運動性疲勞生化特點及能源物質恢復的研究①

毛婭茹 王彥濤

(廣州體育學院研究生院 廣東廣州 510000)

1 運動性疲勞的生化特點

運動疲勞是運動中一種常見的生理現象，運動性疲勞是指身體機能的生理過程不能持續在特定水平和（或）身體不能維持預定的運動程度。主要有兩層含義：第一，疲勞的出現是因為運動或工作而產生的；第二，工作能力和身體機能水平下降導致的疲勞是暫時的，經過休息和能源的補充可以恢復到正常水平。運動性疲勞一般可分為中樞性疲勞和外周性疲勞，兩者之間的關系，一般認為運動性疲勞是中樞疲勞和外周疲勞相互作用的結果，認為中樞疲勞占主導地位，中樞興奮性降低是導致外周骨骼肌做功能力降低的主要因素，同時外周疲勞的產生和發展也會加劇中樞疲勞。

1.1 中樞疲勞的生化特點

人體參與各種活動中，中樞神經系統都發揮著重要作用，很多國外學者研究發現，在一定條件下，中樞（主要是大腦）是運動性疲勞的首發部位，中樞神經細胞內代謝物質的改變是造成中樞疲勞的重要因素，代謝物質的變化引起中樞神經興奮性降低。

1.1.1 能源物質的耗竭

中樞神經細胞的唯一直接能源物質是ATP，其通過ATP水解釋放能量來維持神經細胞的興奮性，進而能在體育活動中維持一定的運動強度和（或）持續一定的運動時間。血液中的葡萄糖是中樞系統最為重要的能源物質，長時間運動時，中樞系統和外周組織對血糖的吸收和利用都會相應增加，造成體內血糖濃度降低，從而導致神經細胞血糖供應不足，影響ATP的產生，使其興奮性降低。

1.1.2 神經遞質的變化

中樞神經的興奮性受神經遞質的影響。運動時中樞神經的興奮性受興奮性遞質和抑制性遞質的共同調節。持續性運動時，興奮性遞質谷氨酸和天門冬氨酸含量降低，會引起中樞神經的興奮性降低。同時棘突衰減，抑制性神經遞質傳入神經細胞中，引起中樞的抑制增加，導致中樞興奮性抑制失調，從而導致中樞疲勞的發生。

表1 不同時間和不同負荷肌肉收縮時肌糖元變化

表2 力竭運動后能源物質恢復的時間

1.1.3 血氨的增加

近年來研究發現，運動疲勞時中樞神經中氨含量增加。不論是間歇性運動還是持續性運動，中樞神經系統中的氨濃度都會增加，血氨的增加可能有以下原因：神經遞質脫氨作用、神經末銷和膠質細胞內氧化脫氨基作用、嘌呤核苷酸循環加強而生成氨、運動中氨生成增加、血氨通過血腦屏障而進入破壞神經系統的平衡。血氨增加到一定的濃度會引起疲勞，以至影響神經系統的機能狀態，出現各種疲勞癥狀，如反應慢、肌肉無力、呼吸急促等。

1.2 外周疲勞的生化特點

外周主要指周圍的神經和肌肉，通常被認為是運動的執行器官，外周疲勞包括骨骼肌部分的傳導機制、收縮機制及骨骼肌血流及物質能量代謝等變化。

1.2.1 神經肌肉接點

長時間運動后，突觸前衰竭，乙酰膽堿在神經肌肉接點前膜釋放不足，運動終板不能除極化，導致骨骼肌細胞不能產生收縮，進而影響機體的運動能力，即產生疲勞。

1.2.2 肌細胞膜

運動中機械牽拉會導致細胞膜損傷或通透性暫時增大。化學因素如乳酸堆積、細胞內糖原耗竭、產生的自由基數量增加等化學因素也會導致細胞膜損傷或通透性暫時增大。

1.2.3 肌質網

在持續性運動中肌質網功能改變，使肌質網對鈣的攝取量減少，導致鈣離子在細胞內的濃度增加，鈣離子與肌鈣蛋白不易分離，進而肌動蛋白與肌球蛋白的相互作用將受制約，肌肉持續收縮，從而使機體產生疲勞。

1.2.4 代謝因素

代謝因素主要指機體供能物質的消耗和乳酸代謝產物的增加。長時間訓練，不僅使ATP儲量下降，肌糖原和肝糖原也大量消耗，甚至造成血糖水平下降，造成肌肉收縮時能量供應不足，進一步可引起中樞疲勞。

2 能源物質的恢復

身體機能的恢復與疲勞的產生對運動員競技能力密切相關，把握能源物質的科學補充方法、控制好間歇恢復時間，運動員才能提高競技能力。把握好運動后疲勞的機體超代償的機會、在恢復過程中保證能源物質儲備的積累和代謝產物的及時消除，為下次運動提供動力。

2.1 磷酸原的恢復

ATP是肌肉工作的直接來源，特別是在極限強度運動中磷酸原會大量消耗，ATP 下降到一定程度時身體就會產生疲勞，當機能水平下降時，肌肉中的磷酸肌酸（CP）會分解，以供ATP的再次合成，在一定時間內產生更多的能量。如何安排才能合理恢復運動員的磷酸原水平？根據磷酸原的恢復速率可以確定運動員訓練的休息間歇。如在持續運動10min左右最大負荷時，運動后磷酸原在2min可以大部分恢復，5min肌肉中的磷酸原基本恢復。所以保證了磷酸原恢復所需要的時間，運動員在訓練中才能發展他們的磷酸原系統的供能能力。

2.2 肌糖原儲備的恢復

肌糖原是有氧運動和無氧運動主要能源，在間歇性運動中以最大負荷運動1min練習3組，中間間歇4min，直到力竭。肌糖原30min大約能恢復一半數量，運動后5h肌糖原恢復最快，完全恢復需要24h；持久性運動結束后10h，肌糖原恢復最快，完全恢復需要46h，如表1所示。但是持久性運動恢復期中，需要補充高糖膳食，間歇性運動則不需要補充高糖膳食也能較快恢復。

2.3 氧合肌紅蛋白的恢復

前面提到的磷酸原恢復與有氧氧化代謝機制耦聯在一起，運動時磷酸原消耗的越多，恢復過程需要的氧也越多。因為肌紅蛋白與氧的結合不需要能量，而主要取決于血液與組織液中的氧分壓。在恢復過程中，氧分壓有所升高，此時，肌紅蛋白與氧迅速結合，氧合肌紅蛋白得到恢復。

2.4 乳酸的消除

運動項目供能特點的不同，身體中乳酸消除的時間也會有差異，但一般在2h后血乳酸基本消除。同時乳酸的消除還會受到恢復期運動強度和運動方式的影響。恢復期中，低強度的運動會加速乳酸清除能力；運動結束后，先活動運動時不經常使用的肌群，血乳酸濃度降低的更快，如表2所示。

3 結語

運動性疲勞是制約運動員提高競技能力的因素之一，運動疲勞的生化特點是衡量運動疲勞的重要指標，了解運動性疲勞生化特點及能源物質恢復對于科學訓練有重要意義。文中闡明了中樞疲勞主要與能源物質的耗竭、神經遞質的變化和血氨的增加等有關；而外周疲勞主要與神經肌肉接點神經遞質釋放、肌細胞膜損傷和（或）通透性增大、肌質網鈣離子釋放及能源物質消耗和代謝產物堆積等相關。結合運動性疲勞的生化特點，提出消除疲勞需恢復機體的能源物質。即磷酸原的恢復，合理安排間歇時間。肌糖原儲備的恢復需要注意的是補充高糖食物與補糖的時機，運動后2h之內補糖效果最明顯。氧合肌紅蛋白的恢復對運動員消除疲勞也非常重要，它對磷酸原的恢復和下次氧的供給有非常重要的作用。最后是乳酸的消除，乳酸的合理消除不僅可以緩解機體疲勞，還能轉換為其他物質，為機體提供能量和營養等。