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摘要国家体育总局的“奥运争光计划”推动了我国竞技体育的发展和运动技术水平的提高,高原训练作为一种辅助手段也被广泛应用到体育界各项群领域中。高原环境的特殊性对训练效果具有双向作用,就部分实用生理生化指标在高原训练中的应用进行综述和分析,以期为科学的进行训练监控和身体机能评定提供指导和借鉴。
关键词高原训练;生理;生化
中图分类号G804文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)042-0134-02
高原训练是利用高原缺氧和运动的双重刺激诱发机体产生强烈的应激反应,有效改善机体运载氧和利用氧的能力,即产生一系列有利于提高有氧运动能力的适应性反应和机体耐受高浓度乳酸的能力。运动员进行高原训练,容易达到超负荷刺激,可显著提高运动水平,但如果掌握不好容易造成疲劳、伤病和不易恢复等过度训练。高原训练方法、内容、时间、强度以及负荷量安排的是否科学合理,直接决定了高原训练的成败。
1高原训练的基本因素
1.1选择训练地的海拔
高原训练根据训练地点可以划分为低海拔(1000～1200米)、中海拔(2000米左右)和高海拔(2800或以下)。目前国际上已基本认同,中海拔高度是提高机体有氧代谢能力的有效高原训练方式,最适高度为2000～2500米。低于2000米,低压缺氧刺激较小,不利于充分挖掘机体的潜力;高于2500米,机体难以承受较大的训练负荷,不利于训练后的恢复。最适高度应具备三个条件:能对机体产生深刻的缺氧刺激,能承受比较大的训练量和强度,不会对运动员的训练后恢复造成不良影响。
1.2选择合适的高原训练模式和方法
高原训练的模式和方法包括传统高原训练、高住低训(HiLo)、间歇性低氧训练(IHT)、低住高训(LoHi)等。几种模式和方法各有优劣势:
传统高原训练较普遍,优点是容易掌握,缺点是骨骼肌蛋白分解加速,易导致骨骼肌萎缩使运动员能够承受的运动负荷强度下降,体能减退,且训练产生的疲劳很难完全恢复;HiLo优点是不会明显降低训练强度同时可使机体发生缺氧习服现象,缺点是住、练两基地海拔相差大,环境难寻,投入人力、物力花费高昂,且在高原所提高的有氧能力,回到平原后也会逐渐消退,训练效果难巩固;IHT能同时对运动员施加缺氧与训练负荷双重刺激,低氧浓度可以人为调节,训练后效果稳定持久,适宜任何强度的运动项目,花费少易推广。但低氧环境训练运动员质感强度会超过实际负荷强度,难以保证负荷强度;LoHi较好的克服了其他低氧训练的缺点,使运动员最大限度地减少在低氧环境中的暴露时间,既能改善氧运输和利用能力,又能保持正常强度的运动负荷,且利于代谢产物消除,利于疲劳恢复。但由于绝对训练量比平原低,运动后最大心率和最大乳酸域浓度都降低。
1.3选择高原训练的最佳时间
高原训练节奏一般安排为三个阶段:前期准备阶段1)、高原训练期2)、下高原后阶段3)。
1)一般为2～4周,一般安排强度中等,训练量相对大些的训练,以打好有氧、力量、专项训练基础,且易于同高原训练衔接。
2)最适当的持续时间应为4～6周。时间过短,不利于适应性变化;反之持续时间过长,可能导致肌肉萎缩,线粒体数量下降等一系列不良影响。高原训练持续时间的长短还取决于高原的高度及训练的强度,适宜的高度与训练强度才能有效提高运动成绩。
3)此阶段的最佳时间是影响比赛成绩和评定高原训练效果的一个重要环节。研究材料发现,从高原返回平原到比赛,有三个最佳峰值时间点。第一个时期是下高原后的2～6天;第二个时期是14～24天;第三个时期是35～45天。
2常见生理指标的应用
2.1心率
晨脉的变化能间接反应心血管的机能状况,该指标具有敏感性和易采集性,应纳入高原训练日常机能监控指标体系中作为运动员主观疲劳感的一个客观指标。在高原训练期间,基础心率如有突然升高或下降(10～12次/分),并持续2天以上,表明运动员对负荷反应较大,机能状况下降,应适当调整训练量。
高原训练期间运动心率的测试,可使教练员在第一时间了解和掌握运动员对负荷的反映情况,从而及时调整训练。高原训练初期,极量运动时的心率会有所下降,机体适应后,同等负荷后心率上升且稍高于平原水平。高原训练后期,运动员在相同负荷运动后即刻心率降低,且恢复速度加快,提示运动员机能状况有所改善。
2.2最大摄氧量
最大摄氧量(VO2max)是反映人体运动能力的一项关键指标,运动员进入高原后,由于大气氧分压的降低,人体血氧饱和度急剧下降,组织细胞利用氧量相应减少,势必降低了运动员的VO2max,使运动能力受到制约。高原训练中后期值回升,后期及返回平原后呈超量代偿,超过平原值。VO2max水平的提高机制是肺通气量、潮气量、心搏量、血液运输氧的能力和肌肉氧化能力的增加,高原训练期间测试此指标对机体有氧工作能力评价有重要的意义。
2.3体重
高原训练期间进行体重和体成分的监测对指导运动员达到理想体重、发挥运动潜能、提高运动能力,帮助教练员找到合理的体重调控方法,合理安排训练及膳食营养有重要意义。长期经受高原应激,瘦体重和体脂%明显下降,且下降的大小与海拔高度密切相关。在高原上体重的丢失首先是脱水,其次是骨骼肌质量的下降和脂肪的丢失,且骨骼肌质量下降同时肌纤维也变小。
3血液生化指标的应用
3.1红细胞和血红蛋白
血红蛋白(Hb)和红细胞(RBC)的指标相对稳定,高原训练中可利用这一指标评定运动员机能状态、训练水平,预测运动能力,尤其是耐力性项目或速度耐力性项目成绩的评定。
高原训练第1周Hb和RBC都有所升高:低氧刺激使脾脏及容量血管收缩使大量红细胞进入血循环、脱水使血液浓缩、肾脏生成更多的促红细胞生成素释放入血和引起骨髓造血功能增强;第2周接近平原时的水平;3～4周时略显下降,但仍高于平原值,Hb和RBC比起第一周浓度的下降具有重要意义,它降低了血液粘度,减少循环阻力,在机体运动时血浆水分丧失相对浓缩增高,保证Hb含量提高但又不至于明显影响血液流变性。这种运动中Hb和RBC水平的不显著变化,表明运动员能够适应并承受血液中较大幅度的工作性变化而使血液能维持在正常状态,并且对于提高氧的运输能力仍有较大的机能潜力;从高原回到平原后,则Hb和RBC比高原训练前水平高,即高原缺氧环境提高了机体的有氧工作能力。
3.2血乳酸
血乳酸值的变化规律能反映运动员体能状态和能力及机体对缺氧环境的适应,同时也是衡量机体骨骼肌代谢能力的反应指标。高原训练初期,缺氧时运动引起肌乳酸大量生成、糖分解加速,致使丙酮酸和NADH生成加快而线粒体氧化能力抑制,加之肾上腺素敏感性增高,糖酵解增加导致乳酸和丙酮酸生成增多。高原训练后期血乳酸值降低,即机体适应了缺氧环境致中枢神经系统发放冲动减少,儿茶酚胺含量减少动员葡萄糖减少,肌乳酸净释放量减少,肌肉氧化消除乳酸能力增强,血乳酸浓度降低,提示机体代谢能力提高。
3.3血睾酮与皮质醇
睾酮(T)能刺激组织摄取氨基酸,促进核酸和蛋白质的合成等使机体出现正氮平衡。T水平反映了机体内分泌的功能状态,是绝对力量的代表指标。良好的内分泌环境是运动员保持其良好竞技状态的重要前提和保障,高原训练对血睾酮的总的影响为下降趋势,这种下降是由于大强度训练使T分泌细胞的分泌机能产生抑制造成的,是非中枢性的。当运动员血睾酮水平低于正常范围的下限,就会导致运动员机能下降。
高原大强度运动中皮质醇(G)水平上升,G可以通过影响GnRH(促性腺素释放素)的释放、降低垂体LH(促黄体生成激素)分泌对GnRH的反应性从而在下丘脑和垂体环节抑制睾酮合成,降低机体免疫力,使运动员对负荷不能适应。T/G在高原训练中的变化能更明确的反映机体合成与分解代谢的平衡状况。
3.4血尿素氮
血尿素氮的指标主要对运动量较为敏感。血尿素氮(BUN)能反映肌肉蛋白质的分解、合成代谢状况及肌肉大强度训练后的损伤和恢复状况。
高原训练期间,运动员BUN变化呈现阶段性特点。初期适应性阶段BUN明显高于平原,且随着运动负荷的改变表现出明显的波动。主要是由于低氧和运动双重刺激下交感肾上腺系统产生大量的肾上腺素,后者通过肾上腺素B受体作用于骨骼肌细胞和脂肪细胞,产生大量的IL-6促进肾上腺皮质分泌糖皮质激素,导致体内肝外蛋白质分解加速供能,尿素产生增加。高原训练后期,即使训练量明显增加,甚至超过平原负荷,运动员BUN水平相对稳定且低于初期阶段。机体对负荷的适应性越差,运动生成的尿素就越多。因此,监测血尿素氮的变化可以对运动员在高原期间的训练量和队员的身体机能状态有全面的了解。
3.5肌酸激酶
肌酸激酶(CK)指标主要对运动强度较为敏感,用于评价骨骼肌承受负荷及组织损伤。血清CK主要是肌肉中的CK通过肌细胞膜进入血液中产生的。高原训练中运动和低氧双重作用、机体相对供能不足、血乳酸堆积带来的酸性产物增加、肌肉反复剧烈收缩带来的机械牵拉损伤等加速了肌细胞膜的破损,CK通过破损的细胞膜渗入血液增加。当高原适应后,血清CK升高但无显著性差异,说明训练强度适应。CK活性的变化反映了机体对运动训练的适应程度及肌肉酸痛程度,运动强度越大、运动中的物理损越重,血液中CK水平的升高越显著。
4高原训练计划的制定及训练期间身体机能综合评定
高原训练计划应遵循生化适应原则:超负荷原、特异性原则、重复性原则。高原训练应根据专项不同选择适应的海拔高度、训练模式、训练时间及下高原时间,同时还应将运动员上高原训练前和高原训练时的的生理机能指标纵向比较综合分析,并结合考虑到各生化指标的独立性、关联性、相互参考性、纵向比较性评定制定和及时调整训练的时间、负荷量、负荷强度和营养补充。
参考文献
[1]冯炜权,冯连世等.运动生物化学研究进展[M].北京:北京体育大学出版社,2006:453-482.
[2]王萍萍,刘凯勋等.不同形式高原训练对运动能力影响的机制[J].四川体育科学,2009,6(2).
[3]顾庆等.优秀竞走运动员高原训练期间训练监控的研究[J].四川体育科学,2006,7(2).
[4]周广科等.山地越野自行车运动员的高原训练[J].南京体育学院学报,2008,7(4).
[5]陈伟,马琳.高原训练对优秀女子赛艇运动员血红蛋白.血清睾酮.血尿素和身体成分的影响[J].中国体育科技,2008,44(4).
关键词高原训练;生理;生化
中图分类号G804文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)042-0134-02
高原训练是利用高原缺氧和运动的双重刺激诱发机体产生强烈的应激反应,有效改善机体运载氧和利用氧的能力,即产生一系列有利于提高有氧运动能力的适应性反应和机体耐受高浓度乳酸的能力。运动员进行高原训练,容易达到超负荷刺激,可显著提高运动水平,但如果掌握不好容易造成疲劳、伤病和不易恢复等过度训练。高原训练方法、内容、时间、强度以及负荷量安排的是否科学合理,直接决定了高原训练的成败。
1高原训练的基本因素
1.1选择训练地的海拔
高原训练根据训练地点可以划分为低海拔(1000～1200米)、中海拔(2000米左右)和高海拔(2800或以下)。目前国际上已基本认同,中海拔高度是提高机体有氧代谢能力的有效高原训练方式,最适高度为2000～2500米。低于2000米,低压缺氧刺激较小,不利于充分挖掘机体的潜力;高于2500米,机体难以承受较大的训练负荷,不利于训练后的恢复。最适高度应具备三个条件:能对机体产生深刻的缺氧刺激,能承受比较大的训练量和强度,不会对运动员的训练后恢复造成不良影响。
1.2选择合适的高原训练模式和方法
高原训练的模式和方法包括传统高原训练、高住低训(HiLo)、间歇性低氧训练(IHT)、低住高训(LoHi)等。几种模式和方法各有优劣势:
传统高原训练较普遍,优点是容易掌握,缺点是骨骼肌蛋白分解加速,易导致骨骼肌萎缩使运动员能够承受的运动负荷强度下降,体能减退,且训练产生的疲劳很难完全恢复;HiLo优点是不会明显降低训练强度同时可使机体发生缺氧习服现象,缺点是住、练两基地海拔相差大,环境难寻,投入人力、物力花费高昂,且在高原所提高的有氧能力,回到平原后也会逐渐消退,训练效果难巩固;IHT能同时对运动员施加缺氧与训练负荷双重刺激,低氧浓度可以人为调节,训练后效果稳定持久,适宜任何强度的运动项目,花费少易推广。但低氧环境训练运动员质感强度会超过实际负荷强度,难以保证负荷强度;LoHi较好的克服了其他低氧训练的缺点,使运动员最大限度地减少在低氧环境中的暴露时间,既能改善氧运输和利用能力,又能保持正常强度的运动负荷,且利于代谢产物消除,利于疲劳恢复。但由于绝对训练量比平原低,运动后最大心率和最大乳酸域浓度都降低。
1.3选择高原训练的最佳时间
高原训练节奏一般安排为三个阶段:前期准备阶段1)、高原训练期2)、下高原后阶段3)。
1)一般为2～4周,一般安排强度中等,训练量相对大些的训练,以打好有氧、力量、专项训练基础,且易于同高原训练衔接。
2)最适当的持续时间应为4～6周。时间过短,不利于适应性变化;反之持续时间过长,可能导致肌肉萎缩,线粒体数量下降等一系列不良影响。高原训练持续时间的长短还取决于高原的高度及训练的强度,适宜的高度与训练强度才能有效提高运动成绩。
3)此阶段的最佳时间是影响比赛成绩和评定高原训练效果的一个重要环节。研究材料发现,从高原返回平原到比赛,有三个最佳峰值时间点。第一个时期是下高原后的2～6天;第二个时期是14～24天;第三个时期是35～45天。
2常见生理指标的应用
2.1心率
晨脉的变化能间接反应心血管的机能状况,该指标具有敏感性和易采集性,应纳入高原训练日常机能监控指标体系中作为运动员主观疲劳感的一个客观指标。在高原训练期间,基础心率如有突然升高或下降(10～12次/分),并持续2天以上,表明运动员对负荷反应较大,机能状况下降,应适当调整训练量。
高原训练期间运动心率的测试,可使教练员在第一时间了解和掌握运动员对负荷的反映情况,从而及时调整训练。高原训练初期,极量运动时的心率会有所下降,机体适应后,同等负荷后心率上升且稍高于平原水平。高原训练后期,运动员在相同负荷运动后即刻心率降低,且恢复速度加快,提示运动员机能状况有所改善。
2.2最大摄氧量
最大摄氧量(VO2max)是反映人体运动能力的一项关键指标,运动员进入高原后,由于大气氧分压的降低,人体血氧饱和度急剧下降,组织细胞利用氧量相应减少,势必降低了运动员的VO2max,使运动能力受到制约。高原训练中后期值回升,后期及返回平原后呈超量代偿,超过平原值。VO2max水平的提高机制是肺通气量、潮气量、心搏量、血液运输氧的能力和肌肉氧化能力的增加,高原训练期间测试此指标对机体有氧工作能力评价有重要的意义。
2.3体重
高原训练期间进行体重和体成分的监测对指导运动员达到理想体重、发挥运动潜能、提高运动能力,帮助教练员找到合理的体重调控方法,合理安排训练及膳食营养有重要意义。长期经受高原应激,瘦体重和体脂%明显下降,且下降的大小与海拔高度密切相关。在高原上体重的丢失首先是脱水,其次是骨骼肌质量的下降和脂肪的丢失,且骨骼肌质量下降同时肌纤维也变小。
3血液生化指标的应用
3.1红细胞和血红蛋白
血红蛋白(Hb)和红细胞(RBC)的指标相对稳定,高原训练中可利用这一指标评定运动员机能状态、训练水平,预测运动能力,尤其是耐力性项目或速度耐力性项目成绩的评定。
高原训练第1周Hb和RBC都有所升高:低氧刺激使脾脏及容量血管收缩使大量红细胞进入血循环、脱水使血液浓缩、肾脏生成更多的促红细胞生成素释放入血和引起骨髓造血功能增强;第2周接近平原时的水平;3～4周时略显下降,但仍高于平原值,Hb和RBC比起第一周浓度的下降具有重要意义,它降低了血液粘度,减少循环阻力,在机体运动时血浆水分丧失相对浓缩增高,保证Hb含量提高但又不至于明显影响血液流变性。这种运动中Hb和RBC水平的不显著变化,表明运动员能够适应并承受血液中较大幅度的工作性变化而使血液能维持在正常状态,并且对于提高氧的运输能力仍有较大的机能潜力;从高原回到平原后,则Hb和RBC比高原训练前水平高,即高原缺氧环境提高了机体的有氧工作能力。
3.2血乳酸
血乳酸值的变化规律能反映运动员体能状态和能力及机体对缺氧环境的适应,同时也是衡量机体骨骼肌代谢能力的反应指标。高原训练初期,缺氧时运动引起肌乳酸大量生成、糖分解加速,致使丙酮酸和NADH生成加快而线粒体氧化能力抑制,加之肾上腺素敏感性增高,糖酵解增加导致乳酸和丙酮酸生成增多。高原训练后期血乳酸值降低,即机体适应了缺氧环境致中枢神经系统发放冲动减少,儿茶酚胺含量减少动员葡萄糖减少,肌乳酸净释放量减少,肌肉氧化消除乳酸能力增强,血乳酸浓度降低,提示机体代谢能力提高。
3.3血睾酮与皮质醇
睾酮(T)能刺激组织摄取氨基酸,促进核酸和蛋白质的合成等使机体出现正氮平衡。T水平反映了机体内分泌的功能状态,是绝对力量的代表指标。良好的内分泌环境是运动员保持其良好竞技状态的重要前提和保障,高原训练对血睾酮的总的影响为下降趋势,这种下降是由于大强度训练使T分泌细胞的分泌机能产生抑制造成的,是非中枢性的。当运动员血睾酮水平低于正常范围的下限,就会导致运动员机能下降。
高原大强度运动中皮质醇(G)水平上升,G可以通过影响GnRH(促性腺素释放素)的释放、降低垂体LH(促黄体生成激素)分泌对GnRH的反应性从而在下丘脑和垂体环节抑制睾酮合成,降低机体免疫力,使运动员对负荷不能适应。T/G在高原训练中的变化能更明确的反映机体合成与分解代谢的平衡状况。
3.4血尿素氮
血尿素氮的指标主要对运动量较为敏感。血尿素氮(BUN)能反映肌肉蛋白质的分解、合成代谢状况及肌肉大强度训练后的损伤和恢复状况。
高原训练期间,运动员BUN变化呈现阶段性特点。初期适应性阶段BUN明显高于平原,且随着运动负荷的改变表现出明显的波动。主要是由于低氧和运动双重刺激下交感肾上腺系统产生大量的肾上腺素,后者通过肾上腺素B受体作用于骨骼肌细胞和脂肪细胞,产生大量的IL-6促进肾上腺皮质分泌糖皮质激素,导致体内肝外蛋白质分解加速供能,尿素产生增加。高原训练后期,即使训练量明显增加,甚至超过平原负荷,运动员BUN水平相对稳定且低于初期阶段。机体对负荷的适应性越差,运动生成的尿素就越多。因此,监测血尿素氮的变化可以对运动员在高原期间的训练量和队员的身体机能状态有全面的了解。
3.5肌酸激酶
肌酸激酶(CK)指标主要对运动强度较为敏感,用于评价骨骼肌承受负荷及组织损伤。血清CK主要是肌肉中的CK通过肌细胞膜进入血液中产生的。高原训练中运动和低氧双重作用、机体相对供能不足、血乳酸堆积带来的酸性产物增加、肌肉反复剧烈收缩带来的机械牵拉损伤等加速了肌细胞膜的破损,CK通过破损的细胞膜渗入血液增加。当高原适应后,血清CK升高但无显著性差异,说明训练强度适应。CK活性的变化反映了机体对运动训练的适应程度及肌肉酸痛程度,运动强度越大、运动中的物理损越重,血液中CK水平的升高越显著。
4高原训练计划的制定及训练期间身体机能综合评定
高原训练计划应遵循生化适应原则:超负荷原、特异性原则、重复性原则。高原训练应根据专项不同选择适应的海拔高度、训练模式、训练时间及下高原时间,同时还应将运动员上高原训练前和高原训练时的的生理机能指标纵向比较综合分析,并结合考虑到各生化指标的独立性、关联性、相互参考性、纵向比较性评定制定和及时调整训练的时间、负荷量、负荷强度和营养补充。
参考文献
[1]冯炜权,冯连世等.运动生物化学研究进展[M].北京:北京体育大学出版社,2006:453-482.
[2]王萍萍,刘凯勋等.不同形式高原训练对运动能力影响的机制[J].四川体育科学,2009,6(2).
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[4]周广科等.山地越野自行车运动员的高原训练[J].南京体育学院学报,2008,7(4).
[5]陈伟,马琳.高原训练对优秀女子赛艇运动员血红蛋白.血清睾酮.血尿素和身体成分的影响[J].中国体育科技,2008,44(4).