山地车运动员肌肉疲劳的高压氧疗干预研究进展

刘诗杰，瞿超艺，2，赵杰修

（1.国家体育总局体育科学研究所，北京 100061；2.北京体育大学，北京 100084）

高压氧疗是在高压环境（Atmosphere absolute，ATA，一般指2~3个大气压）下，吸入大于90%体积分数的氧气或100%体积分数的纯氧以治疗一些疾病的方法[1]。高压氧舱在1860年被发明，我国相关研究始于1964年，虽然起步晚，但发展迅速。随着对高压氧研究的深入，高压氧不仅用于临床治疗，也逐渐应用于运动员的机能恢复[2]。研究[3]表明，高压氧疗对缓解运动疲劳有非常好的效果，例如在柔道、赛艇、游泳等耐力项目中。

山地车项目集力量、速度、反应、耐力、技术、节奏于一体，是速度性与耐力性相结合的运动项目，要求运动员有很好的耐力基础及速度能力。随着山地自行车运动加入奥运会比赛项目，山地车在我国得以进一步发展。我国虽然场地自行车成绩位居世界前列，但在更加考验运动员综合能力的山地车及公路车领域，仍与欧美国家差距巨大。山地车作为耐力性速度项目，需要运动员长时间进行功率输出，体能消耗大，对下肢肌群与核心肌群储能能力要求较高，赛后会出现肌肉疲劳，导致运动能力下降。因此，比赛后或训练后的恢复手段尤其重要，不当的恢复手段会加剧运动员的过度疲劳，从而影响其身体机能和运动成绩。缓解运动后的肌肉疲劳，对促进运动成绩提升作用巨大。本文分析高压氧疗对山地车运动员肌肉疲劳恢复的作用，归纳高压氧疗的作用，旨在更好地为山地车运动员提供训练或比赛后快速恢复身体机能的方法和依据。

1 山地车运动员肌肉疲劳的致因

1.1 项目供能特点

山地车比赛路况复杂，经常需要车手动用ATP-CP系统供能，如冲刺、突围时通常发生在几秒钟内[4]，如果运动员肌肉内磷酸原储备不足，或ATP合成速率跟不上，会产生短暂疲劳，影响其冲刺突围能力。在山地车赛道上，经常遇见一些长度较长的陡坡，需要运动员连续几分钟高强度的功率输出，这时需要糖酵解系统供能，若糖酵解供能跟不上，会降低运动员的爬坡速度，影响比赛成绩[5]。此阶段糖原不完全分解，机体会产生大量乳酸，乳酸清除速率低则易造成乳酸堆积，会进一步影响此阶段的运动表现。山地车比赛持续时间在几十分钟到几小时不等，除冲刺、突围、爬陡坡时会用到糖酵解系统和磷酸原系统供能外，更多时候都在利用有氧氧化系统供能[6]。这要求运动员有足够的糖和脂肪储备，为比赛中有氧氧化系统供能提供底物。

1.2 肌肉疲劳的原因

山地车运动员在冲刺、突围阶段需要大量的磷酸原储备及ATP快速再合成。机体磷酸原储备不足或ATP转化酶活性低，爬陡坡时机械牵拉导致肌肉疲劳损伤，细胞膜通透性发生改变，均是造成此阶段运动疲劳的主要原因。赛道全程有各种各样的长陡坡，该路段耗时通常是几十秒到几分钟不等，此阶段运动员运用糖酵解系统供能，产生大量乳酸，肌肉持续紧张，造成血流不畅。代谢产物堆积及内环境紊乱、氧化系统失衡等是造成肌肉疲劳的重要原因。比赛全程机体需要大量氧气氧化脂肪供能，脂肪氧化生成脂肪酸，使机体内环境pH值下降，间接影响肌质网对钙离子的吸收，氧化过程产生大量自由基，对机体各种膜性结构产生不同程度的损伤。能量消耗殆尽、内环境耐酸程度降低、机体抗氧化水平低等是山地车运动员比赛中疲劳产生的主要原因。此外，山地车项目路况复杂，摔车事故时有发生，摔车引起的软组织擦伤、疼痛也是造成运动员生理、心理疲劳的原因。

2 高压氧疗对缓解山地车运动员肌肉疲劳的可能作用

2.1 增加机体氧供

运动后进行高压氧疗能有效增强肺泡气体交换，增加动脉血及肌肉组织中的O2含量，增强血红蛋白氧合状态[7]。血液中血红蛋白是运输O2的主要途径，血氧饱和度正常在 98%左右[8]。在高压氧疗过程中，空气被压缩，氧分压升高，使更多的氧气进入血红蛋白[9]。当气压上升到 3 ATA时，即使机体血红蛋白数量不足，也能满足身体代谢所需的氧量，因为升高的氧分压可向缺血组织输送更多的 O2[10]。高压氧疗可提高线粒体的呼吸效率，增加血管中的氧分压，改善毛细血管中氧的分散性，提高身体的氧气输送能力[11]。大强度耐力运动后，机体会存在运动后过量氧耗效应，而运动后磷酸肌酸的再合成及细胞内Ca2+增加刺激线粒体呼吸加强等因素，都会使运动后机体需氧量增加，延长机体恢复时间。运动后进行高压氧疗可促进氧气的摄取，缓解过量氧耗效应，使机体更快恢复。

2.2 改变红细胞流变性，降低血清肌肉损伤标志物

大强度耐力运动会大量出汗，导致血浆容量减少，血红蛋白相对增加， 血黏度上升，红细胞在血液中摩擦增大、形态会发生微观变化，导致其携氧及转运代谢废物能力下降，血液流变学各项指标发生改变[12]，这些变化都会影响运动后机体疲劳消除的速度。研究[13-17]显示，高压氧疗可有效降低大强度运动后健康男性和田径运动员的血清肌酸激酶水平，使普通人1次大强度运动后血清肌酸激酶水平下降，降低赛艇运动员血清肌酸激酶水平，提高大学生大强度骑行后血尿素的恢复速度和血氧饱和度， 加快血液流变学各项指标的恢复，使变形的红细胞恢复到正常形态，提高红细胞携氧能力，促进机体代谢废物的排出，更快地消除机体疲劳。

2.3 对合成与分解代谢激素的作用

血睾酮（Testosterone，T） 和皮质醇（ Cortisol，C） 是评价运动员身体机能最常用的内分泌指标[18]。T 是促进机体合成代谢的重要激素[19]。对临床病人实施高压氧疗后，患者T 浓度显著上升[20]。C 是促进机体分解代谢的重要激素[19]。研究[21]发现，潜水运动员高压氧疗后机体内C 浓度显著降低。综上所述，高压氧疗可能通过增加T浓度和降低C浓度提高机体的合成代谢，降低机体的分解代谢，有效促进机体疲劳的恢复。

2.4 清除代谢产物

血乳酸 （ Blood lactic acid，BLA）是运动领域常用的生化检测指标之一，通过BLA 可了解机体生成乳酸和代谢的特点，评价机体的运动强度和代谢机能[22]。研究[23]指出，运动后 BLA 浓度持续保持高位，提示运动员可能产生疲劳。用软体高压氧舱对运动后人群进行干预显示，运动后软体高压氧舱组的BLA值恢复效果明显优于传统恢复组[15，19]。高压氧疗能有效促进机体细胞和内环境中的氧张力，有利于 BLA 等其他酸性产物的清除[24-25]。综上所述，运动后高压氧疗干预可能加快乳酸代谢，消除机体疲劳，促进机能恢复。

2.5 对机体抗氧化功能的影响

超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase， SOD）是一类广泛分布于生物体内的酶，其活性高低反映机体自由基含量，可间接表示机体清除自由基的水平。丙二醛（Malondialdehyde，MDA）是自由基作用脂类生成的过氧化反应的产物，其可反映机体内脂质氧化程度，间接地表示细胞膜损伤程度。研究[26]发现，高压氧疗会增加机体氧化应激水平，并降低SOD活性，提示高压氧疗可能对机体产生损伤。国外有人进行15次高压氧疗后发现，机体MDA显著升高，SOD显著降低[27]，但进行20～40次高压氧疗后机体SOD、MDA显著升高[28]。综上所述，高压氧疗初期可能会产生氧化应激反应[29]，但经过长期（15次以上）高压氧疗后，机体会产生适应性反应，抗氧化水平得到提高。

2.6 修复损伤组织

由运动导致的软组织微损伤如骨骼肌微损伤、肌肉痉挛导致组织缺血缺氧损伤和运动牵拉导致的机体细胞膜损伤等，可通过高压氧疗得到一定程度的恢复。研究[30-31]发现，高压氧疗在治疗骨骼肌损伤方面有独特的作用，如果受伤时间较短且无明显出血，尽早做高压氧疗会有较好的疗效。研究者[32]检测血清酶活性与血红蛋白水平，间接发现高压氧疗有利于损伤肌细胞的恢复。高压氧疗还可减少局部组织胺、前列腺素的产生，降低凝血系统的活力，使损伤部位水肿减轻[33]。国外有学者[13]提出高压氧疗能缓解运动导致的炎症反应和肌肉损伤。研究[34]显示，高压氧疗可用于运动损伤的治疗及运动疲劳的恢复。有学者[33]推荐0.25MPa（2.5ATA）吸氧45min+吸10min空气+吸氧45min高压氧治疗方案，认为此剂量有较好的效果。综上，高压氧疗对机体损伤有一定的治疗效果，但其具体作用机制，“剂量-效应”关系还有待进一步研究。

2.7 发挥安慰剂效应

运动后即刻或恢复后即刻自我感觉疲劳分级量表（Rating of perceived exertion，RPE） 是评价运动强度和训练状态及运动能力的主观指标。研究[1，35]指出，运动员在高压氧舱休息后，疲劳感觉恢复良好，RPE 指标优于传统恢复组，认为高压氧疗对运动后疲劳恢复有安慰剂效应。这种安慰剂效应对运动后机体疲劳的快速恢复有重要意义，比赛中特别是运动员需要多轮参赛的情况下，在一轮比赛后使用高压氧舱恢复有助于运动员始终保持充沛的参赛体能[19]。这在山地车淘汰赛、多日赛等方面具有积极意义。

3 结论与展望

3.1 结论

作为新型的疲劳恢复手段，高压氧疗能促进运动员机体疲劳恢复的主要原因有：增加机体的摄氧能力，增加氧气利用率；提高红细胞的流变性，促进机体营养物质运输及代谢产物的排除；高压氧疗过程给运动员带来新奇体验感，有安慰剂效应；促进机体合成代谢，加速疲劳消除及损伤组织的修复。长期高压氧疗可提高机体抗氧化水平，耐力性运动员可获得优势。

3.2 展望

3.2.1 高压氧疗在体育领域的发展趋势

传统的高压氧仪器庞大，占地空间大，使用费用较高，通常只能在医院等特定场所使用。随着软体高压氧舱的出现，高压氧疗成本大幅降低，使用更加便捷，未来在体育领域进行高压氧相关研究应优先考虑软体高压氧舱。

3.2.2 高压氧疗与高原训练的矛盾现象

山地车运动员一般都会在高原进行高原训练以提高有氧耐力，其机制之一是高原缺氧刺激机体分泌促红细胞生成素，使机体红细胞增多，提高机体的有氧能力。高原训练后进行高压氧疗，是否会打破这种缺氧刺激，目前还无相关研究。虽然高压氧疗能给运动后的机体带来诸多好处，但其与高原训练的作用机制存在矛盾，究竟是缺氧占主导还是补氧占主导，有待进一步证实。

3.2.3 不同运动项目高压氧疗中抗氧化剂的使用

高压氧疗是把“双刃剑”，其在给机体带来积极恢复作用的同时，若过多使用或使用不规范，也会对机体带来不同程度的氧化应激。随着高压氧疗在不同运动领域的应用，为平衡这种关系，抗氧化剂的使用被提出。不同运动项目产生的氧化应激有一定差异性，需要根据项目特点使用不同的抗氧化剂，目前尚无相关报道，有待进一步研究。