模擬不同高度間歇性低氧訓練對大鼠有氧代謝酶及運動能力的影響

[摘 要]目的 比較不同高度之間，間歇性低氧訓練對大鼠有氧代謝的影響，從而選擇出相對適宜的海拔高度，為今后指導高原訓練，間歇性低氧訓練，健身運動以及低氧預防和治療疾病有著非常積極的意義。方法 用文獻資料法、實驗研究、對比分析法、數理統計法，對大鼠有氧代謝酶和運動能力進行比較研究。結果 間歇性低氧訓練可提高骨骼肌有氧代謝酶的活性，提高組織對氧的利用，從而提高機體有氧代謝能力。結論 通過本次實驗的對比研究，模擬3000m組的間歇性低氧訓練高度相對較適宜，能明顯改善大鼠Hb含量，增強氧的運輸，提高有氧代謝能力，另外，還可以改善低氧和運動對機體產生的某些不良影響，延緩疲勞的發生，從而使運動能力得到顯著性的增強。

[關鍵詞]間歇性低氧訓練；運動能力；有氧代謝；缺氧刺激；骨骼肌；

間歇性低氧訓練法（Intermittent Hypoxic Training，IHT）是在平原借助低氧儀讓運動員間歇性地吸入低于正常氧分壓的氣體，造成體內適度缺氧，從而導致一系列有利于提高有氧代謝能力的抗缺氧生理、生化適應，以達到高原訓練的目的。在運動實踐中，間歇性低氧訓練作為一種輔助訓練手段，與常規訓練穿插進行，能使運動員機能潛力得到最大限度的發展，全面提高機體的代謝能力和極限做功能力方面有積極作用，或用于常規的運動訓練后，促進運動員疲勞的恢復，有時也作為高原訓練前期的適應性訓練。

一、實驗對象與方法

1. 實驗對象與分組。實驗選用純系健康SD雄性大鼠50只，2月齡，體重200±20g，購于蘭州醫學院動物試驗中心，選用國家標準嚙齒類動物干飼料喂養，自由飲食。動物室溫控制22±3℃，濕度40～60%。按實驗要求將大鼠隨機分為5組：常氧安靜組、常氧訓練組、模擬高度2000m組、模擬高度3000m組、模擬高度4000m組，每組大鼠10只，分籠飼養，每籠5只。各組均在同等條件下飼養。

2. 實驗方法

（1）訓練方法。本實驗采用低壓氧艙，總的時間為5w，適應性低氧和運動訓練1w，正式訓練時間為4w，常氧安靜組大鼠自由活動和攝食，常氧訓練組大鼠每天在坡度為0的動物跑臺上以25m/min的速度持續跑步訓練1h，5d/w，共4w。模擬海拔高度2000m組、3000m組、4000m組的大鼠每天分別以不同的高度在低壓氧艙內應激12h，其余時間在艙外常氧環境中訓練和自由活動， 訓練同樣在坡度為0的動物跑臺上以25m/min的速度跑步訓練1h，5d/w，共4w。

（2）動物訓練模型。根據Bedford跑臺訓練方法對常氧訓練組、2000m組、3000m組、4000m組大鼠進行25m/min中等強度的跑臺訓練。所有大鼠進行適應性喂養、低氧和運動訓練1w。適應性訓練時間從開始的20min增加到30min再逐漸增加到60min，訓練速度從開始的10m/min逐漸增加到25m/min 。在訓練的4w里每天以25m/min的強度訓練1h，5d/w，間歇低氧組每天在低壓氧艙刺激12h[6 7 8]。（注：每天訓練一次，均在上午8：00-12：00訓練；）。此外，通過觀察大鼠的食量變化及活潑程度，作為判斷運動量的粗略依據。

3.實驗后處理。第6周開始取材，將所有大鼠分批進行跑臺力竭（力竭判定標準為動物跟不上預定速度，大鼠腹部與跑道面接觸，后肢蹬地無力，隨轉動皮帶后拖達30s，毛刷刺激驅趕無效。行為特征為呼吸深急、幅度大，神精疲倦，俯臥位垂頭，刺激后無反應），并分別記錄下各組大鼠跑臺至力竭的時間。運動力竭后即可斷頭處死，隨即取血樣2ml，加肝素抗凝備用和即刻取股四頭肌固定做超微結構；并迅速取出股四頭肌和肝等組織，于預冷生理鹽水中除去脂肪、筋膜等結締組織，放置于液氮中冷凍，-40℃低溫保存備用。

二、討論分析

1.間歇性低氧訓練對大鼠有氧代謝酶的影響

（1）對大鼠骨骼肌SDH的影響。從表中可以看出，模擬3000m組、4000m組訓練效果相對比較明顯。間歇性低氧訓練能顯著提高SDH活性的機制可能是，一方面是長時間有氧訓練能提高細胞有氧代謝酶的活性，這是由于運動訓練作為一種刺激作用于機體，勢必在體內產生各種生物學適應性反應，而酶的適應性變化即是其中之一。酶的這種適應性變化規律主要表現在2個方面：（1）酶催化功能的適應：即運動刺激機體，通過神經激素的作用，激活細胞內現有的酶分子，使酶活性增強，從而促進物質能量代謝以適應于運動的需要。（2）酶含量的適應：即運動訓練可刺激或誘導酶合成量的增加，使細胞內參與代謝的酶絕對量增加，物質能量代謝增強。另一方面，當機體處于低氧環境時，機體組織對慢性缺氧產生應激反應，如有關促進組織中新陳代謝的激素增加，誘導蛋白合成的因素等決定呼吸鏈酶、線粒體的活化作用。以上分析說明，SDH活性增加預示骨骼肌線粒體氧化潛能增強，這是機體對間歇性低氧訓練產生了生物學適應的結果。因此，間歇性低氧訓練可以作為提高機體有氧代謝能力的手段之一，尤其是模擬3000m組、4000m組間歇性低氧訓練對提高機體有氧代謝能力相對較顯著。

（2）對大鼠骨骼肌LDH及LA的影響。從表中中可以看出，模擬3000m組、4000m組訓練效果相對比較明顯。這一結果說明當機體處于低氧環境時機體組織細胞在較低氧含量的刺激下，為了能高效率地利用氧以滿足機體的生理需要，通過機體的調動，提高了LDH的應激水平，所以間歇性低氧訓練能提高骨骼肌LDH的活性。尤其是3000m組、4000m組間歇性低氧訓練提高相對更加顯著，而3000m組和4000m組血乳酸水平有明顯下降，血乳酸水平的降低是由于兩方面的原因：一方面，是組織利用氧的能力提高；另一方面，是組織清除乳酸的能力增加。此結果間接的說明間歇性低氧訓練尤其是3000m組和4000m組可提高組織利用氧的能力，從而提高機體有氧代謝能力。

三、結論

1.間歇性低氧訓練可提高骨骼肌LDH、SDH、ATP酶的活性，提高組織對氧的利用，從而提高機體的有氧代謝能力。

2.間歇性低氧訓練對大鼠骨骼肌超微結構的影響總體上呈良好的趨勢，模擬3000m組高度相對較適宜。

經過四周間歇性低氧訓練后，通過各組大鼠超微結構圖和各項指標的測定、觀察可以看出總體上呈增長趨勢，而模擬2000m組可能由于低氧對機體的刺激達不到，所以訓練效果不是很明顯。而模擬4000m組可能由于低氧對機體的刺激相對較為嚴重，雖然有一定的訓練效果，但并沒有發揮到機體的最大潛能。通過本次實驗的對比研究，認為模擬3000m組的間歇性低氧訓練高度相對較為適宜，使氧運輸能力和抗氧化能力以及糖酵解能力得到明顯的加強，線粒體氧化磷酸化增強，合成ATP的能力提高。從而使運動能力得到顯著性的增強。

參考文獻：

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作者簡介：高鵬華（1978-），女，山西太原，講師，研究方向：運動人體科學。