模擬高住低訓對女子長跑運動員運動能力的影響

摘要：模擬高原訓練方法之一的低氧屋有其獨特的運動訓練功能。通過觀察用低氧屋間歇性常壓低氧居住對女子長跑運動員的運動能力的影響。結果發現：長期間歇性低氧居住可以使女子長跑運動員的耐力提高獲得像高原訓練的效果，從一定程度來講是低氧居住刺激RBC、Hob產生，血液攜氧能力增加，最大攝氧量提高所致。

關鍵詞：低氧；間歇性；長跑；高原訓練

中圖分類號：G 804.23 文章編號：1009-783X(2008)05-0114-03 文獻標志碼：A

作者簡介：王曉紅(1956～)，女，四川古藺人，副教授，研究方向為高校體育教學與訓練；魏永(1956～)，四川瀘洲人，副教授，研究方向為高校體育教學與訓練；潘華山(1968～)，男，四川瀘洲人，碩士，副教授，研究方向為高校體育教學與訓練。

高原訓練是利用自然環境中海拔高度與空氣氧含量低的因素，通過運動和低氧來刺激機體獲得較高的吸氧能力而提高機體的有氧運動能力的一種訓練方法。自20世紀60年代以來，各國都試圖采用高原訓練來提高運動員的運動成績，已運用到中長跑、游泳、滑冰、球類等運動項目中；然而到目前為止，還沒有任何一項研究表明，高原訓練能直接提高回平原后的運動能力。Levine于1991年提出高住低訓(HiLo)訓練法，立即引起有識之士的注意，被認為是優于傳統的高原訓練的一種訓練方法。常壓低氧屋是目前十分流行的高住低訓的設備，它通過低氧發生器產生低濃度的氧氣，人為造成在平原條件下的摸擬不同海拔高度的高原低氧環境，使運動員每天居住于低氧環境一定時間，訓練在常氧環境中進行。使用低氧屋進行間歇性低氧訓練，一方面可以達到提高骨骼肌抗氧化及有氧運動能力，最終使運動員的有氧耐力提高達到高原訓練的效果，另一方面又可免去傳統高原訓練的奔波之苦，并保持正常的訓練計劃。而血紅蛋白(Hob)、紅細胞數目(RBC)及促紅細胞生成素(EPO)是反映運動員有氧運動能力及訓練效果的指標，本研究采用常壓低氧發生裝置，探討常壓高住低練對EPO及紅細胞相關指標的影響，為常壓低氧發生系統在體育運動訓練中的應用提供理論依據。

1 研究對象與研究方法

1.1 研究對象

廣州中醫藥大學女子長跑運動員20名(均是二級以上運動員)，所有受試者身體健康。在整個實驗過程中，保證不服用任何藥物。以抽簽的方式將受試者隨機均分成低氧常壓實驗組和常氧對照組，低氧組和對照組年齡、身高、體重、飲食量無顯著性差異(P＞0.05，表1)。

1.2 研究方法

低氧組每天在廣州中醫藥大學低氧實驗室中居住12 h，連續4周。本實驗采用美國Hypoxic公司制造的低氧分壓系統(HTS)，造成人為的常壓低氧環境。低氧屋空氣的氧設計為14.5％，空間為30 m³，平均濕度60％，平均溫度22℃。在低氧居住前1 h、急性低氧居住后，低氧居住的第1周、2周、3周、4周空腹安靜狀態下指尖采血，測定血象指標，低氧居住前、后分別進行最大攝氧量和“12分鐘跑”耐力跑測試。在整個實驗期間，所有受試者體能活動為每周5次的專項技術課，2組的體能活動狀況一樣。

1.2.1 RBC、Hob、Hot含量測定

MET BC-2000血球計數器(日本產)測定紅細胞數目(RBC)、血紅蛋白(Hob)含量、紅細胞壓積(Hot)。

1.2.2 最大攝氧量測定

低氧居住前(正式開始實驗前2 d)、后(正式開始實驗后1 d)，用Monarch功率車遞增負荷實驗測定最大攝氧量(V02max)，前3級負荷為50 W(3 min)、100 w(3 min)、150W(3 min)，隨后每2 min加25 W負荷，直至力竭，功率車轉帶控制在50 r/min，記錄運動時間及負荷。

1.2.3 “12分鐘跑”耐力跑測試

低氧居住前(3 d)、后(3 d)，分別進行“12分鐘跑”耐力跑測試。

1.2.4 數據處理

將所有數據輸入計算機，用SPSS11.進行統計處理，采用獨立樣本t檢驗，差異顯著性標準為P(0.05，顯著性標準為P＜0.01。各數據均用平均數士標準差來表示。

2 實驗結果

2.1 間歇性低氧居住對血象指標的影響

與低氧居住前相比，低氧組經過12 h、3 000 m的急性低氧居住后，RBC增高4.51％，(5.32±0.31)(×10¹²/L)升高至(5.56±0.22)(×101¹²/L)，(P=0.077)；低氧居住1周后，RBC出現高峰，達(5.75±0.55)(×10¹²L)³，(P＜0.05)，繼續保持1周；第3周后，RBC有所降低但仍然明顯高于低氧居住前(5.41±0.37)(×10¹²/L)²，(P＜0.05)，第4周后RBC回落至低氧居住前(圖1)。圖2顯示，急性低氧居住前后Hob分別為，(157.75±10.65)g/L和(158.00±9.97)g/L(P＞0.05)；4周低氧居住Hob的變化與RBC變化趨勢基本相同，1周后Hob有所升高，第2、3周Hob分別升高了4.83％(P=0.074)、4.57％(P=0.076)，第4周Hob下降，水平相當于低氧居住前的水平。對照組RBC和Hob在實驗過程中無明顯波動。

與低氧居住前比較，低氧組Hot在整個實驗過程中，基本不變，只是在第2周時明顯升高(47.49±3.81％vs 50.90±13.52％，P＜0.05)，平均血球壓積(mean corpuscular vol-ume，MCV)在第1周明顯降低(8.90±0.38 vs.8.40±0.25，P＜0.01)，第3、4周Hot和MCV與低氧居住前水平相似；對照組與低氧組的MCV變化模式相同(圖3和圖4)。

2.2 間歇性低氧居住對運動能力的影響

表2顯示，在低氧居住前，低氧組和對照組相比，最大攝氧量、最大攝氧量對應的負荷、遞增負荷測定最大攝氧量的運動時間，以及“12分鐘跑”耐力跑測試成績沒有差異(P>0.05)。而在4周低氧居住后，最大攝氧量低氧組增加了2.11％，對照組降低了4.79％，2組相比低氧組明顯高于對照組(53.52±6.30 mL/kg·min vs 46.30±6.70 mL/kg·min，P＜0.05)；最大攝氧量對應的負荷低氧組增加了10.00％，對照組降低了3.12％，低氧組有高于對照組的趨勢(240.63±18.60 vs.221.43±22.49 min，P=0.09)；遞增負荷的運動時間低氧組增加了8.75％，對照組變化不大；“12分鐘跑”體能測試成績低氧組從2611.27±326.33增加到2830.00±299.72，增加了8.38％，對照組從2686.06±284.21降低到2578.66±197.23，降低了4.02％，遞增負荷的運動時間及“12分鐘跑”體能測試成績低氧組與對照組無顯著差異(P＞0.05)。

3 分析與討論

3.1 間歇性低氧居住對血象指標的影響

利用低氧屋進行間歇性低氧居住和高原訓練一樣，可通過缺氧刺激人體的造血系統，改善心臟功能，可使心臟每搏輸出量和心輸出量增加，又能保持在平原狀態下的運動強度訓練，促進肌肉的運動能力。促進腎臟分泌促紅細胞生成素(EPO)增加，EPO作用于骨髓紅系租細胞，導致RBC和Hob的含量增加，從而提高機體攜氧能力，有利于氧氣的運輸和交換[2-6]，以提高運動員機體的有氧代謝能力和抗缺氧能力，最終使運動員的有氧耐力得到提高。本研究中低氧組在14.5％的氧濃度下急性居住12 h，RBC雖有升高趨勢，但變化不顯著(P＞0.05)，Hob和Hot的含量沒有變化，反映紅細胞體積的MCV也無明顯變化，說明3 000 m的急性居住12 h尚不能達到刺激血液系統產生有效作用的程度。Stray-Gunderson發現，居住2 500 m的高原20 h后，EPO才能達到峰值；Chapman等的回顧性分析指出，即使對高原訓練敏感者在2 500 m居住30 h才能提高EPO的濃度。

Levine等發現，4周的高住低訓后中長跑運動員的RBC平均增加9％；Stray-Gunderson報道優秀長跑運動員經過27 h的2 500 m高住、1 250 m低訓，RBC、Hot都有明顯增加；國內學者李曉霞的最新研究結果顯示，體育系男生經過每天12 h間歇性低壓低氧居住并實施3 000 m跑訓練，初期RBC、Hob、Hot增加，第19小時后RBC等血象指標達到高峰，間歇性底氧居住Hob增加為RBC數量增多造成。本文中低氧組低氧居住1周后，RBC明顯升高，Bb有升高趨勢，Hot不變，RBC和Hob第2、3周變化相似，Hot比居住前提高，但仍然在正常范圍，第4周RBC、Hot和Hob恢復到低氧居住前的水平，低氧組和對照組比較，MCV在第1周同時出現低水平。結果表明，每天3000m海拔高度的間歇性低氧居住12 h，1周就可以有效提高女子長跑運動員的RBC，大約2周左右RBC、Hob和Hot達到高水平，這種變化與高住低訓過程中血液EPO升高可維持2周左右有關。第4周RBC等血象指標的回落，可能是機體對低氧產生了生理適應，也可能與長期處于缺氧狀態引起免疫機能受到一定程度的抑制有關。低氧組MCV在第1周顯著降低，原因尚不清楚，但可以肯定的說，應該不是低氧居住造成的，因為此時對照組MCV變化與低氧組完全一致。對照組血象指標在低氧組低氧居住期間基本無變化，可以認為，間歇性低氧居住是女子長跑運動員血象指標變化的原因。對同一高度間歇性低氧過程中RBC等血象指標達到峰值時間的不同，可能與低氧居住高度、運動項目、運動負荷不同等有關。

3.2 低氧居住對運動能力的影響

運動能力以最大攝氧量和“12分鐘跑”耐力跑測試成績作為參考指標。最大攝氧量是反映有氧耐力和心肺功能的主要指標，而“12分鐘跑”主要測試長跑運動員的耐力水平。

國內外不少資料顯示，高住低訓可提高運動能力。Le-vine等發現，為期4周的高住低訓后，大學水平的長跑運動員最大攝氧量增加5％，5 000 m跑成績平均提高13.4％+-10s；優秀長跑運動員3 000 m跑成績平均提高了1.1％，最大攝氧量增加3％。Nummular讓400 m跑運動員在相當于2 200 m的低氧屋中居住，常氧環境訓練，10 d后400 m跑成績由(49.62±2.78)s縮短到(49.13±2.74)s。Attila發現，每天在模擬3 000 m高度的低氧屋內居住16～18 h，常氧環境訓練2次，受試者騎車平均速度增加。

實驗發現：為期4周的間歇性低氧居住低氧組最大攝氧量增加了2.11％，最大攝氧量對應負荷增加了10.00％，遞增負荷的運動時間增加8.75％，“12分鐘跑”耐力跑測試成績增加6.16％，而對照組這些指標不變或有不同程度的降低。所以，我們認為間歇性低氧居住使RBC、Hob含量增加，血液運輸氧的能力提高，最大攝氧量增加，從而使女子長跑運動員的耐力表現——“12分鐘跑”耐力跑測試成績提升。

本實驗中，低氧組RBC、Hob變化特點似乎和最大攝氧量及“12分鐘跑”耐力跑測試成績并不“合拍”，4周試驗后，RBC、Hob已恢復到低氧居住前的水平，而運動能力則繼續維持在較高水平，說明血象指標與運動能力變化不完全同步，當RBC、Hob功能降低后，運動能力維持至少可保持一周。文獻中不乏血象指標下降，高原訓練后或下高原后運動能力仍然提高或保持的報道，長期低氧居住后，肌肉緩沖能力增加，β-腎上腺素增加促進左心室收縮，紅細胞內2，3－二磷酸甘油酸(2，3-DPG)濃度增加，呼吸機能改善，動脈血氧飽和度提高，骨骼肌毛細血管數量和形態改善，骨骼肌線粒體氧化酶活性提高，機體利用氧的能力及氧化磷酸化能力增強，也可能是運動能力提高的重要因素。

本項研究是用低氧屋進行間歇性低氧居住對運動能力作用的探討性研究，目的在于了解間歇性低氧居住過程中女子長跑運動員血象的生理適應性變化，即對高住低訓這種新手段的“高住”對血象指標及運動能力的影響進行探討。隨著模擬高原訓練研究的不斷深入、普及和應用，更多項目的運動員將會受益，然而一種新的訓練方法的應用都要經過大量的實驗驗證。模擬高原訓練法也還有許多問題亟待深入研究，因此，我們擬在前期的研究工作的基礎上，從高住低訓的實際應用出現的問題出發，通過摸索不同項目高住低訓最適高度，持續的時間，訓練強度，出低氧室后最佳機能出現的時間等方面的規律，建立不同項目的高住低訓的最佳訓練模式。不僅從生理生化的角度加以分析，還要結合訓練環境，運動員的個體差異以及運動量的安排等，認真研究，以利更好地在實際中有效應用。

4 結論

1)用低氧屋進行12 h、相當于3 000 m高度的急性低氧居住對血RBC、Hot、Hob影響不大，說明低氧居住改變血象指標需要一定的時間積累。

2)低氧居住1周后，RBC和Hob增加，這種血象變化維持到第3周，第4周回落至低氧居住前，2周后Hot出現高峰，推斷間歇性低氧居住提高女子長跑運動員的RBC和Hob水平應在3周左右。

3)常壓模擬高住低練能使血液中RBC、Hob的濃度升高，增強機體攜帶和運輸氧的能力，增強了機體的有氧代謝

能力，進而提高“12分鐘跑”耐力跑測試成績。

4)本實驗中，發現在4周試驗后，RBC、Hob已恢復到低氧居住前的水平，而運動能力則繼續維持在較高水平，說明血象指標與運動能力變化不完全同步，當RBC、Hob功能降低后，運動能力維持至少可保持一周。