竞技游泳运动员大赛备战前高原训练生化监控指标分析

马海浩,张 艳,陈慧佳

(浙江体育职业技术学院,浙江 杭州 311231)

高原训练的目的是提高运动成绩,常作为体能主导类项目赛前阶段的训练方法和手段。高原训练过程中运动员要同时受到运动刺激和高原缺氧的双重刺激。相关研究表明,最佳高原训练高度在2 000—2 500m。高原训练的第1周为适应期,训练量较小,主要目的是让运动员机体适应高原缺氧环境,为高原训练的强化期奠定基础。在第2周进入高原训练转化期,逐步降低训练量,加大训练强度,训练强度不易过高。第3周的训练是整个高原训练的核心,训练中要完成2-3次大强度的训练。第4周为调整训练,逐渐减小训练量与训练强度,使运动员身体机能以及体能慢慢恢复,运动员在高原训练后有良好的竞技状态参加比赛[1]。

本研究通过对浙江省游泳运动员杭州亚运会备战高原训练前后血液生化指标特征进行分析,探索游泳运动员在高原训练前后的血液生化指标变化特征规律,具有较高的实践价值。为教练员在制定和及时调整训练计划提供参考,提高运动员高原的训练质量和训练效果。在运动训练实践中,科学合理地运用各生理生化指标来评定运动员机能状态,对控制训练负荷、判断运动疲劳、是否需要对运动员合理的进行营养补充和预测运动成绩都具有重要的意义[2]。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

浙江省游泳队运动员15名年龄为(15.480±2.230)岁,身高为(172.133±9.203)cm,体重为(58.780±12.749)kg,其中女运动员9名,男运动员6名,均为一级运动员及以上运动员技术等级。高原训练周期进行常规机能监控,机能测试期间身体状态良好。

1.2 研究方法

游泳运动员进行5周(2023.07.24-2023.08.30)的高原训练,训练地点为昆明海埂训练基地(海拔为1 888m)。上高原前2天和高原训练后1周在平原早晨7∶00空腹抽取静脉血5 ml,分离血清,-20℃保存。采用BC600全自动血液细胞分析仪检测血常规指标;Dimension RxL MaxTM全自动生化分析仪仪器检测Ck、Bun;ADVIA Centaur XP全自动化学发光免疫分析仪检测Sf、T、C的含量。高原第1周、第3周于每周一清晨在早晨7∶00空腹抽取静脉血5mL,分离血清,-20℃保存,测试上述指标。

1.3 统计学分析

采用SPSS 25.0对各指标数据采用均值比较和配对样本T检验分析,结果以平均值±标准差表示,P<0.05为显著性差异,P<0.01为非常显著性差异。同时,将Rbc、Wbc、Hgb、Hct、Mcv、Mch、Mchc、Ck、Bun、Sf、C进行Pearson法相关性分析,P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结 果

Rbc:红细胞计数在高原第1周显著下降,高原第3周和高原后1周的红细胞计数相较于高原第1周显著升高,高原后1周较高原第1周显著升高。(表1)

Wbc:白细胞计数在高原第1周、高原第3周和高原后1周较高原前显著升高。(表1)

Hgb:血红蛋白含量高原第3周较高原前显著升高,较高原第1周显著升高;高原后1周较高原前和高原第1周显著升高。(表1)

Hct:红细胞压积在高原第1周和高原第3周较高原前显著下降,高原后1周的红细胞压积较高原前显著升高,较高原第1周和高原第3周显著下降。(表1)

Mcv:红细胞平均体积在高原第1周和高原第3周较高原前显著下降,高原后1周的红细胞平均体积较高原第1周和高原第3周显著升高。(表1)

Mch:平均血红蛋白量在高原第1周较高原前显著下降,高原第3周较高原前显著下降,较高原第1周显著上升,高原后1周的平均血红蛋白量较高原第1周和高原第3周显著上升。(表1)

Mchc:平均血红蛋白浓度在高原第1周和高原第3周较高原前显著上升,高原第3周较高原第1周平均血红蛋白浓度显著升高,高原后1周的平均血红蛋白量较高原第1周和高原第3显著下降。(表1)

Ck:肌酸激酶在4次测试指标变化无统计学意义。(表1)

Bun:血尿素高原第1周较高原前显著升高,高原第3周较高原第1周显著下降,高原后1周较高原第1周显著下降。(表1)

Sf:高原后1周的铁蛋白相较于高原前显著升高。(表1)

C:皮质醇在4次测试指标变化无统计学意义。(表1)

T:男运动员血睾酮在高原第1周较高原前显著升高;女运动员血睾酮在高原第1周和高原第3周较高原前显著升高,高原后1周较高原前显著升高,较高原第1周和高原第3周显著下降。(表2)

T/C:男运动员血睾酮/皮质醇比值在高原第1周较高原前显著升高;女运动员血睾酮/皮质醇比值在高原第1周和高原第3周较高原前显著升高,高原后1周较高原第1周和高原第3周显著下降。(表2)

Rbc与Wbc、Mchc之间呈负相关性(P<0.05),与Hgb、Hct呈正相关性(P<0.05);Wbc与Hgb、Mchc之间呈正相关(P<0.05),与Mcv呈负相关性(P<0.05);Hgb与Hct、Ck、Sf之间呈正相关性(P<0.05);Hct与Mcv、Sf之间呈正相关性(P<0.01),与Mchc呈负相关性(P<0.01);Mcv与Mch、C之间呈正相关性(P<0.01),与Mchc呈负相关性(P<0.01)。

表1 高原训练对Rbc、Wbc、Hgb、Hct、Mcv、Mch、Mchc、Ck、Bun、Sf、C的影响

表2 高原训练对男女运动员T、T/C比值的影响

表3 Rbc与Wbc、Hgb、Hct、Mchc之间的相关性

表4 Wbc与Hgb、Mcv、Mchc之间的相关性

表5 Hgb与Hct、Ck、Sf之间的相关性

表6 Hct与Mcv、Mchc、Sf之间的相关性

表7 Mcv与Mch、Mchc、C之间的相关性

3 分析与讨论

3.1 游泳高原训练对血红蛋白及其他指标的影响

红细胞(Red Blood Cell,Rbc)是人体通过血液输送氧气的主要载体,Rbc运输氧气的供能主要靠血红蛋白(Hemoglobin,Hgb)实现,Hgb可占到Rbc的90%比重,Hgb主要功能是运输氧气和二氧化碳,并对体内产生的酸性物质起缓冲作用[3]。运动员在大负荷运动训练的早期阶段,血液中Hgb浓度降低,肌细胞受到破坏,Rbc分解释放Hgb修复肌细胞;经过训练适应后,运动员身体机能得到改善Hgb得到回升。本研究发现高原训练第1周和第3周较高原前Rbc计数显著下降(P<0.05),高原后1周Rbc计数回升;Hgb高原第3周较高原前和高原第1周显著升高(P<0.05),高原后1周Hgb较高原前显著升高(P<0.01),伴随Wbc计数升高,提示高原第1周可能由于机体免疫应答作用的加强清理了一部分丧失功能的Rbc,而Hgb通过高原训练和低氧环境的双重刺激而升高,所以Hgb的升高相较Wbc具有一定的滞后性。

白细包(White Blood Cell,Wbc)是一类无色、球形、有核的血细胞,根据其形态、功能和来源部位分粒细胞、单核细胞、中性粒细胞、嗜酸粒细胞和嗜碱粒细胞五种。本研究中,Wbc在高原训练后1周较高原前显著升高(P<0.01),提示高原低氧环境可能提高机体的免疫功能,活化细胞炎症水平。高欢[4]等人研究发现,持续3周中低强度有氧训练为主的高原训练第1周Wbc计数显著降低,炎症因子CPR、IL6、TNF-均处于正常偏低水平并未导致炎症反应加强。卢铁元[5]等研究了高原训练对我国优秀竞走运动员血5项的影响,在训练过程中白细胞先增高再减少,而在高原训练结束时恢复到平原时的水平。

红细胞比容/压积(Hematocrit ,Hct)是指每一升容积全血中红细胞的百分比,与Rbc的数量和大小、体积有关,通常作为诊断贫血的依据。本研究中,Hct变化规律与Rbc相一致,高原第1周和第3周较高原前显著下降(P<0.01),高原后1周较高原前显著升高(P<0.01),提示高原训练能提高运动员有氧能力。反应红细胞动态生成的参数包括Rbc、Hgb、Hct、Mcv、Mchc和Mch。

红细胞平均体积(Mean Corpuscular Volume,Mcv)、红细胞平均血红蛋白浓度(Mean Corpuscular hemoglobin concentration,Mchc)和红细胞平均血红蛋白量(Mean Corpuscular hemoglobin,Mch)这三种指标共同检测机体是否发生贫血以及贫血的分类。本研究中Mcv、Mch变化规律较为一致,高原第1周和第3周较高原前显著下降(P<0.05),高原后1周较高原第3周显著升高(P<0.01);Mchc高原第1周和第3周较高原前显著升高(P<0.01),高原后1周较高原第3周明显下降(P<0.01);Mcv、Mchc、Mchc的变化规律提示高原训练可能改变红细胞的形态,减小红细胞体积,减少血红蛋白的量,增加血红蛋白的浓度,更有利于机体在高原环境的训练中摄取氧气,高原后1周较高原前并无明显差异。刘海平等人[6]研究发现10名优秀游泳和中长跑运动员实施间歇性低氧刺激过程中附加运动训练的实验中,运动员最初10天吸入10%O25min/2次/天,然后吸入5min的常氧,发现运动员Hgb平均增长4.3%,Hct平均增长4.8%。但也有研究发现高原训练不能提高机体Hgb浓度,在BFriedmannl[7]等人的研究中,16名青少年游泳运动员在海拔2 100～2 300m进行为期3周的高原训练,期间促红细胞生成素(EPO)增加了10%～185%,表现出很大的个体差异,而Hgb浓度变化却不明显,高原后运动员平原的成绩的提高与Hgb浓度的变化无关。总的来说,科学合理的高原训练能提高运动员的Hgb浓度,但对于能否增加Rbc数量,因训练项目、运动员和训练内容的不同而存在争议。

3.2 游泳高原训练对机体铁代谢和激素的影响

铁元素涉及机体氧化还原反应、氧气运输和能量物质储存、维持内环境稳态。铁供应不足会影响正常细胞生理所需的含铁蛋白合成,铁过量时导致活性氧产生,破坏蛋白质、脂质膜和DNA,导致组织纤维化损伤和长期器官功能障碍和功能衰竭[8]。Gassmann等人[9]研究发现刚入高海拔地区,铁的吸收较平原时期提高了3.8倍,血浆中循环铁量增加了35%,对铁的吸收率增加明显,Hgb含量显著升高。当运动员训练强度增大时,铁代谢与机体对铁的需求呈正相关,尤其是耐力运动容易导致运动性贫血,同时低氧环境下Sf迅速下降,调节储存铁的动员,伴随Mcv上升[10]。在本研究中,高原第3周和高原第1周较高原前Sf变化无统计学意义,但是有逐渐下降趋势,高原后1周Sf较高原第3周、高原第1周和高原前明显升高(P<0.01),提示高原环境和高原训练可能增加机体对血清Sf的摄取用于提高Hgb含量,高原后机体无需摄取大量Sf进行储备,所以铁元素释放进入血液,Sf含量显著升高,建议高原训练前应适量补铁。卢洁[11]通过对竞走运动员高原训练时机体造血机能变化规进行研究发现在海拔3 300m训练中,不补铁组运动员Sf显著下降,而补铁组Sf显著升高。Wehrlin等人[12]研究发现经过24天的高强度低氧暴露(2 500m,lowO218h),低氧组运动员的促红细胞生成素、网织红细胞、血红蛋白、红细胞压积显著增加,转铁蛋白、转铁蛋白受体显著增加,Sf显著降低。

血清睾酮(Testosterone,T)是一种雄性激素,它能促进人体合成代谢,对于维持肌肉、骨骼强度,提升人体机能的兴奋度具有重要的作用。女性也含此类激素,女性运动员的T值水平维持在较低水平。男运动员低于300ng/dl,女运动员20ng/dl,可能出现运动疲劳,应引起重视[13]。本研究中男运动员T和T/C高原第1周较高原前显著升高(P<0.05),这可能高原环境增加机体基础代谢率,加强蛋白质分解作用,T和T/C比值的上升加强机体蛋白质合成以适应高原环境,高原后1周较高原前T和T/C比值有升高趋势,说明高原后机体内的蛋白质合成状态还维持在较高水平,机能状态较好,能更好适应比赛;而女运动员T和T/C高原第1周较高原前显著升高(P<0.01),高原后1周较高原前T水平显著升高(P<0.05),T/C比值有升高趋势,对比发现女运动员在高原环境下睾酮升高较男运动员更为明显,提示高原环境对女运动员的刺激可能更大,女运动员高原第1周和第3周T/C比值较高原前增长1倍多,女运动员能更快地从大强度训练中较快恢复。滕民[14]在对河南省游泳队运动员进行高原—平原—高原训练,发现这种训练模式使运动员Hgb和T得到提高,而Bun并无出现明显变化,身体机能在高原环境训练下得到稳步提升。

皮质醇(Cortisol,C)是肾上腺皮质分泌的一种甾体类糖皮质激素,促进机体进行分解。C受运动强度大小和持续时间长短的共同影响,在运动应激时C反馈性升高,运动结束后能迅速降至基础值,加速疲劳恢复[15]。本研究中,运动员C水平的变化趋势是先下降后增高,说明C可能与训练负荷量和训练强度相关,在训练强度较大时,C含量下降来减少机体能量消耗,促进机体恢复,高原后1周较高原前并无明显变化,提示C对高原环境、训练负荷、训练强度的反馈较为敏感并无明显的滞后性。高原训练对皮质醇分泌的影响研究结果并不一致,Vervoorn等人[16]研究发现游泳运动员1890m高度训练皮质醇的变化发现,在高原第1、2、3周皮质醇比高原前均有显著升高。赵少平[17]等研究结果发现,运动员在高原训练初期C下降,在训练中后期由于训练负荷较大导致C增加,在高原训练结束后C又下降至训练前水平。另外在高原训练期间,睾酮和皮质醇的比值总体呈上升趋势,有助于提高运动疲劳后的恢复速度,从而提高机体的运动水平。

3.3 游泳高原训练疲劳指标分析

血尿素(Blood Urea Nitrogen,Bun)作为蛋白质和氨基酸分子内氨基的代谢终产物,在肝细胞内经过鸟氨酸循环合成后释放入血。在高原训练期间,大运动量训练会使运动员体内蛋白质代谢处于较高水平,当运动员处于安静状态时,Bun水平处于正常范围值的偏高水平。本研究中高原第1周较高原前Bun明显升高(P<0.05),高原第3周较高原第1周明显下降(P<0.01),这与Ck变化规律较一致,提示高原第1周,机体正在适应低氧环境,机体内蛋白质、氨基酸和骨骼肌可能处于分解状态>合成状态,运动员在上高原前应适当提高蛋白质摄入量及肌力训练以更短时间适应高原环境。余晓燕[18]等人研究结果表游泳运动员3周高原训练Bun呈现高—低—高的变化趋势,但无显著性差异。张冰[19]等人研究表明,随着周运动负荷的提高,Bun在第1、2、3周的值不断增大,特别是在第3周专项训练完成后Bun增幅最大,在高原训练期间,Bun在控制范围内呈现递增的趋势,说明对训练量的控制较为合理,达到了高原大运动量训练的目的。本研究与余晓燕研究结果相一致。

血清肌酸激酶(Creatine Kinase,Ck)是骨骼肌内能量代谢的关键酶。Ck是运动员运动后骨骼肌能量恢复反应的催化酶,与运动员机体在运动时以及运动后的能量平衡密切相关。Ck的含量不但反映骨骼肌内能量代谢的变化,还能反映高强度运动后运动员肌肉损伤程度。Ck值一般以300U/L为标准,大于300U/L提示可能出现肌肉或运动疲劳。高原训练期间, Ck的监控对训练负荷的安排以及评定运动员身体技能状态有重要意义。本研究中,高原前、高原训练和高原后Ck变化均无统计学意义,但是4周的变化是先升高后降低的趋势,高原第1周可能机体由于低氧环境增加基础代谢率,增加肌肉的分解。另外有研究发现女子皮艇运动员高原训练第2、3、5、6、7周的CK值较高原训练前均显著升高,均值在260U/L以上,最高均值达(419±226.6)U/L,高原训练负荷对机体产生明显刺激[20]。本研究由于高原训练未进行大力量训练,导致运动员Ck并未大幅度升高。

4 结 论

4.1 通过对比高原训练前后指标变化发现高原训练可能刺激免疫系统清除丧失功能的红细胞,提高血红蛋白含量和血球压积,铁蛋白与血红蛋白和血球压积呈正相关性,高原前可适当补充铁元素提高机体铁储备。

4.2 高原训练能提高运动员血睾酮、血睾酮/皮质醇比值,在高原后1周后仍能维持在较高水平,女运动员比男运动员提高更加明显。