积极性和消极性恢复对青年男子田径运动员不同间歇时间高强度间歇训练效果的影响

孙 一，裴晶晶，李 丹，朴忠淑



积极性和消极性恢复对青年男子田径运动员不同间歇时间高强度间歇训练效果的影响

孙 一，裴晶晶，李 丹，朴忠淑

吉林大学 体育学院, 吉林 长春 130012

高强度间歇训练；恢复方式；能量代谢；肌氧含量；近红外光谱技术

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

20名青年男子田径运动员（主项为中长跑项目，国家一级运动员）自愿参加本研究。年龄（21.2±2.0）岁，身高（1.83±0.04）m，体重（60.0±5.1）kg，体重指数（body mass index，BMI）为（17.9±1.5）kg/m2，体脂百分比（韩国产Inbody 520型体成分仪）为（13.6±2.1）%，右腿股外侧肌皮下脂肪厚度为（6.35±1.26）mm，专项训练年限（5.7±1.9）年。所有受试者身体健康，无急慢性疾病，近期无运动损伤。实验前告知其注意事项和运动风险并签订知情同意书。本实验在吉林大学体育学院运动人体科学实验室完成。

1.2 实验设计

1.4 HIT力竭实验与指标测定

1.5 肌氧含量测定

利用NIRS法连续监测肌氧含量变化，检测仪器为实时无创无线近红外光肌氧监测仪（MOXY NIRS SmO2，美国）。选择人体最大且在该运动中作为主要原动肌肉的股四头肌外侧头（即股外侧肌）作为肌氧含量的监测点，将探头纵向置于右侧大腿髌骨中点上10～12 cm处，探头的轴线平行于大腿（用记号笔标记探头在皮肤上的位置以便下次实验将探头置于同一位置）。为防止汗水的影响，在探头与皮肤之间贴一层超薄透光塑料膜并用一特制遮光装置固定探头以防止漏光。以蓝牙方式连接肌氧监测仪与电脑，每1 s采集一次数据，由软件根据比尔-兰伯特定律（Beer Lambert law, 即光密度定律）取氧合血红蛋白（oxyhaemoglobin, HbO2）、脱氧血红蛋白（deoxyhaemoglobin, HHb）、血红蛋白总量（total haemoglobin，tHb）和组织氧合指数（tissue oxygenation index，TSI）。TSI单位为%，其余均为μM·cm（micromolar-centimeter units）。将各指标力竭运动后的吸光度与基础值（测定实验前安静状态下30 s的平均值）之差（运动后－基础值）作为该指标的变化值，分别记作△HHb、△HbO2、△tHb（单位：μM·cm）和△TSI（单位：%）；获得各指标每s的变化值即变化率，所有变化率的平均值即为该指标的平均变化率，分别记作△HHbrate、△HbO2rate、△tHbrate（单位：μM·cm/s）和△TSIrate（单位：%/s）。

1.6 能量代谢率

1.7 统计学处理

所有数据以“±”表示，使用SPSS 20.0 for Windows统计软件进行数据分析。AR和PR时ET比较使用配对检验；短间歇HIT时AR、PR和PR2以及长间歇HIT时PR、AR和AR2各参数比较使用协方差分析，多重比较使用LSD检验。＜0.05定义为具有统计学差异。

2 结果

2.1 受试者一般情况与递增负荷实验测试

所有受试者均完成了全部实验，受试者递增负荷实验测试结果以及各指标变异系数（coefficient of variation，CV）见表1。

表1 递增负荷实验测试结果

2.2 不同恢复手段对不同间歇时间HIT训练效果和生理反应的影响

表2 短间歇（15 s、30 s）HIT时不同恢复手段的训练效果与生理反应

注：*＜0.05，与PR比较；#＜0.05，与PR2比较。

表3 长间歇（60 s）HIT时不同恢复手段的训练效果与生理反应

注：*＜0.05，与AR比较；#＜0.05，与AR2比较。

2.3 不同恢复手段时肌氧含量的变化

间歇期为15 s和30 s时（表4），△HHb、△HbO2和△TSI在AR和PR均高于PR2（＜0.05），但在AR和PR间无显著性差异（＞0.05）；△HHbrate、△HbO2rate和△TSIrate在AR高于PR和PR2（＜0.05），PR2则高于PR。间歇期为60 s时（表5），△HHb、△HbO2和△TSI在AR和PR均高于AR2（＜0.05），但在AR和PR间无显著性差异（＞0.05）；△HHbrate、△HbO2rate和△TSIrate在PR高于AR和AR2（＜0.05），AR2和AR间无显著性差异（＞0.05）。

表4 短间歇（15 s、30 s）HIT时不同恢复手段肌氧含量的变化

注：*＜0.05，与PR比较；#＜0.05，与PR2比较；表中数据前“﹣”代表下降，比较时取绝对值，下同。

表5 长间歇（60 s）HIT时不同恢复手段肌氧含量的变化

注：*＜0.05，与AR比较；#＜0.05，与AR2比较。

3 讨论

本研究的目的在于对比AR和PR对不同间歇时间HIT效果的影响。假设AR的训练效果优于PR，但本研究结果仅部分验证了这一假设，即对于短间歇HIT（间歇15 s和30 s）时PR的训练效果（ET）优于AR，而长间歇HIT（间歇时间60 s）时采用AR的效果更佳。因此，不同恢复手段对HIT训练效果的影响与间歇时间有关。Bogdanis等[5]证实，反复30 s Wingate实验间歇4 min的HIT中，间歇期进行AR较PR能够显著提高受试者功率输出，与本研究长间歇HIT的结果（ET在AR高于PR）一致。然而，短间歇HIT时不同恢复方式的效果并不肯定，Signorile等[29]的研究证实，反复进行6 s全力冲刺、30 s间歇HIT时，AR对于运动表现（峰值功率和总做功）的影响优于PR，而Dupont等[12]则发现，2次Wingate实验（15 s Wingate→15 s间歇→30 s Wingate）间歇期进行PR时的峰值无氧功率显著高于AR。本研究印证了Dupont等[12]的观点，研究结论不一致可能与受试对象的选取（运动员非运动员）、运动能力的评价标准（ET功率输出）等因素有关。

从供能角度上HIT属于混氧代谢，运动中的能量主要来源于与Hb结合的氧的利用、CP的分解代谢以及无氧糖酵解，恢复期能量底物将部分得到再填充（Hb重新氧合以及CP再合成）。运动中CP大量消耗，糖酵解激活后La产生增多使pH值下降，而酸性环境又有利于肌酸激酶催化CP合成三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）[6]，因此，CP含量在剧烈运动中处于较低水平，只有在运动后的恢复期才能得到恢复。有研究报道，运动后恢复期内将腿部血流阻断，肌肉内CP含量无明显改变，血流通畅后，CP迅速升高，说明CP再合成依赖于可利用的氧量[38]。因此，HIT时供给肌肉收缩的直接能源物质ATP的再合成由无氧和有氧代谢途径共同完成。在本研究中，15 s短间歇HIT时，PR2运动时间（467.3 s）约为PR（784.3 s）的一半，但血La含量（9.3 mmol/L）只较PR（11.8 mmol/L）时下降2.5 mmol/L（21.2%），提示，短间歇HIT时大部分La产生于运动的开始阶段，随后缓慢消除（La消除需要有氧代谢参与），说明运动初始阶段无氧供能代谢比例较高，随后有氧代谢参与供能（再合成CP以及清除La）逐渐增加[19]。因此，间歇期能量底物通过有氧途径再填充的程度是决定训练效果的重要因素，据此推测，不同恢复方式的效果与Hb氧合以及脱氧合速率不同有关。

本研究利用无创NIRS技术进一步探索两种恢复方式时肌氧含量的变化。NIRS中的两个信号尤为重要，其中，HHb或HbO2表征肌组织中氧摄取的变化，TSI反映氧供应与氧消耗的动态平衡[15]。在本研究中，不同恢复时间HIT时AR和PR间肌氧含量各指标均无显著性差异，说明不同恢复方式训练至力竭时Hb脱氧合程度达到基本一致的水平。短间歇HIT（间歇15 s和30 s）中，PR2时△HHb、△HbO2和△TSI低于AR，而△HHbrate、△HbO2rate和△TSIrate则高于PR，这是由运动时Hb脱氧合动力学决定的[7]。运动开始阶段机体相对缺氧是HbO2快速下降的主要原因，而稳定阶段则随着运动与间歇出现氧合和脱氧合周期性波动， △HHbrate、△HbO2rate和△TSIrate在运动时间较短的PR2反而高于运动时间较长的PR。PR时△HHbrate、△HbO2rate和 △TSIrate低于AR，提示，短间歇HIT间歇期进行PR时Hb脱氧合速率减慢，可提供机体更多的O2用于下一次训练，从而提高运动能力。然而，对于间歇期为60 s的长间歇HIT，△HHbrate、△HbO2rate和△TSIrate在AR2和AR间无显著性差异，可能是由于总运动时间以及间歇时间较长，有氧代谢供能已占优势；△HHbrate、△HbO2rate和△TSIrate在AR低于PR，提示，长间歇HIT间歇期进行AR可促进Hb快速氧合。

最后需要强调的是，NIRS信号中除了Hb外还存在肌红蛋白（myoglobin，Mb）吸收光谱，但其浓度在组织中通常为不变量，且与Hb光谱重叠，对总吸收光谱的贡献率很小，因此，可认为导致组织中肌氧含量改变的主要因素是Hb的氧合程度。此外，脂肪含量、生物节律等多种因素可干扰NIRS信号。Spencer等[30]证实，生物节律对运动诱导的HHb变化并未产生显著性效应。反复高强度运动以及蹬车实验中TSI的变异系数为7%～11%，重测信度为0.99[3,25]。有学者质疑脂肪厚度可能对NIRS信号产生干扰[4]。NIRS信号穿透深度约2～3 cm，而本研究受试者体脂百分比只有（13.6±2.1）%，股外侧肌皮下脂肪厚度仅（6.35±1.26）mm，且Quaresima等[27]针对非运动员的研究证实，脂肪厚度并未改变NIRS信号。因此，本研究中NIRS各参数的变化是由运动训练诱导而非测量误差造成的。

4 结论与建议

不同恢复手段对HIT训练效果的影响与间歇时间有关。对于短间歇HIT（间歇15～30 s），间歇期进行PR的训练效果优于AR，其机制与间歇时间过短造成氧供不足的条件下进行PR耗氧量较少、能量消耗较低、Hb脱氧合速率减慢有关；然而，长间歇HIT（间歇时间60 s）间歇期采用AR的效果更佳，其原因在于间歇时间较长、氧供相对充足的情况下进行AR其有氧功率输出增加、Hb快速再氧合所致。本研究结果为教练员和运动员的训练实践提供了一定的借鉴，即不同恢复方式在不同间歇时间HIT训练中的应用可能存在差异。建议长间歇HIT（间歇时间≥60 s）间歇期采用AR，短间歇HIT（间歇时间≤30 s）间歇期使用PR以促进Hb重新氧合以及CP再合成，从而有利于提高训练效果。

需要注意的是，本研究结论是基于男子田径一级运动员为受试对象得出的，是否适用于更高级别运动员、其他项目以及女子运动员尚不得而知，因此应用时需谨慎。今后的研究应选取不同性别、不同项目、不同等级优秀运动员，进一步探讨不同负荷HIT对运动能力的影响以及不同恢复手段的作用效果，以形成最佳HIT训练方案。此外，本研究只对一次急性HIT进行了初探，不同恢复方式对运动能力的长期效应尚需进一步研究。

[1] 黎涌明. 高强度间歇训练对不同训练人群的应用效果[J]. 体育科学, 2015, 35(8): 59-75.

[2] 张学领. 一次大强度训练后不同恢复手段对田径运动员血乳酸清除的影响[J]. 中国体育科技, 2013, 49(4): 8-12.

[3] AUSTIN KG, DAIGLE KA, PATTERSON P,. Reliability of near-infrared spectroscopy for determining muscle oxygen satura-tion during exercise[J]. Res Q Exerc Sport, 2005, 76(4): 440-449.

[4] BOEZEMAN RP, MOLL FL, UNLU C,. Systematic review of clinical applications of monitoring muscle tissue oxygenation with near-infrared spectroscopy in vascular disease[J]. Microvasc Res, 2015, 104: 11-22.

[5] BOGDANIS GC, NEVILL ME, LAKOMY HK,. Effects of active recovery on power output during repeated maximal sprint cycling[J]. Eur J Appl Physiol Occup Physiol, 1996, 74(5): 461-469.

[6] BUCHHEIT M, LAURSEN PB. High-intensity interval training, solutions to the programming puzzle. Part II: anaerobic energy, neuromuscular load and practical applications[J]. Sports Med, 2013, 43(10): 927-954.

[7] CHRISTMASS MA, DAWSON B, PASSERETTO P,. A comparison of skeletal muscle oxygenation and fuel use in sustai-ned continuous and intermittent exercise[J]. Eur J Appl Physiol Occup Physiol, 1999, 80(5): 423-435.

[8] DEVLIN J, PATON B, POOLE L,Blood lactate clearance after maximal exercise depends on active recovery intensity[J]. J Sports Med Phys Fitness, 2014, 54(3): 271-278.

[9] DI PPE, FERRETTI G. The energetics of anaerobic muscle metabolism: a reappraisal of older and recent concepts[J]. Respir Physiol, 1999, 118(2-3): 103-115.

[10]DORADO C, SANCHIS-MOYSI J, CALBET JA. Effects of recovery mode on performance, O2uptake, and O2deficit during high-intensity intermittent exercise[J]. Can J Appl Physiol, 2004, 29(3): 227-244.

[11]DUPONT G, BLONDEL N, LENSEL G,. Critical velocity and time spent at a high level of VO2for short intermittent runs at supramaximal velocities[J]. Can J Appl Physiol, 2002, 27(2): 103-115.

[12]DUPONT G, MOALLA W, MATRAN R,. Effect of short recovery intensities on the performance during two Wingate tests[J]. Med Sci Sports Exerc, 2007, 39(7): 1170-1176.

[13]ETXEBARRIA N, ANSON JM, PYNE DB,. High-intensity cycle interval training improves cycling and running performance in triathletes[J]. Eur J Sport Sci, 2014, 14(6): 521-529.

[14]FISKERSTRAND A, SEILER KS. Training and performance characteristics among Norwegian international rowers 1970-2001[J]. Scand J Med Sci Sports, 2004, 14(5): 303-310.

[15]HAMAOKA T, MCCULLY KK, NIWAYAMA M,. The use of muscle near-infrared spectroscopy in sport, health and medical sciences: recent developments[J]. Philos Trans A Math Phys Eng Sci, 2011, 369(1955): 4591-4604.

[16]HASELER LJ, HOGAN MC, RICHARDSON RS. Skeletal muscle phosphocreatine recovery in exercise-trained humans is dependent on O2availability[J]. J Appl Physiol (1985), 1999, 86(6): 2013-2018.

[18]KORZENIEWSKI B, ZOLADZ JA. Possible mechanisms underl-ying slow component of VO2on-kinetics in skeletal muscle[J]. J Appl Physiol (1985), 2015, 118(10): 1240-1249.

[19]LARSEN RG, MAYNARD L, KENT JA. High-intensity interval training alters ATP pathway flux during maximal muscle contract-ions in humans[J]. Acta Physiol (Oxf), 2014, 211(1): 147-160.

[20]LOPES FA, PANISSA VL, JULIO UF,. The effect of active recovery on power performance during the bench press exercise[J]. J Hum Kinet, 2014, 40(8): 161-169.

[21]MCCULLY KK, IOTTI S, KENDRICK K,. Simultaneous in vivo measurements of HbO2saturation and PCr kinetics after exercise in normal humans[J]. J Appl Physiol (1985), 1994, 77(1): 5-10.

[24]MUKAIMOTO T, SEMBA S, INOUE Y,. Changes in transverse relaxation time of quadriceps femoris muscles after active recovery exercises with different intensities[J]. J Sports Sci, 2014, 32(8): 766-775.

[25]MUTHALIB M, MILLET GY,QUARESIMA V,. Reliability of near-infrared spectroscopy for measuring biceps brachii oxyge-nation during sustained and repeated isometric contractions[J]. J Biomed Opt, 2010, 15(1): 017008.

[26]ORIE J, HOFMAN N, DE KONING JJ,. Thirty-eight years of training distribution in Olympic speed skaters[J]. Int J Sports Physiol Perform, 2014, 9(1): 93-99.

[27]QUARESIMA V, KOMIYAMA T, FERRARI M. Differences in oxygen re-saturation of thigh and calf muscles after two treadmill stress tests[J]. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol, 2002, 132(1): 67-73.

[28]ROBERGS RA. A critical review of the history of low-to moderate-intensity steady-state VO2kinetics[J]. Sports Med, 2014, 44(5): 641-653.

[29]SIGNORILE JF, INGALLS C, TREMBLAY LM. The effects of active and passive recovery on short-term, high intensity power output[J]. Can J Appl Physiol, 1993, 18(1): 31-42.

[30]SPENCER MD, MURIAS JM, LAMB HP,. Are the parameters of VO2, heart rate and muscle deoxygenation kinetics affected by serial moderate-intensity exercise transitions in a single day?[J]. Eur J Appl Physiol, 2011, 111(4): 591-600.

[31]STEPTO NK, HAWLEY JA, DENNIS SC,. Effects of differ-ent interval-training programs on cycling time-trial performance[J]. Med Sci Sports Exerc, 1999, 31(5): 736-741.

[32]TABATA I, IRISAWA K, KOUZAKI M,. Metabolic profile of high intensity intermittent exercises[J]. Med Sci Sports Exerc, 1997, 29(3): 390-395.

[33]TABATA I, NISHIMURA K, KOUZAKI M,. Effects of moderate-intensity endurance and high-intensity intermittent training on anaerobic capacity and VO2max[J]. Med Sci Sports Exerc, 1996, 28(10): 1327-1330.

[34]THEVENET D, TARDIEU-BERGER M, BERTHOIN S,. Influence of recovery mode (passive vs. active) on time spent at maximal oxygen uptake during an intermittent session in young and endurance-trained athletes[J]. Eur J Appl Physiol, 2007,99(2):133-142.

[35]WAHL P, MATHES S, ACHTZEHN S,. Active vs. passive recovery during high-intensity training influences hormonal response[J]. Int J Sports Med, 2014, 35(7): 583-589.

[36]WEST D, CUNNINGHAM D, BEVAN H,. Influence of active recovery on professional rugby union player's ability to harness postactivation potentiation[J]. J Sports Med Phys Fitness, 2013, 53(2): 203-208.

[37]WHITE GE, WELLS GD. The effect of on-hill active recovery performed between runs on blood lactate concentration and fatigue in alpine ski racers[J]. J Strength Cond Res, 2015, 29(3): 800-806.

[38]YOSHIDA T, ABE D, FUKUOKA Y. Phosphocreatine resynth-esis during recovery in different muscles of the exercising leg by31P-MRS[J]. Scand J Med Sci Sports, 2013, 23(5): e313-319.

[39]YOSHIDA T, WATARI H, TAGAWA K. Effects of active and passive recoveries on splitting of the inorganic phosphate peak determined by31P-nuclear magnetic resonance spectroscopy[J]. NMR Biomed, 1996, 9(1): 13-19.

[40]ZAFEIRIDIS A, SARIVASILIOU H, DIPLA K,. The effects of heavy continuous versus long and short intermittent aerobic exercise protocols on oxygen consumption, heart rate, and lactate responses in adolescents[J]. Eur J Appl Physiol, 2010, 110(1): 17-26.

Influence of Active and Passive Recovery on High-intensity Interval Training of Different Interval Duration in Young Male Track and Field Athletes

SUN Yi, PEI Jing-jing, LI Dan, PIAO Zhong-shu

Jilin University, Changchun 130012, China.

G804.2

Ａ

1002-9862(2018)02-0080-07

10.16470/j.csst.201802010

2016-03-25；

2018-01-15

教育部人文社会科学研究一般项目(14YJC890020);吉林大学基本科研项目(XN2014TY01)。

孙一,男,副教授,博士,主要研究方向为体能训练原理,E-mail:sunyi@jlu.edu.cn。