李曉海

(呂梁學院 體育系，山西 離石 033001)

20世紀80年代初，在美國波士頓召開的NO.5國際運動生物化學會議將疲勞重新定義，它是指當機體處于某種狀態(tài)時，機體的各項生理機能表現(xiàn)出不適應(yīng)的狀態(tài)和(或)機體適應(yīng)不了一定的運動強度，出現(xiàn)乏力等不適狀態(tài)。疲勞可以分為生理性疲勞、心理性疲勞、混合性疲勞等。而運動性疲勞指當機體處在一定強度，運動了一定的時間，此時出現(xiàn)機體運動表現(xiàn)能力下降，各項生理生化機能異常的狀態(tài)。運動性疲勞的發(fā)生對于即將比賽的運動員來說是災難性的。

目前，運動性疲勞是運動生物化學的研究熱點，其產(chǎn)生機制對于運動員克服疲勞產(chǎn)生極為重要。由于密集的訓練和各種各樣的比賽，運動員需要進行大量的訓練，強度高、時間長，這也致使了運動員容易出現(xiàn)心理和生理上的雙重疲勞，甚至很多運動員產(chǎn)生厭煩心理。雖然在訓練過程中會及時補充機體所需要的物質(zhì)，但是疲勞問題依然是我們亟待解決的。我們知道，在日常訓練或各種比賽中，身體出現(xiàn)疲勞的反應(yīng)是再正常不過了，通常我們會通過使機體適應(yīng)一定程度的疲勞來達到提高身體適應(yīng)能力的目的，從而改變運動員的運動表現(xiàn)，創(chuàng)造更好成績。這個疲勞的程度也是一個適度。因此，值得注意的是，當運動員的疲勞程度過度了，這時就會容易引起運動員的過度疲勞，對于運動員的運動能力的提高及成績的提高產(chǎn)生反向效果，還會帶來心理上疲勞，甚至導致?lián)p傷。所以應(yīng)該注意防止產(chǎn)生過度疲勞，探究運動性疲勞的產(chǎn)生機制，幫助運動員更有效地消除疲勞，使機體恢復到正常水平。

通過查閱相關(guān)文獻資料發(fā)現(xiàn)，運動性疲勞產(chǎn)生的原因很多，大多總結(jié)為由于大運動量或高強度的運動后，身體體內(nèi)各種能源的大量消耗，供能源如肝糖原等供應(yīng)不足，導致機體為了達到身體所需，會極力為身體供能，此時有可能出現(xiàn)低血糖、體內(nèi)大量血乳酸的堆積，蛋白質(zhì)開始提供能量，蛋白質(zhì)分解，甚至出現(xiàn)肌溶解的現(xiàn)象。此外，內(nèi)環(huán)境產(chǎn)生改變，如酸堿不平衡、滲透壓改變等等不良的生理生化的改變也是造成疲勞的主要因素。本文就其中三個機制進行闡述。

一、神經(jīng)遞質(zhì)變化與運動性疲勞

中樞性疲勞是影響運動員運動能力的重要因素，近年來很多學者做了大量研究。結(jié)合人體解剖學和生理學，我們可知中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的神經(jīng)細胞之間的信息傳遞都是需要一個信使才能實現(xiàn)的，這個信使就是神經(jīng)遞質(zhì)。從前人的大量研究中也可看出，對于這個關(guān)鍵點與運動性疲勞之間的關(guān)系的研究很多，研究發(fā)現(xiàn)兩者之間的關(guān)系十分密切。通常，我們的中樞興奮性與抑制性神經(jīng)遞質(zhì)還有受體與神經(jīng)遞質(zhì)之間是一個動態(tài)平衡，正如天平一樣，左邊等于右邊。然而當機體經(jīng)過一段時間的特定強度的運動后，天平失去了平衡，致使兩邊不再穩(wěn)定，這也可能會導致疲勞的發(fā)生。

本文所提到的神經(jīng)遞質(zhì)主要包括多巴胺(DA)、去甲腎上腺素(NE)、腎上腺素(E)、5-羥色胺(5-HT)、γ-氨基丁酸(GABA)、谷氨酸(GA)、乙酰膽堿(Ach)等。喬德才等人通過閱讀并學習國內(nèi)外權(quán)威的有關(guān)神經(jīng)遞質(zhì)與運動性疲勞之間的很多研究，發(fā)現(xiàn)5-HT在竭力性運動時會發(fā)生變化，其濃度會明顯上升。此外，國外有研究也證實了5-HT參與運動疲勞的發(fā)生。DA有延緩疲勞發(fā)生的作用，當機體處于疲勞的狀態(tài)時，DA水平下降，但適當?shù)倪\動期間DA釋放增多。5-HT和DA石我們大腦內(nèi)重要的單胺類神經(jīng)遞質(zhì)，他們參與進食、能源消耗、身體活動等重要的過程。谷氨酸(GA)也是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中重要的神經(jīng)遞質(zhì)，當機體產(chǎn)生疲勞時，能量的缺乏，線粒體功能失調(diào)等因素都導致中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元興奮，此時GA會過度釋放，從而影響到細胞的功能[1]。在喬德才等的另一研究中，以大鼠為研究對象，通過讓大鼠進行一次性力竭運動，觀測大鼠在運動后的大腦內(nèi)的神經(jīng)遞質(zhì)濃度，發(fā)現(xiàn)大腦細胞外液中的神經(jīng)遞質(zhì)GA和GABA 濃度有所改變，這項研究說明了運動疲勞與GA、GABA濃度有密切關(guān)系[2]。綜上可知，神經(jīng)遞質(zhì)與運動疲勞的產(chǎn)生密不可分，神經(jīng)遞質(zhì)濃度的改變是運動疲勞發(fā)生的可能機制之一。

二、乳酸代謝與運動性疲勞

運動有有氧運動和無氧運動之分。當機體參與無氧運動時，細胞的代謝產(chǎn)物主要是血乳酸，而乳酸超過個體承受的乳酸閾水平時，就會感到乏力、肌肉酸痛等癥狀，也就是乳酸過量堆積，機體無法完全代謝。這種情況會進一步影響骨骼肌收縮的能力，降低運動員的運動表現(xiàn)力。以上這種認識是我們所熟悉的“阻塞學說”。然而隨著更多學者的大量專注性研究，我們發(fā)現(xiàn)，這個學說已經(jīng)不能完全成立了，應(yīng)該將乳酸與代謝性酸中毒區(qū)分開來。身體的內(nèi)環(huán)境是一個酸堿平衡的狀態(tài)，當身體細胞內(nèi)的乳酸濃度及氫離子的適量增加，對于骨骼肌細胞維持興奮性是一劑助力。而體力的乳酸代謝后產(chǎn)生二氧化碳和氫離子導致骨骼肌收縮產(chǎn)生阻力，表現(xiàn)為運動能力下降，這可能是疲勞產(chǎn)生的相關(guān)原因之一[3]。

周越學者的研究發(fā)現(xiàn)，在運動或進行一些活動時，機體會產(chǎn)生相應(yīng)的動作，引發(fā)肌肉做功，此時如果肌肉內(nèi)產(chǎn)生超過機體承受的乳酸量，肌肉將會產(chǎn)生疲勞[3]。但是最近很多學者做了大量研究發(fā)現(xiàn)，其實乳酸對運動性疲勞的發(fā)生意義不大，作用十分微小。疲勞之所以產(chǎn)生，是由于機體細胞代謝后所引起體內(nèi)的酸堿度(PH值)的改變，也可以說PH值有調(diào)節(jié)疲勞的作用。當機體分解乳酸時，代謝出的氫離子和二氧化碳過多，對于肌細胞來說，直接影響內(nèi)環(huán)境的酸堿度，形成酸性的內(nèi)環(huán)境(PH下降)，這樣就影響了肌肉做功的效率，也影響了細胞中細胞酶的活性、滲透壓的改變，對于骨骼肌收縮與放松的生理過程產(chǎn)生消極影響。這種機制可以說是“阻塞學說”的機理研究版。

1994年，Pellerin等在提出的“星形膠質(zhì)細胞-神經(jīng)元乳酸穿梭”假說中重新闡述了乳酸的作用，乳酸不僅可存在于骨骼肌細胞中，還可在腦細胞中，換句話說就是乳酸在你的身體中無處不在。它是我們身體能量消耗過程中不可替代的代謝底物。當大腦中的乳酸代謝不足時，它可能導致運動疲勞的產(chǎn)生。它在運動疲勞產(chǎn)生的過程中添油加醋，從而降低運動員的運動表現(xiàn)。由上述可知，乳酸代謝是運動性疲勞產(chǎn)生的機制之一。

三、支鏈氨基酸濃度降低與運動性疲勞

支鏈氨基酸(BCAA)是由蛋白質(zhì)中的亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸構(gòu)成。它們均是人體所需氨基酸，人體所需氨基酸在身體內(nèi)不能自己合成，必須從食物中獲得。BCAA分解代謝過程較為復雜，一般可分為二個階段。第一階段，三種氨基酸均經(jīng)過三步反應(yīng)，產(chǎn)物類似，均為輔酶A(CoA)的衍生物，此階段可稱為共同反應(yīng)階段。第二階段則反應(yīng)各異，經(jīng)若干步反應(yīng)，亮氨酸產(chǎn)生乙酰CoA及乙酰乙酰CoA，纈氨酸產(chǎn)生琥珀酸單酰CoA，異亮氨酸產(chǎn)生乙酰CoA及琥珀酸單酰CoA分別納入生糖或生酮的代謝，最終進入三羧酸循環(huán)。上述中提到BCAA，它也是糖異生的主要前體，通過分解，參與供能。在相關(guān)的生化研究中發(fā)現(xiàn)，當機體處于長時間或大強度的運動時，BCAA是除了糖類、脂類供能外的另一供能者。在長時間的耐力運動中，隨著體內(nèi)糖類物質(zhì)的消耗，機體開始利用脂肪、氨基酸等供能物質(zhì)，此時發(fā)現(xiàn)血液中的支鏈氨基酸濃度降低。因而在進行長時間耐力型運動中，適時補充BCAA對于機體的持續(xù)供能有非常重要的作用，而且能夠預防及延緩運動疲勞的發(fā)生。

補充支鏈氨基酸能夠引起機體生理生化方面適應(yīng)性的改變，如血糖維持在正常水平，對體內(nèi)乳酸產(chǎn)生抑制作用，進而為肌肉的運動能力提供有效幫助，預防及延緩肌肉疲勞的發(fā)生，降低運動損傷的風險。正因為如此，當運動愛好者或運動員在進行無氧運動或長時間耐力型運動時，補充適量的BCAA能更好地適應(yīng)訓練或比賽，減少體內(nèi)乳酸的積累，從而更好地防止因運動疲勞的產(chǎn)生而出現(xiàn)運動損傷或其他不適癥狀。此外，更有研究發(fā)現(xiàn)，游離色氨酸與支鏈氨基酸的比值與5-HT的濃度與BCAA在一定程度上呈反相關(guān)關(guān)系，游離色氨酸與支鏈氨基酸的比值與5-HT的濃度的下降與疲勞發(fā)生延遲密切相關(guān)[4]。

唐芳等的研究指出，補充BCAA還可以幫助機體改善細胞內(nèi)環(huán)境，促進內(nèi)環(huán)境的平衡，從而影響我們在運動時的表現(xiàn)能力[5]。當機體從事高強度的活動時，骨骼肌極力配合，導致增加細胞內(nèi)鈣離子的釋放，不僅骨骼肌還有心肌細胞，都會調(diào)動起來，此時鈣離子的濃度持續(xù)升高，已經(jīng)嚴重超出機體所能承受的范圍，機體細胞中的線粒體膜受損，從而影響線粒體的正常供能，供能源ATP數(shù)量下降，此時機體會感覺供能不足，無法繼續(xù)完成運動。這在機理研究中也可證實，以大鼠為研究對象，大鼠在一次性高強度的運動后肌肉內(nèi)線粒體膜受損，當補充BCAA后，這種現(xiàn)象明顯降低，因此補充BCAA可以保護骨骼肌和心肌細胞內(nèi)線粒體膜的正常功能，維持細胞內(nèi)外鈣離子、鎂離子、鉀離子的正常變化，維持骨骼肌收縮時各物質(zhì)的穩(wěn)定狀態(tài)，從而為機體持續(xù)供能、維持正常運動表現(xiàn)力提供助力。所以目前BCAA作為運動營養(yǎng)補劑是有理論依據(jù)與實踐依據(jù)的[5]。

由上文可知，產(chǎn)生運動性疲勞的生物化學機制有多種，本文就其中三個主要機制展開探討研究。今后的研究方向應(yīng)該更多關(guān)注支鏈氨基酸(BCAA)的合理補充；神經(jīng)遞質(zhì)與運動性疲勞之間的相關(guān)性仍需深入研究探討，得出更準確的影響機制而非可能機制；怎樣消除中樞神經(jīng)系統(tǒng)的抑制性，這些都是需要我們?nèi)ニ伎己脱芯康膯栴}。未來關(guān)于運動性疲勞的研究，相信會有更多突破性的進展。

[1]喬德才，劉軍，劉曉莉.運動疲勞的中樞機制研究進展——基于基底神經(jīng)節(jié)-皮層環(huán)路紊亂的視角[J].北京體育大學學報，2014(2).

[2]喬德才，李許貞，楊東升，等.力竭運動前后活體大鼠紋狀體谷氨酸和γ-氨基丁酸水平的動態(tài)變化[J].中國運動醫(yī)學雜志，2011(10).

[3]周越，王瑞元.骨骼肌運動性疲勞乳酸機制研究進展[J].天津體育學院學報，2010(6).

[4]楊東升，劉曉莉，喬德才.腦乳酸在運動性疲勞過程中作用機制的動態(tài)研究[J].天津體育學院學報，2011(6).

[5]唐芳，張?zhí)N琨.補充支鏈氨基酸對運動能力影響的研究進展[J].南京體育學院學報：自然科學版，2012(2).