运动训练适应的生化分析

2014-06-05广州体育学院黄丽英

中国体育教练员 2014年3期

●广州体育学院黄丽英

运动训练适应的生化分析

●广州体育学院黄丽英

运动训练的目的是按训练要求提高运动员身体对训练的适应能力，从而提高运动能力和成绩。适应是指适合客观条件或需要，在身体活动的恢复期，机体会产生自身形态、结构与机能的变化，以对抗身体活动的刺激，使这种刺激对身体的破坏或影响越来越小，从而使机能提高，表现出机体生物化学物质产生了适应性变化。

1 运动训练适应的生化特点

运动刺激能使机体产生适应，运动训练对身体的适应过程应包括各器官、系统及其调节机理，而细胞适应是器官水平的基础。运动训练可使细胞肌纤维、线粒体、细胞内外液离子转移速度、离子泵产生适应。

运动引起骨骼肌细胞纤维肥大，线粒体数量增多。骨骼肌细胞是完成运动的基本单位，故不同运动都可引起肌细胞产生适应性变化，力量、速度训练可使骨骼肌细胞纤维肥大，肌肉体积增大；耐力训练能使肌肉线粒体数目和总量增加，主要是增加慢肌纤维（Ⅰ型）的线粒体数量。由于力量训练的类型和方法不同，引起骨骼肌细胞纤维的适应也有不同特点。抗阻力训练可优先使快肌纤维增大，在肌纤维组成不变的情况下可使快肌纤维（Ⅱ型）在正常范围内增大90%（Tesch和Karlsson，1985）；速度或力量训练可选择性地使快速糖分解纤维（Ⅱb）或快速有氧糖分解纤维（Ⅱa）变得肥大；在抗阻力或力量训练及部分速度训练时，可使与肌纤维收缩有关的蛋白质增多，从而改善训练所要求的力量和做功（Dons et al., Costill et al. 1979）（图1）。

图1 不同训练类型对肌纤维肥大的效果

大负荷等动抗阻力训练或离心训练产生的肌肉肥大效果，远大于快速小负荷和没有离心收缩的训练。同时，伴随IIb型肌纤维的比例减少，IIab/IIa型肌纤维比例增加，在屈膝肌群、肱二头肌和肱三头肌中可以很明显地看到这种变化。

有氧运动能促进细胞线粒体数量增多。耐力训练时，主要增加慢肌纤维（Ⅰ型）的线粒体数量（Gollnick和King 1969），有助于提高有氧代谢生成ATP的能力，从而提高耐力（图2）。细胞结构水平上的这些变化，有助于改善器官功能和整体运动能力，有助于能量的可动用性及酶催化的生化过程，但酶活性改善与运动训练性质，即力量、速度和耐力都会产生不同的适应。

图2 耐力训练对肌纤维线粒体的适应特点

运动引起骨骼肌细胞内外液离子转移速度加快，离子泵数目增加。细胞器各区域中离子组分和含量及其快速转移作用，是正常生命过程的基本条件，细胞内外液离子转移是细胞机能作用的开始，每次机能循环正好随着离子相对移动。这些移动依赖于细胞内外离子浓度的差别；在离子转移达到原贮备基础水平时，会出现由低浓度至高浓度的逆离子浓度梯度，这是一个由细胞膜上离子泵完成的耗能过程。人体肌肉活检证明，运动训练可以增加这些离子泵的数目（Klitgard和Clausen 1989，McKenna et al. 1993）。

2 能源物质适应的生化特点

运动适应可引起能源物质增多，如ATP、CP、肌糖原等（表1）。由于不同运动中的主要供能系统不同，所以，采取不同方法进行训练时，能源物质的代谢特点就不相同，对该训练产生适应的代谢途径也不一样。如：短时间全力、间歇训练可提高磷酸原系统的供能能力，ATP、CP含量增加；而长时间的有氧耐力训练可提高有氧氧化系统的供能能力，肌纤维内能源物质肌糖原贮备量增加。也就是说，这2个代谢系统分别对短时间全力间歇训练和长时间有氧耐力训练产生了适应性改变（表2）。

表1 大强度举重训练5周后肌肉的生化变化/（mmol/Kg.肌肉）

表2 不同运动方式能源物质的适应性变化

3 代谢调节适应的生化特点

运动可以改善体内代谢调节功能，提高运动能力，促进健康，调节物质酶、激素、神经递质等以适应运动对机体的要求。机体内各种代谢变化快速而协调，几乎都由酶来催化。运动训练可引起细胞内一系列酶活性发生适应性变化，包括酶含量的增多和活性的提高。运动训练可引起线粒体酶活性和抗氧化酶适应性变化。

Benzi G. 经过系统的研究于1985年提出，耐力训练可提高糖代谢线粒体酶活性，其变化与运动能力密切相关，运动产生这种适应可分为3个阶段，即线粒体酶非补偿性阶段、线粒体酶补偿的适应阶段和线粒体酶超补偿适应阶段。自由基的生成是引起运动性疲劳的重要原因之一，但机体产生自由基的同时，存在着清除自由基的防御系统和消除氧自由基的系统，包括抗氧化酶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)。耐力性有氧运动可使机体抗氧化酶发生变化，产生保护性适应，而运动强度的大小和运动时间的长短对抗氧化酶活性的影响也不一样。小强度运动不足以引起机体产生明显反应，进行较大强度运动时，机体的抗氧化能力显著提高。Powers等（1994）研究发现，强度越大，运动持续时间越长，骨骼肌SOD和GSH-Px活性提高越明显。不同的抗氧化酶类对运动训练适应的表现不同：CAT活力表现出高度敏感性，说明较高强度的运动是提高CAT活力的有效手段；SOD、GSH-Px对短时间运动表现不够敏感。运动训练可以提高机体防御和清除自由基的能力，降低机体脂质过氧化的程度。训练良好的运动员，红细胞SOD、CAT、GSH-Px活力明显高于普通人，红细胞MDA含量低于常人，对运动所产生的自由基抵御能力增强。

运动训练使激素调节产生适应。长期运动训练后，激素水平会发生某种程度的“去补偿”现象，表现为：反映幅度更加精确，机能更加节省化；不同激素变化的综合结果，总是朝着有利于运动的趋势发展。

4 神经肌肉系统适应的生化特点

力量训练虽然能在很多相关的运动中提高运动员的能力，但其对专项运动技术与运动能力的作用，取决于训练中神经肌肉产生的适应特性。包括提高的肌肉力量能力在向专项运动能力的转移过程中，各种神经肌肉适应相互作用的结果。要结合专项运动技术中肌肉的用力特点进行力量训练，使中枢神经系统支配的专项运动中肌肉的收缩方式与力量训练中获得的神经肌肉适应性改变相一致，并在力量训练和专项运动中使身体不同环节肌肉的力量与活动更加协调和平衡匹配，而不能忽视协同肌和对抗肌的力量训练，这样才能提高力量训练在专项运动能力中的作用。肌肉耐力训练后，运动终板的突触前膜和突触后膜的结构与功能都会产生适应性变化。多数研究发现，耐力训练使运动终板体积增大，快肌纤维运动终板区乙酰胆碱酯酶活性增加，快肌纤维突触前膜重摄取乙酰胆碱的能力增加，运动神经元末梢成熟的递质释放囊泡数量增加，快、慢肌突触后膜乙酰胆碱受体数量增加，同时可以降低受体的脱敏感性。这种适应性变化，一方面使突触前膜释放递质的能力（一次释放的数量和持续时间）增加；另一方面，增强了突触后膜的反应性及其终板电位。Dorlchter（1991）观察到，小鼠耐力训练后，趾长伸肌终板电位比对照组增加一倍，其结果是增加了肌肉的耐力力量和抗疲劳耐力能力。

运动员运动能力的改善首先是骨骼肌纤维结构和代谢能力发生改变，肌纤维代谢改善需要相关器官与之协调。人体机能能力提高的表现为身体活动时协调，各系统、器官、组织和细胞间及其在活动时的整体性更加协调。因此，训练引起的细胞适应，应包括心肌、肝脏、肾脏、神经、内分泌和其他细胞的适应。

5 小结

运动训练适应的生化特点主要包括骨骼肌细胞、能源物质和代谢的调节物质产生适应性变化。细胞适应表现为肌细胞肥大、线粒体数量增多，细胞内外液离子转移速度加快，离子泵的数目增加；能源物质的运动适应主要是ATP、CP、肌糖原的增加；代谢调节包括酶活升高和激素的调节能力加强等。不同专项体能训练对身体产生的适应不同，力量训练可使肌肉收缩力增强、横截面增大；速度训练可使肌肉收缩速度产生适应性加快，磷酸原和糖酵解供能能力增强；耐力训练可使肌肉收缩耐力产生适应性增大，糖酵解和有氧代谢供能能力增强。在运动训练与适应过程中，若运动员的身体机能适应了，运动能力就会相应提高；如果不适应，则会导致过度训练，运动能力下降（图3）。需要指出的是，通过运动获得的生化适应在停止训练后会逐渐消退，因此，必须根据运动员的具体情况安排运动负荷，防止过度训练，并进行经常性的练习。