生物节律与运动

董 毅

生物节律是指生命活动按一定时间顺序、周而复始地发生变化的节律。生物节律对人体正常的生理机能、精神活动和情绪波动以及体温、脉搏等都有影响。生物节律性作为遗传基因一部分被保留了下来，所以节律性是生物体的一个特殊性质。2017年度的诺贝尔生理学或医学奖颁给了3位美国科学家（Michael W. Young、Jeffrey C. Hall和Michael Rosbash），以表彰他们在发现生物钟基因及调控机制过程中的贡献，这也使得生物节律研究再次受到人们的广泛关注（Burki，2017）。随着人们对生物节律研究的不断深入，研究从各个方面展开，由此促生了一门新的学科——“时间生物学”（chronobiology），即研究生物节律现象、调控机制及其应用的学科。从20世纪70年代以来，时间生物学与其他多个领域开展了交叉研究，在体育运动领域也得到一定的重视和应用，比如时差对运动员成绩的影响已经受到运动队的广泛重视。本文主要对生物节律与运动之间的相互关系做一个简要综述。

1 生物节律的产生

最新的研究结果表明，生物节律普遍存在于各种生物体内，并受下丘脑视交叉上核（suprachiasmatic nucleus，SCN）以及周围附属振荡器的调控。视交叉上核的中央振荡器包含生物节律基因和自主调节通路，生物节律是由4个生物节律基因Clock、Bmal1、Per和Cry组成的正负调节环路所产生并调控，而这一环路是由“转录-翻译-抑转录”机制构成的反馈环（Ciarleglio et al.，2008，Greco et al.，2019）。Bmal1/Clock家族主要分布于视交叉上核、杏仁核（amygdala）、下丘脑腹侧核（ventromedial hypothalamus，VMH）等的一些核团（Abe et al.，2002；Abraham et al.，2005；Harbour et al.，2011）。Per2基因是Bmal1/Clock家族的一个成员，参与一系列的正负调节环路，在边缘系统对情绪和内脏活动的昼夜节律调节中起着重要作用，除了受到视交叉上核的调节，还接受上级边缘系统（如终纹床核、中央杏仁核）和下游皮质醇的负反馈调节（Amir et al.，2009）。生物节律最基本的特性有：1）内源性和遗传性；2）可受外界刺激调节；3）在没有外界时间相关信息提示时仍可保持节律性。

2 生物节律的分类、性质及作用

2.1 生物节律的分类

根据变化周期的时间与频率不同，生物节律从广义上可以被分为近日节律、潮汐节律、月节律、季节节律和年节律等。根据节律振荡的周期长度不同，生物节律可以被分为短于24 h的超日节律（ultradian rhythms，如间歇性激素分泌、人类异相睡眠等频率超过每日一次的生物节律活动）、近24 h的近日节律和长于28 h的亚日节律（infradian rhythms，如人类的月节律——月经周期，鸟类的迁徙和动物冬眠等季节节律或年节律）等。近日节律（circadian rhythm）即常说的日节律、昼夜节律，指周期在24±4 h左右的生物节律，如睡眠觉醒周期、体温波动、血压变化、细胞分裂以及体内某些激素的分泌周期等很多生理活动都有昼夜节律；月节律，以30±7天为周期，如月经周期。年节律，以12±2月为周期，如动物的冬眠、夏蛰、回游，植物的发芽、开花、结果等现象均有明显的年周期节律。其中昼夜节律就是人们常说的生物钟，是一种最重要的生物节律。

2.2 生物节律的参数和影响因素

节律参数包括周期、相位、中值和幅度。周期是指一个完整节律循环一次的时间；相位是特定的时刻在节律周期循环中的位置；中值是指节律的统计学中线；幅度是指从中值到峰值或谷值的距离，主要反映一个节律的振动范围或变化程度。生物节律是由遗传决定的，但是其特性可以受内在和外在因素的影响，这些因子被称为授时器或者同步器。它们不能制造节律，但是可以调节节律的参数。明/暗交替、睡眠/觉醒（Kalsbeek et al.，2017）以及周期性摄食（Mistlberger，2011）等是一些重要的外在影响因素，改变这些外在因素可以导致正常节律的改变或消失。尤其是明/暗交替对内分泌节律起着重要的同步化作用，既可以通过直接兴奋位于下丘脑的视交叉上核的节律启动器来影响内分泌节律（Doi et al.，2006；Masri et al.，2015），也可以通过间接影响光抑制黑暗激发性的褪黑素分泌来影响内分泌节律（Cagnacci，1997）。明/暗交替失调以及摄食节律改变起着去同步化作用，可以影响中枢和外周的生物钟基因（Bae et al.，2017）。这些因素的异常可以通过改变内分泌节律，进而影响代谢过程和能量补充，导致内分泌和代谢性疾病（如糖尿病、肥胖以及心血管疾病等）。其中与运动密切相关，影响内分泌节律的同步化和去同步化因素如表1所示。由于其能够影响运动员的运动成绩，因此研究影响内分泌节律的因素至关重要（Mistlberger，2011）。

表1 影响内分泌节律的同步化因素和去同步化因素Table 1 Synchronizing Factors and Desynchronizing Factors of Endocrine Rhythms （Bellastella et al.，2019）

2.3 生物节律的作用

人体正常的生理功能与生物节律密切相关，生物节律现象表现在很多方面，如睡眠与觉醒周期、免疫功能、行为学、体温、血压、哺乳动物的发情和生殖等（Thompson et al.，2015）。研究表明，中枢生物节律及外周生物节律的紊乱和异常可引起循环、神经、免疫、内分泌系统等的紊乱和疾病（Bahk et al.，2014；Che et al.，2017）。而且，最新的研究表明，生物钟、表观遗传和癌症同样具有相关性（Masri et al.，2015，2018）。

3 人体昼夜节律与运动的相互作用

在各种类型的生物节律中，目前研究发现，与运动关系最为密切、研究最为广泛的是昼夜节律。昼夜节律与运动之间具有非常复杂的相互影响（Tahara et al.，2017）。比如昼夜节律改变对运动功能的影响非常显著（Andrews et al.，2010）；运动也被证明是哺乳动物生物钟的重要输入信号，运动可以造成昼夜节律的相移，从而影响睡眠/觉醒（Youngstedt et al.，2016）。因此目前研究对具有昼夜节律的因素与运动之间的关系进行了较为广泛的探索。

3.1 核心体温的昼夜节律与运动

人体的核心体温具有昼夜节律性，一般在傍晚或夜间达到高峰，清晨处于最低点，体温的最低时刻通常发生在人们自然状态下（指没有闹钟和噪音惊醒的情况下）睡醒的前2个小时。由于体温对其他具有相同昼夜规律的生物节律基本都有直接影响，因此核心体温的昼夜节律可能是驱动这些生物节律的因素。例如，体温升高时神经传导速度明显提高，酶的催化活性也随着体温升高而加速，体温还会影响肌肉和肌腱的柔韧性和收缩性。但是，另一方面体温的升高会削弱持久运动的表现。基于这些考虑，傍晚进行短时间爆发性的运动如短跑是相对更好的。由于核心体温的升高对持续性运动的耐力有负面影响，因此，长距离项目（如长跑和自行车等）的最佳运动时间则应该在核心体温较低的早晨。此外，考虑核心体温的昼夜节律问题时不能忽略周围环境温度的影响（Drust et al.，2005；Souissi et al.，2012；Waterhouse et al.，2005）。

3.2 肌肉力量的昼夜节律与运动

骨骼肌功能也存在昼夜节律。骨骼肌细胞中的时钟基因对肌肉的质量、力量、肌纤维类型以及线粒体功能都起着重要作用（Aoyama et al.，2017）。肌肉力量是运动的基础，人体的肌肉力量有着明显的昼夜节律特性。研究数据表明，肌肉力量的峰值出现在傍晚，大约在17：00-19：00时段（与核心体温峰值出现的时间基本一致）（Reilly et al.，2006）。不同肌群的肌肉力量在一天中均存在日节律的变化：等长握力峰值出现在16：00-19：00，比24 h平均值高约6%；股四头肌力量在19：00左右达到峰值；背部肌肉力量晚上也高于早上。因此总体来说，傍晚进行肌肉力量的锻炼可能有更好的效果（Drust et al.，2005）。

3.3 有氧运动能力和心肺功能的昼夜节律与运动

运动员利用氧的能力对有氧运动是非常关键的，休息时的摄氧量（oxygenuptake，V.O2）有着明显的昼夜节律特性，早上4：00的水平是最低的，傍晚达到峰值，与核心体温峰值出现的时间吻合。安静状态下、亚极量运动中以及乳酸训练时的摄氧量水平均具有昼夜节律性，而最大摄氧量（maximaloxygen uptake，V.O2max）则不存在这种规律（Pullinger et al.，2014）。亚极量运动的摄氧量昼夜节律取决于所选的运动模式。有氧运动是提高心肺耐力的主要运动形式，心血管功能和肺功能也受昼夜节律的影响（Gubin et al.，2017）。在心肺系统的功能状态处于一天中较好水平时进行有氧运动，有利于长时间的运动，从而提高心肺功能。

3.4 无氧运动能力的昼夜节律与运动

研究发现，短时高强度运动尤其是无氧运动能力存在昼夜节律性（Chtourou et al.，2012），如30 s全力Wingate自行车运动。相似的昼夜节律在台阶试验和楼梯跑跳中也被发现。更系统性的研究采用力速试验（force-velocity test）研究无氧运动能力，结果发现，最大力量出现在一天中的17：10±00：52，最大幅度为7%，峰值力量出现在17：24±00：36，幅度为7.6%。而且这种无氧运动能力的变化与口腔测量的体温相关，即体温与无氧运动能力成正相关（Souissi et al.，2004），因此可以将口腔温度作为无氧运动能力的指标进行预测。按照无氧运动的昼夜节律进行运动训练往往可以收到较好的效果。

3.5 柔韧性的昼夜节律与运动

柔韧性是运动的重要参数之一，因此对一天之中肌体柔韧性的测量一直受到研究者的关注。柔韧性的昼夜节律变化在一些关节的运动中有所报道，其振幅可达到每日平均值的20%，柔韧性峰值出现的时间因个体差异而不同，但通常都出现在下午和晚上，即处于12：00-24：00（Gifford，1987）。研究发现，在26名年龄25岁左右的志愿者中，坐位体前屈实验结果明显随着日内时间的不同而有所差异，晚上柔韧性显著高于白天（Guariglia et al.，2011）。因此充分考虑到柔韧性的昼夜节律，有利于减少运动损伤的发生，提高运动质量。

3.6 细胞损伤和氧化应激水平的昼夜节律与运动

研究发现，细胞损伤和氧化应激水平均具有昼夜节律性，组织损伤程度在傍晚高于清晨，而氧化应激水平则恰恰相反（Borisenkov et al.，2007；Lericollais et al.，2011）。组织损伤和自由基产生与体温的节律性变化相关（Vd et al.，2012），而抗氧化水平则与褪黑素分泌的周期性相关（Sae-Teaw et al.，2013）。高强度训练可诱导组织损伤和细胞氧化水平增高，而抗氧化水平降低，从而造成运动性疲劳以及运动能力的下降（Aoi et al.，2013）。青年男子足球运动员的无氧运动能力和运动性疲劳程度傍晚高于清晨，可能与安静状态下组织损伤和氧化应激水平具有的昼夜节律波动性有关。

3.7 激素分泌的节律与运动

3.7.1 褪黑素（Melatonin）的昼夜节律与运动

在讨论影响生物节律、时差反应和运动表现的内分泌激素时，不得不提到褪黑素。褪黑素由松果体分泌，充当着视交叉上核内生物钟与明/暗交替之间的介质，具有明显的昼夜节律。黑暗环境刺激褪黑素产生，而光抑制其产生，因此褪黑素的分泌在白天处于较低水平，夜晚达到最高水平，夜晚分泌水平大约是白天的30倍（Cagnacci，1997）。褪黑素起着关键的生物节律同步化作用，尤其是对睡眠/觉醒节律，这对运动员非常重要。夜晚训练或者长时间的高强度体育活动会因光线暴露的时间延长，抑制褪黑素的分泌，导致褪黑素不能增加，从而影响褪黑素的生物节律，进而影响睡眠/觉醒，影响运动员的运动表现（O'Donnell et al.，2018；Rosa et al.，2016）。

3.7.2 生长激素（growth hormone，GH）的昼夜节律与运动

生长激素同样具有昼夜节律。生长激素在深睡眠时达到分泌的最高峰（Kalsbeek et al.，2017）。生长激素在调节代谢的中间过程，调节心血管、肌肉、骨骼系统的营养和功能中起着重要作用，因此青春期前的生长激素缺乏可以导致成年后代谢、心脏、肌肉、骨骼以及精神疾病等多种生长激素缺乏综合征。在外周，生长激素的大部分作用是通过肝脏产生的胰岛素样生长因子（IGF-1）介导的（Amato et al.，1993）。由于生长激素水平与IGF-1水平呈正相关，提示生长激素的节律对多种运动相关器官的发育和功能可能起着调节作用，然而目前关于GH对运动系统的直接调节作用的研究较少，因此尚不能定论（Oki et al.，2015）。在运动对生长激素的反作用方面，研究发现，运动能够增加生长激素的脉冲式释放，而且与运动强度相关，运动的这种作用可能是运动减肥的原因之一（Thomas et al.，2013）。在抗阻运动恢复阶段，生长激素的水平也能明显升高（Kraemer et al.，2005，2017）。

3.7.3 催乳素（Prolactin）的昼夜节律与运动

催乳素的分泌和生长激素一样，与睡眠相关，夜晚睡眠和白天短暂的小憩都能导致催乳素水平的增加（Kalsbeek et al.，2017）。女性催乳素的变化节律与排卵前雌激素上升一致，而且在女性还具有年节律性，每年的3月份、4月份达到峰值，男性则没有这个节律（Bellastella et al.，1986）。应激反应也会导致催乳素的增加。研究发现，对于正常不运动的人群，催乳素呈现明显的昼夜节律。但对于运动组人群，催乳素节律发生了明显的改变。早晨和下午运动会在运动后立刻增加催乳素水平，远高于不运动人群的同期水平。而且运动组人群在夜间（16：00-24：00）催乳素的水平显著高于不运动人群，这对女性的合理运动起着重要的提示性作用。目前有关运动对催乳素节律影响的机制仍然尚待进一步的研究（Hackney et al.，2015）。

3.7.4 下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴相关激素的昼夜节律与运动

HPA轴激素的分泌对生命非常重要，主要包括促肾上腺皮质激素、皮质醇、醛固酮、肾上腺素和去甲肾上腺素等。皮质醇的分泌呈现经典的昼夜节律模式，在清晨达到峰值，半夜处于最低值，并且保持在应激刺激时迅速上升的能力（Russell et al.，2015）。皮质醇的昼夜节律是随着促肾上腺皮质激素分泌的改变呈现的，这种变化不仅是日节律，还有超日节律（Kalsbeek et al.，2017；Walker et al.，2010）。这两种节律可以被明/暗周期变化、睡眠/觉醒变化以及周期性摄食来改变同步，从而改变HPA轴的节律（Bae et al.，2017；D'Alessandro et al.，1974；Kalsbeek et al.，2017）。目前已知，HPA轴的激素主要介导包括运动与竞技状态下身体对应激的反应，因此，导致HPA轴节律改变的情况（如夜间睡眠减少的不规律的生活、时区的频繁改变、作用于HPA轴的药物摄入以及非就餐时段的饮食等）都可能对运动员的成绩造成负面影响。而相反的，运动对HPA轴也有反作用。运动能够强烈刺激HPA轴，调节HPA轴反应的强度和持久性。然而对于训练有素的运动员来说，运动对HPA轴的反作用在长期的常规训练之后，这种作用会逐渐减弱，甚至还会在这些运动员中诱导皮质醇分泌的增加（Duclos et al.，2016；Hill et al.，2008）。但是，一天中不同时间进行高强度运动时，皮质醇反应水平受个体差异的影响明显（Bonato et al.，2017），并且皮质醇的觉醒反应也受到日常运动训练负荷的影响（Anderson et al.，2018）。其他肾上腺激素，如醛固酮、肾上腺素和去甲肾上腺素的节律则主要受精神心理活动和应激因子的影响，缺乏明显的昼夜节律特性（Kalsbeek et al.，2017）。一般来说，晚上比赛后，运动员精力下降，睡眠受到影响，而且早晨的皮质醇水平升高现象也显著减弱。有趣的是与赛前相比，早晨肾上腺素和去甲肾上腺素的浓度反而显著升高（Juliff et al.，2018）。因此，HPA轴节律与运动之间存在复杂的相互作用。

3.7.5 促甲状腺素（thyroid stimulating hormone ，TSH）和甲状腺素（thyroid hormones，TH） 的昼夜节律与运动

TSH分泌呈现昼夜节律的变化，在23：00-24：00达到最高峰（Kalsbeek et al.，2017），而且也受下丘脑-垂体-肾上腺轴的影响。此外，TSH也具有年节律，在冬季12月份左右达到分泌的最高峰（Yoshihara et al.，2018）。最近的动物研究表明，TSH也能调节内分泌节律，并在季节对生殖的影响中起作用。如果这一点在人类也得到验证，那么就需要在运动计划中考虑TSH和性腺激素对运动员的生殖和运动表现的叠加作用（Ikegami et al.，2017）。此外，研究发现，运动能够提高甲状腺功能，从而增加血清TSH和TH的水平（Telesforo et al.，1986）。最大有氧运动也能够显著增加血液中TH的水平（Ciloglu et al.，2005）。当甲状腺功能减退时，会显著降低肌肉功能，其机制可能涉及无氧酵解和有氧代谢中酶活性的异常改变，因此TSH和TH的节律改变也可能通过这些机制影响运动效果（Goncalves et al.，2006）。

3.7.6 瘦素、胃饥饿素、胰岛素的昼夜节律与运动

瘦素（Leptin）是由肥胖基因编码的，在白色脂肪组织中合成的一种分泌型蛋白质。瘦素具有降低食欲，提高能量代谢效率，减少脂肪储备，增加能量消耗等功能。瘦素的分泌也具有昼夜节律性，一般夜晚浓度较高，白天浓度较低。瘦素和胰岛素能够同时作用于机体，对机体的体重平衡起到一个协调作用，而且还参与了下丘脑-垂体-肾上腺轴的调节。在瘦素对运动的影响方面，研究表明，瘦素与青少年心肺功能和体能呈负相关（Remmel et al.，2017）。此外，瘦素还可以影响运动员的BMI指数，瘦素/脂联素比值可以作为BMI降低的指标（Pejsova et al.，2019），运动员应该避免因瘦素浓度升高而导致的BMI指数异常改变（Malik et al.，2018）。在运动对瘦素的影响方面，目前动物研究发现，运动对血液瘦素水平没有明显的作用，对瘦素的节律也无明显影响（Piccione et al.，2004）。人体研究发现，在健康年轻女性中，运动负荷也同样对瘦素节律无影响，但低能量利用率会改变瘦素节律（Hilton et al.，2000）。

胃饥饿素（Ghrelin）主要由人类胃底部的P/D1细胞和胰腺的ε细胞产生，参与代谢过程，并且对睡眠/觉醒起着同步化作用，因此对运动员的表现也是比较重要的一个因素（Poher et al.，2018）。研究发现，单次运动能够显著降低胃饥饿素的水平（Tiryaki-Sonmez et al.，2013），但长期规律性运动则能够通过改善生物节律来改善胃饥饿素的分泌，从而通过正反馈增强运动的欲望（Tajiri，2017）。但也有文献认为，虽然胃饥饿素能够增强运动耐力，但是也会通过抑制运动后摄食而影响运动（Mani et al.，2018）。因此对胃饥饿素及其节律与运动间的关系还有待进一步的研究。

胰岛素（Insulin）的昼夜节律震荡与摄食相关，并且与瘦素、胃饥饿素协同作用，保证了运动状态时最好的代谢状态，而且胰岛素浓度对生物钟基因的节律保持起着非常重要的作用，因此运动员保持良好的睡眠/觉醒、明/暗周期以及规律饮食，避免对胰岛素的时间同步性损害，对运动表现是至关重要的（Sahar et al.，2012）。

3.7.7 促性腺激素（Gonadotropins）和性腺激素（Gonadal hormone）分泌的节律与运动

促性腺激素和性腺激素主要调控发育、成熟和性衰老的时程，同时也决定了男性和女性的表型，并且能够影响营养和肌肉力量，这对运动尤其重要。促性腺激素和性腺激素的分泌具有超日节律和亚日节律（Kalsbeek et al.，2017），缺乏昼夜节律振荡。性腺激素是调节脊椎动物性腺发育，促进性激素生成和分泌的糖蛋白激素，其中促黄体生成激素（luteinizing hormone，LH）和促卵泡成熟激素（follicle-stimulating hormone，FSH）呈现经典的月经周期（Kalsbeek et al.，2017），而且在青春期前和成年后有年节律表现，每年的1月份分泌达峰值（Bellastella et al.，1986）。基于这类激素的多种节律周期变化，需要考虑运动表现的季节差异，这在男性运动员中比较常见。这些激素的变化可以通过对肌肉力量和营养的影响，进而导致成绩好坏的差异。相反，运动也可以影响男性和女性的下丘脑-垂体-性腺轴的节律（Cano et al.，2016；Sansone et al.，2018）。高强度的持续运动训练不仅会对女性运动员产生去同步化作用，导致月经周期的紊乱（Cano et al.，2016），而且还会影响男性运动员的生育能力。因此，在运动中充分考虑这些激素的节律是非常有必要的。

4 不同类型运动表现的昼夜节律

足球：研究发现，足球运动员的专项技能与一般体能（垂直纵跳、握力等）均在下午16：00-20：00时达到最佳状态（Chtourou et al.，2012）。足球运动员的心理能力同样在傍晚时较高（此时间段警觉和反应时最高，疲劳指数最低）（Farina et al.，2004）。此外，Reilly等（1981）发现，足球运动员的步伐于下午18：00达到峰值，早上5：00-6：00则处于低谷期（Reilly et al.，1981）。我们国家的一项研究中，20名青年男子足球运动员分别于早晨（8：00）和傍晚（17：00）进行一次Yo-Yo测试（间隔36 h，Yo-Yo测试是由一位丹麦体育博士发明，主要是模拟比赛中频繁出现的加速、减速、急停、转身等动作，在运动员达到体能极限的时候对其进行测试），结果发现，男子足球运动员的专项运动能力在傍晚高于清晨，其机制可能与傍晚时体温升高、无氧代谢供能效率增加，以及在相关代谢物质作用下形成的有利于调动机体生理机能的内环境有关（王晨宇，2017）。

自行车： Hettinga等（2012）让6名自行车运动员分别进行4次1 500 m计时赛发现，比赛成绩最佳时有氧和无氧峰值功率最高，且无氧峰值功率在比赛中出现最早（Hettinga et al.，2012），提示运动员可按照生理状态的变化来调整比赛配速。有氧和无氧代谢系统的供能效率在傍晚较清晨有所增加（Chtourou et al.，2012；Pullinger et al.，2014），其机制可能与体温波动有关，推测昼夜节律可能是影响能量代谢系统供能以及运动员比赛配速的重要因素。此外我国的研究发现，15名男子自行车运动员分别于清晨（8：00）或傍晚（18：00）在功率自行车上进行1次1 km计时赛测试，运动员的运动能力在傍晚高于清晨（运动成绩提高、功率输出增加），其机制可能与傍晚时体温升高，有氧、无氧代谢供能效率增加，比赛配速调整，以及在相关激素作用下形成有利于调动机体生理机能的代谢环境有关（黄华生 等，2016）。

马拉松：马拉松运动与周围环境温度密切相关，通常在早上的竞赛可以记录到更好的成绩。

隔网对抗类运动：网球运动员的发球速度在晚上（18：00）比早上（9：00）更快，但是发球的准确性却恰恰相反。羽毛球运动也观察到了相同的结果。

其他运动：大多数游泳和田径类项目的运动员晚上表现最佳，并且大多数田径类项目的纪录都出现在晚上或者下午。100 m游泳运动员在下午（17：00）的表现比早上好，而且400 m自由泳和50 m重复测试的最佳表现也发生在晚上（Atkinson et al.，1996）。一项对28名篮球运动员6个月的跟踪研究发现，生物节律对篮球基本技术和投篮成功率都有影响（汪晓萍 等，2000）。早在1991年，徐本力等（1991）对田径、游泳、举重、划船、射击和围棋6个运动项目的300多名运动员及其900多次比赛的运动成绩研究发现：1）运动员的竞技能力在一天和多天中均表现出一定的节律性变化，但也存在明显的个体差异；2）运动员竞技能力的生物节律是可以在各种内外因素的影响下加以改变的，改变的程度取决于影响因素的强度。通过医学、生物学和训练学等手段可以对运动员机体固有的生物节律进行一定程度的调控。

5 运动表现的季节节律与时差反应

除了昼夜节律，研究发现，有的运动项目还具有季节节律。例如，Atkinson等（2005）发现，英国公路自行车队的成员在赛季期间拥有更高的O2max；但是荷兰精英级速滑运动员的O2max或者Wingate有氧能力测试却没有显示出季节节律性。季节变化可能通过外在因素（如气候和训练强度等）影响运动员的运动表现（Atkinson et al.，2005）。

在时差与运动表现的关系方面，跨时区飞行的直接结果是飞行中的睡眠不足和伴随着发生的睡眠紊乱，以至于运动能力受到影响。例如，英国奥运代表团飞抵美国后，运动员在5天以内多项测试指标的成绩均显著下降（Manfredini et al.，1998）。Recht等（1995）对从美国得克萨斯州向东跨越6个时区飞抵德国的81名士兵进行测试，发现飞行后肘屈力显著降低，而腿部肌力没有变化，心肺功能和最大耗氧量等体能指标也没有发生变化，但270 m冲刺跑的表现下降了8%～12%，2.8 km的跑步成绩也显著下降（Recht et al.，1995）。研究发现，在Wingate测试中，从北美到法国的旅行导致无氧功率的峰值和30 s无氧工作能力下降（Souissi et al.，2004）。选择在一天中的最佳时段运动可以使运动成绩提高10%，而时差会使运动能力的峰值时间偏移，由此影响比赛的成绩和结果（Manfredini et al.，1998）。此外，纬度改变也可能导致昼夜节律、明/暗循环周期的紊乱。对时差的反应个体之间有很大差异，约有30%的人没有时差反应，另有30%的人却非常难以调整时差。而且对于时差的恢复夏天比冬天快，可能是由于夏天白天较长，自然光照较多的缘故。

6 生物节律对运动员的应用

充分了解生物节律不仅对理解一些病理生理过程和诊断具有重要的作用，而且对于运动员的合理矫正治疗也是非常重要的。对经历了异常或创伤的运动员的治疗，需要考虑治疗时间和节律因素，如褪黑素和一些激素及药物的使用（Bellastella et al.，2019）。

此外，运用生物节律特点合理安排运动量和训练时间，根据人体特征，在运动和饮食上进行科学安排，还要根据环境要求对生物节律进行调整，克服运动员的时差反应以达到最佳效果，对提高运动员竞技能力和竞技状态，最大限度地发挥竞技潜力以及预防伤病均具有明显的效益。例如，女性月经周期是女性生物钟的重要组成部分，游泳教练在安排运动员训练计划时，应充分考虑女性的周期特点（马维亚，2016）。有研究表明，运动能够引起人体生物节律的相位移动，使机体主要的节律启动器产生变化，具有重塑其他生物节律的作用。研究发现，夜晚1 h大强度运动组与无运动组相比，夜晚运动组的节律相位明显前移，与无运动组的相位延迟形成对比，说明夜晚大强度的运动能引起人体生物节律的相位移动（Buxton et al.，2003）。8名健康成人在凌晨（1：00）分别在无运动、3 h中等强度运动和1 h高强度运动的条件下，测量夜晚血浆中促甲状腺素和褪黑素的浓度，结果发现，两组运动组的促甲状腺素和褪黑素分泌节律都有相位移动，说明夜间运动能够延迟人体的生物节律，延迟的程度取决于运动的持续时间和运动强度（Buxton et al.，1997）。此外，一系列的实验研究发现，运动后骨骼肌代谢过程中确实存在一个约2 h左右的对激素调节十分敏感的时相，称为合成代谢窗口。在这段时间内进行营养补充是促进恢复的最佳时间。因此，运动营养应根据这个特点，选择适宜的时间补充，以获得最佳效益，这就是应用生物节律进行运动营养补充的理论依据（刘南楠，2012）。研究发现，人为地改变每日光照和黑暗的时间，可使机体某些功能的日周期相位发生移动。因此，在运动训中，应该根据比赛时间的要求，有意识地安排平时训练时间，调整人体的某些功能周期相位，以便使运动员在比赛时正好处于功能高潮时期，为运动员在重大比赛中充分发挥潜能、取得优异成绩创造生理学条件（娄道舰 等，2000）。对于中长跑运动员来说，赛前训练是整个周期训练的一个“特殊阶段”，赛前训练准备水平极大地影响着比赛的结果。应合理运用人体生物节律理论，在赛前6～8周开始运动训练使运动员的整体机能达到较高的水平，完善运动员的神经肌肉协调能力，从而达到最佳比赛状态，发挥较高水平（乔雪松 等，2008）。

7 结论

运动训练或者常规健身运动都必须基于科学的生物节律基础，尤其是超日节律、昼夜节律和亚日节律等，尽可能做到同步化。这不但有利于运动员取得更好的成绩，也能有效地避免运动损伤。基于生物节律原理，兴奋剂等药物必须绝对禁止，因为这些药物会干扰下丘脑和外周的生物钟，导致去同步化，引起运动员的内分泌等节律紊乱，进而影响运动员的身体健康。此外，利用生物节律指导科学运动训练，提高训练效率，最大限度激发运动员的潜能。科学合理地安排运动量，减少训练中运动损伤发生。根据运动员的生物节律特点，准确合理地调整运动员生理机能和兴奋状态，克服时差反应等不利因素，对创造良好成绩有着十分重要的意义。