林文弢，鄭選梅，徐國琴，翁錫全

(1.廣州體育學(xué)院運動生化省重點實驗室，廣東廣州 510500;2.湛江師范學(xué)院體育系，廣東湛江 524048)

模擬常壓低氧環(huán)境并應(yīng)用于運動訓(xùn)練是當(dāng)今體育界的新趨勢，低氧環(huán)境下利用乳酸閾評定運動員的有氧耐力和監(jiān)控運動強(qiáng)度倍受重視。在常氧下個體乳酸閾的研究已經(jīng)比較完善，而在低氧下的個體乳酸閾研究目前還處于初級階段，許多高原訓(xùn)練都是以4mmol/L作為乳酸閾值進(jìn)行運動監(jiān)控。但有研究發(fā)現(xiàn)，急性低氧環(huán)境下個體乳酸閾與常氧環(huán)境下相比較存在一定的差異［1，2］，急性低氧環(huán)境下個體乳酸閾血乳酸值比常氧環(huán)境下低，同時由于測量方法不一樣，多數(shù)研究采用的是間接推算的方法，導(dǎo)致結(jié)果相差也很大［3］。本研究采用直接測試的方法對不同氧濃度環(huán)境下的個體乳酸閾血乳酸值進(jìn)行比較，探討不同氧濃度環(huán)境下個體乳酸閾的變化，為高原訓(xùn)練和低氧健身時運動強(qiáng)度的選擇及運動訓(xùn)練監(jiān)控提供參考，也為進(jìn)一步完善個體乳酸閾機(jī)制提高新的線索和思路。

1 實驗對象與方法

1.1 實驗對象

廣州體育學(xué)院本科生，男性，19人，心肺功能正常。所有受試者都經(jīng)過正規(guī)嚴(yán)格的心電圖檢查并在自愿的條件下簽署知情同意書才進(jìn)入實驗測試程序。受試者的一般基本情況見表1。

表1 各組實驗對象的基本情況

1.2 實驗方法

采用HYP－100人工低氧系統(tǒng)制造常壓低氧環(huán)境，受試者在低氧房休息30min后開始跑臺實驗［4］，Max－II心肺功能儀測試受試者的最大攝氧量，并按照最大攝氧量速度設(shè)定運動強(qiáng)度分別為45%、55%、65%、75%VO2max四個等級進(jìn)行5%傾斜度的跑臺測試，每等級5min［5］，采集安靜時及每個等級后即刻、運動后2、5、8、10min的指尖血，采用 EKF －c－line GP型乳酸鹽儀測血乳酸濃度，并計算出個體乳酸閾。在實驗過程中利用prince－100H血氧飽分析儀全程監(jiān)控心率和血氧飽和濃度。

根據(jù)馮偉權(quán)［5］在他的專著提到的個體乳酸閾有多種畫法，其中包括血乳酸—速度曲線，血乳酸－時間曲線，血乳酸－功率曲線。本次實驗推算的個體乳酸閾是利用個體乳酸閾分析軟件Stegmann方法。擬定血乳酸值—時間曲線，根據(jù)個體乳酸閾時間對應(yīng)的跑步速度，得出個體乳酸閾值速度。

2 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS15.0進(jìn)行常規(guī)數(shù)據(jù)處理，利用方差分析數(shù)理統(tǒng)計方法檢驗組間差異，P＜0.05為存在顯著性差異;P＜0.01為存在非常顯著性差異;利用相關(guān)分析數(shù)理統(tǒng)計方法檢驗組間的相關(guān)性，概率值p＜0.05，有顯著性相關(guān)。

3 實驗結(jié)果

3.1 最大攝氧量在常氧環(huán)境下的測試

通過測試受試者的最大攝氧量，可以獲知受試者的運動能力。從而按照最大攝氧量速度設(shè)定運動強(qiáng)度。分45%、55%、65% 、75% 四個等級進(jìn)行跑臺測試，每5min一個等級，測安靜值，每個等級后即刻及運動后2，5，8，10min 的血乳酸值。(見表2)。

表2 實驗對象的基本情況

3.2 常氧和急性低氧環(huán)境下個體乳酸閾值及對應(yīng)速度的變化

實驗中，有2人受傷，沒參與16.5%氧濃度環(huán)境和14.5%氧濃度環(huán)境實驗，另外14.5%氧濃度環(huán)境下有2人的個體乳酸閾沒有出現(xiàn)。經(jīng)在常氧和不同氧濃度情況下測試遞增負(fù)荷運動時血乳酸值并計算出在不同氧濃度情況下的個體乳酸閾值后發(fā)現(xiàn)，與常氧環(huán)境比，14.5%氧濃度環(huán)境下進(jìn)行遞增負(fù)荷運動時個體乳酸閾值有顯著性降低(P＜0.05)，個體乳酸閾時間有顯著性提前(P＜0.05)，同時個體乳酸閾速度也有顯著性降低;與18.5%氧濃度環(huán)境相比也得到類似的結(jié)果。

表3 常氧和急性低氧環(huán)境下個體乳酸閾值及其對應(yīng)速度

4 分析與討論

4.1 急性低氧下個體乳酸閾的測試

在以往的個體乳酸閾測試中，主要是在常氧環(huán)境下，也有少部分在高原和亞高原環(huán)境下進(jìn)行了測試研究。由于受實驗環(huán)境、實驗儀器和實驗對象的限制，低氧下的個體乳酸閾測試，目前國內(nèi)外也鮮見報道。本次實驗借助于廣州體育學(xué)院廣東省重點實驗室低氧房，在常氧和低氧(氧濃度分別為18.5%、16.5%、14.5%)環(huán)境下進(jìn)行了個體乳酸閾值測試并且將這些測試資料與常氧環(huán)境下的測試資料進(jìn)行自身的對比，得出了與時間對應(yīng)的心率和血氧飽和度，以及與時間對應(yīng)的乳酸閾、心率、血氧飽和度曲線。并且發(fā)現(xiàn)了個體乳酸閾值隨著氧濃度的下降，同時與對應(yīng)的心率和血氧飽和度有顯著的相關(guān)性，對運動訓(xùn)練的監(jiān)控和運動健身有重要的指導(dǎo)意義，特別是對之前一直習(xí)慣使用4mmol/L的乳酸閾值作為高原低氧強(qiáng)度監(jiān)控的運動訓(xùn)練提供了理論依據(jù)和指導(dǎo)意義。

4.2 急性低氧環(huán)境下個體乳酸閾值、出現(xiàn)時間及乳酸閾速度的變化分析

在低氧條件下訓(xùn)練，運動員所承受的是兩種相互加強(qiáng)的缺氧機(jī)制，即吸入氣體中氧不足和肌肉負(fù)荷運動后缺氧，其任何一種類型的缺氧都可能導(dǎo)致機(jī)體呈現(xiàn)體力、腦力能力降低以及由于運動、呼吸循環(huán)系統(tǒng)以及血液等缺氧代償機(jī)制的發(fā)展，提高機(jī)體功能與結(jié)構(gòu)潛力，從而提高運動能力［6，7］。個體乳酸閾血乳酸是評定運動員有氧耐力水平，訓(xùn)練水平越高，有氧耐力越好，運動員的個體乳酸閾血乳酸值就低［8］。Bruno等人在證實個體乳酸閾和肌肉缺氧的關(guān)系的實驗中發(fā)現(xiàn)在急性低氧條件下個體乳酸閾的功率比在常氧下的低，且有顯著性差異，而個體乳酸閾的值在急性低氧和常氧下是否有差異卻沒有說明［1］。O.ozcelik等人［2］在進(jìn)行遞增負(fù)荷運動實驗，在常氧下的個體乳酸閾血乳酸是1.91±0.10 L/min，而在低氧(12%氧濃度)環(huán)境下是1.67±0.10 L/min，而且有顯著性差異，說明個體乳酸閾在急性低氧下是發(fā)生改變的。Koistinen等人［9］在急性低氧3000m急性缺氧環(huán)境下進(jìn)行遞增負(fù)荷實驗，實驗結(jié)果是最大攝氧量和個體乳酸閾都比常氧低，有顯著性差異。不過Koistinen所測的個體乳酸閾是相對個體乳酸閾，通過通氣閾間接得出。

本實驗分別在常氧和急性低氧(18.5%氧濃度、16.5%氧濃度、14.5%氧濃度)環(huán)境下進(jìn)行遞增負(fù)荷運動測試個體乳酸閾，發(fā)現(xiàn)個體乳酸閾血乳酸隨著氧濃度的下降而呈下降趨勢;在18.5%氧濃度和16.5%氧濃度環(huán)境下的個體乳酸閾血乳酸與常氧比較有差異，但沒統(tǒng)計學(xué)意義，而在14.5%氧濃度與常氧環(huán)境下比較有顯著性差異(P＜0.05)，說明個體乳酸閾血乳酸一般來說是相對穩(wěn)定的，但在急性低氧環(huán)境下個體乳酸閾血乳酸值就會發(fā)生改變，而且是隨著氧濃度的下降呈下降趨勢。這結(jié)果與O.ozcelik等人［2］在氧濃度為12%的急性低氧環(huán)境下進(jìn)行研究的結(jié)果相一致。在急性低氧下，個體乳酸閾血乳酸值低，運動員的有氧耐力比在常氧環(huán)境好。低氧訓(xùn)練越來越受歡迎，尤其是對于長跑耐力運動員或教練員，其目的是為了提高有氧耐力，因此，這也可能就是解釋急性低氧下個體乳酸閾血乳酸值下降的原因之一。

從乳酸動力學(xué)生化角度解釋在急性低氧環(huán)境下個體乳酸閾血乳酸值比常氧低的可能原因:由于乳酸分解的同時存在著乳酸的產(chǎn)生，乳酸的分解與生成是一對相對動態(tài)變化的體系，在個體乳酸閾血乳酸值出現(xiàn)之前，乳酸的分解速度大于乳酸的產(chǎn)生速度，故此時未有乳酸的大量堆積，當(dāng)達(dá)到個體乳酸閾血乳酸值出現(xiàn)時，也就是乳酸的分解速度與生成速度保持平衡的臨界點，在急性低氧環(huán)境下，隨著運動負(fù)荷的增加，運動到一定的程度，由于機(jī)體缺氧，乳酸的消除能力減弱，使糖酵解代謝提前動員，使乳酸的分解速度與生成速度不平衡，導(dǎo)致個體乳酸拐點提前出現(xiàn)［10，11］，另外，乳酸產(chǎn)生的量一般來說在同樣的強(qiáng)度與運動時間成正比的，比如馬拉松跑步的血乳酸峰值比400m血乳酸峰值高。急性低氧下個體乳酸閾提前出現(xiàn)，說明血乳酸堆積的時間短，那么在出現(xiàn)個人乳酸閾時，血乳酸堆積的時間短，所以產(chǎn)生的血乳酸值相應(yīng)就低。

從乳酸動力學(xué)的乳酸彌漫速度來解釋在急性低氧環(huán)境下個體乳酸閾血乳酸值比常氧低的可能原因:血乳酸值是對肌乳酸堆積與氧化清除的間接性表示［12］，同時也是乳酸的產(chǎn)生與乳酸消除之間的差值。血中乳酸值發(fā)生明顯升高的原因是因肌細(xì)胞所產(chǎn)出的乳酸彌散速度高出了體內(nèi)其它部位器官對細(xì)胞外液包括血液對乳酸代謝的清除率時才表現(xiàn)出來，這時透出胞膜的乳酸經(jīng)細(xì)胞間液向毛細(xì)血管彌散的量才會驟然上升。由此可推導(dǎo)出血乳酸閾會因運動員個體的乳酸代謝清除率不同，以及參與項目肌肉用力的劇烈程度不同，拐點應(yīng)有所異。機(jī)體缺氧后人體恢復(fù)過程與肌細(xì)胞內(nèi)環(huán)境酸性化恢復(fù)狀態(tài)之間的關(guān)聯(lián)作用是由于乳酸與H+產(chǎn)生于劇烈活動的骨骼肌肌細(xì)胞內(nèi)，并依濃度勢位彌散出胞膜，在體液中被稀釋后轉(zhuǎn)運到體內(nèi)其它部位器官代謝。所以，作為體液的一部分，血液中乳酸濃度值不僅取決于肌纖維細(xì)胞產(chǎn)出乳酸的速度，還應(yīng)取決于乳酸的彌散與直接氧化和糖異生轉(zhuǎn)換的速度。在急性低氧環(huán)境下遞增負(fù)荷運動運動，運動時機(jī)體缺氧加重，使血乳酸值提前堆積，急速上升，導(dǎo)致個體乳酸閾提前出現(xiàn)。另一方面，由于在運動時乳酸主要是在肌肉里產(chǎn)生，然后逐漸彌漫到血液中，前人研究報道在低氧情況下肌乳酸到血乳酸彌漫的速率比常氧下慢，而且乳酸彌漫的速率與海拔高度是成正比的。因此，按這種推理，在急性低氧低氧環(huán)境下，在個體乳酸閾出現(xiàn)時測到的血乳酸比實際產(chǎn)生的乳酸低。這可能也是低氧環(huán)境下個體乳酸閾值與氧濃度成正比的原因。但在本次實驗設(shè)計時，根據(jù)這種情況，通過多次的試驗，設(shè)計了盡量減少這種誤差的實驗方案，也就是延長每個等級負(fù)荷運動時間，這樣就有足夠的時間使乳酸從肌肉彌漫到血液，達(dá)到減少誤差的效果。

此外，本次實驗得出的個體乳酸閾出現(xiàn)時間，18.5%氧濃度和16.5%氧濃度跟常氧相比沒有顯著性差異，但整體是氧濃度的下降而呈下降趨勢，與張琴等的研究一致［13］，也與之前的研究一致［14－16］?？梢钥闯鲈诔Ｑ?、18.5%氧濃度、16.5%氧濃度、14.5%氧濃度環(huán)境下的個體乳酸閾時間有隨著氧濃度的下降而乳酸閾時間提前的趨勢，但只有模擬海拔高度14.5%氧濃度組的乳酸閾時間和常氧乳酸閾時間有顯著性差異，其他2組差異不顯著。說明低氧下乳酸閾時間提前，其中的原因前面已經(jīng)給出解釋。

研究證明，急性低氧下個體乳酸閾的功率下降［2］。本次實驗得出的個體乳酸閾速度結(jié)果與前人的研究一致。隨著氧濃度的下降，個體乳酸閾值對應(yīng)的速度是呈下降趨勢，在18.5%氧濃度和16.5%氧濃度與常氧環(huán)境下比較，雖有差異，但差異沒有統(tǒng)計學(xué)意義，而在14.5%氧濃度與常氧環(huán)境下比較有顯著性差異。急性低氧下遞增負(fù)荷運動，乳酸曲線左移，個體乳酸閾血速度下降。

5 小結(jié)

本實驗在常氧和急性低氧(18.5%氧濃度，16.5%氧濃度，14.5%氧濃度)的環(huán)境下，通過遞增負(fù)荷運動個體乳酸閾測試，得出了個體乳酸閾值(血乳酸值，速度，時間)都隨著氧濃度的下降而減小，呈下降趨勢，尤其在14.5%氧濃度下最顯著。

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