运动性疲劳的生化分析与消除方法

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(1.华南理工大学 体育学院,广东 广州 510641; 2.广州体育学院,广东 广州 510500)

有运动就可能有疲劳的发生。适度运动并积极恢复,会促进身体机能的提高。相反,长期过度疲劳,身体机能得不到较好恢复,很可能引起身体机能障碍,损害身体健康,影响运动能力。因此,加强教练员和运动员对运动性疲劳的认识,了解其产生的生化机制,掌握运动性疲劳消除的方法与手段,对科学训练、运动性疲劳的消除、提高比赛成绩具有十分重要的意义。

1 运动性疲劳的概念

自1880年莫索(Mosso)研究疲劳开始,人们对运动性疲劳进行了大量研究。1915年莫桑指出,疲劳是细胞内化学衍生物导致的一种中毒现象。随后,不同的研究者对运动性疲劳有不同的见解。直到1982年,在美国波士顿召开的第5届国际运动生物化学会议上,对运动性疲劳的概念进行了定义:“ 机体生理过程不能持续其机能在特定水平上或不能维持某一特定的运动强度”[1]。该定义特点是:第一,把疲劳时机体组织和器官的技能水平与运动能力结合起来评定疲劳的发生和疲劳程度;第二,有助于选择客观的指标评定疲劳,如心率、血乳酸、最大吸氧量等[2]。简言之,运动性疲劳是由于身体活动或肌肉运动引起的,主要表现为运动能力下降。

2 运动性疲劳产生的机理

针对运动性疲劳产生的机理,研究人员长时间从不同角度进行了大量研究,但运动方式、运动强度和运动时间不同,其产生运动性疲劳的机理也不同。目前,针对运动性疲劳提出了许多理论与假说,包括衰竭学说、堵塞学说、内环境稳定性失调学说、保护性抑制学说、突变理论及自由基损伤学说等。从运动生物化学的角度和运动性疲劳发生的部位出发,运动性疲劳分为中枢疲劳和外周疲劳。

2.1 中枢疲劳的生化机理

中枢疲劳被认为是中枢神经系统的保护性抑制,与中枢神经系统内的神经递质改变有关。目前研究显示,r-氨基丁酸、多巴胺、5-羟色胺、乙酰胆碱、氨等神经递质均与中枢运动性疲劳有关。研究显示[3]:运动性疲劳发生时,多巴胺在大鼠中脑等部位的合成明显减弱;若保持多巴胺的代谢与合成,运动性疲劳将延迟发生。这表明多巴胺的合成与代谢在运动中具有重要作用。Marise 等[4]通过人体试验发现,大脑中5-HT、多巴胺的相互作用关系,大脑中含有多巴胺的神经元接收到来自脑干中缝核5-HT发出的神经冲动。同时,这种作用是相互的,含有多巴胺的神经元也能支配中缝核并能对其产生兴奋性作用。另有研究证实,机体在持续跑步24 h诱导的大脑疲劳与5-HT的浓度水平相关[5]。以上研究显示,运动中枢神经系统内神经递质的改变在运动性中枢疲劳中起重要作用。

2.2 外周疲劳的生化机理

能量耗竭与运动性疲劳。短时间、大强度运动时,机体主要消耗的是磷酸肌酸和肌糖原,磷酸肌酸和肌糖原是无氧代谢供能的主要能源物质。两者含量明显下降将会影响无氧代谢的供能能力,促使机体不能维持长时间大强度运动,进而产生运动性疲劳。另有研究显示,运动中ATP、CP的排空也会引起运动疲劳。ATP是在线粒体内膜的呼吸链上合成的,在短于6～8 s的大强度运动后,肌肉储存的ATP几乎全部耗尽,此时ATP合成速率的快慢直接影响人体的运动能力。

堵塞学说与运动性疲劳。堵塞学说即代谢产物堆积学说,认为运动性疲劳产生的原因主要是:机体在运动过程中产生的某些代谢产物在肌组织内大量堆积未能及时清除,导致机体运动能力下降。目前研究显示,乳酸堆积、血氨浓度升高、自由基产生及磷酸化合物和磷酸,是运动性疲劳产生的重要因素。研究显示,乳酸堆积,pH 值降低,影响Ca2+的释放与摄取,导致肌紧张和放松发生紊乱。另有研究认为,骨骼肌中氨浓度在运动时显著升高,氨对肌肉的刺激进一步引起周围性疲劳,致使糖酵解中乳酸大量生成、H+浓度升高、Ca2+结合能力降低。

3 判定运动性疲劳的生化指标

目前,判断运动性疲劳的方法有多种,运动性疲劳判定的生化指标主要有血尿素、血清睾酮/皮质醇比值(T/C)、血乳酸、尿蛋白、尿胆原等。

若一次性大负荷训练后次日晨血尿素上升(超过8 mmol/L),至训练周期不能恢复,表示运动过大,有疲劳积累;若血清T/C比值小于个体正常值,表示机体处于尚未恢复的疲劳状态。在机体处于疲劳状态时,血乳酸会出现最大乳酸水平下降,定量负荷运动后血乳酸清除时间延长。若运动后次日晨尿蛋白含量较高,且呈逐日持续增加的趋势,视为运动性疲劳的表现。运动后,血红蛋白下降,尿胆原增加,是运动性疲劳的表现。

4 运动性疲劳的消除手段

竞技体育的发展不仅需要科学的训练手段,而且需要合理的运动性疲劳消除措施,才能进一步提高运动成绩。

4.1 积极性休息,加快代谢产物的消除

积极性休息是指采取变换动作或运动强度的练习方式。如力量训练后可做一些轻跳或伸展练习,耐力训练后做些放松性走步练习等。积极性休息有助于加快代谢产物的消除,减少代谢产物的堆积,改善肌肉血液循环,有助于机能的恢复。因此,在训练中,教练员可采用调整训练内容、变换运动方式相结合的训练手段,使运动员得到积极性休息,提高运动成绩。

4.2 整理活动

整理活动是指运动后进行的各种较为轻松的身体活动。运动结束后,通过步行、慢跑、放松操等练习,同时配合深呼吸进行放松,可减少肌肉的延迟性酸痛和硬度,加速肌肉机能的恢复。整理活动是运动训练的重要组成部分,需高度重视。

4.3 睡眠充足,促进能源物质的恢复

睡眠是一种主动过程,也是积极性恢复最主要的手段之一。对运动员而言,正常、充足的睡眠可最大程度地恢复体能。睡眠时,机体感觉减退,全身肌肉放松,大脑耗氧量减少,有利于脑细胞的能量储存,促进中枢疲劳的消除。

4.4 物理学手段

针灸、按摩、理疗等物理疗法对大强度或大运动量后的体能恢复具有重要作用。按摩不仅促进大脑皮层兴奋与抑制的转换,还可促进血液循环和淋巴循环,加强肌肉血液供应,改善肌肉的氧供和营养物质,加快疲劳的消除。

4.5 营养学手段

在训练比赛中,运动员体能消耗大,赛后及时给予营养物质补充,将有利于运动性疲劳消除,加快体能恢复,促进运动成绩的提高。如马拉松等耐力项目,能量消耗大,比赛前后需及时适量补充脂肪等能源物质;而运动员在训练比赛期间,排汗量大,运动后及时通过饮食来补充维生素、矿物质,帮助消除运动性疲劳。

5 小结

运动性疲劳是运动过程中正常的生理现象,运动负荷强度、负荷量不同,其表现形式也不同,过度疲劳将危害运动员机体健康。在运动训练中,教练员与运动员必须了解运动性疲劳的产生机理,掌握判断运动性疲劳的方法及消除手段和措施,提高机体恢复的时效性,进而提高运动成绩。