低強度抗阻運動中不同程度的血流限制對血清生長激素和睪酮分泌量的影響

李卓倩，魏文哲，趙之光，孫 科，高 偉，肖卓威

加壓訓練是由日本醫學博士佐藤義昭發明的新型訓練方法，由于其訓練方式與效果的優越性，受到業界矚目。所謂加壓訓練，是指使用專業的加壓綁帶，對上肢或下肢的近心端施加一定的壓力，使局部血液循環受到適度控制，并在這種狀態下進行低強度運動的方法。在血液循環受限的情況下進行運動，會使運動代謝產生的致疲勞物質因無法順利排出而在肢體內大量積累，甚至有時還會遠遠超過大負荷訓練時的局部濃度，而這會強烈刺激該部位運動組織周邊的感受器，使機體產生相應的應激反應（Takada et al.，2012a），造成有利于身體再生的生長激素、睪酮、胰島素樣生長因子等合成代謝激素大量分泌，促進肌肉增長（魏佳 等，2019b；De Vol et al.，1990）。

雖然加壓訓練提高肌肉力量和耐力的效果已被證明（Kim et al.，2016； Hernandez et al.，2013；Kacin et al.，2011；Laurentino et al.，2008；Ozaki et al 2017；Sakamaki et al 2011），但由于人們對加壓訓練的研究時間相對較短，目前亟待解決的問題依然較多。其中，在低負荷抗阻運動中，不同程度的血流限制對生長激素等與肌肉合成密切相關的因素產生何種影響，就是目前亟需解決的一個重要問題。

為此，本研究以健康普通人為實驗對象，采用氣壓式專業血流限制綁帶，觀察了在不同氣壓阻力下進行低強度抗阻運動前后，血清生長激素、血清睪酮等與增肌效果密切相關的合成類激素指標的變化。

1 研究方法

1.1 實驗對象

實驗對象為10名普通健康成年男性，年齡為28.7±7.1歲，身高為174.6±2.9 cm，體重為69.8±6.4 kg，體脂百分比為14.0±5.1%。所有實驗對象均有力量訓練經驗，能夠完成實驗中的各項動作。

1.2 實驗方法

在間隔72 h以上的同一時間點，進行4次不同壓力的加壓訓練，并觀察運動血液生化指標、主觀疲勞度（RPE）和上肢圍度變化。具體方法如下：

1） 加壓帶捆綁部位：上肢和下肢分別采用3 cm寬和5 cm寬的專用加壓綁帶（KAATSUMASTER，日本）。上肢加壓帶捆綁于上臂上1/3處，并與上臂縱軸垂直，下肢加壓帶捆綁于大腿中上1/3處，并與大腿縱軸垂直。

2） 加壓帶捆綁壓力：在本研究的4次實驗中，采用的上肢的捆綁壓均為30 mmHg，下肢的捆綁壓均為40 mmHg。

3） 加壓帶充氣壓力：對照組：上肢0 mmH/下肢0 mmHg；低壓組：上肢100 mmHg/下肢140 mmHg；中壓組：上肢140 mmHg/下肢180 mmHg；高壓組：上肢180 mmHg/下肢220 mmHg。

4） 運動方式：在30% 1RM負荷下，分別進行4組杠鈴深蹲、啞鈴屈臂和啞鈴伸臂運動。每組要求盡力完成30次，如無法完成則做到力竭為止。每組動作之間間歇1 min，不同動作之間間歇2 min。最大力量（1RM）的測試方式，參照了《ACSM運動測試與運動處方指南第九版》（Franklin et al.，2000）。

5） 主觀疲勞度測試：在所有運動后即刻，采用RPE量表對實驗對象進行測試。

6） 在運動后第2 min取指血，測血乳酸濃度（Lactate Scout血乳酸儀，德國）。

7） 上臂圍測試：在實驗前2 min及上肢實驗結束后第3 min，使用圍度皮尺分別進行上臂放松圍測試，測試部位為上臂前側肌肉最隆起部位。

8） 靜脈血指標測試：在運動前30 min和運動后15 min取肘靜脈血，測量血清生長激素、睪酮濃度（Beckman ACCESS 2全自動化學發光免疫分析儀，美國）。

1.3 統計分析

本研究的所有數據采用SPSS 21.0處理，數據結果用平均值±標準差表示。用t檢驗和單因素方差分析法，分別對各組訓練前后的數據、對照組和實驗組的數據進行顯著性差異分析，顯著性差異水平P取0.05。

2 研究結果

2.1 不同氣壓壓力下完成的負荷情況

表1是所有受試者深蹲、屈臂、伸臂的1RM值平均值和30% 1RM平均值。

表2是不同氣壓下完成的動作次數。可以看出，與未進行加壓的對照組相比，3種加壓條件下完成的動作次數顯著下降。而比較3種加壓條件下的完成次數，高壓組顯著低于低壓組和中壓組（P＜0.05），而低壓組和中壓組之間沒有出現顯著性差異。

2.2 不同氣壓壓力下運動后血乳酸值與主觀疲勞度

表3是不同氣壓壓力下完成所有運動后的血乳酸值和主觀疲勞度（RPE）。從運動結束后的血乳酸來看，雖然完成的負荷與對照組相比顯著下降，但各組之間并無顯著的差異。而從主觀疲勞度來看，3個加壓組均顯著高于對照組；3個加壓組之間，高壓組顯著高于低壓組和中壓組（P＜0.05），而低壓組和中壓組之間則無顯著性差異（P＞0.05）。

表3 不同氣壓壓力下完成所有訓練后第2 min的血乳酸值和主觀疲勞度Table 3 Blood Lactate Level and Subjective Fatigue at the Second Minute after Completion of all Training under Different Pressures

2.3 不同氣壓壓力下運動后上臂圍度的變化

表4顯示的是運動前后上肢放松圍的比較。可以看出，4組的運動后放松圍均顯著高于運動前（P＜0.001），而從增長幅度來看，依次為中壓組＞低壓組＞高壓組＞對照組。其中，3個加壓組的圍度增長幅度均顯著高于對照組（P＜0.001）；3個加壓組之間，低壓組和中壓組顯著高于高壓組（P＜0.05），而低壓組和中壓組之間則無顯著性差異。

表4 不同氣壓壓力下運動前后肌肉放松圍的變化Table 4 Changes of Muscle Relaxation Circumference before and after Exercise under Different Pressures

2.4 不同氣壓壓力下運動后生長激素的變化

表5是不同壓力下運動前后生長激素濃度比較。從測試結果來看，4組的生長激素濃度在運動后均顯著增加（P＜0.001）。而比較4組組間生長激素濃度變化幅度的差異，3個加壓組的變化幅度顯著大于對照組（P＜0.05），且低壓組和中壓組顯著高于高壓組（P＜0.05），而低壓組和中壓組之間則無顯著性差異。

2.5 不同氣壓壓力下運動后血睪酮濃度的變化

表6是不同壓力下訓練前后血清睪酮濃度的比較。從測試結果來看，對照組在訓練前后無顯著變化，而3個加壓組的血睪酮濃度在訓練后均顯著上升。而比較4組間血睪酮濃度變化幅度的差異，3個加壓組的變化幅度顯著大于對照組（P＜0.05），而比較3個加壓組的變化幅度，高壓組的變化幅度最小，但相互間均無顯著性差異。

表5 不同氣壓壓力下運動前后血清生長激素濃度變化Table 5 Changes of Serum Auxin Concentration before and after Exercise under Different Pressures

表6 不同氣壓壓力下運動前后血清睪酮濃度變化Table 6 Changes of Serum Testosterone Concentration before and after Exercise under Different Pressures

3 分析與討論

生長激素在人體多種器官及系統中都承擔著重要的生物學作用，直接參與人體的生長以及肌肉的合成，且運動后生長激素的應激性增加與肌纖維的增粗程度高度相關（De Vol et al.，1990）。而睪酮是雄性激素中的一種，屬于類固醇激素。它除了能調節性腺功能外，還能夠加速體內合成代謝，刺激組織攝取氨基酸，促進蛋白質和核酸的合成，加速肌纖維生長。因此，在進行以增肌為目的抗阻運動時，生長激素、睪酮等合成類激素的分泌量會影響肌肉的合成速度（李志遠 等，2019）。

本研究中，在加壓條件下，無論是腫脹效應還是生長激素、血清睪酮等激素的分泌量均顯著高于不加壓條件，與先行研究一致（Felsing et al.，1992；Madarame et al.，2010；Patterson et al 2013；Takarada et al.，2000；Takano et al.，2005；Tanimoto et al 2005）。而比較3種加壓條件下的差異，除主觀疲勞度隨氣壓壓力的增加而增大外，其他指標并沒有隨氣壓壓力的增加而持續增大的現象。從生長激素的濃度排序來看，依次為中壓組＞低壓組＞高壓組＞對照組，且低壓組和中壓組的運動后生長激素濃度顯著高于高壓組（P＜0.05）。而從血睪酮濃度來看，也與生長激素變化類似，依次為中壓組＞低壓組＞高壓組＞對照組，只是高壓組、低壓組、中壓組之間并沒有出現顯著性差異。而上述變化提示，在進行某一低強度加壓訓練時，限制血流的加壓壓力可能并非越大越好。

已有研究表明，運動引起的激素和代謝反應與運動之間并非簡單的線性關系。一般情況下，它們的分泌量雖然在一定范圍內隨著運動負荷的增加而增加，但是其前提條件是運動負荷必須達到或超過一定的強度（超過無氧閾）和量（超過數分鐘）時才開始發生變化。而作為刺激生長激素、睪酮等激素的要素之一，ATP分解而來的磷酸，磷酸肌酸儲備的下降幅度，以及糖酵解產生的乳酸（主要是H＋）的堆積起著非常關鍵的作用（魏文哲 等，2019；Eliakim et al.，2000；Loenneke et al.，2014；Smith et al.，1995）。而這些因素又是由抗阻重量、完成動作數量和血流的限制程度來決定。

在本研究中，受試者在30%1RM的負荷重量和不同程度的血流限制氣壓壓力下，分別進行了4組深蹲運動、屈臂運動和伸臂運動。在動作數量上，每組動作均被要求盡力完成30次，而如果無法完成，則做到力竭為止。從受試者在不同氣壓壓力下的完成情況來看，與對照組相比，在3種加壓條件下的完成數量顯著下降。而比較3個加壓組之間的差異，壓力最大的高壓組完成數量顯著低于低壓組和中壓組，而低壓組和中壓組之間則無顯著差異。

在增肌訓練過程中影響動作次數的主要因素是疲勞，而產生疲勞的主要原因是磷酸、乳酸等代謝產物的堆積和神經受到壓迫導致的疼痛。從本研究的運動后血乳酸來看，平均值均在8～10 mmol/L之間，遠超過4 mmol/L的無氧閾值，說明肌乳酸積累較高，均達到了產生疲勞的程度。但在4組間，血乳酸并未出現顯著差異，而生長激素和血睪酮的升高幅度卻出現了顯著差異，與先行研究（Takada et al.，2012a）并不一致。究其原因，這可能與加壓限制血流造成的乳酸運輸與分解利用速度發生改變，造成血乳酸無法準確反應肌乳酸的變化有關。

一般情況下，血液循環正常時，乳酸由快肌產生，并由其細胞膜上的乳酸輸送載體MCT4輸送到血液中，再隨血液循環運輸到心肌和慢肌纖維附近，由其細胞膜上的乳酸輸送載體MCT1載入細胞內分解利用（宮村実晴，2015）。而在本研究中，有3次運動是在加壓條件下進行的。在加壓條件下，由于靜脈血回流受到限制，因此，無論是在運動中，還是在運動間歇期，肌肉所產生乳酸的運輸及再分解均會發生困難。而在加壓運動結束后，解除限制血液循環的加壓帶，再采集指血血乳酸時，由于被加壓部位的血乳酸快速被非加壓部位的血液所稀釋，因此，這時通過指血血乳酸只能了解全體血液內乳酸濃度的概況，而無法準確掌握肌肉中的乳酸濃度。而若要更好地了解肌肉中的乳酸濃度，與指血血乳酸相比，運動前后的肌肉圍度變化可能是更好的觀察指標。

力量練習后，經常會出現短時間內肌肉腫脹的現象。這主要是由于運動產生的磷酸、乳酸等代謝產物在肌肉中出現堆積時，根據滲透壓的作用，血漿中的水分會進入肌肉內對其進行稀釋，從而使肌肉呈現腫脹狀態，表現為運動后肢體圍度增大（盛菁菁 等，2019）。也就是說，磷酸、乳酸等代謝產物越多，肌肉腫脹程度就會越明顯（Smith et al.，1995）。在本研究中，沒有加壓的對照組在運動后的上臂放松圍平均僅提高0.7 cm（2.4%），說明肌肉產生的磷酸、乳酸等代謝產物雖然產生較多，但能夠被及時轉運出去，而在肌肉中的積累量相對較少。而3種加壓運動后的上臂放松圍增加幅度分別為6.30%、7.4%和4.9%，增加量均達到對照組的2倍以上，同樣對下肢肌肉的影響也是一樣（吳旸 等，2019），說明相對于不加壓，加壓訓練時肌肉內堆積的磷酸、乳酸等代謝產物濃度更高（Abe et al.，2006；；Krustrup et al.，2009；Takarada et al.，2000；Yasuda et al.，2011）。但是，在3種加壓條件下，腫脹效應并沒有出現隨壓力持續增高的現象，而是在壓力較大時（上肢180 mmHg/下肢220 mmHg的高壓組）出現了轉折，腫脹程度顯著低于低壓組和中壓組。

與Cook等（2007）以及Karabulut等（2010）的研究表明，在加壓訓練時，主觀疲勞度隨壓力的增加而增大。而在本研究中，也出現了主觀疲勞度隨限制血流壓力的增加而增高的現象。一般情況下，加壓帶的捆綁部位均在四肢根部（魏佳 等，2019a），這是因為，這些位置的大動脈和靜脈距離皮表較近，加壓時比較容易控制血流。但同時，這些部位也有大的神經通過，因而在加壓帶壓力較大時，會壓迫這些部位的神經，引發疼痛，進而使完成負荷的數量下降。而完成數量的下降，則會使磷酸、乳酸等代謝產物的數量減少，并使肌肉圍度（腫脹效應）的增加幅度下降（趙之光等，2019）。

Takada等（2012b）的研究結果表明，ATP分解而來的磷酸，磷酸肌酸儲備的下降幅度越大，以及糖酵解產生的乳酸（主要是H＋）的堆積越多，代謝應激越大，增肌效果越好。而Takada等（2012a）的研究結果表明，在加壓條件下，代謝應激主要跟完成的總工作量有關，而不是壓力大小。

也就是說，在肢體近心端適度加壓限制血流，雖然可以使磷酸、乳酸等代謝產物大量堆積，創造刺激肌肉增長的良好環境，但如果限制血流的加壓帶壓力過大，就會因壓迫其下方的神經而引發疼痛，造成疲勞過早出現和完成總功減少，并減少磷酸肌酸儲備的下降幅度和糖酵解產生的乳酸（主要是H＋）的堆積程度，進而減少生長激素、睪酮等合成類激素的分泌量，影響增肌效果（孫科 等，2019）。

4 結論

在以普通健康成年人為研究對象的低強度抗阻加壓運動中，上肢壓力為100～140 mmHg，下肢壓力為140～180 mmHg的血流限制條件下，肌肉腫脹效應更加顯著，生長激素、血睪酮等與增肌效果密切相關的合成類激素指標顯著增加，同時疲勞感相對較小。