●廣州體育學院 黃麗英

運動訓練適應(yīng)的生化分析

●廣州體育學院 黃麗英

運動訓練的目的是按訓練要求提高運動員身體對訓練的適應(yīng)能力，從而提高運動能力和成績。適應(yīng)是指適合客觀條件或需要，在身體活動的恢復(fù)期，機體會產(chǎn)生自身形態(tài)、結(jié)構(gòu)與機能的變化，以對抗身體活動的刺激，使這種刺激對身體的破壞或影響越來越小，從而使機能提高，表現(xiàn)出機體生物化學物質(zhì)產(chǎn)生了適應(yīng)性變化。

1 運動訓練適應(yīng)的生化特點

運動刺激能使機體產(chǎn)生適應(yīng)，運動訓練對身體的適應(yīng)過程應(yīng)包括各器官、系統(tǒng)及其調(diào)節(jié)機理，而細胞適應(yīng)是器官水平的基礎(chǔ)。運動訓練可使細胞肌纖維、線粒體、細胞內(nèi)外液離子轉(zhuǎn)移速度、離子泵產(chǎn)生適應(yīng)。

運動引起骨骼肌細胞纖維肥大，線粒體數(shù)量增多。骨骼肌細胞是完成運動的基本單位，故不同運動都可引起肌細胞產(chǎn)生適應(yīng)性變化，力量、速度訓練可使骨骼肌細胞纖維肥大，肌肉體積增大；耐力訓練能使肌肉線粒體數(shù)目和總量增加，主要是增加慢肌纖維（Ⅰ型）的線粒體數(shù)量。由于力量訓練的類型和方法不同，引起骨骼肌細胞纖維的適應(yīng)也有不同特點。抗阻力訓練可優(yōu)先使快肌纖維增大，在肌纖維組成不變的情況下可使快肌纖維（Ⅱ型）在正常范圍內(nèi)增大90%（Tesch和Karlsson，1985）；速度或力量訓練可選擇性地使快速糖分解纖維（Ⅱb）或快速有氧糖分解纖維（Ⅱa）變得肥大；在抗阻力或力量訓練及部分速度訓練時，可使與肌纖維收縮有關(guān)的蛋白質(zhì)增多，從而改善訓練所要求的力量和做功（Dons et al., Costill et al. 1979）（圖1）。

圖1 不同訓練類型對肌纖維肥大的效果

大負荷等動抗阻力訓練或離心訓練產(chǎn)生的肌肉肥大效果，遠大于快速小負荷和沒有離心收縮的訓練。同時，伴隨IIb型肌纖維的比例減少，IIab/IIa型肌纖維比例增加，在屈膝肌群、肱二頭肌和肱三頭肌中可以很明顯地看到這種變化。

有氧運動能促進細胞線粒體數(shù)量增多。耐力訓練時，主要增加慢肌纖維（Ⅰ型）的線粒體數(shù)量（Gollnick和King 1969），有助于提高有氧代謝生成ATP的能力，從而提高耐力（圖2）。細胞結(jié)構(gòu)水平上的這些變化，有助于改善器官功能和整體運動能力，有助于能量的可動用性及酶催化的生化過程，但酶活性改善與運動訓練性質(zhì)，即力量、速度和耐力都會產(chǎn)生不同的適應(yīng)。

圖2 耐力訓練對肌纖維線粒體的適應(yīng)特點

運動引起骨骼肌細胞內(nèi)外液離子轉(zhuǎn)移速度加快，離子泵數(shù)目增加。細胞器各區(qū)域中離子組分和含量及其快速轉(zhuǎn)移作用，是正常生命過程的基本條件，細胞內(nèi)外液離子轉(zhuǎn)移是細胞機能作用的開始，每次機能循環(huán)正好隨著離子相對移動。這些移動依賴于細胞內(nèi)外離子濃度的差別；在離子轉(zhuǎn)移達到原貯備基礎(chǔ)水平時，會出現(xiàn)由低濃度至高濃度的逆離子濃度梯度，這是一個由細胞膜上離子泵完成的耗能過程。人體肌肉活檢證明，運動訓練可以增加這些離子泵的數(shù)目（Klitgard和Clausen 1989，McKenna et al. 1993）。

2 能源物質(zhì)適應(yīng)的生化特點

運動適應(yīng)可引起能源物質(zhì)增多，如ATP、CP、肌糖原等（表1）。由于不同運動中的主要供能系統(tǒng)不同，所以，采取不同方法進行訓練時，能源物質(zhì)的代謝特點就不相同，對該訓練產(chǎn)生適應(yīng)的代謝途徑也不一樣。如：短時間全力、間歇訓練可提高磷酸原系統(tǒng)的供能能力，ATP、CP含量增加；而長時間的有氧耐力訓練可提高有氧氧化系統(tǒng)的供能能力，肌纖維內(nèi)能源物質(zhì)肌糖原貯備量增加。也就是說，這2個代謝系統(tǒng)分別對短時間全力間歇訓練和長時間有氧耐力訓練產(chǎn)生了適應(yīng)性改變（表2）。

表1 大強度舉重訓練5周后肌肉的生化變化/（mmol/Kg.肌肉）

表2 不同運動方式能源物質(zhì)的適應(yīng)性變化

3 代謝調(diào)節(jié)適應(yīng)的生化特點

運動可以改善體內(nèi)代謝調(diào)節(jié)功能，提高運動能力，促進健康，調(diào)節(jié)物質(zhì)酶、激素、神經(jīng)遞質(zhì)等以適應(yīng)運動對機體的要求。機體內(nèi)各種代謝變化快速而協(xié)調(diào)，幾乎都由酶來催化。運動訓練可引起細胞內(nèi)一系列酶活性發(fā)生適應(yīng)性變化，包括酶含量的增多和活性的提高。運動訓練可引起線粒體酶活性和抗氧化酶適應(yīng)性變化。

Benzi G. 經(jīng)過系統(tǒng)的研究于1985年提出，耐力訓練可提高糖代謝線粒體酶活性，其變化與運動能力密切相關(guān)，運動產(chǎn)生這種適應(yīng)可分為3個階段，即線粒體酶非補償性階段、線粒體酶補償?shù)倪m應(yīng)階段和線粒體酶超補償適應(yīng)階段。自由基的生成是引起運動性疲勞的重要原因之一，但機體產(chǎn)生自由基的同時，存在著清除自由基的防御系統(tǒng)和消除氧自由基的系統(tǒng)，包括抗氧化酶超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)和過氧化物酶(POD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-PX)。耐力性有氧運動可使機體抗氧化酶發(fā)生變化，產(chǎn)生保護性適應(yīng)，而運動強度的大小和運動時間的長短對抗氧化酶活性的影響也不一樣。小強度運動不足以引起機體產(chǎn)生明顯反應(yīng)，進行較大強度運動時，機體的抗氧化能力顯著提高。Powers等（1994）研究發(fā)現(xiàn)，強度越大，運動持續(xù)時間越長，骨骼肌SOD和GSH-Px活性提高越明顯。不同的抗氧化酶類對運動訓練適應(yīng)的表現(xiàn)不同：CAT活力表現(xiàn)出高度敏感性，說明較高強度的運動是提高CAT活力的有效手段；SOD、GSH-Px對短時間運動表現(xiàn)不夠敏感。運動訓練可以提高機體防御和清除自由基的能力，降低機體脂質(zhì)過氧化的程度。訓練良好的運動員，紅細胞SOD、CAT、GSH-Px活力明顯高于普通人，紅細胞MDA含量低于常人，對運動所產(chǎn)生的自由基抵御能力增強。

運動訓練使激素調(diào)節(jié)產(chǎn)生適應(yīng)。長期運動訓練后，激素水平會發(fā)生某種程度的“去補償”現(xiàn)象，表現(xiàn)為：反映幅度更加精確，機能更加節(jié)省化；不同激素變化的綜合結(jié)果，總是朝著有利于運動的趨勢發(fā)展。

4 神經(jīng)肌肉系統(tǒng)適應(yīng)的生化特點

力量訓練雖然能在很多相關(guān)的運動中提高運動員的能力，但其對專項運動技術(shù)與運動能力的作用，取決于訓練中神經(jīng)肌肉產(chǎn)生的適應(yīng)特性。包括提高的肌肉力量能力在向?qū)ｍ椷\動能力的轉(zhuǎn)移過程中，各種神經(jīng)肌肉適應(yīng)相互作用的結(jié)果。要結(jié)合專項運動技術(shù)中肌肉的用力特點進行力量訓練，使中樞神經(jīng)系統(tǒng)支配的專項運動中肌肉的收縮方式與力量訓練中獲得的神經(jīng)肌肉適應(yīng)性改變相一致，并在力量訓練和專項運動中使身體不同環(huán)節(jié)肌肉的力量與活動更加協(xié)調(diào)和平衡匹配，而不能忽視協(xié)同肌和對抗肌的力量訓練，這樣才能提高力量訓練在專項運動能力中的作用。肌肉耐力訓練后，運動終板的突觸前膜和突觸后膜的結(jié)構(gòu)與功能都會產(chǎn)生適應(yīng)性變化。多數(shù)研究發(fā)現(xiàn)，耐力訓練使運動終板體積增大，快肌纖維運動終板區(qū)乙酰膽堿酯酶活性增加，快肌纖維突觸前膜重攝取乙酰膽堿的能力增加，運動神經(jīng)元末梢成熟的遞質(zhì)釋放囊泡數(shù)量增加，快、慢肌突觸后膜乙酰膽堿受體數(shù)量增加，同時可以降低受體的脫敏感性。這種適應(yīng)性變化，一方面使突觸前膜釋放遞質(zhì)的能力（一次釋放的數(shù)量和持續(xù)時間）增加；另一方面，增強了突觸后膜的反應(yīng)性及其終板電位。Dorlchter（1991）觀察到，小鼠耐力訓練后，趾長伸肌終板電位比對照組增加一倍，其結(jié)果是增加了肌肉的耐力力量和抗疲勞耐力能力。

運動員運動能力的改善首先是骨骼肌纖維結(jié)構(gòu)和代謝能力發(fā)生改變，肌纖維代謝改善需要相關(guān)器官與之協(xié)調(diào)。人體機能能力提高的表現(xiàn)為身體活動時協(xié)調(diào)，各系統(tǒng)、器官、組織和細胞間及其在活動時的整體性更加協(xié)調(diào)。因此，訓練引起的細胞適應(yīng)，應(yīng)包括心肌、肝臟、腎臟、神經(jīng)、內(nèi)分泌和其他細胞的適應(yīng)。

5 小結(jié)

運動訓練適應(yīng)的生化特點主要包括骨骼肌細胞、能源物質(zhì)和代謝的調(diào)節(jié)物質(zhì)產(chǎn)生適應(yīng)性變化。細胞適應(yīng)表現(xiàn)為肌細胞肥大、線粒體數(shù)量增多，細胞內(nèi)外液離子轉(zhuǎn)移速度加快，離子泵的數(shù)目增加；能源物質(zhì)的運動適應(yīng)主要是ATP、CP、肌糖原的增加；代謝調(diào)節(jié)包括酶活升高和激素的調(diào)節(jié)能力加強等。不同專項體能訓練對身體產(chǎn)生的適應(yīng)不同，力量訓練可使肌肉收縮力增強、橫截面增大；速度訓練可使肌肉收縮速度產(chǎn)生適應(yīng)性加快，磷酸原和糖酵解供能能力增強；耐力訓練可使肌肉收縮耐力產(chǎn)生適應(yīng)性增大，糖酵解和有氧代謝供能能力增強。在運動訓練與適應(yīng)過程中，若運動員的身體機能適應(yīng)了，運動能力就會相應(yīng)提高；如果不適應(yīng)，則會導致過度訓練，運動能力下降（圖3）。需要指出的是，通過運動獲得的生化適應(yīng)在停止訓練后會逐漸消退，因此，必須根據(jù)運動員的具體情況安排運動負荷，防止過度訓練，并進行經(jīng)常性的練習。

圖3 運動訓練與適應(yīng)的一般關(guān)系

[1]林文弢.運動生物化學:第1版[M].北京:人民體育出版社,2009

[2]馮美云.運動生物化學[M].北京:人民體育出版社,1999

[3]馮煒權(quán),謝敏豪,王香生,等.運動生物化學進展[M].北京:北京體育大學出版社,2006

[4]謝敏豪,林文弢,馮煒權(quán).運動生物化學:第1版[M].北京:人民體育出版社,2008

[5]吳其夏,余應(yīng)年,盧建.新編病理生理學[M].北京:中國協(xié)和醫(yī)科大學出版社,1999