高原-亚高原交替训练对“天花板”现象的干预

钱 钰，步政龙

高原-亚高原交替训练对“天花板”现象的干预

钱 钰1，步政龙2

1.成都体育学院运动医学与健康学院，四川 成都，610041；2.成都体育学院教务处，四川 成都，610041。

目的：通过高原-亚高原交替训练模式对“天花板”现象的干预，探索世居高原藏族中长跑运动员在不同海拔下训练时机体的运动生理学机制。方法：32名运动员随机分为A、B两组，分别进行高原和高原-亚高原交替训练后对相关指标进行监测。结果：（1）实验组安静心率、最大心率、呼吸频率下降，SpO2、VO2max升高；（2）实验组较对照组RBC、HGB增加，HCT降低；（3）实验组安静血乳酸降低，运动后血乳酸升高，升高幅度大于对照组。结论：（1）藏族中长跑运动员在高原训练时存在“天花板”现象；（2）高原-亚高原交替训练模式能有效干预藏族中长跑运动员高原训练“天花板”现象。

高原训练；亚高原训练；“天花板”现象；藏族中长跑运动员

高原训练可以提高机体的有氧代谢能力，改善心脏功能。在高原缺氧环境下能刺激机体红细胞和血红蛋白水平升高，从而使氧的运输能力增强。世居高原藏族中长跑运动员长期生活在高原低氧环境中，各项生理机能发生改变，但这些变化对藏族中长跑运动员高原训练是不利的，比如高原训练强度小，绝对运动量低，不易提高运动能力，不利于疲劳恢复[1]等。藏族中长跑运动员具有心肺功能较强的“高原优势”，但在高原训练期间难以将运动员的“高原优势”转化成“高原优胜”。近年来，随着各运动队在亚高原训练取得较好的成效，亚高原训练也逐渐受到重视。亚高原的低氧刺激程度不够深，但在训练上能够近平原的训练强度，既保持一定强度训练又有比平原更深刻的缺氧刺激[2]。因此，探寻更合理的训练模式、理论，打破高原训练、亚高原训练的瓶颈成为我国运动实践的迫切要求。为此，本文拟从机体对高原适应的生理机能极限（“天花板”现象）的角度，探寻高原运动员通过“高原-亚高原交替训练”来解决单一高原训练因强度降低而引起运动能力退化的缺陷，同时弥补单一亚高原训练因低氧刺激程度不够深而导致心肺功能降低的问题，“心肺功能要提高、运动训练也能上强度”进而提高中长跑运动成绩目的。

1 对象与方法

1.1 研究对象

甘孜中长跑队运动员32名，训练年限5.2±2.1年，平均年龄16.4±3.6岁。将运动员随机分为A、B两组，A组实验组18名，B组对照组14名。

1.2 研究方法

1.2.1 测试指标 每个周期训练结束后，次日晨测安静心率、血乳酸、呼吸频率、血氧饱和度SpO2。肘静脉抽血4～5 ml，肝素钠抗凝测试血常规，包括红细胞（RBC）、血红蛋白（HGB）、红细胞压积（HCT）。早餐后1h测12min跑成绩、运动中最大心率、运动后即刻心率、最大摄氧量（VO2max）以及运动后即刻血氧饱和度、呼吸频率及血乳酸。

1.2.2 训练方案 第1阶段，实验组、对照组运动员均在康定进行2周高原训练，海拔2560 m；第2阶段，实验组在海拔1320m的泸定进行2周亚高原训练，对照组继续在高原训练2周；4周训练后两组均下到平原训练1周。指标采集分别在第2周、第4周、第5周训练后。

1.2.3 数据处理 用统计软件SPSS 17.0进行数据处理，统计方法采用One-Way ANOVA，结果以平均数±标准差表示，显著性水平P< 0.05。

2 研究结果

表1 12min跑成绩（平均数±标准差）

注：*P< 0.05，** P< 0.01，与实验组高原2周比较；＃P< 0.05，＃＃ P< 0.01，与对照组高原2周比较；※P< 0.05，※※ P< 0.01，与对照组平原1周比较。

表2 生理、血液指标测试结果（平均数±标准差）

注：*P< 0.05，** P< 0.01，与实验组高原2周比较；＃P< 0.05，＃＃ P< 0.01，与对照组高原2周比较；※P< 0.05，※※ P< 0.01，与对照组平原1周比较。

3 分析与讨论

3.1 高原训练“天花板”现象的提出

通过对现有的研究进行比较发现，高原训练的效果并不尽人意。运动员在高原训练中很难保持与平原相同的训练强度。高原缺氧引起肌肉血流量及蛋白质合成低下，肌纤维变细，在运动能力上的表现是肌肉力量丢失，从而导致速度丢失[3]。而世居高原运动员体内本身RBC、HGB总量明显高于平原人，在进入平原初期机体通过降低心率来减少每分输出量。实验结果中，对照组连续高原训练4周后，运动员的呼吸频率、SPO2、心率、安静血乳酸、HGB、VO2max、12min跑距离，与高原训练2周比较变化不大，只有运动后即刻血乳酸、RBC显著性升高；12min极限跑成绩只有在到达平原1周后才有明显提高，但仍低于实验组。对照组SPO2、VO2max、呼吸频率变化不大，是因为世居高原运动员长期在低氧环境中生活和训练，机体已对低氧刺激产生适应，各项机能水平达到较高水平，处于适应训练负荷的平衡状态，再提升的空间不大。进入平原后出现安静心率减慢，说明每搏输出量增加，心脏的泵血机能和工作效率提高，安静状态下心率低、每搏量高是能量节省化的表现。心脏泵血机能及每搏量大小是决定VO2max的重要因素[4]。平原人进入高原初期，低氧和低气压刺激外周化学感受器，引起呼吸增强，肺通气功能增加是人体适应高原低氧环境的代偿。对于世居高原经过训练的专业中长跑运动员来说，长期慢性缺氧，呼吸中枢和外周化学感受器对低氧的敏感性降低，会导致肺部受损；血液红细胞代偿性增多致血液黏稠、血流缓慢，肺弹性降低；环境和运动的双重低氧的刺激造成肺部表面活性物质的损伤使肺部顺应性降低，最终使肺做功效率减弱，机体缺氧程度加重，引起肺换气能力降低，加重机体缺氧，造成恶性循环[5]。

由于机体、包括世居高原运动员，对高原训练的适应能力都是有限的。因此，世居高原中长跑运动员长期在低氧环境中生活和训练，以呼吸、循环、血液、氧运输利用为主，运动能力等为辅的各项机能水平处于适应该高度训练负荷时的最大机能极限（平衡），我们称为高原训练机能能力的“天花板”现象。当在某一海拔高度，高原、运动缺氧双重刺激作用于机体，机体在形成抗低氧耐受能力时，会优先选择维持生命基本活动需求的心肺功能的需要，而对运动负荷、特别是运动强度增加带来的缺氧需要作为次要的需要，可以认为是机体的一种自我保护现象。赵晋、孔垂辉研究表明：海拔高度达到2000m时运动强度下降15%，而3000 m高度时强度仅达平地的55%，其原因可能是高原上人体的消耗大于平原，人体更多应满足生命特征的生理需求[6]，也旁证了我们的上述推论。这就是高原训练对心肺功能的提高有积极作用，而不利于运动负荷、特别是运动强度增加的生理学机制。本实验对照组单一高原高度训练下RBC数量、运动后即刻血乳酸含量增加，按“天花板”理念，我们认为是机体的在该高原训练条件下，为保证机体生存需要的一种补充应激反应。RBC数量增加虽可以增加血液对氧的运载能力，但也会因血粘度增加而增大对心脏的负荷，不利于机体机能节省化的目的、最终不利于达到提高运动强度和提高运动成绩的目的[7]；运动后即刻血乳酸含量增加，在完成同等运动负荷的条件下，现有有氧工作能力已经不能够满足该运动的有氧供能的需要，而只能启动糖酵供能来辅助完成，所以也不利于中长跑运动有氧工作能力和中长跑运动成绩提高。

3.2 亚高原训练对高原训练“天花板”现象的干预

实验组亚高原训练2周后，呼吸频率下降、SPO2升高、最大心率下降、安静血乳酸下降、VO2max提高、12min跑步距离增加，与高原训练2周比较，有显著性变化；心率（安静、运动后即刻）下降；运动后即刻血乳酸、RBC、HGB略升高，与高原训练2周比较，无显著性。运动员从高原到亚高原到平原的过程中，安静心率逐渐降低是因为外界氧分压逐渐升高，而运动后即刻心率从亚高原进入平原后显著增加。机体对利用高原训练的双重缺氧刺激提高机体有氧工作能力的适应能力是有限的，因此心率、呼吸、血乳酸等差别并不明显。运动后呼吸频率均逐渐降低，SPO2在到达亚高原2周后有所升高（97%），到达平原1周后保持不变（97%），但运动后呈逐渐上升趋势，到达平原1周后略有升高（约94%）；VO2max明显上升（3106ml/min），到达平原后显著升高（3295ml/min）。SpO2水平并没有明显上升，可能说明不同海拔高度的低氧刺激提高了机体的摄氧能力，VO2max显著升高，可能与HGB、RBC增加有关，HGB含量及其载氧能力与VO2max密切相关[8]。而血液运输氧的能力则取决于心输出量的大小，受每搏量和心率的制约。运动训练时心输出量的差异主要由每搏量造成。后者决定于心肌收缩能力和心容积的大小[9]。本研究结果显示，世居高原且经过长时间系统的耐力性运动训练的运动员，在高原时的安静红细胞数偏低，进入平原后RBC、HGB值升高，可能是长期耐力训练导致的运动性贫血。世居高原的中长跑运动员其循环血容量升高可能更明显[10]。虽然单位体积的RBC数和HGB量不高，但RBC总数和HGB总量较高。安静时RBC浓度下降和HGB含量降低具有一定的意义[11]。它降低了血粘度，减少血循环阻力，减轻了心脏负荷。在肌肉运动时，血浆的水分丧失使血液比安静时相对浓缩，保证HGB含量的相应提高，实验结果中运动员血粘度、HCT等没有明显变化，甚至进入平原后有所降低。这表明，他们能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[12]。在整个训练阶段中HGB含量呈上升趋势，在亚高原训练过程中，HGB含量的升高是为了增加氧运输能力以补充因血氧饱和度下降而丧失的动脉氧含量。进入平原后，氧分压升高，SPO2升高，因此对HGB需求相对减少，因此升高不明显[13]。实验组和对照组运动员进入亚高原后，安静单位体积RBC、HGB量增加，与进行紧张训练和比赛时RBC的工作性溶解作用刺激加强了RBC、HGB的生成机制有关。单位容积内RBC中HGB的含量同正常值无明显差别甚至偏低。这种现象可能是运动员血液系统对训练的一种适应性反应。

世居高原中长跑运动员由于已具备的RBC、HGB含量等高原心肺功能的优势，在进入亚高原训练原后，机体通过降低心率、呼吸频率，在不增加乳酸供能的条件下，血液代偿性稀释，通过增加每分输出量、血氧运输效率，来增加SPO2、VO2max、12min跑距离，达到在充分利用高原训练的心肺功能优势的条件下，能够承受运动负荷的缺氧刺激，再提高运动强度来增加缺氧刺激，从而达到充分提高机体有氧工作能力目的。按“天花板”理念，我们认为：世居高原中长跑运动员在高原训练后到亚高原，由于已具备的心肺功能的高原优势，机体在应对亚高原的“高原缺氧”应激时，基本生命活动需要已经能够得到满足，因此维持生命基本活动的心肺功能的需要方面处于次要地位，在极限的“天花板”下，机体对缺氧的耐受能力为提高运动强度让出了空间。即：机体的心肺功能在满足维持生存需要后有能力应对运动负荷、强度增加带来的运动缺氧的应激，使亚高原训练通过增加强度从而提高有氧工作能力成为可能。通过“高原-亚高原”交替训练，利用不同海拔之间的应激极限诸因素的互补性，在高原缺氧、运动缺氧的动态平衡中，按运动实践的需要调整缺氧刺激的程度，达到既保持高原心肺功能优势、又能够提高亚高原训练强度，最终提高运动成绩的目的，而达到对高原优势“天花板”现象干预的运动生理学机制。

对照组与实验组共同到达平原训练1周后，实验组VO2max、12min跑距离显著升高，分别提高14%、6.5%。Hgabegr等研究指出，VO2max与遗传的关系十分密切，遗传度可达80%—90%左右，训练使VO2max提高的可能性较小，一般为20%—25%[7]。通过本实验交替训练5周时间内，使最大摄氧量的提高幅度达到14%，12min极限跑成绩提高6.5%，证明本实验“高原-亚高原交替训练”对世居高原中长跑运动员高原训练“天花板”现象的干预是成功的。

4 结 语

“高原-亚高原交替训练”能干预世居高原中长跑运动员高原训练“天花板”现象，有利于世居高原中长跑运动员有氧工作能力、成绩的提高。

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Intervention of Altitude-Sub-Altitude Training on Ceilling Phenomenon

QIAN Yu1, BU Zhenglong2

1.College of Sports Medicine and Health, Chengdu Sports University, Chengdu Sichuan, 610041, China;2.Academic Affairs Department of Chengdu Sport University, Chengdu Sichuan, 610041, China.

Objective: To explore the intervention of plateau athletes to the “ceiling” phenomenon by altitude-sub-altitude alternate training. Methods: 32 middle-long distance runners were randomized into two groups A and B. Monitor the related indicators. Results: (1) The athletes' heart rate in study group decreased significantly, the maximum heart rate of the same exercise decreased compared to the altitude training, the cardiac reserve increased significantly; (2) The respiratory rates decreased obviously in study group, the SPO2increased significantly and the VO2maxraised substantially; (3) The number of RBC and RBC in the study group increased significantly. The value of HCT decreased significantly. Conclusion: (1) Ceilling phenomenon exists in altitude training; (2) Altitude-sub-altitude alternate training have positive effect on ceilling phenomenon.

Altitude training; Sub-altitude training; Ceiling: phenomenon; Middle-long distance runner

G804.7

A

1007―6891（2020）05―0046―03

10.13932/j.cnki.sctykx.2020.05.10

2019-09-24

2019-11-17

成都体育学院科研项目，项目编号：17YJ03。