（运动人体科学专业论文）模拟不同高度间歇性低氧训练对大鼠骨骼肌代谢的影响.pdf

摘要 间歇性低氧训练是一种科学有效的辅助训练手段 在低氧刺激下 机体能 产生一系列抗缺氧生理反应 提高机体在运动时对抗缺氧的适应能力 对全面提 高机体的有氧代谢能力 促进运动能力的提高是十分有效的 目前国内外对间歇 性低氧训练的诸多研究多为单一高度对机体的影响 很少有在同 i j i l 练模式 不 同高度之间进行间歇性低氧训练的比较 故本实验的目的在于比较不同高度之 间 间歇性低氧训练对大鼠骨骼肌代谢的影响 从而选择出相对适宜的海拔高度 为今后指导高原训练 间歇性低氧训练 健身运动以及低氧预防和治疗疾病有着 非常积极的意义 实验方法 以雄性s d 大鼠为实验对象 以中等强度负荷跑台训练方式建立 间歇性低氧训练模型 按实验要求将大鼠随机分为常氧安静组 常氧训练组 2 0 0 0 r e 组 3 0 0 0 m 组 4 0 0 0 m 组 各组大鼠在给予相应的施加因素处理后 共4 周 一次性在跑台上跑至力竭后断头处死 分别测定各组大鼠r b c l i b h c t 股四头肌中s o d a l d h s d h a t p 酶 血清l a 肝组织和股四头肌糖原 骨骼肌超微结构 实验结果表明 1 间歇性低氧训练可提高大鼠血液中r b c f i b h c t 的含 量 进而提高有氧运动能力 2 间歇性低氧训练可提高大鼠骨骼肌s o d 的活性 降低m d a 的含量 表现出明显的抗脂质过氧化和清除自由基的能力 3 间歇性 低氧训练后大鼠肝糖原 肌糖原含量明显升高 说明间歇性低氧训练可以增加大 鼠体内糖储备 保证中枢神经系统 运动肌肉等组织的能量供给 延缓运动性疲 劳的发生 提高运动能力 4 间歇性低氧训练可提高骨骼肌有氧代谢酶的活性 提高组织对氧的利用 从而提高机体有氧代谢能力 5 问歇性低氧训练对大鼠 骨骼肌超微结构的影响总体上呈良好的趋势 模拟3 0 0 0 m 组高度相对较适宜 结论 通过本次实验的对比研究 模拟3 0 0 0 m 组的间歇性低氧训练高度相对 较适宜 能明显改善大鼠h b 含量 增强氧的运输 提高有氧代谢能力 并具有 很强的清除自由基 抗脂质过氧化的作用 同时可以明显增加大鼠的糖储备 另 外 还可以改善低氧和运动对机体产生的某些不良影响 延缓疲劳的发生 从而 使运动能力得到显著性的增强 关键词 间歇性低氧训练 有氧代谢 缺氧刺激 骨骼肌 自由基 a b s t r a c t i n t e r m i t t e n th y p o x i ct r a i n i n ga so n ek i n do fs c i e n c ea n de f f e c t i v ea s s i s t i n gt o t r a i nm e a n s s t i m u l a t ed o w ni nl o wo x y g e n a i r f x a m c 啪p r o d u c eas e r i e sr e s i s t i n g o x y g e np h y s i o l o g yr e a c t i o n r a i s ea j i n 铷虹cr e s i s t i n gt h eo x y g e nd e f i d ta c c l i m a t i z a t i o n w h e nm o v i n g a l l r o u n di m p r o v eo fh a v i n go x y g e nm e t a b o l i z ee a p a b i l r ya n d p r o m o t i n gm o v i n gt h ea b i l i t yr i s et oi sv e r ye f f e c t i v e al o to fr e s e a r c ht r a i n i n ga t p r e s e n ta th o m ea n da b r o a dt oi n t e r m i t t e n th y p o x i ct r a i n i n gi sa ni m p a c to fu n i t a r y a l t i t u d eo v e ra i r f r a m em u c h s e l d o mh a v ed e p e n d i n go nt h es a m et r a i n i n gp a t t e r nw i t h ai n d i v i d u a l c o m p a r i s o nt h eo x y g e nc a r r y i n go u ti n t e r m i t t e n tl o wb e t w e e nd i f f e r e n t a l t i t u d ei st r a i n e d t h e r e f o r ee x p e r i m e n ta i mi sb e t w e e nc o m p a r a t i v e l ys a m e i n d i v i d u a ld i v e r s i t ya l t i t u d e e f f e c to fi n t e r m i t t e n th y p o x i ct r a i n i n gu p o nm e t a b o l i z e o fr a tm u s c l e t h u s c h o o s ea no p p o s i t ea n df e a te l e v a t i o nh e i g h ta r et h a tt h ed a y st o c o m eg u i d e sa l t i t u d et r a i n i n g i n t e r m i t t e n th y p o x i ct r a i n i n g b o d y b u i l d i n ga n dl o w o x y g e nt a k ep r e c a u t i o n sa g a i n s ta n dc u r ead i s e a s et oh a v ev e r ya c t i v es i g n i f i c a n c e e x p e r i m e n tm e t h o d t a k em a l er a ts da se x p e r i m e n tm a r r i a g ep a r t n e r r u n w i t hm e d i u mi n t e n s i t yl o a dt r a i nw a yt ob u i l di n t e r m i t t e n th y p o x i ct h em o d e lt r a i n i n g r e q u k et h a t t h er a n d o md i v i d e st h er a ti n t on o r m o x i ac o n t r o lg r o u p n o r m o x i a t r a i n i n gc o n t m lg r o u p 2 0 0 0 mg r o u p 3 0 0 0 mg r o u p 4 0 0 0 mg r o u pa c c o r d i n gt ot h e e x p e r i m e n t e v e r yg r o u pr a th a n d l e s w e e k si nt o t a l i ng i v i n gc o r r e s p o n d i n g e x e r t i n gaf a c t o r t h eb r o k e ne n dp u t st od e a t ha f t e rt h ee n d e a v o u re x h a u s t san a t u r e i nm n n i n gr u no nt h es t a g e d e t e r m i n ee v e r yg r o u pr a tr b c h b h c tr e s p e c t i v e l y s h a r eq n a d r i c e p sm i d d l es o d m d a l d h s d h a t p a s e s e r u m 执l i v e r o r g a n i z a t i o na n ds h a r eq n a d r i c e p sc a n d ya r eo r i g i n a l m u s c l eu l t r a s t m c t u r e r e s u l t so ft h ee x p e r i m e n t 1 i n t e r m i t t e n th y p o x i ct r a i n i n gm a yi m p r o v er a t b l o o dr b c h b h c t t h e ni m p r o v eh a v i n go x y g e nm o t i o ne a p a b i l i t y 2 i n t e r m i t t e n t h y p o x i ct r a i n i n gi si m p m v e sm tm u s c l es o da c t i v i t y r e d u c i n gm d a s h o w o b v i o u s r e s i s t i n gl i p i dp e r o x i d a t i o n a n dt h ea b i l i t y e l i m i n a t i n gaf r e er a d i c a l 3 a f t e r i n t e r m i t t e n t h y p o x i ct r a i n i n g m tf i v e rg l y c o g e n m u s c l e g l y c o g e n t or i s e o b v i o u s l y s h o wi tc a ni n c r e a s et h ec a r b o h y d r a t er c s c r v co fw h i t er a t s g u a r a n t e et h e s u p p l yo fe n e r g yt oc e n 仃a ln e r v o u ss y s t e ma n dm u s c l e s d e l a ye x c c i s e i n d u a d 自蚺圮 a n dp r o m o t ee x e r c i s ep e r f o r m a n c e 4 i n t e r m i t t e n th y p o x i ct r a i n i n gc a ni m p r o v e m u s c l eh a v i n go x y g e nm e t a b o l i z ee n z y m ea c t i v i t y i m p r o v em a k i n gu s eo fo r g a n i z i n g t oo x y g e n t h e r e b yr a i s ea i r f t a m e h a v i n go x y g e nm e t a b o l i z ec a p a b i l i t y 5 e f f e c to f i n t e r m i t t e n th y p o x i c t r a i n i n gu p o nu l t r a s t m c t u r eo fr a tm u s c l ei sf i e n da saw e l l t h e s i m u l a t i n g3 0 0 0 mg r o u pa l t i t u d ei sr e l a t i v e l ym o r ep r o p e r c o n c l u s i o n s p a s so fe x p e r i m e n tc o n t r a s ts t u d i e s t h ea l t i t u d eo fs i m u l a t e s 3 0 0 0 mt oi n t e r m i t t e n th y p o x i et r a i n i n gi sc o m p a x a t i v d yp r o p e li tc a ni m p r o v er a th b c o n t e n t s s t r e n g t h e n i n g o ft h et r a n s p o r t a t i o no x y g e n i m p r o v e h a v i n go x y g e n m e t a b o l i z ec a p a b i l i t ya n ds t r o n ga c t i o n s0 1 1a n t i o x i d a t i o na n d c l e a r i n gf r e er a d i c a l a t t h es a m et i m e i tc a ni n c r e a s et h es u g a rr e s c r v co fr a t sb yi n t e n s i v ee n d u r a n c ee x e r c i s e i na d d i t i o n i ta l s oc a ni m p r o v et h eh a r m f u le f f e c t s 伽s c db yi n t e n s i v ee n d u r a n c e e x e r c i s eo i lb o d y t h e r e b ym a k et h em o t i o na b i l i t yg e tn o t a b l es t r e n g t h e n i n g k e yw o r d s i n t e r m i t t e n th y p o x i ct r a i n i n g h a v eo x y g e nt om e t a b o l i z e o x y g e n d e f i c i ti ss t i m u l a t e d m u s c l e f r e er a d i c a l 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果 尽我所知 除了文中特别加以标注和致谢的地方外 论 文中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果 也不包含为获得西北 师范大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料 与我一同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了 谢意 魏立趔 噍业 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西北师范大学有关保留 使用学位论文的规定 即 学校有权保留送交论文的复印件 允许论文被查阅和借阅 学校可以公 布论文的全部或部分内容 可以采用影印 缩印或其他复制手段保存论 文 保密的论文在解密后应遵守此规定 签名 j 哗导师签名 看渺日期 蛐 匿拙鲤煎太差醴 茔位i 塞基擅丕园盔麈鲤壁蛙蠡氢翊练越太基耋篮匦i 堂殴壁盎 1 文献综述 1 1 间歇性低氧训练的研究现状 1 1 1 间歇性低氧训练概况 间歇性低氧训练法 i n t e r m i t t e n th y p o x i ct r a i n i n g i h t 是在平原借助 低氧仪让运动员间歇性地吸入低于正常氧分压的气体 造成体内适度缺氧 从而 导致一系列有利于提高有氧代谢能力的抗缺氧生理 生化适应 以达到高原训练 的目的 1 在运动实践中 间歇性低氧训练作为一种辅助训练手段 与常规训练 穿插进行 能使运动员机能潜力得到最大限度的发展 全面提高机体的代谢能力 和极限做功能力方面有积极作用 1 或用于常规的运动训练后 促进运动员疲劳 的恢复 有时也作为高原训练前期的适应性训练 因此 间歇性低氧训练现已广 泛应用于俄罗斯 美国 日本 加拿大 法国 德国 英国 西班牙 澳大利亚 巴西 芬兰 波兰等国家的运动实践中 间歇性低氧训练在运动实践中取得了一 定的成效 并得到了训练学 体育生物科学等学科专家的普遍认同 越来越多的 国家投入大量资金将间歇性低氧训练应用于不同水平 不同运动项目的专业运动 员 运动项目多集中于跑步 滑雪 自行车等耐力项目嘲 近几年该方法在登山 训练中 飞行员和宇航员的耐缺氧能力训练中也得到应用叫 研究资料显示间歇 性低氧训练可有效提高运动水平和运动成绩 间歇性低氧训练手段是模拟高原训练的方法之一 其应用是对高原训练手段 方法的丰富和发展 高原训练以其独特的训练方式 显著的训练效果引起了各方 面的注意 许多运动员也将高原训练作为他们训练计划不可缺少的一环 现今 间歇性低氧训练方法已广泛地应用在世界各地 并取得了不错的实践效果 诸如 前马拉松世界纪录保持者a l b e r t os a l a z a r 三项全能世界纪录保持者h a m i s h c a l t c l 日本 西班牙国家自行车队 新西兰橄榄环球职业联赛的冠军队 都种用 这种方法取得了显著的成绩瞩 美国生理学家b d l e v i n c 提出间歇性低氧 训练就是间断地让运动员吸入常压低氧或低压低氧气体 使机体产生适应高原环 境的生理变化 最终达到提高运动员在平原的运动能力 他把间歇性低氧训练分 为两类方案 第一种方案 让运动员在低氧环境中休息 以便机体在适应低氧环 境时 产生适应缺氧环境的一些生理机能的变化 提高平原的训练效果 第二种 方案 让运动员在低氧环境中训练 在常氧环境下休息 以增强运动员在训练时 的刺激 加大训练难度 并且保证运动员又能很好地恢复嘲 1 1 2 间歇性低氧训练的特点 间歇性低氧训练是在平原条件下 人为造成的缺氧环境中进行训练 较之高 原训练程序简单的多 更容易把握 除不需建造高原训练基地 节约开支 免去 平原 高原 平原往返迁移 保证系统训练计划的可靠实施外 尚有以下主 要特点 1 1 2 1 间歇性低氧训练可使运动员机能潜力得到最大限度的发挥 按照机体应激学说 在高原地区训练的运动员当机体对应激源表现出代偿反 应 经适应训练并进入强度训练时期后 运动训练强度较难加强外 同一海拔高 度的环境已不再是引起机体应激反应的刺激条件 运动员潜力的进一步开发必然 受到相当限制洲 而间歇性低氧训练正较好地克服了高原训练中这一问题 按俄罗斯学者研究结果 间歇性低氧训练中 一般及中等强度缺氧刺激 氧 容积百分比可在1 5 2 0 之间选择 强度缺氧可选择在1 1 1 5 之间 超强缺氧刺 激可选择在1 0 甚至低于1 0 目前高原训练中公认选择海拔2 0 0 0 2 5 0 0 m 高原地 区训练为适应 这一海拔高度其氧分压值大约为1 1 8 m m h g 在间歇性低氧训练中 这一氧分压的对应氧容积百分比对应为1 5 如前所述 这在间歇性低氧训练中 仅属于中等强度的缺氧刺激 间歇性低氧训练一改高原训练中 训练基地海拔高度固定不变的状况 而可 以在相当于海拔4 0 0 0 m 以下范围内任意选择 这可使运动员根据其训练水平有计 划的增加 海拔高度 不断加大缺氧刺激程度 从而使运动员的机能潜力得到 最大限度的发挥 1 1 2 2 间歇性低氧训练对训练后恢复有积极作用 研究表明 高原训练因海拔较高 空气稀薄 其氧分压下降 使得训练后机 体恢复较慢 而间歇性低氧训练是在平原条件下 给运动员以训练负荷的同时 人为的造就缺氧条件给以缺氧负荷 这样训练后可使运动员在正常气压即氧分压 环境中得以较好恢复 有利于训练强度的计划安捧 1 1 2 3 间歇性低氧训练有利于系统训练和运动能力的提高 目 i 国外学者多年的研究发现 高原训练中 海拔高度越高 能进行的训练量 愈少 在高海拔处 最大运动能力下降 即使是在目前认识比较一致的适宜 海拔高度 运动员服习过程太长 则可能有失去最佳竞技状态的危险 因为他们 不可能以在平原上那么大的强度在高原训练 众所周知 训练强度和持续时间 是提高运动成绩最主要的因素 既然高原训练无法保持平原的训练强度 那么 对运动能力的影响是显而易见的 而间歇性低氧训练是在平原条件下 作为常规 训练的辅助手段与常规训练穿插进行 因此 对全面提高机体的有氧代谢能力 促进运动能力的提高是十分有效的 间歇性低氧训练的理论及实验研究 证实了该方法的可行性及实用价值 但目前在间歇性低氧训练的应用性研究中如 吸入气体氧分压的选择标准 一次 训练中低氧刺激的持续时间和正常呼吸的间歇性时间 间歇组合方式 低氧作 用的总持续时间 特别是不同耐力项目间歇组合的特点等尚有待进一步研究 3 1 2 问歇性低氧训练的产生及其发展 墨西哥奥运会以来 高原训练以其独特的训练方式 显著的训练效果引起了 各方面的关注 时至今日 世界上已有许多设施完善的高原训练基地 我国也拥 有了像昆明海埂 青海多巴等条件不错的训练基地 另一方面 许多运动员也将 高原训练作为他们训练计划不可缺少的一环伽1 但高原训练从一开始起就面临着 许刍争议 许多运动员经过高原训练以后成绩提高 但也不乏失败的例子 而且 它本身也存在着不少难以克服的问题 例如 运动员在高原训练期间 运动强度 降低 绝对运动量比平原训练少 这有使平原训练所获得的肌肉神经应激性减退 甚至有消失的可能 高原训练中产生的疲劳不易完全恢复 易造成过度疲劳或运 动损伤 高原训练的往返迁移对训练的系统性造成影响 不利于运动竞技水平的 稳定发挥 也造成一定的经济负担 同时 高原训练因地理位置 气候 经济条 件等因素的影响不可能用于所有的运动员 也不可能任何时间都去训练 这些都 影响了高原训练在实践中的应用 于是 从上世纪5 0 年代起 体育科技工作者便开始致力于模拟高原训练的研 究 并取得了一定的成果 但由于各方面条件的限制 一直未有大的突破 墨西 哥奥运会以来 研究高原训练的人日益增多 使得高原训练及其规律的认识进一 步深入 与此同时 其它领域也对高原环境条件的研究取得长足进展 医学界就 低氧对人体的研究已达到亚分子水平 这些都促进了模拟高原训练的研究 8 0 年代末 俄罗斯功勋科学家谢切诺夫医科大学教授r b 斯特列尔科夫在前人 的工作基础上 在医学领域首先创立了间歇性低氧训练 有效的改善病人的体质 该国临床医学研究所所长卡尔琴斯卡娅在此基础上 结合运动训练的特征 在体 育领域首先介绍和组织了i h t 将模拟低氧训练推向一个新的高度嘲 随后 美 国 瑞士 加拿大 法国 新西兰 西班牙等国的体育科研院所开展了对此训练 方法的实验性研究 并将i h t 运用到田径 赛艇 滑冰 游泳 划船 自行车等 耐力性运动项目中 并取得了一定的效果 1 3 间歇性低氧训练与传统高原训练的比较 1 3 1 训练方式 运动训练过程中体能增强是机体对持续性运动负荷的适应反应 大运动量引 起的组织缺氧作为一个基本的刺激 可引起并引导组织的适应性交化 负荷强度 越大 其适应性效应越大 但强度过大的负荷会造成细胞损伤 引起免疫功能下 降 易出现过度疲劳及运动性伤病 高原训练正是利用高原缺氧的特殊环境 除 运动训练负荷外 再施以低氧性缺氧负荷 从而增加了运动员呼吸 循环系统的 生理机能负担 即增加了机体负荷强度 因而对改善和提高心 肺功能 提高运 动能力具有良的好作用 然而 高原地域条件限制及由此引发的诸多问题又 成为高原训练的障碍 间歇性低氧训练是在平原条件下 借助专用仪器使运动员 趿入低氧分压混合气体 从而接受类似高原的低氧性缺氧负荷 将其作为一种训 练手段和常规训练穿插进行 把在高原缺氧环境下进行运动训练的模式改为平原 训练外加模似高原缺氧负荷的模式 其二者具体方式比较如 表1 表1 问歇性低氧训练与高原训练的比较 1 3 2 运动训练负荷 高原训练中运动员要接受两方面的缺氧刺激 一是运动负荷弓i 起的缺氧刺 激 另一方面是高原空气密度小 氧分压低引起的高原环境缺氧刺激州 研究表 明 在海拔1 7 6 0 m 氧分压的变化开始对人体产生影响 为了达到更大的应激 充分获得适应性反应 使红细胞及血红蛋白的变化更加显著 运动员应在海拔 1 7 6 0 m 以上的地域进行训练 但海拔愈高 训练负荷量却愈低 据报道 在墨西 哥城 海拔2 2 4 0 m 训练初期 其最大运动量只能达到平原最大运动量的6 5 随 着适应能力的提高方可达到8 旷 9 0 1 9 9 3 年 中 日竞走运动员在多巴高原训 练中 中方队员的训练量为该队的中等水平 强度为中上水平 日方队员比中方 队员训练量还要低洲 这表明 高原训练因海拔高度的增加固然加大了缺氧负荷 的强度 但随之而来的副效应是训练负荷量相应减少 反之 降低海拔高度使运 动负荷加大时 机体又失去接受更大缺氧负荷的条件 这是高原训练中低氧负荷 与运动负荷同步实施过程中限制其效果的主要原因 研究表明 实施缺氧负荷时 吸入低氧气体使动脉血氧分压下降 刺激颈动脉体及主动脉体化学感受器 导致 呼吸中枢兴奋 使呼吸过程加强 同时通过一系列调节作用使心率加快 心输出 量增加 1 接受运动负荷时则由感觉神经 肌肉 肌腱 发出冲动 经大脑皮层调 节 导致代偿能力形成 此时主要表现为骨骼肌供血增加 这种代偿作用引起的 呼吸 血液循环的加强比通过化学感受器形成的肺通气量以及循环血量的增加要 高出许多 如果低氧分压形成的缺氧刺激使每分通气量提高2 3 倍 循环血量增 加1 5 倍 那么 剧烈的肌肉活动时每分通气量可增加2 0 倍 循环血量增加7 1 0 倍 由此可知 低氧分压形成的缺氧负荷其代偿反应很大程度上在造血器官 心脏及脑组织中显示 而运动训练负荷所引起的缺氧使肌肉组织中适应性尤为显 著蚴 这表明 运动训练负荷是使运动员获得神经 肌肉适应性的主要矛盾 高原训练由于高海拔所特有的低氧性缺氧负荷为缺氧适应能力的形成创造了客 观条件 但随之伴有的副效应是使运动训练负荷量及强度减小 有使平原训练所 获得的神经 肌肉的适应性降低而冒失去最佳竞技状态的危险 间歇性低氧训练 i 则是平原条件下的常规运动训练与低氧性缺氧负荷训练相结合的模式 即低氧性i 缺氧负荷训练与旨在提高运动技能的常规训练交替进行 通常安排在运动负荷结 柬之后 这样 由于两种负荷非同步进行而避免了相互制约的矛盾 保证相应运 动训练负荷量 促使运动成绩提高嘲 1 3 3 低氧性缺氧负荷 1 3 3 1 缺氧负荷方式 间歇性低氧训练中低氧性缺氧负荷是间歇性的 众所周知 缺氧引起的机能 代偿变化 既有损伤的一面 又有抗损伤的一面 关键在于缺氧发生的速度 持 续时间及缺氧程度等因素 一般而言 机体对缺氧的反应首先是各系统出现一 系列适应代偿性变化以增加氧的供应或提高组织利用氧的能力 如前所述 接受 缺氧负荷的感受器是颈动脉体和主动脉体 它们对间断性低氧刺激更敏感 间歇 性低氧训练中 一次缺氧的时问是短暂的 在每两次低氧刺激之间有一定时间的 间歇嘲这样 当一定程度的短暂缺氧刺激还不至于对机体的组织构成损伤时因缺 氧导致的代偿作用已经形成 而在每两次低氧刺激的间歇时间内 已形成的代偿 作用尚继续保持 甚至不断加强 使呼吸 循环等系统一直保持较高的活动状态 直到下次低氧刺激的开始 俄罗斯a z 卡尔琴斯卡娅教授对2 0 名受试者进行氧 的容积百分比为1 1 5 的低氧训练表明 每分通气量提高1 0 铲 4 0 此代偿作用在 停止低氧刺激的间歇时间内仍不断加强 直到提高至7 0 9 6 心输出量亦有类似特点 动脉血氧饱和度和氧分压在间歇时间内则得到明显恢复 高原训练中 低氧性 缺氧负荷是持续性的 难以达到脉冲式缺氧所能引起的更大应激 因而对呼吸及 循环系统机能的提高有一定的限制 1 3 3 2 缺氧负荷量 高原环境影响机体的诸多因素中 核心是低氧刺激 但某一海拔高度的训练 基地 其大气压一定 氧分压不变 缺氧刺激的程度是固定不变的 接受低氧刺 激的感受器颈动脉体和主动脉体 具有感受器的一般特征即适应性 按机体应激 学说 当接受某一低氧分压的刺激而使机体对应激源表现出代偿性反应进而形成 适应后 同一低氧分压已不再是引起机体应激反应的刺激条件 高原训练所能达 到的海拔高度在3 0 0 0 m 以下 肺泡氧分压仍在8 o k p a 6 0 m m h g 以上 处于氧离曲 线上段较平坦部分 动脉血氧饱和度降低不大 仍在9 0 5 以上 缺氧并不明显 因此 高原训练中 高原适应也是有限的 且任何一个高原训练基地都难以满足 不同运动项目对适宜氧分压的具体要求 问歇性低氧训练则不受自然条件及地域 环境限制 人为地调整控制缺氧程度以满足不同项目及运动员个体的需要 通过 专用仪器将空气中氧容积百分比由2 0 以1 的级差逐渐降低至1 0 5 即使空气氧分 压由1 9 2 5 k p a 1 4 4 4 m h g 分1 0 个级别最终降至1 0 6 1 3 k p a 7 6 珊n h g 使运动员对 缺氧负荷程度有很大的选择性 国外资料表明 间歇性低氧训练中 优秀运动员 低氧性缺氧负荷程度可达到氧容积百分比为l l l0 9 6 1 这相当于海拔5 0 0 0 以上 的高山缺氧刺激 肺泡氧分压低于4 5 m m h g 显然 其低氧性缺氧负荷量是高原训 练无法比拟的 1 3 2 3 适应持续能力 高原训练使运动员机体所产生的适应性变化为提高运动技能起到良好的作 用 但返回平原时失去了高原地域自然条件 特别是缺氧环境条件 会使已形成 的各种适应产生在新的条件下应激即脱驯化一脱服习 使高原训练效果退化嘲 而关于适宜 下山问题 目前还颇具争议 掌握不好 可能会影响比赛中的发挥 间歇性低氧训练中 低氧性缺氧负荷是通过专用仪器对平原空气中氧的容积百分 比不同程度的降低而获得的 容易调节 可在运动训练以外的任何时间进行而伴 随始终 所以不存在 退化 问题 1 3 2 4 训练计划安排 训练计划的科学性和系统性是促使运动成绩提高的必要保证 高原训练中由 于平原 高原 平原往返迁涉 从时间和运动员体能训练 技战术训练的改 进方面 对系统训练计划的实施会带来一定影响 甚而间断 此外对运动员心理 因素亦有影响 间歇性低氧训练无须往返迁涉 能保证训练计划的系统性 亦可 节约经费开支 促使训练计划的顺利完成 有利于提高运动成绩 1 4 间歇性低氧训练的生理生化基础 间歇性低氧训练与高原训练在氧浓度 低氧吸人方式 吸人低氧持续时间以 及与运动负荷的结合等方面不同 对机体产生的抗缺氧适应性也必然存在其自身 特点 间歇性低氧训练中一次低氧刺激是短暂的 当一定强度的短暂低氧刺激还 不致于对机体的组织构成损伤时 间歇已开始 缺氧导致的代偿作用已形成 再 一次低氧开始后 代偿作用继续保持 并不断加强 这样使呼吸 循环系统一直 保持较高的活动状态m 1 1 4 1 呼吸系统 在间歇性低氧训练时 机体不断接受低氧刺激 无疑使呼吸肌受到锻炼 形 成适应后 对改善呼吸功能是有益的 i h t 对呼吸机能影响研究报道涉及肺通气 一 量 呼吸商 代谢当量 氧脉搏及v o m a x 的研究 k o l c h i n s k a y a 研究指出 一定 周期的间歇性低氧训练使呼吸系统调节机能增强 可提高机体在低氧状态下的肺 通气功能h 2 1 b e r e z o v s k i 等 2 0 0 0 研究证明 间歇性低氧训练可提高受试者的肺 功能储备并提高呼吸肌功率 另外 雷志平研究表明摄氧量和通气量在进行间 歇性低氧训练后完成同级负荷时比间歇性低氧训练前有所下降 表明气体代谢效 率的提高 间歇性低氧训练后v o m a x 有升高趋势 平均提高2 3 氧脉搏也有 所增加 反映了有氧代谢能力的提高趋势油1 间歇性低氧训练吸人低氧分压气体 使动脉血氧饱和度下降 刺激颈动脉体和主动脉体化学感受器 导致心血管系统 脉搏加快 血压升高和呼吸系统呼吸加深加快 受试者经间歇性低氧训练后 v o 棚a x 提高 肺通气功能增强和呼吸系统机能的改善 有利于氧的运输 使得有 氧代谢能力的提高成为可能 1 4 2 心血管系统 淘歇性低氧洲练对心血管系统功能的增强目前主要涉及对心率 心输出量 血管顺应性等研究 p a r a d z i e v s k y 等 1 9 9 3 研究 经间歇性低氧训练的运动 员与对照组相比 安静时心率和舒张压降低 每搏输出量明显增加 在完成同等 负荷时 心率和每搏输出量的变化比对照组小 心肌表面氧分压明显高于对照组 反映i h t 提高运动员心血管机能的有效作用 雷志平对普通女大学生进行问歇 性低氧训练后有类似发现 同时 间歇性低氧训练后力竭运动时问延长 作功能 力增强 表明问歇性低氧训练后人体有氧代谢能力提高嘲 李强对7 名健康成年 受试者进行l o 天间歇性低氧训练后发现 受试者心搏量 心输出量 心搏指数 心肌指数均有所增加 而心率无明显改变 血管外周阻力平均降低了3 9 5 而血管顺应性平均提高了2 8 4 说明间歇性低氧训练可明显提高健康成年人 的心脏功能 这主要是通过提高心搏量实现的 蛆 间歇性低氧训练过程中 中枢 神经系统处于缺氧状态 交感神经兴奋导致心率增加 心率加快可以补偿运氧能 力 使得每分心输出量增加 上述心血管功能的改善 心输出量的增加是氧传递 功能增加的一个重要因素 而最大转运氧的能力取决于肺转运氧量 血液携带氧 i i 量 每分心输出量 i 1 4 3 血液成份 血液成份中主要研究r b c e p o h b r e t h c t 以及红细胞2 3 一d p g 在问歇i 一 啊 性低氧训练前后的变化 b e r e z o v s k i 等 2 0 0 0 研究发现 间歇性低氧训练后可引 起f l b r b c 和r e t 的显著增加 表明低氧刺激了骨髓的造血功能 国内李强 高伟 也报道了相似的结果 雷志平的研究未出现r b c h b h c t 浓度的升高 各项血液 指标均在正常生理范围浮动 这与上述研究结果不同 分析可能与受试对象 实 验条件 低氧模式不同有关 特别是间歇性低氧训练强度大 持续时间短的间断 性低氧与高原持续低氧的适应机制不同所造成 r b c h b 浓度在正常范围 未提 高 避免了因r b c l b 浓度过大而产生h c t 过高 血液粘度增大等负面影响 r b c i l b h c t 虽未上升 但红细胞内2 3 一d p g 浓度的增加 加强了血液向组织释放氧 的能力 有利于向组织供氧 是机体对间断性低氧产生的一种重要生理代偿 间 歇性低氧训练下 肺转运氧量和心输出量的增加提高了氧的传递能力 而红细胞 中2 3 一d p g 的增多 说明氧释放和弥散能力增加 这两方面的能力的改善决定 了v o 棚a x 增加 1 4 4 阊歆性低氧调练对有氧代谢酶的影响 间歇性低氧训练对骨骼肌能量代谢的影响为众多专家所关注 研究结果也 不尽一致 g r e e nh 等 1 9 9 9 对问歇性低氧训练后骨骼肌柠檬酸合成酶的活性与 对照组进行比较发现 间歇性低氧训练提高柠檬酸合成酶的活性约7 0 而 p a s t o r i s o 等 1 9 9 5 研究间歇性低氧训练后在线粒体方面表现为苹果酸脱氢酶 m d h 和柠檬酸合成酶活性降低汹1 造成上述不同结果可能是因低氧的模式不 同 雷志平研究认为间歇性低氧训练通过提高脑 心肌 骨骼肌等组织细胞色 素氧化酶 c c o 琥珀酸脱氢酶 s d h 活性以提高组织利用氧的效率 从而有效提 高整体有氧代谢能力 李强等对大鼠的间歇性低氧训练研究表明 低氧训练可 明显提高大鼠心肌a t p 酶活性 有效推动心肌的供能过程 线粒体有氧代谢酶的 e 最大活性状态直接影响到有氧代谢合成a t p 的速度 但发挥酶最大活性的前提是 氧转运进线粒体的速度 同时必须有充足的反应底物存在 显然 在供氧充足 能量物质储备充足时 影响最大摄氧量的主要因素是有氧代谢酶的活性 上述各 实验证实间歇性低氧训练可明显使线粒体酶的活性增强 从而使氧的利用和氧化 磷酸化能力增强 运动员最大有氧代谢运动能力取决于氧转运能力和肌肉利用氧 的能力 而在呼吸系统 心血管系统 血液参数和有氧代谢酶等的研究表明 这 两方面能力在间歇性低氧训练后均有所改善 因此 间歇性低氧训练对运动员有 氧代谢能力具有促进作用 1 4 5 对自由基代谢影响 近年来 自由基的研究已受到生物与医学界的广泛关注 自由基包括在生物 体的氧化过程中产生的过氧化阴离子 过氧化氢 羟基等 它对机体有害 可引 发脂质过氧化 降低膜脂流动性 导致生物膜损伤 增大膜对离子的渗漏 抑制 膜结合酶活性 机体内清除自由基依赖于超氧化物岐化酶 s 0 d 及过氧化物酶使 之岐化 蒋明朗对小鼠进行间歇性低氧训练后 定量分析脑 心肌 骨骼肌s o d 丙二醛 m d a 结果s o d 活性均提高而m d a 含量均下降 表明间断性吸人低氧气体 可提高机体抗过氧化酶的活性 加速氧自由基的消除 s o d 活性的上升 保证了 生物膜的完整性 有利于膜与酶的有效结合 使酶活性增加成为可能 而线粒体 酶活性的增强是机体利用氧能力提高的关键因素 同时 问歇性低氧训练后s o d 活性的上升 可使机体抗脂质过氧化能力有效提高 对长时间运动中延缓中枢疲 劳 保证心脏供血 预防运动损伤有积极作用m 1 这也是间歇性低氧训练提高运 动能力的重要机制之一 以上介绍了当前对间歇性低氧训练基础理论研究的状况 表明间歇性低氧训 练对提高运动能力的有效性 但对机理的探讨有待进 步深入研究 1 5 间歇性低氧训练在体育中的应用 间歇性低氧训练手段是模拟高原训练方法的一种 它的应用也是对高原训练 手段方法的丰富和发展 间歇性低氧训练的实施设计 体育训练一般多采用低氧 1 7 1 l 的浓度来进行缺氧训练 它最早是前苏联应用在军事和航空业上 1 9 9 6 年 前苏联学者d r a l e x e ik o r o l e v 将这种训练方法介绍到了新西兰 现今 间歇性低氧训练方法己广泛地应用在世界各地 并取得了不错的实践效果 诸如 前马拉松世界纪录保持者a l b e r t os a l a z a r 三项全能世界纪录保持h a m i s h g a r t e r 日本 西班牙国家自行车队 新西兰橄榄环球职业联赛的冠军队 1 9 9 8 年世界铁人三项锦标赛冠军 悉尼奥运会奖牌获得者m j o n e s 悉尼奥运会自行 车奖牌获得者m h o l d e n 夺取美国1 1 次竞走冠军的d l a w r e n c e 参加环法大赛 的各代表队及其它许多高水平运动员 都重用这种方法取得了显著的成绩 西安体育学院雷志平教授率先在我国开展了间歇性低氧训练基础理论研究 和应用性实验研究 她引导研究生先后进行了间歇性低氧训练对自由基代谢 脑 心肌 骨骼肌等组织有氧代谢酶系 血常规 r b c i b h c t 等 红细胞2 3 一d p 6 以及心肌超微结构等影响的动物实验研究 另外还开展了对普通人群 体院学生 和专业游泳运动员等三个不同级别的间歇性低氧训练 测试其气体代谢指标 心 率 血乳酸及乳酸阀强度等指标 研究间歇性低氧训练对有氧代谢能力的积极作 用 北京体科所李强主持了 问歇性低氧训练对运动能力影响的实验研究 对 北京市羽毛球运动员间歇性低氧训练后进行血液指标的对照分析 定量负荷后观 察气体代谢和血乳酸水平 同时 李强还对实验大鼠间歇性低氧训练后a t p 酶活 性 以及普通健康人间歇性低氧训练后心血管机能进行研究 探讨间歇性低氧训 练对提高心肌收缩力 对血管机能改善有积极作用 李强等人 2 0 0 1 年 的研究也 证明 受试者经过4 周间歇低氧刺激后 通气无氧阈出现的时间推迟 无氧阈心率 降低 且功率显著提高 在完成定量负荷时呼吸频率 呼吸商 运动后血乳酸和心 率均较低氧训练前显著下降 在低氧训练2 周后进行最大运动能力检测 显示低氧 训练组完成极限负荷运动时力竭时间 最大心率 最大功率 血乳酸峰值和运动 后3 m i n 时心率恢复情况均明显优于对照组 何立群等 1 9 9 9 年 对s d 大鼠进行钿 和8 w 间歇性低氧训练 5 0 0 0 i n 6 h d 后 与对照组相比 低氧组游泳力竭时间 肌红 蛋白 m b 含量 心室肌超氧化物歧化酶 s o d 含量均有显著提高 提示间歇性低氧 有增强大鼠抗疲劳能力 提高运动能力的效应 1 6 骨骼肌机能的研究现状 水平和发展趋势 1 6 1 骨骼肌和组织细胞的研究 骨骼肌和组织细胞是机体运动时进行有氧代谢的主要场所 骨骼肌中的肌红 蛋白具有结合和储存氧的功能 当机体进行有氧代谢时 它可以释放氧气供机体 使用 线粒体是细胞的供能中心 它可以利用肌肉从血液运输来的氧气 所以 肌红蛋白含量 线粒体有氧代谢酶活性 线粒体数目和体积 供能物质的选择性 利用等 是肌肉利用氧的能力的关键 线粒体有氧代谢酶的最大活性状态直接影 响到有氧代谢合成a t p 的速度 但发挥酶最大活性的前提是氧转运进线粒体的 速度 同时必须有充足的酶催化反应的底物存在h 町 1 6 2 骨骼肌能量代谢的研究i 三磷酸腺苷 简称a t p 是肌肉活动唯一的直接能源 也是人体其它任何细 i 胞活动 如腺细胞的分泌 神经细胞的兴奋等 的直接能源 t p 贮存在细胞中 i 圈 其中以肌细胞 肌纤维 为最多 a t p 由一个称为腺昔的大分子和三个较简单的 磷酸根组成 后两个磷酸根上有 高能键 键上贮有大量化学能 故a t p 这类 化合物又称为高能磷化物 当a t p 末端一个磷酸键断裂肘 便释放出能量 使细 胞做功或完成其生理功能 肌肉活动时 贮存在肌纤维中的a t p 在a t p 酶的催化下迅速分解为二磷酸腺 苷 a d p 和无机磷 p i 释放出能量 牵动肌丝滑动 使肌纤维缩短 完成 做功 但肌肉中a t p 的储量较少 必需边分解边合成 才能不断满足肌肉活动的 需要 使活动得以持久 事实上a t p 一被分解就立刻再合成 再合成所需的能量 根据运动的具体情况 来源有三 一是磷酸肌酸分解放能 二是糖原酵解生能 三是糖和脂肪 还有部分蛋白质 氧化生能 磷酸肌酸的分解 磷酸肌酸 简称 c p 是贮存在肌纤维中与a t p 紧密相关的另一种高能磷化物 分解时能放出大