青春期前青少年有氧能力训练：可训练性、训练适应机制和实际应用

陈依依，李丹阳，倪丽丽

（1.武汉体育学院 研究生院，湖北 武汉 430079；2.武汉体育学院 体能中心，湖北 武汉 430079）

有氧能力也称为心肺耐力或心肺适能，指机体输送氧气及肌肉组织通过有氧代谢提供能量以维持自身活动的能力，可综合反映机体摄取、运输和利用氧的能力，它与心血管系统运输氧气、呼吸系统通气换气功能，以及骨骼肌等外周组织利用氧的能力有关（Armstrong et al.，2017），是机体持久工作的基础。

研究表明，青少年较低的心肺适能与成年后全因死亡率显著相关（Tomkinson et al.，2019）。有氧能力作为心血管疾病、糖尿病、癌症和心理健康的强预测因子（Ruiz et al.，2009），是评价青少年身体健康的一项重要机能指标（Ortega et al.，2008）。此外，有氧能力也是青少年在许多运动项目（如中长跑、游泳和自行车等耐力性项目，篮球和足球等集体球类项目）中取得成功的决定因素（Arm‐strong et al.，2011b）。青少年拥有良好的有氧能力，可减少运动中的血乳酸堆积，延迟运动性疲劳的出现，从而延长机体的工作能力。

受青少年体能训练“敏感期”理论的影响，早期研究提出的“成熟阈值、触发假说”理论认为，对青春期前的青少年实施有氧能力训练，诱发的训练效应极小甚至没有效应（Gilliam et al.，1980；Katch，1983）。这导致人们对青春期前的青少年有氧能力训练不重视，进而限制了青少年有氧能力训练的发展。随着对青少年有氧能力研究的不断深入，学者们基于循证实践逐步形成了较为一致的观点：青少年的有氧能力在整个发育阶段（青春期前和青春期）均具有较强的可训练性（Armstrong，2017a；Baquet et al.，2003；Barker et al.，2014）。因此，本文通过对当前国际上青少年有氧能力相关的研究成果进行综述，明确青春期前青少年有氧能力的可训练性、分析其生理机制及影响因素，进而归纳基于循证的青少年有氧能力训练指南，为我国青少年有氧能力训练科学化及体能训练体系化建设提供理论支持。

基于国际权威研究对青春期的定义，本文对青春期前青少年的界定为：年龄小于13岁且没有进入青春期状态的人群（Armstrong et al.，2017；Baquet et al.，2003；Harrison et al.，2015）。

1 青春期前青少年有氧能力的可训练性

运动经济性是指在给定的绝对运动强度下所需的耗氧量，该概念可应用于一系列具有绝对运动强度的运动（如跑步、游泳和骑自行车）（Armstrong et al.，2017）。目前，关于青春期前青少年运动经济性可训练性的研究较少，且主要集中在跑步经济性（running economy，RE），由于方法学的限制（如运动模式单一、训练时间不足等），支持短期或长期训练能改善青春期前青少年跑步经济性的证据尚不充分。有研究发现，未受过训练的青春期前青少年经短期耐力训练后，RE没有变化（Lussier et al.，1977；Petray et al.，1985）。然而，Daniels等（1971）发现青春期前和青春期的男性青少年（10～15岁）经22个月的跑步训练后，青春期前和青春期青少年的RE均显著改善，RE的改善似乎很大程度上归因于生长的作用，而不是训练，但Daniels等并没有否定训练的作用。随后，一项关于青春期前和青春期青少年RE的综述表明，短期内（2～3个月）的跑步训练对青春期前青少年和青春期青少年的RE几乎无改善作用，而长期（几年）的跑步训练显著改善RE（Krahenbuhl et al.，1992）。因此，想要改善青春期前青少年的RE，可能需要实施长期的运动干预。

2 青春期前青少年有氧能力训练的机制

2.1 O2peak

2.2 摄氧量动力学

摄氧量从安静或无负荷运动状态进入指定强度运动状态，以及机体达到适应这一特定强度运动的稳态被称为摄氧量动力学，是反映机体从运动开始到进入稳定工作状态所摄取氧气的动态变化过程。不同强度的运动，摄氧量动力学呈现出不同的阶段特征（Whipp et al.，1972）。摄氧量动力学分为3个阶段（阶段I、阶段II、阶段III）和4个运动强度范围（中等强度、高强度、非常高强度、极高强度；图1）。对青春期前的青少年而言，一般使用中强度和高强度运动（Armstrong et al.，2009；Mcnarry，2019）。

图1 运动强度阶段变化的摄氧动力学反应（Armstrong et al.，2017）Figure 1.Oxygen Uptake Kinetics in Response to the Different Stage of Exercise Intensity（Armstrong et al.，2017）

在成人中，训练诱导阶段Ⅱτ的改善机制包括氧化酶活性增强、肌肉血流加快以及氧运输与氧利用的平衡；阶段ⅢSC的减小是由于肌肉氧运输能力增强、肌纤维募集方式改变以及肌肉氧化能力增加（Poole et al.，2012）。有少量研究探索了训练改善青春期前青少年摄氧量动力学的机制。例如，Winlove等（2010）观察了有训练经历和无训练经历的青春期前女孩在高强度运动过程中的摄氧量动力学特征，发现受过训练的女孩有较高的氧利用能力，因此认为训练提高了氧利用能力，从而加快了摄氧量动力学。McNarry等（2012）研究了训练状态与成熟度对青春期前和青春期女孩摄氧量动力学的影响，发现与未受训练的青春期前和青春期女孩相比，受过训练的女孩其摄氧量动力学明显较快，且训练状态的差异不受成熟度的影响，认为受过训练女孩的肌肉氧化酶活性增强，加快了摄氧量动力学的时间常数τ。McNarry等（2015）对青春期前青少年实施了6周高强度训练，发现训练后摄氧量动力学改善是由于氧运输和氧利用能力增强、肌肉代谢增强（高强度训练增加了肌肉氧化酶活性）。因此，从目前的研究来看，青春期前青少年训练后摄氧量动力学改善的主要机制是氧气输送和氧气利用能力增加，这在成人中也有类似的结论。

2.3 乳酸阈值和通气阈值

对青春期前的青少年进行针对性训练可以减少BLA、提高LT和VT，但其深层机制仍有待阐明。现有的解释主要来自成人研究，LT和VT的改善与肌肉乳酸生成率下降有关（Favier et al.，1986）。肌糖原利用率较低或较快的摄氧量动力学（降低了对非氧化糖原利用的依赖）减少了乳酸产生，进而减少了对非氧化糖原利用的初始依赖（肌肉氧化能力增加是BLA减少的主要机制）（Mo‐gensen et al.，2006）。另外，训练增强了肝脏和肌肉中乳酸的吸收和氧化能力，进而提高了机体清除血乳酸的能力（Sumida et al.，1993）。

一项关于11～13岁男孩的相关研究表明，训练后男孩的骨骼肌发生了显著的局部适应，肌糖原、磷酸肌酸（creatine phosphate，CP）、腺嘌呤核苷三磷酸（adenosine triphosphate，ATP）浓度增加，琥珀酸脱氢酶和磷酸果糖激酶活性增加，研究认为，BLA减少可能是由于其他组织对乳酸的利用增多、肌纤维氧化能力增加（Eriksson et al.，1973）。但此研究存在样本量小、缺乏对照组以及未明确受试者的成熟状态等局限，研究结论的信服力令人质疑。目前，关于LT和VT训练适应机制的研究主要来自于对成人的研究，而成人的研究发现能否应用于青春期前青少年仍有待确定。

2.4 跑步经济性

有关成人的研究表明，训练诱导RE改善的相关机制包括肌肉氧化能力增强、运动单位募集、下肢肌力增加以及次最大运动通气量和心率的下降，也可能是良好的肌肉刚度使得在拉长-缩短活动的离心阶段储存了较多的弹性势能，并在向心阶段释放，降低了氧气消耗，从而加快了运动后的恢复（Armstrong，2019a）。然而，目前还没有足够充分的证据去评估训练引起青春期前青少年RE改变的潜在机制。

3 影响青少年有氧能力的因素

3.1 年龄

图2 O2peak与年龄、性别的关系（Armstrong et al.，1994）Figure 2.The Relationship between O2peakand Sex，Age（Armstrong et al.，1994）

3.2 性别

3.3 成熟度

图3 成熟对耐力表现的主要生理决定因素的影响（Oliver et al.，2020）Figure 3.The Effect of Maturation on the Primary Physiological Determinants of Endurance Performance（Oliver et al.，2020）

3.4 初始体能水平

4 青春期前青少年有氧能力训练计划

4.1 训练模式

4.2 训练频率和时间

4.3 训练强度

4.4 方案时长

表1 耐力训练对青春期前青少年O2peak的影响Table 1 Effects of Endurance Training on O2peakin Prepubertal Adolescents

4.5 高强度间歇训练

在间歇性训练过程中，有效的恢复是青少年获得有效训练适应的关键。研究发现，两种恢复模式（积极或消极）都能提高青少年的有氧能力，其恢复模式的选择取决于训练计划的总目标（Baquet et al.，2019；Thevenet et al.，2007）。此外，制定HIIT方案时应适当考虑受试者的年龄、成熟状态以及训练经验。

4.6 运动处方

虽然研究者们的训练方案各有所不同，但总结上述研究可知，持续的大肌肉群运动，3～4次/周，40～60 min，85%～90% HR，最低持续12周的有氧能力训练方案能有效改善青少年的有氧能力。由于青少年处于生长发育阶段，以及存在先天遗传、个体差异性等，教练员在设计青少年有氧能力训练方案时要考虑多方面的影响因素，以制定个性化的训练计划。

5 结论

长期以来，受“敏感期”理论的影响，普遍认为青春期前青少年不适宜进行有氧能力训练，这对青少年有氧能力训练科学化产生消极影响。基于国内外权威研究成果，可以形成如下基本共识：虽然青少年的有氧能力受生长和成熟度的影响，但通过训练可以改善不同阶段青少年（青春期前和青春期）的有氧能力。青春期前青少年有氧能力的可训练性与年龄、性别和成熟度无关，训练效益与初始体能、水平呈负相关。青春期前青少年有氧能力的训练适应性机制主要表现为：V.O增加、摄氧量动力学加快、乳酸堆积减少、VT提高。目前，国际较为认同的青少年有氧能力训练的经典模式为：持续和间歇的大肌肉群运动，85%～90% HR、3～4 次/周、40～60 min/次，最少持续12周。

亟待对我国青少年有氧耐力训练进行全面的原创研究，探索青春期前青少年对不同训练模式的适应，探索发育程度、性别、年龄、营养、环境与有氧能力之间的关系，探索有氧能力与其它运动能力的关系，探索有氧能力对运动技能学习的影响，探索青春期前后与成年人对训练的适应差异等，为我国青少年有氧能力科学化训练及青少年体能训练体系建设提供中国鲜活的循证证据支持。