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运动医学分会--低氧训练最新研究进展

来源: 发布日期:2011-10-27 18:53:01浏览:4848次

 

低氧训练最新研究进展

北京体育大学 

Hu Yang

Beijing SportUniversity

从广义上说,利用自然或人工低氧环境进行训练,提高运动员体能的方法均可称为低氧训练。因此,低氧训练应包括高原训练(high altitude training)、高住高训(living high–training high, HiHi)、高住低训(living high–training low, HiLo)、高住高练低训(living high–exercise high-training low, HiHiLo)、低住高练(living low–exercise high, LoHi)、间歇性低氧训练(intermittent hypoxic training, IHT)等多种方式。由于高原训练有着雄厚的研究和应用基础,而且其他的低氧训练方法又是从高原训练发展而来的,因此习惯上还是将高原训练和低氧训练分开来,将低氧训练的概念定义为:利用人工低氧环境进行训练,提高运动员体能的方法,范畴仅限于HiHiHiLoHiHiLoLoHiIHT

根据对中国运动医学杂志从2005年第1期到2007年第4期发表论文的统计,可以看出在总数525篇论文中有39篇关于低氧训练的论文,占7.43%。可见低氧训练在最近的3年中还是运动医学界研究的一个热点问题。

一、我国低氧训练的研究现状

统计表明,在上述39篇低氧训练的论文中,有关HiLo/HiHiLo的论文为20篇(占51.3%),IHT 7篇(占17.9%),其他为低氧环境下运动时一般性人体及动物学研究。可见,HiLo/HiHiLo仍然是目前低氧训练研究的重点。其研究主要集中在如下几个方面:

(一)提高运动能力机理的研究

李晓霞(2005)报道,在HiLo初期RBCHbHct即有所升高,第19天后达到最高峰。EPOHiLo初期就有升高变化,11天后出现高峰。这一高峰与间歇性低氧暴露19天后RBCHbHct的高峰有关,表明HiLoEPO形成存在着慢性积累的过程,而红细胞的生成与释放对EPO存在量的依赖效应。

李俊涛(2006)等探讨了HiHiLo对优秀女子中长跑运动员心功能的影响,发现低氧训练对心脏功能无不良影响,低氧居住在某种程度上有利于心脏功能的恢复[1]

张缨(2005)等通过不同氧浓度的HiHiLo观察足球运动员红细胞等血象指标的变化。结果表明,氧浓度为14.2%HiHiLo15.4%相比,能更快更有效地提高红细胞和血红蛋白的生成[2]

(二)应用效果预测指标的研究

刘媛媛(2006)等观察了HiHiLo中优秀女子中长跑运动员网织红细胞参数及血红蛋白的变化规律。结果表明,网织红细胞参数在不同时段显著增加,未成熟网织红细胞和网织红细胞成熟指数是低氧训练的敏感指标,并与血红蛋白变化存在一定关联性。提示未成熟网织红细胞和网织红细胞成熟指数可作为低氧训练效果的预测指标。

雷雨晨(2005)等观察了HiLo过程中脉搏血氧饱和度(SpO2)Hb的变化规律。结果表明,急性低氧运动时, SpO2一直处于低水平,至恢复期10分钟仍未恢复到运动前水平,且SpO2Hb的变化存在较大个体差异和一定的关联性。提示可以将SpO2作为低氧训练效果的预测指标[3]

(三)对免疫机能影响的研究

罗琳(2006)等观察了4周模拟海拔3000HiHiLo过程中红细胞CD35数量及红细胞C3bRRICR的变化[4],发现4周后实验组和对照组CD35数量较实验前分别下降了4.9%10.5%(P<0.05),红细胞C3b受体花环率较实验前分别下降了16.7%24.9%(p<0.01),红细胞IC花环率较实验前分别升高了29.9%(P<0.05)32.4%。表明HiHiLo对人体红细胞CD35数量的影响不如对红细胞CD35活性的影响明显;且HiHiLo影响RBC-C3b RRRBC-ICR较低住低训更明显; HiHiLo 3周后实验组运动员出现临床上的继发性免疫低下现象,4周末有所好转。

朱荣(2006)等报导,4HiHiLo后实验组和对照组CD58表达分别较实验前下降了33.14%30.29%,两组间有显著性差异(P<0.05) CD59表达分别下降了10.38%9.68%,两组间无显著性差异。提示HiHiLoLoLo均可影响, HiHiLo对人体红细胞CD58CD59表达的影响更为明显19

王恬(2006)等对12名女子赛艇运动员HiHiLoLoHi过程中CD3+CD4+CD8+NK细胞及NKT细胞的变化进行了观察[5]。结果表明,模拟低氧训练过程中不同训练时期对免疫指标产生的影响不同,主要表现为低氧训练后期部分免疫指标出现显著性差异。同时,不同模拟低氧训练方式对人体免疫功能产生的影响也有差异,HiHiLo组比LoHi组免疫抑制现象更为明显。NKT细胞对低氧训练表现出较为明显的反应,可考虑作为首选指标监测机体的免疫状况。

二、国外低氧训练的研究现状

以“living high training lowHiLo”为关键词组在Medline上搜寻,可以发现国外学者2005年以来共发表11HiLo的相关论文。在这11篇论文中,有9篇是以优秀运动员为实验对象对HiLo的应用性进行的研究[811-1517]。与国外的研究相比较,国内目前的研究主要还是以机理为主。从所发表的论文看,虽然国内在机理方面的研究质量优于国外同类研究,但HiLo是一项应用性特别强的研究,显然大家与国外的研究相比缺乏应用性研究。

Medline上公布的2005年至今的有关“高住低训”对运动能力影响的论文表明,HiLo对优秀运动员运动能力的提高有明显作用。部分检索结果见下表。

序号

题目

编辑

文献来源

受试者

高住低训实施计划

生理生化指标

运动能力

11

Live high-train low associated with haemoglobin mass as preparation for the 2003  World Championships in two native European world class runners 

Wehrlin JP

Br J Sports Med. 2006, 40(2):e3

15000m长跑运动员,1名马拉松运动员

居住高度:2500m18h/

训练高度: 1800 m

延续时间: 26

血红蛋白量分别提高了3.9%7.6%,红细胞量分别提高了5.8%6.3%

5000 m跑运动成绩提高了24秒,马拉松运动员成绩提高了9

22

Living high-training  low: tolerance and acclimatization

in elite endurance athletes

Brugniaux JV

Eur J Appl Physiol. 2006, 96 (1):66-77

11名越野滑雪运动员;12名游泳运动员;18名跑步运动员

对照组:居住、训练高度均为1200m

高住低训组:低氧条件下(氧气浓度相当于2500m高度)游泳运动员居住5天,滑雪和跑步运动员 6天;3000m时游泳运动员居住8天,滑雪运动员6天,跑步运动员12天;3500m时滑雪运动员居住6天,均为12h/天,训练高度均为1200m

低氧运动中血氧饱和度的变化幅度降低

有氧运动能力提高

33

Eighteen days of “living high, training low” stimulate erythropoiesis enhance aerobic performance in elite middle- distance runners

Brugniaux JV

J Appl Physiol. 2006,100(1):203-211

11名优秀中距离跑步运动员

对照组:居住、训练高度均为1200m

高住低训组:2500m高度居住6天,3000m高度居住12天,14h/天,训练高度为:1200m

VO2max、最大有氧输出功率增加;通气阈所对应的摄氧量和通气量上升; 19km/h10分钟跑心率下降;血清转铁蛋白受体和血红蛋白含量上升

有氧运动能力提高

44

Live high-train low for 24 days increases hemoglobin mass and red cell volume in elite endurance athletes.

Wehrlin JP

J Appl Physiol. 2006, 100(6): 1938-1945

国家队男、女赛跑运动员各5

居住高度:2500m18h/

训练高度:男 1800m

      1000m

延续时间:24

血红蛋白含量、红细胞计数、血清EPO、转铁蛋白、可溶性转铁蛋白受体、红细胞比容均显著性增加

5000m跑成绩平均提高约18

55

Hypoxic ventilatory response is correlated with increased submaximal exercise ventilation after live high, train low

Townsend NE

Eur J Appl Physiol. 2005,  

94(1-2): 207-15

33名自行车运动员和三项全能运动员

对照组:居住在海拔600m

高住低训1组(常压低氧): 2650m高度居住20天,8-10 h /天。训练高度:600m

高住低训2组(常压低氧):2650m高度居住20天,8-10h/天。其中每5天低氧暴露后有2天常氧居住,训练高度:600m

高住低训组的次最大负荷下的肺通气量均上升

运动成绩提高

由于高原气候的影响,世居平原的运动员到高原进行训练时血液会发生浓缩。因此,国外学者对高原训练的效果提出质疑:高原训练使血红蛋白(Hb)提高是由于血液浓缩,血浆容量减少所致,还是确实因为缺氧使体内造血功能提高,Hb真正得到了提高[10]。目前,国外学者们较为推崇的评价高原和低氧训练效果的新指标为血容量、血浆容量和红细胞容量(RBCmassmlml/kg体重)之间的关系,用RBCmassred blood cell mass)进行评价,以确切反映高原训练后运动员的携氧功能是否得到真正的提高。

RBCmass的测定方法有多种,如伊文思蓝染色测试法、CO重呼吸测试法、131I135I51Cr同位素标记法等等。51Cr标记是国际上公认的测试红细胞容量最规范且最可靠的方法。但这些方法均有其不足之处。如同位素标记法会对人体健康造成不利影响;CO重呼吸法会过高估算血容量值,不易检测出Hbmasshemoglobin mass)的微小升高;伊文思蓝染色法会过高估算HbmassRBCmass等等。近年来,又提出用53Cr标记测试红细胞容量来估算RBCmassHbmass

    三、今后的研究展望

(一)低氧训练中的免疫机能下降问题

低氧刺激、训练、环境气候、持续时间均可能是导致继发性红细胞免疫活性低下的原因之一。运动员免疫能力的低下,将不利于运动员进行大运动量训练,易感染疾病。从所发表的论文看,无论是国内还是国外,学者们均开始重视这方面的研究[18]。可以认为,低氧训练实施过程中运动员正常免疫功能的维持将是今后的一个研究热点。

(二)低氧训练效果的个体差异问题

研究表明,运动员对低氧训练的适应存在着较大的个体差异,如何针对运动员的个体差异制定出具有个性特征的低氧暴露计划,是取得更好训练效果的保证。基因多态性与低氧训练适应的个体差异的相关性研究正在被人们所重视。刘海平(2006)等的初步研究发现,HIF-1α基因SNP/C1772TeNOS 基因VNTR/4ba 与低氧训练效果的个体差异性相关联。具有CT基因型 , CT/ba复合基因型的受试者能更好的适应低氧环境[7]

(三)低氧训练的大众健身效果问题

低氧会引起人体在代谢方面发生一系列变化,如基础代谢率增高,运动时耗氧量明显高于常氧环境,食欲抑制,胃/肠道消化吸取功能下降,甘油三酯浓度、肝素后脂蛋白脂肪酶及骨骼肌蛋白脂肪酶活性提高等。此外,低氧还会使骨骼肌胰岛素受体密度增加,对胰岛素反应能力增强,提高组织摄取葡萄糖的能力。这些影响无疑对减体重、防治代谢综合症有积极意义。但其机理、应用模式和有无副作用等有待研究与探讨。

参考文献

1]李俊涛,曾凡星,胡扬,等. 低氧训练中优秀女子中长跑运动员CKMB和心电图∑T/R的变化. 中国运动医学杂志, 2006, 25314-316

2]张缨,胡扬. 不同氧浓度的高住高练低训对红细胞等血象指标的影响. 体育科学, 2005, 1129-32

3]雷雨晨,胡扬,田野,等. 高住低训过程中血氧饱和度变化及其与血红蛋白变化的关系. 中国运动医学杂志, 2005, 2203-206

4]罗琳,张缨. 高住高练低训对足球运动员红细胞CD35数量及活性变化的影响. 中国运动医学杂志, 2006, 4395-398

5]王恬,陈佩杰,高炳宏. 模拟低氧训练对女子赛艇运动员淋巴细胞亚群等指标变化的影响. 体育科学, 2006, 659-61

6

朱荣,张缨,蔡爱洁. 高住高练低训对足球运动员红细胞CD58CD59      

T淋巴细胞CD2表达的影响. 中国运动医学杂志, 2006, 3320-340

7

刘海平,胡扬. 低氧诱导因子-1α和一氧化氮合酶基因多态性与低氧训练效

果关联性研究. 华人运动生理与体适能学者学会,2006 天津

8Julien V. Brugniaux, Laurent Schmitt, et al. Living high-training low: tolerance and acclimatization in elite endurance athletes. Eur J Appl Physiol, 2006, 96: 66–77

9Levine, Stray-Gundersen. Positive effects of intermittent hypoxia (live high-train low) on exercise. performance are mediated primarily by augmented red cell volume. J Appl Physiol, 2005, 99: 2053–2058

10Christopher J. Gore, Will G. Hopkins, et al. Errors of measurement for blood volume parameters: a meta-analysis. J Appl Physiol, 2005, 99: 1745–1758

11Robach P, Schmitt L, Brugniaux JV. Living high-training low: effect on erythropoiesis and maximal aerobic performance in elite Nordic skiers. Eur J Appl Physiol, 2006, Jun 20

12Schmitt L, Millet G, Robach P, et al. Influence of "living high-training low" on aerobic performance and economy of work in elite athletes. Eur J Appl Physiol, 2006, 97(5):627-36

13Robach P, Schmitt L, Brugniaux JV, et al. Living high-training low: effect on erythropoiesis and aerobic performance in highly-trained swimmers. Eur J Appl Physiol, 2006, 96(4):423-33

14Brugniaux JV, Schmitt L, Robach P, et al. Eighteen days of "living high, training low" stimulate erythropoiesis and enhance aerobic performance in elite middle-distance runners. J Appl Physiol, 2006, 100(4):1435

15Wehrlin JP, Zuest P, Hallen J, et al. Live high-train low for 24 days increases hemoglobin mass and red cell volume in elite endurance athletes. J Appl Physiol, 2006, 100(6):1938-45

16Zoll J, Ponsot E, Dufour S. Exercise training in normobaric hypoxia in endurance runners. III. Muscular adjustments of selected gene transcripts. J Appl Physiol, 2006, 100(4):1258-66

17Wehrlin JP, Marti B. Live high-train low associated with increased haemoglobin mass as preparation for the 2003 World Championships in two native European world class runners. Br J Sports Med, 2006, 40(2):e3

18Tiollier E, Schmitt L, et al. Living high-training low altitude training: effects on mucosal immunity. Eur J Appl Physiol, 2005, 94(3):298-304

19]朱荣,等. 高住高练低训对足球运动员红细胞CD58CD59T淋巴细胞CD2表达的影响. 中国运动医学杂志,2006253):320

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