高原自然低氧环境复合健身运动对中年人血清酶的影响①

樊蓉芸苏青青郝少伟祁继良杜霞樊超马福海内丸仁

(1.青海省体育科学研究所、青海省高原体育科学重点实验室、国家体育总局高原训练重点实验室 青海西宁 810000; 2.日本仙台大学 日本仙台 980-0000)

高原自然低氧环境复合健身运动对中年人血清酶的影响①

樊蓉芸1苏青青1郝少伟1祁继良1杜霞1樊超1马福海1内丸仁2

(1.青海省体育科学研究所、青海省高原体育科学重点实验室、国家体育总局高原训练重点实验室 青海西宁 810000; 2.日本仙台大学 日本仙台 980-0000)

为探索高原自然低氧环境对人体健康促进的应用效果,组织久居高原和平原45～55岁中年人分别在青海高原和陕西平原进行3周有氧健身运动并观测血清酶变化。结果表明环境和运动的双层缺氧刺激使中年人出现血清酶活性良性变化且维持2周时间,并以平原人明显,提示高原自然低氧环境复合健身运动有利于中年人尤其是平原中年人健康水平的提高与保持。

高原 低氧健身运动中年人血清酶 造成影响

适度高原(海拔1 500～3 000 m)轻度缺氧对人体有“激活”生理功能的作用,一定程度低氧环境的刺激和应激有助于提升运动员耐缺氧能力、加快疲劳消除、提高比赛成绩[1]。高原低氧不仅在运动训练中方兴未艾,它对人体健康带来的有益影响也日趋显现,1997年周兆年就指出低氧环境运动锻炼的效果优于普通正常氧条件,目前利用高原低氧环境促进人类健康已被国内外研究者广泛关注。低氧环境中进行体育活动,机体可以在低氧和运动的双重刺激下,通过在氧结合、氧运输、氧利用能力和免疫系统功能以及神经肌肉机能等方面产生适应性变化,从而促进整体健康和体质水平的改善。目前利用人工低氧条件和高原自然环境进行体育健身或医疗康复已成为非药物治疗的有效方法得以推广,然而,对于利用高原自然环境进行体育健身运动后对人体作用的报道较少,该研究将居住在高原和平原45～55岁中年人分别组织在高原和平原进行有氧健身运动并进行效果比对,从而为高原和平原人群的体质与健康促进提供参考。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

45～55岁身体健康的中年人66人,其中把长期居住在高原(西宁,海拔2 263 m)24人(男9人、女15人)作为高原组、将久居平原(西安,海拔400 m)42人(男21人、女21人)随机分为平原组和对照组。高原组和平原组在海拔2 366 m的青海省多巴镇完成2周健身训练后进入海拔3 500 m的青海省天俊县继续进行1周的健身运动,而对照组则在海拔400 m陕西西安进行3周健身运动。3个组分别安排相同的体育健身运动量和运动强度,活动以健身舞蹈、徒步快走等有氧运动为主。

1.2 研究指标与方法

晨起饭前安静状态下抽取静脉血5 mL离心取血清,用日本产奥林巴斯2 700全自动生化分析仪检测血清谷草转氨酶(AST)、乳酸脱氢酶(LDH)、a-羟丁酸脱氢酶(HBDH)、肌酸激酶(CK)、肌酸激酶同工酶(CKMB)和肌红蛋白(Myo )。3个组分别在各自居住地测试基础值;健身运动期间高原组和平原组在高原第1、第2和第3周末在青海多巴检测;对照组在平原3周健身运动末检测;之后,3个组在健身运动结束后第2周分别在各自居住地测观察期值。数据用SPSS18.0进行t检验和单因素方差分析统计。

2 研究结果

2.1 海拔2 260～3 500 m青海高原复合体育健身运动期间的变化

高原组、平原组AST、LDH上青海高原第1周明显增加(14%～64%,P<0.05)后下降,增加幅度平原组高于高原组并以女性明显(P<0.01);Myo在上高原第1 、2周提高非常明显(P<0.01),增加幅度平原组(147%～380%)大于高原组(138%～186%);CK在高原第1周增加明显(P<0.05),而CKMB则在高原持续下降,以男性和高原组女性明显(P<0.05);两组男性的HBDH在上高原后持续下降7%～33%(P<0.01),而两组女性的HBDH则在上高原第2周出现下降(11%),并以高原组明显(P<0.05)。

2.2 3周高原复合健身运动后及健身运动2周观察期效果的变化

3周健身运动后,平原组和高原组AST、LDH下降(4%～29%),其中平原组AST明显低于高原第1周(P<0.01),对照组AST较基础值有所增加(11%～18%)、LDH没有明显变化;健身运动后2 周观察期,AST值高原组恢复到基础值水平、平原组增加(6%～20%)、对照组增加(23%～29%),LDH值高原组较基础值下降(6%～19%)(男性P<0.01)、平原组仍低于基础值,对照组增加(7%～10%)。3周健身运动后以及健身运动后观察期,平原组和高原组Myo高于基础值(P<0.01)、提高幅度平原组(199%～209%)高于高原组(127%～144%),对照组则出现持续下降(15%～19%)。3周健身运动后及观察期,CK值平原组和高原组较高原下降(P<0.05)、以平原组男性和高原组女性明显(P<0.05～0.01)、而对照组CK值无明显变化,CKMB值高原组和平原组下降(18%～36%)、对照组CKMB升高(35%～47%),HBDH平原组和高原组均降低(9%～30%)(P<0.05)以平原组和男性非常明显(P<0.01),对照组HBDH也下降(9%～11%),但幅度低于高原组和平原组。

3 讨论

3.1 在高原进行健身运动对中年人血清酶的影响

人体血清酶活性的改变可以及时反映机能状态和物质代谢情况[2],也是反映组织细胞损伤或细胞膜通透性改变及进行训练监控的重要指标[3,4]。适当有氧运动和健身锻炼可有效地改善人体血清酶活性[5,6],有利于提高机体新陈代谢水平和抗氧化能力。在海拔2 366 m青海多巴进行体育健身运动后,高原组和平原组中年人血清酶指标AST、LDH、CK、Myo均增加,在上高原第1周达峰值(P <0.05)、第2周后下降但仍高于基础值,平原组增加幅度高于高原组。高红等研究表明年龄为42±6.2岁85例30～50岁健康平原人进入海拔4 700 m时,LDH、CK等血清酶活性明显增高[7]。人体由平原进入高原,由于氧分压降低导致低氧血症,使主动脉窦化学感受器受到刺激,同时兴奋交感神经使心率加快,加上血管收缩、红细胞代偿性增加等因素刺激使肌肉细胞膜通透性升高,引起胞内酶大量释放,使得血清CK、AST、LDH等活性升高。高原和低氧训练时缺氧加上运动对运动员安静状态下血清酶活性的变化也有相同的影响[8,9,10],平原运动员初到高原,同时受到缺氧和运动负荷强度的双层缺氧刺激,CK、LDH 等血清酶明显上升。

在模拟高原训练的初期,运动员血清CK、LDH活性明显高于对照组,而高住低练4周后,血清酶活性则明显低于对照组,并可持续到高住低练后2周,提示机体对缺氧负荷和运动负荷适应后,能降低由于运动引起的血清酶活性的升高,对防止肌肉组织损伤和增加细胞膜稳定性有一定的作用,也是运动能力提高原因之一[11]。在高原进行有氧健身运动,自然环境低氧复合体育运动对人体产生一定缺氧刺激,从而可引起机体产生更大的应激性生理变化,机体无氧酵解能力的增强,体内代谢产物增多和体液酸性化、肌纤维组织学或超微结构的异常改变等,可导致细胞膜脂质双层结构遭到破坏,细胞膜通透性增加,组织中的酶向血液中渗出增加,出现血清酶活性增高。由于平原人群初到高原地区,健身活动时相对高原人群的缺氧程度更深更重,其血清酶活性的增加幅度大于高原人。随着高原低氧环境复合健身运动的进行,高原和平原中年人机体对高原低氧环境和健身运动的缺氧状况逐渐适应,血液中和肌肉组织血管内皮生长因子的大量生成,血管增生、红细胞生成和有氧能力的增加[12],运动负荷后组织的损伤程度下降,细胞膜的稳定性增强,血清酶活性出现降低,提示高原和平原中年人对高原低氧环境复合健身运动的适应,也是其运动能力和机能状况得到改善的表现之一。

研究认为HBDH与CKMB活性变化与心肌承受刺激和受损有关,其活性增强代表心肌的损害[13]。在青海高原进行健身运动期间,高原组和平原组的CKMB和HBDH都表现为持续的下降,提示高原低氧环境下的健身活动,对平原和高原中年人的心肌不存在损伤性刺激,有利于心脏功能的改善。

3.2 低氧复合健身运动对中年人血清酶的影响

经3周在海拔2 366 m和3 500 m的青海高原进行低氧环境复合健身运动后,平原组和高原组呈AST、LDH、CK、HBDH、CKMB下降、Myo增加的变化趋势,并以平原组明显:LDH下降7%～19%、HBDH下降15%～27%(P<0.01)、CKMB下降19～36%,Myo增加113%～172%(P<0.01)。而对照组在西安进行同样安排的健身运动后,血清酶的变化不同于高原组和平原组:AST、CK、CKMB有所增加、HBDH虽有所下降但幅度低于平原组和高原组、Myo下降,LDH没有变化。

血清酶活性的增加是由于从肌细胞内释放的酶量增加造成的,它与肌肉质量和功能以及肌肉有氧能力下降密切相关,良好训练的运动员运动后血清酶活性较低,运动训练能够增加肌肉中毛细血管的密度,改善血液供应,减轻局部缺氧和代谢产物的堆积,从而改善能量代谢。同时,训练也能使机体对运动负荷的适应能力加强,从而减少运动对肌肉的损伤。有氧运动能降低血清AST含量[14,15],通过合理的有氧运动能有效减轻肝细胞微损伤、维护肝脏细胞膜结构功能的完整性。有效的有氧训练可显著降低老年男子的LDH活性,改善有氧代谢能力[1]。高原和平原中年人进行高原低氧环境复合健身运动后,其血清酶活性均出现下降,表明高原低氧环境和运动训练的联合作用,促进了机体氧利用和能量代谢水平的提高,机体内环境的改善、有氧代谢能力的提高,骨骼肌代谢状况增强,使细胞的环境和能量供给增加,疲劳程度得以控制和恢复,提高了身体机能水平和适应能力,从而减轻组织的微细损伤,维护细胞膜结构的完整性,使血清酶活性得以下降,预示机体状况的好转和运动能力的提高。而且,平原组酶活性的下降幅度大于高原组,表明在高原低氧环境复合健身活动这种运动方式,更有利于平原中年人血清酶活性的改善和健康水平的提高。而且在3周健身运动结束2周观察期,平原组和高原组仍保持LDH、CK、HBDH、CKMB下降、Myo增加的变化,依然是平原组变化明显,而对照组AST、LDH、CK、CKMB出现增加、Myo有所下降。提示,高原低氧环境复合健身活动对高原和平原中年人群血清酶活性的改善作用可以持续2周,有利于返回平原后健康水平的保持与提高。

4 结论

(1)在高原自然低氧环境复合健身运动,环境和运动的双层缺氧刺激可使中年人血清酶活性在上高原的第1周明显增加,并且以平原中年人增加幅度较大;随着对高原和健身运动的适应,血清酶活性出现降低,表明其运动能力和机能状况得到改善。建议平原中年人在高原进行健身运动的初期(1周),运动负荷安排不宜过大,以免血清酶活性过多增加而造成对人体机能的影响,从而预防运动损伤和疾病的产生。

(2)平原和高原中年人在高原进行健身运动期间以及观察期,血清酶 CKMB和HBDH表现为持续下降,并以平原组明显,提示高原低氧环境下的健身活动,对中年人心肌不存在损伤性刺激,有利于心脏功能改善,特别是平原人到高原进行健身运动的效果更明显。

(3)经3周高原自然低氧环境复合健身运动后,中年人均出现血清酶活性的良性变化效果并可以维持2周,其中以平原组明显,有利于平原中年人返回平原后健康水平的保持与提高。

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G806

:A

:2095-2813(2017)03(b)-0035-03

10.16655/j.cnki.2095-2813.2017.08.035

国家科技部国际科技合作专项(2013DFA32470)、青海省科技自然科学基金项目(2016-ZJ-909)、青海省国际科技合作项目(2016-HZ-802)。

樊蓉芸(1974,4—),女,汉,青海西宁人,本科,研究员,研究方向:高原训练、体质与健康。