运动性疲劳生化特点及能源物质恢复的研究①

毛娅茹 王彦涛

(广州体育学院研究生院 广东广州 510000)

1 运动性疲劳的生化特点

运动疲劳是运动中一种常见的生理现象，运动性疲劳是指身体机能的生理过程不能持续在特定水平和（或）身体不能维持预定的运动程度。主要有两层含义：第一，疲劳的出现是因为运动或工作而产生的；第二，工作能力和身体机能水平下降导致的疲劳是暂时的，经过休息和能源的补充可以恢复到正常水平。运动性疲劳一般可分为中枢性疲劳和外周性疲劳，两者之间的关系，一般认为运动性疲劳是中枢疲劳和外周疲劳相互作用的结果，认为中枢疲劳占主导地位，中枢兴奋性降低是导致外周骨骼肌做功能力降低的主要因素，同时外周疲劳的产生和发展也会加剧中枢疲劳。

1.1 中枢疲劳的生化特点

人体参与各种活动中，中枢神经系统都发挥着重要作用，很多国外学者研究发现，在一定条件下，中枢（主要是大脑）是运动性疲劳的首发部位，中枢神经细胞内代谢物质的改变是造成中枢疲劳的重要因素，代谢物质的变化引起中枢神经兴奋性降低。

1.1.1 能源物质的耗竭

中枢神经细胞的唯一直接能源物质是ATP，其通过ATP水解释放能量来维持神经细胞的兴奋性，进而能在体育活动中维持一定的运动强度和（或）持续一定的运动时间。血液中的葡萄糖是中枢系统最为重要的能源物质，长时间运动时，中枢系统和外周组织对血糖的吸收和利用都会相应增加，造成体内血糖浓度降低，从而导致神经细胞血糖供应不足，影响ATP的产生，使其兴奋性降低。

1.1.2 神经递质的变化

中枢神经的兴奋性受神经递质的影响。运动时中枢神经的兴奋性受兴奋性递质和抑制性递质的共同调节。持续性运动时，兴奋性递质谷氨酸和天门冬氨酸含量降低，会引起中枢神经的兴奋性降低。同时棘突衰减，抑制性神经递质传入神经细胞中，引起中枢的抑制增加，导致中枢兴奋性抑制失调，从而导致中枢疲劳的发生。

表1 不同时间和不同负荷肌肉收缩时肌糖元变化

表2 力竭运动后能源物质恢复的时间

1.1.3 血氨的增加

近年来研究发现，运动疲劳时中枢神经中氨含量增加。不论是间歇性运动还是持续性运动，中枢神经系统中的氨浓度都会增加，血氨的增加可能有以下原因：神经递质脱氨作用、神经末销和胶质细胞内氧化脱氨基作用、嘌呤核苷酸循环加强而生成氨、运动中氨生成增加、血氨通过血脑屏障而进入破坏神经系统的平衡。血氨增加到一定的浓度会引起疲劳，以至影响神经系统的机能状态，出现各种疲劳症状，如反应慢、肌肉无力、呼吸急促等。

1.2 外周疲劳的生化特点

外周主要指周围的神经和肌肉，通常被认为是运动的执行器官，外周疲劳包括骨骼肌部分的传导机制、收缩机制及骨骼肌血流及物质能量代谢等变化。

1.2.1 神经肌肉接点

长时间运动后，突触前衰竭，乙酰胆碱在神经肌肉接点前膜释放不足，运动终板不能除极化，导致骨骼肌细胞不能产生收缩，进而影响机体的运动能力，即产生疲劳。

1.2.2 肌细胞膜

运动中机械牵拉会导致细胞膜损伤或通透性暂时增大。化学因素如乳酸堆积、细胞内糖原耗竭、产生的自由基数量增加等化学因素也会导致细胞膜损伤或通透性暂时增大。

1.2.3 肌质网

在持续性运动中肌质网功能改变，使肌质网对钙的摄取量减少，导致钙离子在细胞内的浓度增加，钙离子与肌钙蛋白不易分离，进而肌动蛋白与肌球蛋白的相互作用将受制约，肌肉持续收缩，从而使机体产生疲劳。

1.2.4 代谢因素

代谢因素主要指机体供能物质的消耗和乳酸代谢产物的增加。长时间训练，不仅使ATP储量下降，肌糖原和肝糖原也大量消耗，甚至造成血糖水平下降，造成肌肉收缩时能量供应不足，进一步可引起中枢疲劳。

2 能源物质的恢复

身体机能的恢复与疲劳的产生对运动员竞技能力密切相关，把握能源物质的科学补充方法、控制好间歇恢复时间，运动员才能提高竞技能力。把握好运动后疲劳的机体超代偿的机会、在恢复过程中保证能源物质储备的积累和代谢产物的及时消除，为下次运动提供动力。

2.1 磷酸原的恢复

ATP是肌肉工作的直接来源，特别是在极限强度运动中磷酸原会大量消耗，ATP 下降到一定程度时身体就会产生疲劳，当机能水平下降时，肌肉中的磷酸肌酸（CP）会分解，以供ATP的再次合成，在一定时间内产生更多的能量。如何安排才能合理恢复运动员的磷酸原水平？根据磷酸原的恢复速率可以确定运动员训练的休息间歇。如在持续运动10min左右最大负荷时，运动后磷酸原在2min可以大部分恢复，5min肌肉中的磷酸原基本恢复。所以保证了磷酸原恢复所需要的时间，运动员在训练中才能发展他们的磷酸原系统的供能能力。

2.2 肌糖原储备的恢复

肌糖原是有氧运动和无氧运动主要能源，在间歇性运动中以最大负荷运动1min练习3组，中间间歇4min，直到力竭。肌糖原30min大约能恢复一半数量，运动后5h肌糖原恢复最快，完全恢复需要24h；持久性运动结束后10h，肌糖原恢复最快，完全恢复需要46h，如表1所示。但是持久性运动恢复期中，需要补充高糖膳食，间歇性运动则不需要补充高糖膳食也能较快恢复。

2.3 氧合肌红蛋白的恢复

前面提到的磷酸原恢复与有氧氧化代谢机制耦联在一起，运动时磷酸原消耗的越多，恢复过程需要的氧也越多。因为肌红蛋白与氧的结合不需要能量，而主要取决于血液与组织液中的氧分压。在恢复过程中，氧分压有所升高，此时，肌红蛋白与氧迅速结合，氧合肌红蛋白得到恢复。

2.4 乳酸的消除

运动项目供能特点的不同，身体中乳酸消除的时间也会有差异，但一般在2h后血乳酸基本消除。同时乳酸的消除还会受到恢复期运动强度和运动方式的影响。恢复期中，低强度的运动会加速乳酸清除能力；运动结束后，先活动运动时不经常使用的肌群，血乳酸浓度降低的更快，如表2所示。

3 结语

运动性疲劳是制约运动员提高竞技能力的因素之一，运动疲劳的生化特点是衡量运动疲劳的重要指标，了解运动性疲劳生化特点及能源物质恢复对于科学训练有重要意义。文中阐明了中枢疲劳主要与能源物质的耗竭、神经递质的变化和血氨的增加等有关；而外周疲劳主要与神经肌肉接点神经递质释放、肌细胞膜损伤和（或）通透性增大、肌质网钙离子释放及能源物质消耗和代谢产物堆积等相关。结合运动性疲劳的生化特点，提出消除疲劳需恢复机体的能源物质。即磷酸原的恢复，合理安排间歇时间。肌糖原储备的恢复需要注意的是补充高糖食物与补糖的时机，运动后2h之内补糖效果最明显。氧合肌红蛋白的恢复对运动员消除疲劳也非常重要，它对磷酸原的恢复和下次氧的供给有非常重要的作用。最后是乳酸的消除，乳酸的合理消除不仅可以缓解机体疲劳，还能转换为其他物质，为机体提供能量和营养等。