高原训练的研究综述.doc

高原训练的研究综述摘要：从生理生化角度和高原环境对人体产生的生物学效应出发，阐述了高原训练的概念、发展和研究现状，对机体产生的效应，以及对人体运动能力的影响，并介绍了高原训练在方法和器材上的进展。关键字：高原训练；缺氧；方法现代运动训练是为提高专项运动成绩而组成的一种综合系统教育工程，要达到训练的目的就必须开发和运用新的、更有效的科学训练方法和手段，当今科学技术的发展、体育科学理沦研究的深入，使运动技术得到迅速的发展, 这就更需要有科学的训练方法， 高原训练就是在这种要求下产生了。1.高原训练1.1高原的概念 高原是指在海拔较高，一般是3000m以上的大片起伏较小的平地。大多数人在到达3000m这个高度以后都会出现明显的症状和体征, 超过这个高度, 生理、生化和形态等方面的适应性改变就会变得愈来愈明显, 并具有明显的生物学特征。1.2高原训练的概念和研究现状高原训练即是指有目的、有计划地将运动员组织到具有适宜海拔高度的地区，进行定期的专项运动训练的方法。在高原低压缺氧的环境下进行训练，通过高原缺氧和训练负荷双重刺激，可以使训练者产生强烈的应激反应，调动体内的机能潜力，从而使机体产生一系列抗缺氧的生理适应变化。近年来，在查看和总结有关文献的基础上，可以看出国际上已基本认同世居平原的运动员高原训练的最佳高度应为2000-2500m，低于2000m，低压缺氧刺激过小，不能充分挖掘身体潜力，而海拔高于2500m，机体难以承受较大的运动负荷，不利于训练后的身体恢复。同时发现对于世居在高原的运动员的最佳训练高度是缺乏相关的研究的。最近的文献研究还表明，高原训练最佳的持续时间应为4-6周，而对于高原训练后最佳的比赛时间一般认为是下平原后的4-5天，中长距离项目10-14天，短距离项目20-26天。1.3高原训练的发展过程高原训练应该早在20世纪30年代就有人提出了，当时就发现在较低海拔的高原上，人体的最大心率会逐渐下降，这或许是高原训练研究的萌芽。在20世纪50年代中期，原苏联的研究人员提出了在高原环境下人体可以产生缺氧适应。而在高原上同时进行运动训练获得的适应，更有利于使人体呼吸和心血管系统功能得到加强，对提高有氧代谢运动能力，促进运动成绩特别是耐力性运动项口成绩有良好效果。因此，他们开始对高原训练进行研究，并且在高加索建立了一个高原训练基地。最为明显的例子出现在1968年的墨西哥城奥运会上，肯尼亚人获得了10000M项目冠军，随后人们发现中距离赛跑中成绩优秀的几名运动员都是出生在维多利业湖畔海拔1500-2000M的中度高原地区，这个地区的世居人有一个体格特征，就是股骨比白种人长，但更重要的是他们在身体机能上的适应特征，这就引起了人们对海拔高度与运动能力的关注。从此以后，高原训练得到了国际上的普遍关注，“高原缺氧训练”成为长距离赛跑运动员取胜的秘密武器，目前世界上著名的长跑运动员每年都要花一段时间进行高原训练。如今，国外已经有近50个高原训练基地，其中美国就有11个，我国也拥有诸,如昆明海埂及青海多巴等较好的高原训练基地。近年来国内外对于高原训练的理论和实践方法都有比较多的研究，更加重视对高原训练的生理的研究，在方法上提出了“缺氧训练”“模拟高原训练”“高训低住”“低训高住”“高住高训”等训练方法。2.高原训练的生理基础在高原环境下，人体除了要受到低温、低湿度以及低气压的刺激外，还要受到低氧的刺激。在低氧的环境中进行运动，人体除了要接受运动训练造成的负荷外，还需要应付低氧性缺氧负荷，这就大大的增加了运动员的循环系统、呼吸系统、神经系统以及肌肉机能的负荷。通过训练能促进身体机能产生适应，改善和提高身体各个器官的生理机能。2.1肺的通气量和摄氧量 高原缺氧环境下，由于吸入气体的氧分压降低，进而导致肺泡气和动脉血氧分压的降低，进而刺激外周化学感受器引起呼吸加深加快。急性低氧时肺通气的增加仅仅是正常的呼吸调节机制在发挥作用，并不涉及低氧的适应。这种调节有低氧对外周化学感受器的刺激，还包括加深加快呼吸后引起的血液二氧化碳分压和氢离子浓度降低，通过化学感受器对呼吸的抑制作用和缺氧对呼吸中枢的抑制作用，因急性低氧时的肺通气增加不大，但在慢性缺氧时，由于机体的呼吸调节系统发生了某此适应，肺通气的增大幅度提高。Simc等人的研究表明,在中度高原安静状态下，每分钟肺通气量没有多大的变化，但在亚极限运动时，则较平原值增加约12%，动脉血氧饱和度在安静状态时下降14%，运动时下降4-7%，摄氧量在安静时减少10%，运动时减少7%。Pugh进行的实验证实，由平原进人中度高原后，尽管肺通气狱增加了，但摄氧量是减少的。分析得出，摄氧量的限制因素不是肺通气量，而可能是由于动脉血氧饱和度降低和心输出量的下降，这两种因素障碍了组织水平上的氧弥散。同时，最大摄氧量随着海拔高度的上升，氧分压的下降而逐步下降。急性缺氧引起的这种摄氧量的下降是由心输出量的下降导致的，而慢性缺氧则不仅仅是由于心输出量和血氧含虽下降而造成，主要的原因可能是由于肌肉在慢性缺氧时发生了变化。此外，另一个重要的原因就是心率的峰值（HR peak）随着纬度增高及停留时间加长而降低，因而由血红蛋白浓度的升高和心搏量正常化倾向导致的氧气输送能力的提高与心率峰镇的降低相互抵消。2.2血液一般在高原暴露几小时即可引起血红蛋白的浓度上升，有的研究认为在如此短的时间内血红蛋白的提高不是血红蛋自生成的增加所致，而是高原干燥的环境使血液浓缩。但是根据石爱桥的研究，在采取了防止血液浓缩的措施以后, 血红蛋自的值还是升高了，可见高原的缺氧环境确实能够提高机体的血红蛋白浓度。翁庆章的研究还发现Hb受缺氧引起体内的代偿作用在高原一肖早上升趋势，下高原1-2 周内Hb仍上升，超过运动员上高原前的水平，这就说明脱离缺氧环境后，体内的代偿机制仍在继续起作用，使Hb呈超量恢复，有利于下高原后取得好的运动成绩。李桦等的研究表明在高原训练的前期，运动员的缓冲系统轻度偏酸，但到后期则脱离了偏酸状态，下到平原时机体缓冲能力明显提高，这说明高原训练可以改善机体的缓冲能力。2.3心率和心输出量McManns发现在海拔2000M高度上作时心率比在平原增加10-20%。Klausen等人观察到在高原上进行中等强度运动时心率和每分输出量与平原相比增加50%，而每搏输出量保持不变。石爱桥报导高原训练时，运动员安静心率明显上升，最大心率则明显下降，这说明运动员在高原上休息和进行次最大强度的练习时，血液中氧含量的减少是通过提高心率来补偿的，为给肌肉提供足够的氧气，心脏不得不提高收缩的频率，可是在最人强度的训练时，心率却下降，这可能与心肌供氧有关。同时由于高原血氧含量不足，影响了运动后日亡肌的恢复，使运动后心功能的恢复时间加长。李桦等对中日竞走运动员的高原训练进行研究后，认为运动员运动中的最高心率在高原及平原均能达到通常公认的极限下负荷的心率水平。同时他们肯定了通过高原训练可以提高心功能，使运动能力得到增长。在高原（海拔5000M）三周后氧运输系统可发生明显的变化。在极量运动后，吸氧量、心输出量、心率、肌肉血流量都有明显下降，动静脉氧差却有上升；在亚极量运动时，心输出量、肌肉血流量都明显下降，而吸氧量却保持不变。亚极量运动时心输出量的减少不导致吸氧量下降可能是由于血氧含量因Hb的上升而增加所致。2.4肌肉刘哗等人的研究显示，高原训练使大鼠骨骼肌蛋白质分解代谢显著增强，高原缺氧使人体肌糖原含量有显著性提高，这可能是机体对缺氧产生的应激反应。也有研究表明在5000M以上高原生 8周会导致腿部肌肉的横切面积下降10%，在肌肉体积减少的同时，肌肉中线粒体的容积密度下降达25%，三梭酸循环、脂酸氧化、酮体利用、呼吸链等系统中的酶活性显著下降,，这种下降主要是线粒体的数量下降所致，而不是单个线粒体的酶活性下降。肌肉中的毛细血管的数量也不会因为肌肉体积的变小而减少，因而单位面积的肌细胞可得到更多的毛细血管的支持，同时由于线粒体的减少和线粒体的分布更加接近细胞膜，单个线粒体容易得到更多的氧供应。Tcrradcs和Sundberg及他们的同仁发现在模拟高原或血液供不足的条件下训练，研究对象体内的线粒体酶的活性有微小的升高。孙小华等人也指出，在模拟中等海拔和条件下处于生长期的大鼠肌肉重贵下降，肌肉纤维变细，肌力下降，肌肉中的线粒体相对面积下降。还有研究表明高原训练可以提高肌肉的缓冲能力。有人认为，在严重缺氧时，高原适应和训练的综合因素能引起人体肌红蛋白浓度少童增加。3.高原训练对机体运动能力的影响3.1无氧代谢能力关于高原训练能否提高人体无氧代谢能力的问题，一直存在着较大的争议。Terrades报道4名白行车运动员经过4周的高原训练(海拔2300m)后，其糖酵解过程中的限速酶磷酸果糖激酶的活性明显降低，显示糖酵解能力下降，无氧能力降低。葛新发等的研究也表明高原训练（海拔2000m）不但不能提高人体的无氧代谢能力，还会使速度能力降低。石爱桥报道17名国家女子皮划艇队员经过4周的高原训练（海拔2000m）后无氧代谢能力下降。王荣辉等人进行的动物实验表明经过低氧训练后无氧能力没有显著和稳定的提高。Hayes等人进行的动物实验也证明了高原训练后糖酵解酶活性没有变化。3.2有氧代谢能力从70年代以来，国内外大量的训练实践和运动生理学研究表明，海拔高度适宜的高原训练可明显提高运动员的心血管功能和血液中的Hb浓度，从而增进有氧工作能力。石爱桥的研究结果表明进行了4周的高原训练的后，运动员在运动成绩不变的情况下血乳酸值明显降低，提示有氧代谢能力提高。葛新发的研究也证明了这一点，陈一帆等的研究表明高原游泳训练（海拔1895m）可以提高运动员的有氧能力。王茂叶等人的研究表明，间歇性低氧训练后小鼠的心肌、脑和股四头肌中的CCO和SDH活性增加，机体在低氧环境下的有氧代谢能力增强。工荣辉等人的研究表明低氧训练后大鼠的骨骼肌MDH活性著性提高。Terrades 等对8名自行车运动员进行的模拟高原训练(海拔2300m)表明高原组比平原组的有氧工作能力提高多。但也有人认为高原生活或训练会使有氧能力下降，这主要存在一于高海拔，在极高海拔如5000m以上训练，会发生肌纤维蛋白流失，肌纤维横径变小，线粒体数量减少，导致有氧代谢酶活性下降，有氧运动能力降低。这可能是因为极高海拔对机体的刺激过大造成的。4.高原训练的进展4.1训练方法上的进展随着高原训练研究的深人，模拟高原训练的不断发展，关于高原训练的方法越来越丰富，所获得的适应类型也不相同, 其方法大致有：传统高原训练法（一次连续的高原训练），断续高原训练法（高原平原训练交叉组合）, 高住低训法, 间歇性低氧训练，目前研究最多的是间歇性低氧训练法（IHT）和高住低训法（HiLo），从发展来看这两种训练方法有取代传统高原训练方法的趋势。HiLo 是英文living hight,tranining lower 的编写,直译过来就是高住低训,这种训练法是1991年由美国学者Lcvine首先提出,从理论上讲,这种方法可以解决传统高原训练法的许多不足之处,如肌肉因长期缺氧造成的萎缩,训练强度的下降,易产生过度训练等。HiLo法一经提出,立即引起了专家学者的注意。美日等国在这方面大量投资，作了许多基础研究，并开始转向实际应用。它的精华所在是这种方法即可以通过缺氧暴露改善运动员的氧气运输和利用能力，又可以保持在正常的运动强度下进行。有训练实验表明, HiLo组与传统高原训练组相比,只有HiLo组能够显示其能力的改善。山地的研究表明HiLo法更能提高在固定负荷下的运动持续时间。间歇性低氧训练法则是上世纪80年代末由俄罗斯功勋科学家，谢切诺夫医科大学教授尔勃斯特列尔科夫在前人的工作基础上，在医学领域首先创立，后由该国临床医学研究所所长卡尔琴斯卡姬结合运动训练特征，首先介绍和组织了IHT，从而将间歇性低氧训练推向一个新的高度。资料显示一般使用的低氧混合气氧含量为10-20%， 大致相当于海拔4500-5800m, 关于时间间隔则多是采用5：5搭配，即5min低氧刺激，5min正常呼吸。这两种方法的缺氧负荷强度都是逐级递增的，所以能够最大限度地动员机体的抗缺氧适应能力，从而使机能潜力得到最大的动员。同时它们还合理协调了运动员常规运动训练负荷和缺氧负荷之间的关系，解决了传统高原训练的运动负荷强度下降的问题，使运动员在不上高原的情况下，接受了高原低氧负荷训练，与常规的系统训练密切配合, 从而既获得了高原训练效果，又克服了高原训练的某些弊端。5.总结随着竞技体育的迅速发展，高原训练作为一种训练的辅助手段将更加引起人们的重视和关注，其理论和方法必将得到进一步的发展。同时由于高原训练受到训练水平、运动强度、训练时间等因素的综合影响，其研究结果仍会存在争议。关于运动员对高原训练的生理生化适应机制, 高原训练对运动能力影响的机理, 高原训练的营养和恢复, 以及模拟高原训练的创新等问题将是今后研究的重点。参考文献1冯连世,高原训练理论与应用研究进展M.动生理学进展质疑与思考,229-2452 刘汉扬“高原训练”的生理基础和应用J.天津体育学院学报.1900