運動性疲勞生化特點及能源物質(zhì)恢復(fù)的研究①

毛婭茹 王彥濤

(廣州體育學(xué)院研究生院 廣東廣州 510000)

1 運動性疲勞的生化特點

運動疲勞是運動中一種常見的生理現(xiàn)象，運動性疲勞是指身體機(jī)能的生理過程不能持續(xù)在特定水平和（或）身體不能維持預(yù)定的運動程度。主要有兩層含義：第一，疲勞的出現(xiàn)是因為運動或工作而產(chǎn)生的；第二，工作能力和身體機(jī)能水平下降導(dǎo)致的疲勞是暫時的，經(jīng)過休息和能源的補充可以恢復(fù)到正常水平。運動性疲勞一般可分為中樞性疲勞和外周性疲勞，兩者之間的關(guān)系，一般認(rèn)為運動性疲勞是中樞疲勞和外周疲勞相互作用的結(jié)果，認(rèn)為中樞疲勞占主導(dǎo)地位，中樞興奮性降低是導(dǎo)致外周骨骼肌做功能力降低的主要因素，同時外周疲勞的產(chǎn)生和發(fā)展也會加劇中樞疲勞。

1.1 中樞疲勞的生化特點

人體參與各種活動中，中樞神經(jīng)系統(tǒng)都發(fā)揮著重要作用，很多國外學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，在一定條件下，中樞（主要是大腦）是運動性疲勞的首發(fā)部位，中樞神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)代謝物質(zhì)的改變是造成中樞疲勞的重要因素，代謝物質(zhì)的變化引起中樞神經(jīng)興奮性降低。

1.1.1 能源物質(zhì)的耗竭

中樞神經(jīng)細(xì)胞的唯一直接能源物質(zhì)是ATP，其通過ATP水解釋放能量來維持神經(jīng)細(xì)胞的興奮性，進(jìn)而能在體育活動中維持一定的運動強(qiáng)度和（或）持續(xù)一定的運動時間。血液中的葡萄糖是中樞系統(tǒng)最為重要的能源物質(zhì)，長時間運動時，中樞系統(tǒng)和外周組織對血糖的吸收和利用都會相應(yīng)增加，造成體內(nèi)血糖濃度降低，從而導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞血糖供應(yīng)不足，影響ATP的產(chǎn)生，使其興奮性降低。

1.1.2 神經(jīng)遞質(zhì)的變化

中樞神經(jīng)的興奮性受神經(jīng)遞質(zhì)的影響。運動時中樞神經(jīng)的興奮性受興奮性遞質(zhì)和抑制性遞質(zhì)的共同調(diào)節(jié)。持續(xù)性運動時，興奮性遞質(zhì)谷氨酸和天門冬氨酸含量降低，會引起中樞神經(jīng)的興奮性降低。同時棘突衰減，抑制性神經(jīng)遞質(zhì)傳入神經(jīng)細(xì)胞中，引起中樞的抑制增加，導(dǎo)致中樞興奮性抑制失調(diào)，從而導(dǎo)致中樞疲勞的發(fā)生。

表1 不同時間和不同負(fù)荷肌肉收縮時肌糖元變化

表2 力竭運動后能源物質(zhì)恢復(fù)的時間

1.1.3 血氨的增加

近年來研究發(fā)現(xiàn)，運動疲勞時中樞神經(jīng)中氨含量增加。不論是間歇性運動還是持續(xù)性運動，中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的氨濃度都會增加，血氨的增加可能有以下原因：神經(jīng)遞質(zhì)脫氨作用、神經(jīng)末銷和膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)氧化脫氨基作用、嘌呤核苷酸循環(huán)加強(qiáng)而生成氨、運動中氨生成增加、血氨通過血腦屏障而進(jìn)入破壞神經(jīng)系統(tǒng)的平衡。血氨增加到一定的濃度會引起疲勞，以至影響神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)能狀態(tài)，出現(xiàn)各種疲勞癥狀，如反應(yīng)慢、肌肉無力、呼吸急促等。

1.2 外周疲勞的生化特點

外周主要指周圍的神經(jīng)和肌肉，通常被認(rèn)為是運動的執(zhí)行器官，外周疲勞包括骨骼肌部分的傳導(dǎo)機(jī)制、收縮機(jī)制及骨骼肌血流及物質(zhì)能量代謝等變化。

1.2.1 神經(jīng)肌肉接點

長時間運動后，突觸前衰竭，乙酰膽堿在神經(jīng)肌肉接點前膜釋放不足，運動終板不能除極化，導(dǎo)致骨骼肌細(xì)胞不能產(chǎn)生收縮，進(jìn)而影響機(jī)體的運動能力，即產(chǎn)生疲勞。

1.2.2 肌細(xì)胞膜

運動中機(jī)械牽拉會導(dǎo)致細(xì)胞膜損傷或通透性暫時增大。化學(xué)因素如乳酸堆積、細(xì)胞內(nèi)糖原耗竭、產(chǎn)生的自由基數(shù)量增加等化學(xué)因素也會導(dǎo)致細(xì)胞膜損傷或通透性暫時增大。

1.2.3 肌質(zhì)網(wǎng)

在持續(xù)性運動中肌質(zhì)網(wǎng)功能改變，使肌質(zhì)網(wǎng)對鈣的攝取量減少，導(dǎo)致鈣離子在細(xì)胞內(nèi)的濃度增加，鈣離子與肌鈣蛋白不易分離，進(jìn)而肌動蛋白與肌球蛋白的相互作用將受制約，肌肉持續(xù)收縮，從而使機(jī)體產(chǎn)生疲勞。

1.2.4 代謝因素

代謝因素主要指機(jī)體供能物質(zhì)的消耗和乳酸代謝產(chǎn)物的增加。長時間訓(xùn)練，不僅使ATP儲量下降，肌糖原和肝糖原也大量消耗，甚至造成血糖水平下降，造成肌肉收縮時能量供應(yīng)不足，進(jìn)一步可引起中樞疲勞。

2 能源物質(zhì)的恢復(fù)

身體機(jī)能的恢復(fù)與疲勞的產(chǎn)生對運動員競技能力密切相關(guān)，把握能源物質(zhì)的科學(xué)補充方法、控制好間歇恢復(fù)時間，運動員才能提高競技能力。把握好運動后疲勞的機(jī)體超代償?shù)臋C(jī)會、在恢復(fù)過程中保證能源物質(zhì)儲備的積累和代謝產(chǎn)物的及時消除，為下次運動提供動力。

2.1 磷酸原的恢復(fù)

ATP是肌肉工作的直接來源，特別是在極限強(qiáng)度運動中磷酸原會大量消耗，ATP 下降到一定程度時身體就會產(chǎn)生疲勞，當(dāng)機(jī)能水平下降時，肌肉中的磷酸肌酸（CP）會分解，以供ATP的再次合成，在一定時間內(nèi)產(chǎn)生更多的能量。如何安排才能合理恢復(fù)運動員的磷酸原水平？根據(jù)磷酸原的恢復(fù)速率可以確定運動員訓(xùn)練的休息間歇。如在持續(xù)運動10min左右最大負(fù)荷時，運動后磷酸原在2min可以大部分恢復(fù)，5min肌肉中的磷酸原基本恢復(fù)。所以保證了磷酸原恢復(fù)所需要的時間，運動員在訓(xùn)練中才能發(fā)展他們的磷酸原系統(tǒng)的供能能力。

2.2 肌糖原儲備的恢復(fù)

肌糖原是有氧運動和無氧運動主要能源，在間歇性運動中以最大負(fù)荷運動1min練習(xí)3組，中間間歇4min，直到力竭。肌糖原30min大約能恢復(fù)一半數(shù)量，運動后5h肌糖原恢復(fù)最快，完全恢復(fù)需要24h；持久性運動結(jié)束后10h，肌糖原恢復(fù)最快，完全恢復(fù)需要46h，如表1所示。但是持久性運動恢復(fù)期中，需要補充高糖膳食，間歇性運動則不需要補充高糖膳食也能較快恢復(fù)。

2.3 氧合肌紅蛋白的恢復(fù)

前面提到的磷酸原恢復(fù)與有氧氧化代謝機(jī)制耦聯(lián)在一起，運動時磷酸原消耗的越多，恢復(fù)過程需要的氧也越多。因為肌紅蛋白與氧的結(jié)合不需要能量，而主要取決于血液與組織液中的氧分壓。在恢復(fù)過程中，氧分壓有所升高，此時，肌紅蛋白與氧迅速結(jié)合，氧合肌紅蛋白得到恢復(fù)。

2.4 乳酸的消除

運動項目供能特點的不同，身體中乳酸消除的時間也會有差異，但一般在2h后血乳酸基本消除。同時乳酸的消除還會受到恢復(fù)期運動強(qiáng)度和運動方式的影響?；謴?fù)期中，低強(qiáng)度的運動會加速乳酸清除能力；運動結(jié)束后，先活動運動時不經(jīng)常使用的肌群，血乳酸濃度降低的更快，如表2所示。

3 結(jié)語

運動性疲勞是制約運動員提高競技能力的因素之一，運動疲勞的生化特點是衡量運動疲勞的重要指標(biāo)，了解運動性疲勞生化特點及能源物質(zhì)恢復(fù)對于科學(xué)訓(xùn)練有重要意義。文中闡明了中樞疲勞主要與能源物質(zhì)的耗竭、神經(jīng)遞質(zhì)的變化和血氨的增加等有關(guān)；而外周疲勞主要與神經(jīng)肌肉接點神經(jīng)遞質(zhì)釋放、肌細(xì)胞膜損傷和（或）通透性增大、肌質(zhì)網(wǎng)鈣離子釋放及能源物質(zhì)消耗和代謝產(chǎn)物堆積等相關(guān)。結(jié)合運動性疲勞的生化特點，提出消除疲勞需恢復(fù)機(jī)體的能源物質(zhì)。即磷酸原的恢復(fù)，合理安排間歇時間。肌糖原儲備的恢復(fù)需要注意的是補充高糖食物與補糖的時機(jī)，運動后2h之內(nèi)補糖效果最明顯。氧合肌紅蛋白的恢復(fù)對運動員消除疲勞也非常重要，它對磷酸原的恢復(fù)和下次氧的供給有非常重要的作用。最后是乳酸的消除，乳酸的合理消除不僅可以緩解機(jī)體疲勞，還能轉(zhuǎn)換為其他物質(zhì)，為機(jī)體提供能量和營養(yǎng)等。