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模拟高原训练的最新发展

模拟高原训练的最新发展

——从HiLo到HihiLo

HiLo是Living high-training lov的缩写。直译过来就是高住低训,即让运动员居住在高原或人工低氧环境,训练在平原或较低高度的地方。HiLo由美国学者Levine(1991)提出来后,立即引起有关专家、学者们的注意。美国、芬兰、日本、澳大利亚等国家很快在这方面大量投资,做了很多基础研究,并转向实际应用。目前.HiLo作为提高运动员运动能力的一种有效途径已得到体育科学界的认可,并取得令人瞩目的发展。最近,在HiLo基础上发展起来的“高住高练低训”被认为对运动员运动能力的提高有更加显着的效果,大有取代传统高原训练的趋势。本文从运动生理学的角度解释HiLo、HihiLo的应用意义,并对国内外从从HiLo到HihiLo的发展状况及HiLo、HihiLo提高运动能力的生理生化基础的相关研究进行综述。

一、HiLo的兴起

虽然高原训练现在已被广泛用于中长跑、马拉松、游泳、自行车 滑雪、划冰、划艇 球类等各式各样的运动项目,以提高运动员的竞技能力,但实践表明 运动员在高原训练中很难保持与平地相同的物理强度进行训练。一般情况下,2000高度时运动强度下降15%,而3000m高度时仅达平地的55%(l)。这与高原缺氧造成运动员VO2max降低,运动后的疲劳难以恢复有关。加上高原缺氧引起的肌肉血流量及蛋白质合成的降低(l6),可以认为,高原训练是不利于肌肉工作能力的发展的。这是影响高原训练效果的一个重要原因。因此,如何保持高原训练中的运动强度,在发展机体运输氧气和利用氧气能力的同时,又能维持肌肉的运动能力是一个非常重要的课题。

bet36体育官网平台为了解决运动员在高原训练中运动量和强度无法保证,骨骼肌工作能力下降等问题,美国学者Levine于1991年提出了HiLo。这种训练一经提出立即引起有关专家、学者们的注意,并做了许多实验来证明其有效性。Stray-Cundersen。(1999年)组织了22名美国优秀中长跑运动员进行高住(2500m)低训(1300m)4周,发现HiLo不仅增加了这些优秀运动员的RBC Hb,而且3000米跑成绩提高了1.2%,VO2max增加了3%,有1/3的人达到自己的最好成绩(2);Uchimaru(2001)将10名越野滑雪运动员随机分为HiLo组和对照组。HiLo组每天在15.4%O2环境下生活14h,白大与对照组进行同样的训练共14天。结果表明,虽然HiLo组BRC、Hb没有显着性增加,但EPO和网织红细胞明显高于对照组.V02max增加了12%(4),Hiller(2000)让优秀铁人三项运动员每天居住在2100m 12.5h,训练在平原,共30天。发现VO2max增加了7.9% 自行车做功能力增加了 21.8%。瘦体重在 HiLo初始阶段有所下降 但到后期恢复到HiLo前水平(3);孔兆伟等(2003)将16名足球运动员随机均分为HiLo组和对照组。HiLo组每天在250O米的低氧室居住10h,常氧训练,连续4周;对照组与HiLo组的训练相同,但常氧居住。结果表明,HiLo组低氧暴露1周后RBC和Hb开始增加,并维持 到第3周。4周实验后, HiLo组VO2max和“Yo-Yo”成绩均优于对照组(5);动物实验表明,HiLo无论是对提高大鼠的血液运氧能力,还是对提高肌肉的氧化能力,都具有同样甚至在某种程度上还高于传统的高原训练法的效果(6,9)。考虑到长期低氧暴露中肌肉体积的减少,运动强度的下降,作者认为HiLo是优于传统的高原训练的。

最先将HiLo用于运动训练的是芬兰奥林匹克运动研究所的Busko博士。他于1992设计并建成了着名的“Alps Room”以后,瑞典、挪威、日本、美国、澳大利亚、德国、新西兰、韩国、中国等国家也建立了HiLo 实验室或训练中心,进行HiLo的研究和应用。值得一提的是有关日本的情况。日本一直苦于没有适当的高原基地让运动员进行高原训练。因而早在1963 年就开始用低压氧仓代替高原进行模拟高原训练的研究和应用,取得了不少经验和成绩。HiLo理论一经提出以后,日本马上动用这些设备进行研究,并成立了“高原训练环境系统研究会”每年开一次国际研讨会,邀请国际上知名人士来讲学以加强本国和国际上同行之间的交流。最近,他们在政府的资助下建立了一个目前世界第一大的低氧训练中心,拥有78间低氧卧室,1间低氧训练房和1间低压氧实验室,全面展开HiLo研究与应用。相信日本的运动员将得益于这一设施,创造出好的成绩。

目前,世界上已有许多着名运动员用HiLo提高比赛成绩。如美国着名女子中长跑运动员 世界1500、3000、5000 m跑记录创造者Suzy Favor Hamilton、美国优秀男子长跑运动员(100O0m跑成绩27分40秒)2004奥运选手 For Salazar、世界游泳记录创造者美国着名男子游泳运动员 Ed Moses 、世界着名铁人三项运动员Michellie Jones……

我国最早开展HiLo研究的是山东省体育科学研究中心。他们于1998年建成低压氧舱,并承担了国家田径运动项目管理中心和国家体育总局下达的《我国田径耐力性项且模拟高原训练的研究》课题。他们的研究表明6位优秀中长跑运动员经3周的HiLo,血红蛋白和无氧阈速度显着提高,并在随后的全国田径锦标赛上有3人获得4项第一名(8)。

现在我国已有许多省市的体育科研单位如上海、江苏 山东、北京、河北、黑龙江、哈尔滨、湖南、广西、广州、辽宁、深圳等都拥有低氧设备用于HiLo。北京体育大学在国家体育总局的支持下于2002年底建成了低氧实验室,包括2间低氧卧室(兼带低氧训练用),1间监控室。低氧卧室可同时住8人,室内空气湿度、温度、洁净度可调。室内氧气浓度可在相当于海平面到3400米高度的范围内调节。监控室可适时监控低氧卧室的OS2和Co2的变化情况,并给予恰当调整。北京体育大学正计划建立一个拥有30间低氧卧室、1间低氧训练室、1间高氧恢复室的大型低氧训练中心,可同时供50人低氧居住,20人低氧训练。从现有的研究看,HiLo常用的空气含氧量为16.4%-14.2%(2000m-3000m相当高度)。低氧暴露时间为 10至 16 h。有人认为空气含氧量为16.4%-15.4%(高度为2000m到2500m)之间最好。因为空气含氧量为14.2%时,由于缺氧程度较高,运动员睡眠不好,疲劳不易恢复。并且低氧暴露期间较长时还会引起运动员恶心头痛、四肢无力等高山病症状(1)。

二、HiLo提高运动能力的生理生化学甚础

1、HiLo可以提高机体运输O2的能力

李小霞等(2002)让受试者每天低压氧(250Dm模拟高度)暴露 12小时,常压氧环境下进行 3000 m跑训练。在为期4周的实验过程中,每3-4天取受试者指血测定RBC、Hb 、Hct等血象指标。结果表明HiLo初期RBC、Hb、Hct即有所升高,第19天后达到最高峰。这一高峰可维持到实验结束。本研究提示,以2500米高度实施HiLo时,其间断性低氧暴露期间应在3周以上,这样才能取得较好的效果(10)。

从RBC等血象指标的变化.可以看出HiLo与传统的高原训练是有一定区别的。据报道 高原训练中日RBC等血象指标的变化规律一般是上高原1周后 RBC和Hb有所升高。以后RBC和Hb逐渐下降,2周后RBC和Hb水平接近平原时的水平,3—4周时RBC利Hb水平略显下降, 有时低于平原时的水平。而HiLo可以使RBC等血象指标始终维持在一个较高水平,后期还会出现一个高峰。训练期间RBC等血象指标高水平的维持有助于在常氧环境下保持,甚至提高训练强度。

李小霞等的研究结果表明,EPO在HiLo初期变化不大,ll天后出现高峰(10)。与RBC等血象指标的变化结合起来看,Hthe初期的RBC等血象指标的升高非EPO源性变化所致,其后期变化与EPO有关。HiLo初期的RBC的变化可能与脾脏等储血器官释放红细胞以及高海拔引起皮肤失水,血浓浓缩,红细胞相对增多有关。

造成HiLo过程中EPO缓慢变化的原因可能与受试者每天有数小时的常氧暴露有关。李晓霞比较了低氧暴露后即刻与常氧暴露10小时后的EPO,发现低氧暴露虽使EPO有所升高,但常氧暴露后下降明显,甚至低于正常水平(10)。因此,在间断性低氧暴露过程中EPO需要有一个积累过程。当间断性低氧暴露到一定程度后EPO才会有一个飞跃,从而导致RBC等血象指标的“突变”。因此HiLo过程中EPO的变化和持续性低氧暴时是不一样的、有研究表明 上高原后EPO即升高 回周后下降,甚至低于上高原前的水平,这种低水平可以一直维持到高原训练结束。

2、HiLo可以提高骨骼肌抗氧化能力

雷明光等(20O3)将大鼠置12.7%O2环境中饲养.常氧环境下训练(5次/周,70%VO2max强度跑台运动)共10周。结果表明,最后一次训练48h后腓肠肌中的MDA明显威少,cGPx活性显着增加,提示骨骼肌抗氧化能力经HiLo后有所提高。由于骨骼肌抗氧化能力的提高HiLo大鼠更容易完成90分钟的大强度训练(13)。

3、HiLo可以保证运动员正常的训练量和强度

Levine(200l)将39名长跑运动员随机分成3个实验组,每组13人。第一组为高原训练组,受试者在2500米高地训练和生活;第二组为HiLo组,受试者居住在250O米高地,训练在 1250 m高度的地方。第三组为平原训练组,受试者在平原训练和生活。结果表明,经4周训练后,第一,二组的受试者VO2max平均增加了5%,红血球平均增加了9%。但从运动能力来看,仅HiLo组显示了其能力的改善,如最大吸氧量、肺通气阈出现时平均跑速的提高,5000米跑平均13.4s的减少等。第三组无论是VO2max,红血球,还是跑速均无显着性变化。研究者认为, HiLo组运动能力的明显提高除了与VO2max提高以外,还与HiLo实施过程中保持了正常的训练量和强度有关(11)。

三、HiHiLo的提出与应用

高原缺氧造成的VO2max降低.从训练角度看对运动员保持与平原相同的运动量和训练强度是不利的,但从生理负荷角度看却有一定的积极意义。浅野(1999)的研究表明,平地VO2max为4L/min的人到4300 m处时VO2max会下降到3 L/min,如以平地5O%VO2max所对应的物理强度运动时,则此时的相对生理强度增加到70%VO2max(12)。其意义在于,进行高原训练时只需较小的运动强度即可达到平地锻炼心肺功能的效果。若以平地同样负荷运动时,则能进一步增加体内缺氧程度,刺激人体产生更大的抗缺氧反应。加上在高原缺氧环境下滞在时呼吸循环系统的机能亢进,抗缺氧能大的增进从理论上讲运动员是可以通过高原缺氧时的安静滞在和运动这两方面的合成作用来提高耐力的。

表1所示的是传统的高原训练与HiLo的比较。很明显,HiLo缺乏低氧运动对心肺功能的强烈刺激。因此,HiLo结合部分低氧运动,训练效果应该更好。这种方式则称为高住高练低训(HiHiLo〕,是让运动员居住在人工低氧环境,训练以常氧训练为主,低氧运动为辅助的一种训练方式。

前岛(1999)将参加奥运会的速滑运动员分为两组。第一组(HiHiLo组)每天低氧暴露10 h.并在常氧环境下的正常训练中加入1h的低氧训练。第二组(HiLo组)的训练内容与前组相同,但没有低氧训练。经2周训练后发现.HiHiLo组在渐增负荷中血乳酸的变化明显低于训练前,而HiLo组基本没有什么变化。从功率自行车最大输出功率来看.HiHiLo组的增加最明显。

表l 高原训练,HiLo, HIHib比较

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02运输能力 心肺功能 骨骼肌能力

高原训练 + + ↓

HiLo + — +

HiHiLo + + +

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十:促进作用 一:缺乏刺激 ↓:抑制作用

胡扬等(20O4)让8名国家女子中长跑运动员每晚15.4%O2低氧暴露10小时,白天在常氧环境下训练,每周3次低氧运动(15.4%O2.80%VO2max强度,40分钟功率自行车).测定HiHiLo前后常氧环境下的VO2max和力竭时间、低氧环境下的PWC170.及HiHiLo实施过程中急性低氧暴露10小时和最后一次低氧运动时的SpO2、HR、RPE。结果表明,HiHiLo后低氧运动过程中SpO2下降幅度和HR、RPE上升幅度减小;低氧环境下PWC170显着提高;多数人的VO2max明显提高,力竭时间显着延长(14)。以同样的实验计划让现代五项男子运动员进行HiHiLo后,SpO2、HR、RPE、PWC170的变化与国家女子中长跑运动员相同,且200m自由泳成绩平均提高了近3s。

HiHiLo是目前最被推崇的一种模拟高原训练方法。因此.现在建设的低氧训练中心既有低氧卧室又设有专门的低氧训练室。如已建成的北京市体育科学研究所低氧训练室、上海市体育科学研究所低氧训练中心和将要建设的北京体育大学低氧训练研究中心等。为了更好地进行HiHiLo,日本最近还将一段废弃的隧道改装成低氧跑道,以便运动员进行低氧训练。据悉.德国政府又投巨资准备建设一座集低氧旅馆、低氧训练馆为一体的大型低氧训练中心,以应付20O8年奥运会。据说此项目建设资金已经到位,准备20O7年完工。这座低氧训练中心建成后将是世界 NO.1。

四、HiLo、HiHiLo应用中急需解决的问题

1、HiLo、HiHiLo应用中免疫机能下降问题

周帆扬等(2003)测定了4周HiLo 前后红细胞C3b受体花环率(RBC-C3bRR)和红细胞免疫复合物花环率(RBC—ICR),以研究HiLo对红细胞天然免疫功能的影响。结果表明HiLo 4周后与实验前相比,HiLo 组RBC-C3bRR下降明显,RBC-ICR 呈显着性升高。提示HiLo

对红细胞免疫功能可能有抑制作用。低氧刺激、训练、环境气候、HiLo持续时间均可能是导致继发性红细胞免疫活性低下的原因之一(15)。运动员免疫能力的低下,将不利于运动员进行大运动量训练,易感染在病。因此HiLo、HiHiLo实施过程中如何维持运动员正常的免疫功能是一个重要的问题。

2、低氧训练适应的个体差异问题

胡扬等(20O4)的研究表明,运动员对低氧训练的适应存在着较大的个体差异(14),如何针对运动员的个体差异制定出具有个性特征的低氧暴露计划,是取得更好训练效果的保证。因此,研究可以预测和评价个体低氧训练适应能力的指标正得到越来越多的学者们的注意。

主基参考文献(略)

稿源: ??2006-04-10 00:00 ????????编辑: 李紫明


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