高住低训对运动影响的研究进展①

2015-11-29潘秀清孙致娴西安体育学院陕西西安710068

当代体育科技 2015年19期

潘秀清　孙致娴（西安体育学院　陕西西安　710068）

高住低训对运动影响的研究进展①

潘秀清孙致娴
（西安体育学院陕西西安710068）

摘要:高住低训是一种被广泛用于提高有氧运动能力的耐力训练方法，利用机体处于高原和训练双重缺氧条件下产生的适应性变化，提高机体血液携带氧气和肌肉利用氧气的能力。在国外已被广泛研究。该文旨在分析高住低训方法在训练实践中高度和时间的选择、高住低训后作用的时效性、对运动能力的影响及其生理生化机制，以便教练员和体育研究人员系统地认识高住低训，在实践中科学地安排训练。

关键词:高住低训模拟低氧运动能力运动影响

高住低训（Living high training low，HiLo），是指运动员居住在高原上或人工低氧环境内（低氧舱或低氧帐篷），训练在平原或较低海拔的地方。

1　高住低训的发展概况

1.1高住低训方法的提出

高原训练是一种被广泛用于提高有氧运动能力的耐力训练方法，利用机体处于高原和训练双重缺氧条件下产生的适应性变化，提高机体血液携带氧气和肌肉利用氧气的能力，如:Hb和肌红蛋白浓度的上升，线粒体数目的增加，2，3-DPG以及心肌和骨骼肌中氧化酶活性的提高等，从而快速提高有氧耐力训练的效果。目前高原训练已被大量应用于各种有氧类运动项目，甚至有些无氧爆发力类项目也在采用。高原训练优点主要在机体运输和利用氧的能力的提高，缺点有对肌肉负荷强度较低，不利于骨骼肌蛋白的合成，导致肌纤维萎缩和肌肉工作能力的下降；另外还有应激激素的分泌增多、RBC的增多导致血液粘滞性上升等不利反应。

为了克服高原训练的不利影响，各国体育工作者进行了大量的研究探索。美国学者莱文于1991年提出了一种训练方法，他让实验组居住在相当于2500 m海拔高度的低氧舱中，训练在相当1300 m海拔高度的氧气中完成；对照组训练、居住都在1300 m高度。结果实验组运动员的有氧运动能力得到提高。此方法被命名为高住低训（HiLo），其特点是:居住在低氧环境中可以充分调动机体对缺氧的适应能力；在平原训练还可保持较高的训练量和训练强度。此方法引起了各国学者的注意，先后进行了关于HiLo的大量研究。

HiLo训练法解决了传统高原训练中运动强度不足这一关键问题，既能通过低氧训练提高运动员携氧和利用氧的能力，又能以平原的运动负荷进行训练。大量研究已证实HiLo的有效性，并得到国际上广泛的认可，作为一种有效提高运动能力的新型训练方法被应用于运动训练实践中。

1.2高住低训的模式

1.2.1高住的高度和低训的高度

高住低训的效果取决于低氧浓度、日低氧暴露的时间和低氧暴露的持续天数。HiLo训练法常用的低氧浓度为16.4%～14.2%（相当于2000～3000 m海拔高度），低氧暴露时间为8～16 h。氧浓度为14.2%时，运动员由于缺氧程度较高，睡眠不好，不易消除疲劳，而且低氧较低时间较长，易引起轻度急性高原反应。高原训练的实践表明，氧浓度16.4%才能刺激RBC增加，而低于14.2%的氧浓度会出现明显的过度低氧暴露，使骨骼肌减少和易发生过度训练等。

HiLo中低海拔训训练的目的是保持较高的负荷强度和负荷量。莱文等人的研究显示，在1000 m高度进行训练不能维持平原负荷强度。诸多研究显示进行HiLo时，低海拔训练的高度应在接近海平面的平原进行。对于速度力量项目的运动员，更应选择低海拔平原进行训练。

1.2.2HiLo的时间组合

大量研究显示，运动员在低氧舱内住的时间为8～18 h/d。大部分研究认为每天在低氧舱内居住的时间必须足够使机体产生低氧适应性变化，同时能保证运动员正常训练，因此以持续8～12 h/d为宜。

研究显示，HiLo的持续时间一般为3～4 w，支持训练时间大于4 w的研究比较少。此外，低氧的浓度影响HiLo训练的持续时间。也有一些学者报道了短于3周的HiLo。

1.2.3HiLo作用的时效性

关于HiLo作用时效性的研究较少，Wehrlin、Stray-Gundersen和Rusko等研究报道HiLo作用的时效性为训练结束后1～2 w。莱文的研究显示HiLo促使运动员有氧耐力成绩上升的时效性可达3 w。HiLo之所以提高运动能力是由于RBC的增加，而RBC在HiLo后的第2个月末开始降低，所以有学者认为HiLo的时效可持续2月。

在HiLo实践过程中，最佳训练模式的制定需要不断地探索和实验，特别是低氧浓度和HiLo训练持续时间，因运动员的项目和水平的不同而不同。Brugniaux等以3支不同项目的运动员实施不同方案的HiLo，在低氧暴露的不同时期分别测定白细胞、SaO2和心功能等，并用Lake Louise评分法判别运动员是否出现急性高山病，最终确立的HiLo模式为:（1）低氧预适应数日后，HiLo选择海拔≤3000 m；（2）低氧居住＞18 d，日持续低氧＞12 h/d；（3）HiLo时效性≤15 d[1]。

2　HiLo对各系统影响的机制

2.1HiLo对血液的影响

HiLo对血液成分影响的研究主要围绕血象如RBC、网织红细胞（RET）红细胞、血细胞压积（Hct）和促红细胞生成素（EPO）进行。EPO可促进幼红细胞的分化和新红细胞的生成，增加Hb的含量。大量研究证实:低氧可促使运动员EPO浓度上升。EPO合成的增加必需持续4 h以上的低氧刺激；当机体对低氧适应并形成代偿力后EPO生成下降。李晓霞[2]等对14名男性大学生分成HiLo组和高住安静组进行HiLo研究，HiLo组模拟高度2500 m，低氧暴露12 h/d，为期4 w；每天平原中进行一次3000 m跑训练。研究显示，HiLo组的RBC、Hb、Hct在低氧训练初期就已升高，第19天达到高峰。高住安静组的变化基本相似，但高峰的出现较晚，在第28天；低氧训练初期EPO就有上升，11 d后才到达峰值。可见，EPO在低氧训练过程中逐渐积累，当达到一定量后，才会导致RBC、Hb的指标的升高。血象指标的变化依赖EPO的量变。王刚[3]将16名省短道速滑队、自行车队运动员，分成HiLo组和LoLo组，HiLo组模拟海拔高度为2200～2500 m，10～20 h/d，白天平原进行训练。结果，中等强度训练和低氧居住能有效使各血象指标的水平上升，EPO在第1周就显著提高到较高水平，与李晓霞的研究类似，RBC、RET、Hb随EPO的升高而升高，比EPO的升高晚大约1周时间。

朱荣[4]等对13名女子跆拳道运动员分为HiLo组和低住低训（LoLo）组。HiLo组在低氧浓度14.7%，10 h/d，共4 w。研究显示，4 w HiLo使红细胞膜band-3蛋白水平显著增加。膜band-3蛋白是一种多功能嵌膜蛋白，在稳定红细胞形态、调节Hb携氧能力、调节和保护糖酵解酶活性等方面都有重要作用。膜band-3蛋白的增加可能是机体对长期低氧以及运动应激的反应。

2.2HiLo对心功能的影响

研究证实HiLo训练法可使心脏功能产生良性变化。李俊涛[5]等报

道对7名国家女子中长跑运动员进行为期4 w的HiLo，结果显示，HiLo后左室室间隔舒张末期厚度和左室后壁收缩末期厚度在安静时比HiLo前显著增加，二尖瓣舒张期充盈时间在安静及运动时均较HiLo前显著增加，可见HiLo能够增加心力储备。吉洪书[6]的研究也证实了这一点，4 wHiLo后受试者的左心室生理性增厚和舒张功能明显增强，心肌耗能趋向节省化。这些结果表明，HiLo改善了左心室的收缩功能，更有利于心脏收缩功能的提高。也有研究发现HiLo对心脏有不利影响，如周多奇发现HiLo不利于运动员心功能疲劳后的恢复。

2.3HiLo对免疫的影响

张缨[7]等对16位受试者进行HiLo，研究白细胞计数和红细胞免疫功能的变化，发现，低氧暴露10 h后，白细胞总数、中性粒细胞、单核和淋巴细胞等指标呈上升趋势，红细胞免疫功能表现为亢进与紊乱，这可能是机体对低氧的应激反应；4 wHiLo后白细胞和红细胞免疫活性表现为下降。王玺[8]以12名男子赛艇运动员为受试者进行为期3w的HiLo，HiLo后，由白细胞计数，T淋巴细胞和免疫球蛋白（IgM、IgG、IgA）等都呈下降趋势，可见HiLo对免疫系统抑制；而红细胞表面CD55，CD59表达显著上升，提示红细胞免疫对HiLo更为敏感，又有利于抵御补体。朱荣[4]的研究也有类似发现。

2.4HiLo对骨骼肌蛋白的影响

贺道远[9]研究发现，28 d HiLo使肌肉质量减少显著，HiLo后7 d肌肉质量又明显增多，可见HiLo对骨骼肌蛋白的增长有明显的抑制作用。其机制可能是氧浓度对蛋白质合成至关重要，蛋白质合成需要能量，特别在初期，缺氧导致肌细胞可利用的氧减少，ATP生成减少，导致骨骼肌蛋白的合成抑制。蛋白质在运动期间分解为主，恢复期合成占主导，低氧使恢复期蛋白合成不充分。研究显示HiLo显著降低mTOR表达，可推测低氧对骨骼肌增长的抑制可能是通过降低mTOR表达来而抑制骨骼肌蛋白合成的。李晓红[10]的研究也证实HiLo抑制骨骼肌蛋白合成和p70S6K（Thr389）磷酸化，提示机体可能通过调节mTOR/p70S6K细胞信号转导通路来来影响骨骼肌蛋白质的翻译。

2.5HiLo对心肌酶和骨骼肌酶的影响

HiLo对心肌酶和骨骼肌酶影响的研究都是以大鼠作为受试者进行的。朱志娜[11]对大鼠进行HiLo（模拟海拔3500 m，4 w），HiLo后1w发现，心肌酶SDH、LDH、ATP活性递增非常显著，心肌线粒体数目增多，氧化磷酸化能力增强；毛杉杉[12]研究了28 dHiLo后，骨骼肌SDH活性显著增强，而LDH活性没有明显变化，认为HiLo可使骨骼肌的有氧能力增强，但对糖酵解供能能力的作用不确定。李超[13]于HiLo后1w发现大鼠心肌抗氧化能力增强，抗自由基损伤能力也增强，可见3500mHiLo对大鼠心肌的损伤是可恢复的，对低氧暴露逐渐适应后，心功能增强。HiLo能有效提高心肌有氧氧化能力。

3　HiLo对运动能力的影响

大量研究证实HiLo对运动能力的提高尤其是有氧耐力的增加，在HiLo后返回平原仍能保持一段时间。HiLo提高有氧耐力的机制主要是以机体缺氧使EPO分泌增高，导致RBC和Hb上升，VO2max也得到促进，从而提高运动员的有氧耐力。HiLo既促进了氧运输和利用的能力，又使运动强度不降低，保持肌肉的运动能力，是提高运动成绩的有效方法。大量实践也证明了这一点。黄亚茹[14]对男子橄榄球队运动员进行HiLo，HiLo显著提高了运动员有氧耐力，12 min跑成绩也明显升高，同时无氧能力也得到一定程度的改善。王刚[3]发现HiLo显著提高短道速滑、自行车等项目运动员耐力水平。朱荣[4]4周HiLo显著提高了运动员个体无氧阈，推测可能低氧训练使乳酸消除能力和缓冲系统功能改善，从而促进骨骼肌有氧代谢。尽管HiLo可以提高大部分运动员的运动能力，但是也有少数运动员对HiLo反应不敏感，不是所有的运动员都能从HiLo中获益。HiLo训练法的关键作用是既可以通过低氧刺激改善运动员的氧运输和利用能力，又可以保持正常负荷强度的训练。因此，是优于传统高原训练的一种训练方法。