塔宇芹 夏宇馨 史繼祖

(吉林體育學院，吉林 長春 130022)

高住低訓(high living low training，HiLo)作為提高有氧耐力的有效方式之一被越來越多的運動隊所采用，主要是因為它解決了傳統(tǒng)高原訓練中運動負荷與缺氧負荷同時存在的矛盾[1]，讓運動員避開了持續(xù)性缺氧的種種負作用。鐵是耐力運動員最重要的飲食礦物質(zhì)，是血紅蛋白和肌紅蛋白的重要組成部分。運動員依然普遍存在運動性鐵缺乏，女子運動員鐵缺乏比例遠遠高于男子運動員[2]。若運動員鐵缺乏，會導致蛋白質(zhì)合成減少、血紅蛋白攜氧能力下降以及鐵代謝紊亂，會發(fā)生運動性鐵缺乏和紅細胞破壞增多的現(xiàn)象，長期的運動會使鐵的儲量明顯減少，血清鐵蛋白水平下降，鐵的營養(yǎng)儲備情況直接影響到運動員的運動能力。因此，經(jīng)常監(jiān)測和評定運動員的鐵儲備狀況，對于保護運動員健康和提高運動能力具有重要的意義。SF是反應(yīng)體內(nèi)鐵儲備最敏感的指標之一[3]，由于SF檢測方法具有簡單易行的操作方式，結(jié)果比較穩(wěn)定，且具有較好的可重復性，因此在鐵缺乏診斷過程中，血清鐵蛋白檢測已經(jīng)逐漸取代骨髓鐵染色檢查方法[4]。國內(nèi)外對HiLo過程中缺鐵對有氧能力影響的研究很少，大多數(shù)是對指標單獨進行研究。如：HiLo能有效提升運動員有氧代謝能力[5,6]，Hopkins WG等人認為HiLo能使運動員的最大攝氧量增加，提升運動員的運動成績[7]。Stray Gundersen J等人認為中等海拔(2500米)暴露4周后，9名無鐵補充、缺鐵的跑步者紅細胞體積并沒有得到改善[8]。Ryan等人[9]報告說，模擬高原前運動員SF水平較低，9名非鐵補充女性受試者暴露于5000m16天，其中有7人的Hb增強。目前還不清楚在長時間模擬低氧情況下，HiLo對缺鐵運動員有氧能力相關(guān)指標的影響程度。為此，本文通過對缺鐵運動員HiLo前后有氧能力相關(guān)指標的對比分析，旨在找出各項指標的變化特點，為運動員備戰(zhàn)大賽期間進行HiLo提供參考意見。

1 研究對象與方法

根據(jù)世界衛(wèi)生組織(World Health Organization，WHO)推薦的缺鐵標準：血清鐵蛋白(SF)<15ug/L[10]，把受試者分為正常組(normal group，NG)與缺鐵組(iron deficient athlete，IDA)，實驗前對我國81位女子短道速滑運動員進行了SF篩查，正常者50人，占61.7%，異常者31位，占38.3%。從正常者與異常者中分別選取8名中長距離運動員，運動等級為國家健將級及以上，基本信息見表1。實驗前6個月內(nèi)受試者均未到過高原或者模擬高原環(huán)境中，受試者均無呼吸道系統(tǒng)疾病，也未有過任何心肺功能疾病病史，所有受試者實驗前均被告知實驗的流程和測試所需指標，保持較好的運動狀態(tài)并簽署知情同意書。

表1 運動員基本信息

1.1 低氧安排

低氧實驗設(shè)在世界及全國大賽結(jié)束后的調(diào)整期(非冰期)，實驗為期8周，HiLo前1周、4周HiLo和HiLo后3周，選用天津森羅Hypoxic Tent System常壓低氧艙系統(tǒng)(模擬海拔2300m，氧氣濃度為15.9%)，每天21:00—7:00在低氧暴露10小時，不設(shè)休息日。

1.2 訓練安排

常氧訓練以公路自行車、實驗室定點自行車、滑輪和跑步等運動方式為主，訓練強度控制在血乳酸6mmol/L以下，其中血乳酸3mmol/L左右的訓練占總訓練時間的90%，并結(jié)合陸地的技術(shù)與力量練習，周訓練方案見表2。

表2 運動員非冰期周訓練方案

續(xù)表2

1.3 測試方法

1.3.1 血常規(guī)指標測試

運動員在晨起、安靜、空腹狀態(tài)下采指尖血20ul, 將血液放入稀釋液4分鐘后，利用pocH-100i全自動三分類血液分析儀進行測試。采用的指標為：紅細胞(red blood cells，RBC)、血紅蛋白(hemoglobin，Hb)、紅細胞壓積(hematocrit，Hct)、紅細胞平均體積(mean corpuscular volume，MCV)。采集時間分別為進艙前1天,進艙后第7天、14天 、21天和28天及出艙后第7天、14天 、21天，共進行8次測試。

1.3.2 血清鐵蛋白(serum ferritin，SF)、網(wǎng)織紅細胞(reticulocyte，Ret)測試運動員在晨起、安靜、空腹狀態(tài)下的肘部靜脈血約5mL，靜置30min，3000r/min離心20 min，收集血清，利用Beckman Access2全自動分析儀測試SF；采集運動員晨起、安靜、空腹狀態(tài)下的肘部靜脈血3mL，加入抗凝劑混勻后，利用深圳邁瑞公司生產(chǎn)的 BC-6900型血細胞分析儀檢測Ret。各指標采集時間分別為進艙前1天,出艙后第1天，各指標共進行2次測試。

1.3.3 最大攝氧量(maximal oxygen uptake，VO2max)測試

1.3.3.1 測試方案

HiLo實驗前、結(jié)束后一天分別進行一次最大攝氧量的測試，每次測試前一周內(nèi)不安排高強度大負荷訓練。在進行本研究的各項實驗前，所有儀器設(shè)備均按照標準流程校準調(diào)試，以滿足實驗要求。

1.3.3.2 測試步驟

①測試前，運動員在定點自行車上以130b/min左右的心率(heart rate，HR)熱身15min，休息10min后正式開始測試。

②在進行VO2max測試前工作人員根據(jù)德國便攜式心肺功能測試儀(Cortex MetaMax 3B)標校步驟進行校準。分別對大氣壓強傳感器、氣體傳感器、周圍空氣檢測、氣瓶(O2：15%，CO2：5%)、流量傳感器依次進行校準。校準完畢后受試者佩戴Cortex MetaMax 3B在Monark839E功率自行車上進行遞增負荷測試。起始負荷為75W，轉(zhuǎn)速為90r/min,每3min負荷增加25W,直至力竭，測試結(jié)束。每級負荷結(jié)束后采集即刻血乳酸、心率。采集指尖血的血乳酸時，為保證血乳酸值不受酒精和汗液的干擾，第一滴血用干棉球擦凈，使用第二滴血。

1.3.3.3 最大攝氧量判定標準

1)HR≥180b/min；2)呼吸商(RQ)≥1.10；3)Bla>8mmol/L；4)在遞增負荷運動過程中,攝氧量不再因負荷增加而增加，達到最高點或平臺后開始下降；5)受試者主觀感覺達到力竭，經(jīng)工作人員鼓勵也不能維持既定轉(zhuǎn)速。以上五點滿足三點則判定受試者達到最大攝氧量[11]。

1.3.3.4 測試指標

VO2max絕對值、VO2max相對值、最大功率(maximal power，Pmax)、最高心率(maximal HR，HRmax)、無氧閾功率(anaerobic threshold power，PAT)、無氧閾心率(anaerobic threshold HR，HRAT)、血乳酸(blood lactic acid，Bla)。

1.4 數(shù)理統(tǒng)計法

各測試值用平均數(shù)±標準差來表示，用SPSS 25.0統(tǒng)計軟件。采用雙變量Pearson相關(guān)分析SF與Ret、RBC、Hb、Hct、MCV之間的相關(guān)性；采用重復測量方差分析方法對組內(nèi)、間數(shù)據(jù)進行差異性分析，以P<0.05為顯著性差異，P<0.01為非常顯著性差異。

2 結(jié)果

表3將運動員依據(jù)WHO推薦的缺鐵標準(SF)<15ug/L分為NG與IDA,對2組SF水平進行配對樣本t檢驗，結(jié)果顯示，2組SF水平較進艙前有所提高，均不具有顯著性差異(P>0.05)，進艙前、后NG血清鐵蛋白高于IDA，2組間SF水平具有非常顯著性差異(P<0.01)。NG與IDA的Ret組內(nèi)、組間對比無顯著性差異(P>0.05)，但與進艙前相比分別提升20%和5%。

表3 NG與IDA高住低訓前后個體SF、Ret水平比較

由表4可知，NG出艙后VO2max相對值、VO2max絕對值、Pmax與進艙前相比，分別增加7.8%、11.3%、9.5%，均有顯著性增加(P<0.05)。IDA運動員出艙后VO2max相對值、VO2max絕對值、Pmax與進艙前相比，分別增加6.1%、4.6%、4.5%，但增加幅度有限，遠遠低于NG。

表4 受試者HiLo前后VO2max等相關(guān)指標的變化

由表5可知，NG進艙7天RBC、Hb、Hct、MCV高于或低于進艙前，均具有非常顯著性差異(P<0.01)，NG進艙14天、出艙后7天RBC、Hb高于進艙前，具有顯著性差異(P<0.05)，NG運動員出艙21天RBC高于進艙前，具有顯著性差異(P<0.01),NG出艙后7天MCV低于進艙，具有顯著性差異(P<0.05)；IDA運動員進艙14天RBC、Hb、Hct高于進艙前，具均具有顯著性差異(P<0.05)；進艙前1天、出艙后7天NG運動員RBC、Hb、Hct、MCV高于IDA，均具有顯著性差異(P<0.05)，進艙7天NG運動員的Hb、Hct高于IDA，均具有非常顯著性差異(P<0.01)，出艙后14天NG運動員RBC、Hb、Hct高于IDA，均具有非常顯著性差異(P<0.01)，出艙后21天NG運動員RBC、Hb、Hct高于IDA，均具有顯著性差異(P<0.05)。

表5 NG與IDA 進艙前、后RBC、Hb、Hct、MCV的比較(x ±S)

表6Pearson相關(guān)分析結(jié)果顯示，進艙前后運動員SF水平與Ret、RBC、Hb、Hct、MCV水平之間存在正相關(guān)性(P<0.05)，其中RBC、Hb、Hct與SF相關(guān)性較高(P<0.01)。

表6 進艙前后SF與RBC、Hb、Hct和Ret水平的相關(guān)性(r)

續(xù)表6

3 分析與討論

3.1 HiLo過程中SF對Ret的影響

Ret是骨髓中造血干細胞發(fā)育為成熟RBC過程所經(jīng)歷的一個重要階段。與成熟RBC參數(shù)相比，Ret更直接地反應(yīng)了骨髓紅系造血機能的盛衰, 能夠更早期、更全面地反映低氧訓練對于RBC生長發(fā)育的影響[12、13]。在本研究中，NG與IDA的Ret進艙后均高于進艙前，這是因為適宜的低氧刺激引起促紅細胞生成素(EPO)生成增加[14]，刺激骨髓的造血功能，促進RBC的生成，導致Ret明顯增高[15]。在 Dehnert 等人的對比性研究中,經(jīng)過2周的高住低練, 實驗組的Ret升高程度顯著高于對照組，可以在很大程度上補償大強度訓練對RBC的破壞[16]。Phiel-Aulin等人對六名耐力運動員進行研究，他們在模擬海拔2000m高度上的每天生活12小時，其余時間在海平面進行訓練，共訓練10天，觀察到Ret計數(shù)有所增加[17]。在本研究中，NG的Ret出艙后較進艙前提升20%，而IDA的Ret出艙后較進艙前僅提升5%，這是由于缺鐵抑制了EPO 的生成，現(xiàn)已證實鐵缺乏是導致EPO低反應(yīng)性的主要原因，導致機體紅細胞的有效生成障礙，所以IDA的Ret出艙后升高幅度明顯低于NG。Salman Mallick[18]等的研究也發(fā)現(xiàn)血清鐵蛋白與促紅細胞生成素有關(guān)聯(lián)，在貯存鐵充足的情況下，有利于進一步增強促紅細胞生成素的作用。許宏敏[19]等研究表明，鐵缺乏是導致EPO低反應(yīng)性的主要原因，EPO分泌減少，使骨髓制造紅細胞功能出現(xiàn)障礙。

3.2 HiLo過程中SF對VO2max參數(shù)的影響

VO2max是評價有氧能力的經(jīng)典指標，它的增加與運動員運動能力或運動成績的提高是一致的[20,21]。研究結(jié)果表明，NG與IDA兩組運動員的VO2max相對值、VO2max絕對值、Pmax、PAT與低氧實驗前相比都有所升高。這與Bailey DM等人的研究相一致，低氧環(huán)境下可刺激人體腎臟釋放促紅細胞生成素(EPO)，增加Hb濃度和增強氧傳送鏈的能力和骨骼肌的乳酸耐受能力，使組織細胞氧利用率增高，VO2max增加[22，23]。Brugniaux[24]等人對11名越野滑雪運動員，12名游泳運動員，18名跑步運動員進行HiLo后，所有運動員的VO2max都有所提高。但IDA組運動員VO2max相對值、VO2max絕對值、Pmax、PAT增加幅度遠遠低于NG，無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，在HiLo過程中，促紅細胞生成素的作用下，網(wǎng)織紅細胞增多，Hb增高，這些有益變化的必備前提是機體要有充足的鐵儲備。從鐵在體內(nèi)的生物學作用可知，鐵與蛋白質(zhì)合成酶的活性及能量代謝等有直接關(guān)系，所以在缺鐵達到貧血程度時，必然損害運動能力。多數(shù)學者證明由于缺鐵導致蛋白質(zhì)合成減少，使血紅蛋白攜氧能力下降，而血紅蛋白水平與運動能力有關(guān)，當血紅蛋白下降時，將削弱運動員的有氧能力；當血紅蛋白水平不變時，鐵缺乏不會影響氧的運輸，相反，當貧血存在時，鐵缺乏就會影響氧運輸?shù)礁鹘M織[25]。然而，非貧血的鐵缺乏可以通過其它機制來削弱運動能力。例如在細胞水平上削弱依賴鐵的代謝過程，如影響線粒體細胞色素的能量產(chǎn)生，進而減弱最大攝氧量(VO2max)和身體機能的表現(xiàn)[26,27]，說明運動員人體內(nèi)鐵不足，會影響運動員有氧能力的提升。Hinton P S[28]研究表明，在缺鐵個體中，即使是少量的補鐵也能改善或維持運動員的有氧能力。Brutsaert[29]等人發(fā)現(xiàn)輕度的貧血和中度缺鐵對運動員最大攝氧能力有不利的影響。

3.3 HiLo過程中SF對氧轉(zhuǎn)運指標的影響

HiLo前、后運動員SF與RBC、Hb、Hct、MCV之間存在正相關(guān)性，其中RBC、Hb、Hct與SF存在較高的相關(guān)性，表明SF的含量影響著運動員氧轉(zhuǎn)運系統(tǒng)各指標的變化，郭洪海等人研究表明高原訓練可以刺激RBC、Hb、Hct指標的顯著性增加[30]，但運動員SF的高低，影響著RBC、Hb、Hct在HiLo后的升高幅度與維持度。

研究表明，HiLo前、中、后IDA運動員RBC、Hb、MCV、Hct低于NG運動員，尤其是進倉前與出艙后7天，均存在顯著性差異(P<0.05)，進倉后7天與出艙后14天Hb、Hct存在非常顯著性差異(P<0.01)，這是由于RBC內(nèi)缺鐵、血紅蛋白合成障礙，大量原卟啉不能與鐵結(jié)合，以游離原卟啉的形式堆積在RBC內(nèi)，造成Hb生成減少，RBC胞質(zhì)少、體積小，易發(fā)生缺鐵性貧血[10]；組織缺鐵，鐵限制RBC生成[2],細胞中含鐵酶和鐵依賴酶的活性降低，進而影響人的精神、體力、免疫功能及生長發(fā)育，若運動員機體內(nèi)缺少血清鐵蛋白會造成運動員RBC、Hb、Hct相對降低[10]。

與HiLo前相比，NG與IDA運動員RBC、Hb、Hct水平總體處于上升的趨勢,這主要是由于低氧刺激促進腎臟合成EPO增多,從而提高了機體RBC、Hb和Hct的水平[31]，研究表明模擬2300米的HiLo可促進運動員RBC、Hb的合成。LAURA A等人[32]研究表明HiLo可以刺激RBC、Hb、Hct指標的增加，Stray-Gundersen等人[33]研究表明，進行Hilo的精英運動員，RBC、Hb均有所增加。周志宏等人[34]研究表明，HiLo能提高血液中的Hb、RBC、Hct，有利于提高機體運氧和利用氧能力的指標。NG與IDA運動員MCV水平總體處于下降的趨勢，這是因為紅細胞是攜帶氧和運輸氧的主要載體，P.Connes研究表明缺氧時MCV下降可能與紅細胞內(nèi)K+和Ca2+濃度提高以及紅細胞內(nèi)PH值的改變有關(guān)[35]。

分析發(fā)現(xiàn)，出艙后低氧效應(yīng)仍對NG運動員機體產(chǎn)生影響，RBC、Hb在出艙后第三周產(chǎn)生峰值，但IDA運動員低氧效應(yīng)消失很快，這與鐵代謝的改變有密切關(guān)系。具體表現(xiàn)為，機體鐵儲備動用增加，IDA運動員存在鐵缺乏,但是為了滿足機體合成Hb的原料所需,機體的鐵儲備首先得到最大限度的動用,造成IDA血清鐵蛋白高住低訓后較高住低訓前有所下降。再加上鐵是紅細胞生成最重要的營養(yǎng)因素，足夠的鐵儲備是機體對低氧環(huán)境適應(yīng)的必要條件，因此HiLo后IDA運動員RBC、Hb相比于高住低訓期下降明顯，而NG運動員RBC、Hb、Hct相比于HiLo期變化較小，且HiLo后NG運動員RBC、Hb、Hct與IDA組間對比存在顯著性差異(P<0.05)，說明HiLo后缺鐵性運動員RBC、Hb、Hct相比于高住低訓前雖有所提高，但與NG運動員相比低氧后維持低氧效果差。

4 結(jié)論

低氧與訓練對運動員的雙重刺激，增強了骨髓造血的活躍性，有氧能力得到改善，但對于缺鐵運動員高住低練后網(wǎng)織紅細胞和最大攝氧量相關(guān)指標改善程度有限，說明缺鐵使骨髓造血功能受到抑制，限制了有氧能力的提高。

進艙前后運動員SF水平與Ret、RBC、Hb、Hct、MCV水平之間存在正相關(guān)性，出艙后與進艙前相比RBC、Hb、Hct整體呈現(xiàn)升高趨勢，但缺鐵運動員指標改善有限，尤其是出艙后低氧效應(yīng)消失速度快，若HiLo安排在大賽之前，可能不利于缺鐵運動員最佳競技狀態(tài)的形成，后期還需要更多數(shù)據(jù)去證明。