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高原環(huán)境對人體體育運(yùn)動的影響

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高原環(huán)境對人體體育運(yùn)動的影響

  高原訓(xùn)練是指有目的、有地將運(yùn)動員組織到具有適宜海拔高度的地區(qū),進(jìn)行定期的專項運(yùn)動訓(xùn)練的方法。但你知道在高原對人體運(yùn)動能力會有什么影響嗎?下面就讓學(xué)習(xí)啦小編來為大家介紹一下吧,希望大家喜歡。

  高原環(huán)境對人體體育運(yùn)動的影響

  1 高原訓(xùn)練對運(yùn)動能力的影響機(jī)制

  高原訓(xùn)練對機(jī)體產(chǎn)生的生理反應(yīng)是極其復(fù)雜的,并且存在著不同的適應(yīng)規(guī)律。一般認(rèn)為,人在高原低氧條件下,紅細(xì)胞生成增多,呼吸循環(huán)功能增強(qiáng)是機(jī)體在該條件下進(jìn)行的生理性代償?shù)幕痉绞?,而循環(huán)功能的增強(qiáng)是這種代償反應(yīng)最重要的表現(xiàn),機(jī)體通過神經(jīng)反射和高層次神經(jīng)中樞的調(diào)節(jié)、控制作用使心輸出量和循環(huán)血容量增加,補(bǔ)償細(xì)胞內(nèi)降低了的氧含量,從而提高耐受缺氧的能力,適應(yīng)惡劣的低氧環(huán)境,以維持正常的生命活動[6]。

  從目前的研究結(jié)果分析,高原訓(xùn)練對有氧代謝能力的提高有積極作用,其機(jī)制可能是高原訓(xùn)練可改善心臟功能及提高紅細(xì)胞和血紅蛋白水平,有利于氧的傳送;同時,紅細(xì)胞內(nèi)2,3-二磷酸甘油酸濃度增加及骨骼肌毛細(xì)血管數(shù)量和形態(tài)的改善,有利于氧的釋放和彌散,從而導(dǎo)致機(jī)體的V[,o[,2]max]增加。另外,高原訓(xùn)練可使骨骼肌線粒體氧化酶活性升高,導(dǎo)致機(jī)體利用氧的能力及氧化磷酸化能力增加。以上綜合作用使機(jī)體的有氧代謝能力得到提高[1]。

  1.1 高原訓(xùn)練對紅細(xì)胞的影響機(jī)制

  1.1.1 高原訓(xùn)練使機(jī)體出現(xiàn)一系列代償性反應(yīng)

  由于高原自然環(huán)境相對缺氧,導(dǎo)致機(jī)體出現(xiàn)一系列代償性反應(yīng)。首先缺氧較早的反應(yīng)是紅細(xì)胞生成素增加,刺激骨髓造血組織釋放大量的紅細(xì)胞,使血紅蛋白值增加,以便攜帶和運(yùn)送更多的氧氣到體內(nèi)各組織,適應(yīng)機(jī)體的需氧量,所以,高原訓(xùn)練期間最直接最重要的指標(biāo)是血紅蛋白。我國中長跑、游泳、自行車、滑冰等項目多年來高原訓(xùn)練的實踐表明,高原訓(xùn)練期間,運(yùn)動員晨脈下降,血紅蛋白增多,乳酸曲線右移值逐周遞減,筆者跟隨甘肅中長跑、自行車隊高原訓(xùn)練期間對運(yùn)動員主要生理指標(biāo)的探測也證明了這一點(diǎn)。血紅蛋白值的增加,并不是呈直線的,而是呈螺旋狀的,總的趨勢上升,但隨著強(qiáng)度的加大而間或下降[7]。

  1.1.2 高原訓(xùn)練影響紅細(xì)胞的因素

  研究表明,高原可導(dǎo)致機(jī)體紅細(xì)胞(RBC)和血紅蛋白(Hb)不同程度的增加。但關(guān)于高原訓(xùn)練期間促紅細(xì)胞生成素(EPO)的變化情況,研究結(jié)果并不一致[8]。馮連世[9]等通過系統(tǒng)觀察高原訓(xùn)練期間優(yōu)秀中長跑運(yùn)動員血清EPO、RBC、Hb、網(wǎng)織紅細(xì)胞(RC)及血球壓(HCT)的變化規(guī)律,探討高原訓(xùn)練對紅細(xì)胞生成的作用,為科學(xué)地進(jìn)行高原訓(xùn)練提供參考依據(jù)。

  1.1.2.1 高原訓(xùn)練缺氧與EPO EPO是一種調(diào)節(jié)紅系祖細(xì)胞生成的激素,其血清濃度隨血氧含量的變化而發(fā)生相應(yīng)的改變,以維持機(jī)體在低氧或高氧環(huán)境中正常的生理功能,但當(dāng)它的血氧濃度過高或過低時,會引起紅細(xì)胞增多或紅細(xì)胞生成不足。研究表明,只要血氧濃度下降持續(xù)4小時以上,就會刺激體內(nèi)EPO合成的數(shù)量增加,繼之血液中EPO濃度增加,血紅蛋白濃度和血細(xì)胞壓積增高[10]。當(dāng)機(jī)體處于缺氧狀態(tài)下,血中EPO濃度會急劇上升,甚至超過正?;€1000倍以上,但這種變化只在缺氧時間超過4小時以上時才會發(fā)生。

  1.1.2.2 高原環(huán)境與紅細(xì)胞生成 紅細(xì)胞生成增加,通過網(wǎng)織紅細(xì)胞(RC)數(shù)量的增加,血清鐵和鐵蛋白的減少得以表現(xiàn)[11]。與單純地在高原上不參加訓(xùn)練的安靜組相比,高原訓(xùn)練似乎更能促進(jìn)紅細(xì)胞的生成。研究發(fā)現(xiàn),在中等海拔訓(xùn)練和久居高原上不參加訓(xùn)練的安靜組之間,前者的RC明顯增加。這表明缺氧和運(yùn)動這兩種刺激是分別起作用的,紅細(xì)胞生成的促進(jìn)因素不僅只與缺氧程度有關(guān)。另外,在升到海拔4000m高度的過程中Hb濃度會直線上升,當(dāng)EPO的活性和血氧飽和度降到低于60%時,Hb濃度又顯著降低[12]。

  1.1.3 高原訓(xùn)練與2,3-二磷酸甘油酸

  高原訓(xùn)練可增加紅細(xì)胞的生成,從而提高紅細(xì)胞的更新率,使幼稚紅細(xì)胞的數(shù)量穩(wěn)定,由于幼稚紅細(xì)胞更易變形,運(yùn)氧到工作肌的效率比老細(xì)胞更高,所以運(yùn)動員的運(yùn)動能力就會提高,這可部分地歸因于2,3-二磷酸甘油酸(2,3-DPG)濃度在幼稚紅細(xì)胞中較高,它使收縮肌存在部分氧壓時,血紅蛋白對氧的吸引力下降,提高了血紅蛋白釋放氧的能力,從而使肌體獲得更多的氧。高原訓(xùn)練的主要目的之一就是要提高紅細(xì)胞中2,3-DPG水平,以彌補(bǔ)紅細(xì)胞的破壞對運(yùn)動能力所產(chǎn)生的負(fù)面影響[9]。

  1.2 高原訓(xùn)練與線粒體

  1.2.1 低氧對線粒體的影響

  低氧及在Ca[2+]存在的條件下,可激活黃嘌呤氧化酶作用于次黃嘌呤的反應(yīng),分子氧單電子還原為超氧自由基,并引發(fā)線粒體膜過氧化反應(yīng)而損害呼吸氧化磷酸化[13]。研究指出[14],長期高原缺氧導(dǎo)致骨骼肌橫斷面和線粒體明顯下降。通過適宜的高原訓(xùn)練,促進(jìn)了氧運(yùn)輸系統(tǒng)的改善,增加毛細(xì)血管分布和線粒體的數(shù)量和體積,提高了氧化酶的活性等[9]。

  1.2.2 高原訓(xùn)練與蘋果酸脫氧酶(MDH)

  MDH是機(jī)體有氧代謝途徑中的催化酶之一,它是線粒體基質(zhì)的標(biāo)志酶。實驗表明,有訓(xùn)練者M(jìn)DH活性的提高與SDH(琥珀酸脫氫酶)活性的提高是一致的,均表示有氧氧化能力的提高,所以選用MDH作為有氧氧化途徑中酶的代表,以反映機(jī)體有氧氧化能力。研究指出[15],模擬不同海拔高度進(jìn)行1周耐力訓(xùn)練后,平原效應(yīng)期間,大鼠腓腸肌有氧代謝能力的變化趨為:第1周MDH活性下降,第2周顯著回升。其中,2000m組MDH活性變化較穩(wěn)定,且第2周MDH活性提高,并顯著高于平原訓(xùn)練的對照組,表明高原訓(xùn)練有利于提高線粒體的活性。

  1.3 高原訓(xùn)練對心血管功能的影響

  1.3.1 高原訓(xùn)練對心臟的影響

  心電圖 對高原訓(xùn)練運(yùn)動員心電圖的研究[5]發(fā)現(xiàn),高原訓(xùn)練期間及返回平原后運(yùn)動員左右心室電圖壓均較比上高原前顯著增加,可能是缺氧環(huán)境下訓(xùn)練負(fù)荷使心室容積負(fù)荷增加,是心臟代償適應(yīng)的結(jié)果。另外,經(jīng)高原訓(xùn)練后,運(yùn)動員普遍呈竇性心動過緩,這種傾向更為明顯[4]。

  心率 李樺等對中日競走運(yùn)動員在高原訓(xùn)練的運(yùn)動員進(jìn)行一系列生理測試,結(jié)果表明:高原訓(xùn)練后期心率明顯低于高原訓(xùn)練前期。運(yùn)動中的最高心率在高原及平原均達(dá)到通常公認(rèn)的極限下負(fù)荷(180次/分)的心率水平[4]。

  血清CK、LDH及其同工酶 高原訓(xùn)練期間,血清LDH[,1]/LDH[,2]及CK-MB值升高,而CK-MM值卻有所下降,說明高原訓(xùn)練對骨骼肌和心肌的刺激方式有所不同。高原訓(xùn)練可增加心臟的負(fù)擔(dān),但可減輕骨骼肌的損傷程度[16]。

  1.3.2 高原訓(xùn)練對呼吸功能的影響

  低氧與肺血管結(jié)構(gòu)重建 肺血管結(jié)構(gòu)重建是指肺血管壁細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)因低氧、高血流剪切力和炎癥等損傷因子發(fā)生的血管結(jié)構(gòu)改變。肺血管壁的內(nèi)皮細(xì)胞(EC)、平滑肌細(xì)胞(SMC)和成纖維細(xì)胞(FIB)的增殖、分化和細(xì)胞外基質(zhì)合成增多與堆積等變化是肺血管結(jié)構(gòu)成分對缺氧刺激的反應(yīng)。膠原蛋白和彈性蛋白的合成增多、降解減少是肺動脈壁增厚和順應(yīng)性降低的代償性反應(yīng)[17]。

  肺通氣功能 劉海平[18]等通過對9名世居高原的運(yùn)動員從高原下平原訓(xùn)練期間肺通氣功能的測試發(fā)現(xiàn),在平原第9天左右,肺功能處于良好狀態(tài),在通常指標(biāo)的變化圖上,出現(xiàn)了一個較高的峰值,表明肺通氣功能有所加強(qiáng)。

  最大攝氧量 對高原的效應(yīng)許多學(xué)者眾說紛紜,如Buskir E R[19]等認(rèn)為低氧訓(xùn)練可增加平原時最大吸氧量(V[,o[,2]max]),但Saltin B[20]等研究表明,自行車運(yùn)動員在海拔2300米高原訓(xùn)練后V[,o[,2]max]卻下降??娝乩さ萚5]研究發(fā)現(xiàn),高原訓(xùn)練兩周后,V[,o[,2]max]絕對值和相對值較平原分別下降,返回平原2周后,V[,o[,2]max]較平原有不同程度的升高,且最大功率明顯提高。

  緩沖系統(tǒng) 運(yùn)動員初到高原,緩沖系統(tǒng)偏酸。到了后期脫離了偏酸狀態(tài),說明通過高原訓(xùn)練緩沖系統(tǒng)的能力有所提高[4]。

  1.4 高原訓(xùn)練對血乳酸的影響

  高原訓(xùn)練后期與前期相比,乳酸代謝明顯改善,血乳酸—速度曲線右移[4]。還表現(xiàn)在以相同強(qiáng)度運(yùn)動時,高原的乳酸值明顯高于平原,以及高原訓(xùn)練后乳酸濃度下降,逐漸接近平原安靜值。推測原因可能是:(1)乳酸的生成延遲;(2)乳酸的消除能力增強(qiáng);(3)緩沖系統(tǒng)功能提高[4]。

  2 小結(jié)

  高原訓(xùn)練的效果受運(yùn)動員的訓(xùn)練水平、運(yùn)動量和運(yùn)動強(qiáng)度、訓(xùn)練時間長短等因素的綜合影響,有關(guān)高原訓(xùn)練的研究結(jié)果,會有許多分歧和爭議。在機(jī)體對高原訓(xùn)練的生理適應(yīng)研究中,EPO的變化規(guī)律及其適應(yīng)機(jī)制、紅細(xì)胞升高的機(jī)理、蛋白質(zhì)的代謝特點(diǎn)及激素的變化與調(diào)節(jié),高原訓(xùn)練的營養(yǎng)與恢復(fù)等問題,仍將是今后研究的重點(diǎn)。

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