)防范。氧療手段應(yīng)用不當(dāng)會出現(xiàn)不適反應(yīng)，增加相關(guān)意外風(fēng)險(xiǎn)。因此，針對不同氧療手段在運(yùn)動人體中的研究與應(yīng)用，我們必須充分了解其存在的安全風(fēng)險(xiǎn)與禁忌癥、適應(yīng)癥，規(guī)范干預(yù)流程與標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)篩查，充分準(zhǔn)備防范措施，了解危險(xiǎn)處置方法。

此外，建議針對個(gè)人的情況制定個(gè)體化的氧療干預(yù)方案，將不同的氧療手段與理療、營養(yǎng)、睡眠等干預(yù)方法互補(bǔ)使用，可能進(jìn)一步提高氧療手段在運(yùn)動領(lǐng)域中的應(yīng)用效果。