山地車運動員肌肉疲勞的高壓氧療干預研究進展

劉詩杰，瞿超藝，2，趙杰修

（1.國家體育總局體育科學研究所，北京 100061；2.北京體育大學，北京 100084）

高壓氧療是在高壓環境（Atmosphere absolute，ATA，一般指2~3個大氣壓）下，吸入大于90%體積分數的氧氣或100%體積分數的純氧以治療一些疾病的方法[1]。高壓氧艙在1860年被發明，我國相關研究始于1964年，雖然起步晚，但發展迅速。隨著對高壓氧研究的深入，高壓氧不僅用于臨床治療，也逐漸應用于運動員的機能恢復[2]。研究[3]表明，高壓氧療對緩解運動疲勞有非常好的效果，例如在柔道、賽艇、游泳等耐力項目中。

山地車項目集力量、速度、反應、耐力、技術、節奏于一體，是速度性與耐力性相結合的運動項目，要求運動員有很好的耐力基礎及速度能力。隨著山地自行車運動加入奧運會比賽項目，山地車在我國得以進一步發展。我國雖然場地自行車成績位居世界前列，但在更加考驗運動員綜合能力的山地車及公路車領域，仍與歐美國家差距巨大。山地車作為耐力性速度項目，需要運動員長時間進行功率輸出，體能消耗大，對下肢肌群與核心肌群儲能能力要求較高，賽后會出現肌肉疲勞，導致運動能力下降。因此，比賽后或訓練后的恢復手段尤其重要，不當的恢復手段會加劇運動員的過度疲勞，從而影響其身體機能和運動成績。緩解運動后的肌肉疲勞，對促進運動成績提升作用巨大。本文分析高壓氧療對山地車運動員肌肉疲勞恢復的作用，歸納高壓氧療的作用，旨在更好地為山地車運動員提供訓練或比賽后快速恢復身體機能的方法和依據。

1 山地車運動員肌肉疲勞的致因

1.1 項目供能特點

山地車比賽路況復雜，經常需要車手動用ATP-CP系統供能，如沖刺、突圍時通常發生在幾秒鐘內[4]，如果運動員肌肉內磷酸原儲備不足，或ATP合成速率跟不上，會產生短暫疲勞，影響其沖刺突圍能力。在山地車賽道上，經常遇見一些長度較長的陡坡，需要運動員連續幾分鐘高強度的功率輸出，這時需要糖酵解系統供能，若糖酵解供能跟不上，會降低運動員的爬坡速度，影響比賽成績[5]。此階段糖原不完全分解，機體會產生大量乳酸，乳酸清除速率低則易造成乳酸堆積，會進一步影響此階段的運動表現。山地車比賽持續時間在幾十分鐘到幾小時不等，除沖刺、突圍、爬陡坡時會用到糖酵解系統和磷酸原系統供能外，更多時候都在利用有氧氧化系統供能[6]。這要求運動員有足夠的糖和脂肪儲備，為比賽中有氧氧化系統供能提供底物。

1.2 肌肉疲勞的原因

山地車運動員在沖刺、突圍階段需要大量的磷酸原儲備及ATP快速再合成。機體磷酸原儲備不足或ATP轉化酶活性低，爬陡坡時機械牽拉導致肌肉疲勞損傷，細胞膜通透性發生改變，均是造成此階段運動疲勞的主要原因。賽道全程有各種各樣的長陡坡，該路段耗時通常是幾十秒到幾分鐘不等，此階段運動員運用糖酵解系統供能，產生大量乳酸，肌肉持續緊張，造成血流不暢。代謝產物堆積及內環境紊亂、氧化系統失衡等是造成肌肉疲勞的重要原因。比賽全程機體需要大量氧氣氧化脂肪供能，脂肪氧化生成脂肪酸，使機體內環境pH值下降，間接影響肌質網對鈣離子的吸收，氧化過程產生大量自由基，對機體各種膜性結構產生不同程度的損傷。能量消耗殆盡、內環境耐酸程度降低、機體抗氧化水平低等是山地車運動員比賽中疲勞產生的主要原因。此外，山地車項目路況復雜，摔車事故時有發生，摔車引起的軟組織擦傷、疼痛也是造成運動員生理、心理疲勞的原因。

2 高壓氧療對緩解山地車運動員肌肉疲勞的可能作用

2.1 增加機體氧供

運動后進行高壓氧療能有效增強肺泡氣體交換，增加動脈血及肌肉組織中的O2含量，增強血紅蛋白氧合狀態[7]。血液中血紅蛋白是運輸O2的主要途徑，血氧飽和度正常在 98%左右[8]。在高壓氧療過程中，空氣被壓縮，氧分壓升高，使更多的氧氣進入血紅蛋白[9]。當氣壓上升到 3 ATA時，即使機體血紅蛋白數量不足，也能滿足身體代謝所需的氧量，因為升高的氧分壓可向缺血組織輸送更多的 O2[10]。高壓氧療可提高線粒體的呼吸效率，增加血管中的氧分壓，改善毛細血管中氧的分散性，提高身體的氧氣輸送能力[11]。大強度耐力運動后，機體會存在運動后過量氧耗效應，而運動后磷酸肌酸的再合成及細胞內Ca2+增加刺激線粒體呼吸加強等因素，都會使運動后機體需氧量增加，延長機體恢復時間。運動后進行高壓氧療可促進氧氣的攝取，緩解過量氧耗效應，使機體更快恢復。

2.2 改變紅細胞流變性，降低血清肌肉損傷標志物

大強度耐力運動會大量出汗，導致血漿容量減少，血紅蛋白相對增加， 血黏度上升，紅細胞在血液中摩擦增大、形態會發生微觀變化，導致其攜氧及轉運代謝廢物能力下降，血液流變學各項指標發生改變[12]，這些變化都會影響運動后機體疲勞消除的速度。研究[13-17]顯示，高壓氧療可有效降低大強度運動后健康男性和田徑運動員的血清肌酸激酶水平，使普通人1次大強度運動后血清肌酸激酶水平下降，降低賽艇運動員血清肌酸激酶水平，提高大學生大強度騎行后血尿素的恢復速度和血氧飽和度， 加快血液流變學各項指標的恢復，使變形的紅細胞恢復到正常形態，提高紅細胞攜氧能力，促進機體代謝廢物的排出，更快地消除機體疲勞。

2.3 對合成與分解代謝激素的作用

血睪酮（Testosterone，T） 和皮質醇（ Cortisol，C） 是評價運動員身體機能最常用的內分泌指標[18]。T 是促進機體合成代謝的重要激素[19]。對臨床病人實施高壓氧療后，患者T 濃度顯著上升[20]。C 是促進機體分解代謝的重要激素[19]。研究[21]發現，潛水運動員高壓氧療后機體內C 濃度顯著降低。綜上所述，高壓氧療可能通過增加T濃度和降低C濃度提高機體的合成代謝，降低機體的分解代謝，有效促進機體疲勞的恢復。

2.4 清除代謝產物

血乳酸 （ Blood lactic acid，BLA）是運動領域常用的生化檢測指標之一，通過BLA 可了解機體生成乳酸和代謝的特點，評價機體的運動強度和代謝機能[22]。研究[23]指出，運動后 BLA 濃度持續保持高位，提示運動員可能產生疲勞。用軟體高壓氧艙對運動后人群進行干預顯示，運動后軟體高壓氧艙組的BLA值恢復效果明顯優于傳統恢復組[15，19]。高壓氧療能有效促進機體細胞和內環境中的氧張力，有利于 BLA 等其他酸性產物的清除[24-25]。綜上所述，運動后高壓氧療干預可能加快乳酸代謝，消除機體疲勞，促進機能恢復。

2.5 對機體抗氧化功能的影響

超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase， SOD）是一類廣泛分布于生物體內的酶，其活性高低反映機體自由基含量，可間接表示機體清除自由基的水平。丙二醛（Malondialdehyde，MDA）是自由基作用脂類生成的過氧化反應的產物，其可反映機體內脂質氧化程度，間接地表示細胞膜損傷程度。研究[26]發現，高壓氧療會增加機體氧化應激水平，并降低SOD活性，提示高壓氧療可能對機體產生損傷。國外有人進行15次高壓氧療后發現，機體MDA顯著升高，SOD顯著降低[27]，但進行20～40次高壓氧療后機體SOD、MDA顯著升高[28]。綜上所述，高壓氧療初期可能會產生氧化應激反應[29]，但經過長期（15次以上）高壓氧療后，機體會產生適應性反應，抗氧化水平得到提高。

2.6 修復損傷組織

由運動導致的軟組織微損傷如骨骼肌微損傷、肌肉痙攣導致組織缺血缺氧損傷和運動牽拉導致的機體細胞膜損傷等，可通過高壓氧療得到一定程度的恢復。研究[30-31]發現，高壓氧療在治療骨骼肌損傷方面有獨特的作用，如果受傷時間較短且無明顯出血，盡早做高壓氧療會有較好的療效。研究者[32]檢測血清酶活性與血紅蛋白水平，間接發現高壓氧療有利于損傷肌細胞的恢復。高壓氧療還可減少局部組織胺、前列腺素的產生，降低凝血系統的活力，使損傷部位水腫減輕[33]。國外有學者[13]提出高壓氧療能緩解運動導致的炎癥反應和肌肉損傷。研究[34]顯示，高壓氧療可用于運動損傷的治療及運動疲勞的恢復。有學者[33]推薦0.25MPa（2.5ATA）吸氧45min+吸10min空氣+吸氧45min高壓氧治療方案，認為此劑量有較好的效果。綜上，高壓氧療對機體損傷有一定的治療效果，但其具體作用機制，“劑量-效應”關系還有待進一步研究。

2.7 發揮安慰劑效應

運動后即刻或恢復后即刻自我感覺疲勞分級量表（Rating of perceived exertion，RPE） 是評價運動強度和訓練狀態及運動能力的主觀指標。研究[1，35]指出，運動員在高壓氧艙休息后，疲勞感覺恢復良好，RPE 指標優于傳統恢復組，認為高壓氧療對運動后疲勞恢復有安慰劑效應。這種安慰劑效應對運動后機體疲勞的快速恢復有重要意義，比賽中特別是運動員需要多輪參賽的情況下，在一輪比賽后使用高壓氧艙恢復有助于運動員始終保持充沛的參賽體能[19]。這在山地車淘汰賽、多日賽等方面具有積極意義。

3 結論與展望

3.1 結論

作為新型的疲勞恢復手段，高壓氧療能促進運動員機體疲勞恢復的主要原因有：增加機體的攝氧能力，增加氧氣利用率；提高紅細胞的流變性，促進機體營養物質運輸及代謝產物的排除；高壓氧療過程給運動員帶來新奇體驗感，有安慰劑效應；促進機體合成代謝，加速疲勞消除及損傷組織的修復。長期高壓氧療可提高機體抗氧化水平，耐力性運動員可獲得優勢。

3.2 展望

3.2.1 高壓氧療在體育領域的發展趨勢

傳統的高壓氧儀器龐大，占地空間大，使用費用較高，通常只能在醫院等特定場所使用。隨著軟體高壓氧艙的出現，高壓氧療成本大幅降低，使用更加便捷，未來在體育領域進行高壓氧相關研究應優先考慮軟體高壓氧艙。

3.2.2 高壓氧療與高原訓練的矛盾現象

山地車運動員一般都會在高原進行高原訓練以提高有氧耐力，其機制之一是高原缺氧刺激機體分泌促紅細胞生成素，使機體紅細胞增多，提高機體的有氧能力。高原訓練后進行高壓氧療，是否會打破這種缺氧刺激，目前還無相關研究。雖然高壓氧療能給運動后的機體帶來諸多好處，但其與高原訓練的作用機制存在矛盾，究竟是缺氧占主導還是補氧占主導，有待進一步證實。

3.2.3 不同運動項目高壓氧療中抗氧化劑的使用

高壓氧療是把“雙刃劍”，其在給機體帶來積極恢復作用的同時，若過多使用或使用不規范，也會對機體帶來不同程度的氧化應激。隨著高壓氧療在不同運動領域的應用，為平衡這種關系，抗氧化劑的使用被提出。不同運動項目產生的氧化應激有一定差異性，需要根據項目特點使用不同的抗氧化劑，目前尚無相關報道，有待進一步研究。