血乳酸及其在运动训练中的应用

2015-11-05林文弢

中国体育教练员 2015年1期

关键词：糖酵解乳酸有氧

林文弢

（广州体育学院科研处，广东广州 510500）

血乳酸及其在运动训练中的应用

林文弢

（广州体育学院科研处，广东广州 510500）

通过分析运动员安静状态和运动前后血乳酸生成量的变化，介绍血乳酸与运动能力的关系，认为血乳酸是科学训练常用的生物化学指标，能准确评定运动员的负荷强度和专项运动能力。

血乳酸；运动训练；应用

自1908年英国剑桥大学Berelius首次研究乳酸以来，许多研究者都在不断深入研究运动和乳酸，以及乳酸在运动训练中的应用，并取得了巨大成就。许多研究表明，测试乳酸能帮助我们阐明和了解运动训练的原理，制订和修改运动训练计划，调节和控制运动训练强度，评定和预测运动训练水平，故乳酸有训练标尺之美称。随着血乳酸测试方法的不断改进，特别是乳酸分析仪的普及，血乳酸在运动中的运用越来越广泛。

1　血乳酸的生成与正常值

血乳酸是糖酵解的最终产物。当运动员进行短时间剧烈运动时，骨骼肌主要通过糖酵解来获取能量。在安静条件下，体内一些组织和细胞，如皮肤上皮细胞、视网膜、睾丸、肾上腺髓质、成熟红细胞、白细胞等均进行强烈的糖酵解，其中尤以皮肤中的糖酵解速度最快；而成熟红细胞几乎全靠糖酵解获得能量。这些组织、细胞以及运动时骨骼肌内的乳酸，均可迅速进入血液成为血乳酸，所以，在安静状态下，血乳酸总保持一定的水平。据文献报告：正常人在空腹、休息时动脉血乳酸值为0.4～0.8 mmol/L；空腹、休息时静脉血乳酸为0.45～1.30 mmol/L。运动训练中经常测试运动员手指末梢或耳垂血乳酸，其正常值为2 mmol/L左右。运动员在比赛期、赛前或大运动训练期，血乳酸的安静值比平常训练时高，这是由于赛前紧张，儿茶酚胺类物质分泌增多，使糖酵解加强的结果。研究表明，大运动量训练或比赛后，运动员机能下降时血乳酸的安静值也明显高于平时安静值，且与疲劳程度有关。所以，乳酸的安静值也可反映运动员的机能水平及赛前竞技状态等。

在运动开始时，机体主要利用肌肉内ATP（三磷酸腺苷）、CP（磷酸肌酸）进行供能。由于ATP（三磷酸腺苷）、CP（磷酸肌酸）贮量少，消耗快，当肌肉中ADP（二磷酸腺苷）、Pi（磷酸）、C（肌酸）增加时，即激活磷酸化酶，使糖酵解过程酶系活性提高，生成乳酸速度加快，以维持ATP浓度的相对稳定。运动强度越大，糖酵解的速度越快，血乳酸生成量越多。因此，在运动训练中，通过测定和分析血乳酸不仅可以了解体内乳酸生成和代谢变化特点，还可作为评定运动强度和训练效果的重要生化指标。

2　运动中乳酸的生成量

在安静状态下，乳酸的生成量较少，仅有 2 mmol/L；运动时，无氧代谢速度加快，肌肉中产生乳酸增加，并逐渐积累。不同运动项目，由于其运动方式、强度、时间等不同，乳酸的生成量也不同。

2.1肌乳酸与血乳酸

运动时，骨骼肌是生成乳酸最多的部位，肌乳酸透过肌细胞膜进入血液，即为血乳酸。骨骼肌乳酸和血乳酸之间达到平衡需要一个过程，为4～10 min。一般来说，肌乳酸是臂静脉的3倍。不同运动项目、相同运动项目不同运动强度以及不同个体，肌乳酸与血乳酸达到平衡的时间不同。近几十年来，对各种运动后乳酸峰值及取血时间的研究较多，结果表明，运动后血乳酸峰值与血乳酸浓度、运动强度、取血部位等关系密切，为了使测定的血乳酸能更准确地代表肌乳酸，应在运动后第1、3、5、7、9 min分别取血，测定和分析血乳酸。

乳酸在体内的分布呈不均匀性。3min力竭性运动后5 min时的血乳酸浓度为14.6 mmol/L，60 min后降为4.3 mmol/L；而脑脊液安静时为1.7 mmol/L，运动后5min为1.7 mmol/L，60 min后为1.8 mmol/L。这就说明，血乳酸很难透过大脑屏障，这也是大脑自我保护的一种方法。

2.2运动时乳酸的生成

虽然在安静时组织和细胞生成乳酸较多，但运动时骨骼肌是生成乳酸的主要场所。乳酸的生成量与收缩肌纤维的类型和代谢速率关系十分密切。

2.2.1骨骼肌纤维类型与乳酸的生成

由于各类肌纤维的生理特征和代谢特征不同，在运动时被募集的程度不同，乳酸的生成量也不同。Ⅱ型肌纤维，尤其是Ⅱb型肌纤维糖酵解能力高，生成乳酸多，是激烈运动时乳酸生成的主要部位。运动强度越大，氧气供应不足时Ⅱ型肌纤维几乎全部被募集，肌肉乳酸生成最多。

2.2.2短时间极量运动时乳酸的生成

在极量运动时，ATP的利用速率最大值可达安静时的几百甚至近千倍，大大超过有氧代谢生成ATP的最大速率。此时，氧气缺乏，血液供应少，Ⅱ型肌纤维几乎全部被募集，运动时所需的ATP只能通过磷酸原和肌糖原酵解系统供给。由于人体骨骼肌纤维贮存的ATP、CP含量很少，只能维持最大功率运动10 s。所以，在10 s以上的极量运动中，随着ATP、CP的消耗，细胞内ADP（二磷酸腺苷）、AMP（一磷酸腺苷）、Pi和肌酸的含量逐渐增多，从而激活糖原分解，加快糖酵解速度。运动持续30～60 s时，糖酵解速度达到最大，肌乳酸生成迅速增加，直至运动结束。

2.2.3长时间亚极量运动时乳酸的生成

在长时间亚极量运动时，体内氧气较充分，运动时主要靠糖、脂肪的有氧代谢供能，糖酵解供能所占比例较少，主要发生在运动开始时、氧缺乏时和获得稳态氧耗速率以前。

在亚极量运动开始时，运动肌肉糖酵解生成的乳酸量明显增多。其主要原因是，运动开始的数分钟内，运动肌肉存在着局部性缺血和供氧不足，从而加快糖酵解的速度；另一方面，运动开始阶段的氧利用率低，也是乳酸生成增加的原因。运动开始阶段，虽然肌肉内不缺氧，但也可以生成乳酸。这是因为：第一，运动刺激糖原分解速率迅速提高的过程只需数秒钟，大约在运动30 s左右，丙酮酸和还原型辅酶1（NADH）的生成速率达到最大值；第二，在线粒体内，丙酮酸和还原型辅酶1（N ADH）的氧化速率提高最大值的激活过程需1～2 min，所以，在线粒体达到最大有氧代谢速率之前，即使有氧，也会因丙酮酸和还原型辅酶1（NADH）的生成速率与氧化速率之间的暂时不平衡，导致细胞质内丙酮酸和还原型辅酶1（NADH）堆积引起的大量乳酸生成。在长时间亚极量运动中、后期，人体达到稳态氧耗速率。此时，肌肉仍有一定的乳酸生成。

3　运动后血乳酸水平

运动时及运动后血乳酸的变化，是骨骼肌等组织中乳酸生成速率、进入血液的速率和血液中乳酸消失速率之间平衡的表现。因此，运动强度、持续时间、各组织器官间的代谢机能等都和血乳酸的水平有关。

一般来说，不同距离的游泳运动，运动后的血乳酸生成量不同，200 m赛后血乳酸最高，可达15 mmol/L以上，100 m自由泳赛后达14 mmol/L左右。可见，短距离游泳时无氧代谢是主要能量来源。1 500 m游泳属长距离有氧代谢项目，但运动员的血乳酸水平也较高（9.4 mmol/L），这可能与比赛的最后冲刺和情绪有关。

不同距离的跑步比赛后，运动员的血乳酸值也不同，以400 m和800 m跑后血乳酸最高。运动员运动后血乳酸水平受训练水平、机能状态、情绪、比赛的规模、成绩和检测条件等影响。

4　血乳酸与运动能力

血乳酸是糖酵解的最终产物，通过运动中血乳酸的生成量可间接了解机体的糖酵解供能能力。由于糖酵解释放的能量是时间短、强度大、速度快运动项目的主要能源，故常用血乳酸来评定运动强度和运动员的糖酵解供能能力。目前，国内外已广泛利用血乳酸这一生物化学指标预测运动员的运动成绩和选拔优秀运动员。例如，前西德运动医学研究所马德尔博士采集运动员恩德尔的耳血标本，研究了恩德尔的血乳酸水平，根据研究结果，预料恩德尔未来会打破女子100 m自由泳世界纪录。在几年后的1976年蒙特利尔奥运会上，恩德尔果然打破了该项目的世界纪录。美国的阿罗斯·迈德博士创立了一种预测运动成绩的简单方法。这种方法是根据运动员放松跑和大运动量跑后血乳酸的含量多少进行分析鉴定。他在德国法兰克福使用电子计算机分析前800 m世界冠军米克·彼维特的血乳酸含量，并预测米克·彼维特此时的800 m成绩是1 min43.56 s；而事实上，就在血乳酸测定前几天，米克·彼维特在比赛中的成绩就是1 min 43.57 s。可见，科学地分析运动员的血乳酸浓度，可以较准确地预测运动员的成绩，选拔优秀运动员。

研究表明，血乳酸的最大浓度受遗传因素的影响较大，所以，每个人的糖酵解能力不同。在最大强度运动中，血乳酸的产生量多，说明该运动员的糖酵解能力强，无氧耐力好，即具备了良好的无氧代谢素质。该运动员适合从事100 m游泳、400 m和800 m跑步及短时间、速度快的运动项目。

血乳酸不仅可以作为评价运动员无氧耐力的指标，而且通过运动员的乳酸阈和乳酸阈运动强度，预测运动员的有氧耐力水平。

5　血乳酸与运动强度的评定

运动时所需的能量来自于体内的有氧代谢和无氧代谢，乳酸是这个代谢体系中的一个重要的中间产物。运动时和运动后肌肉中的乳酸与血液乳酸平行，因此，可以测定血乳酸浓度的变化反映肌肉中乳酸的浓度变化和糖酵解供能能力。

图1　乳酸阈与运动强度的关系

血乳酸的变化与动用能量系统有关，以磷酸原系统供能为主运动时，血乳酸较少，一般不超过4 mmol/L；以糖酵解系统供能为主时，则血乳酸为14 mmol/L左右。根据乳酸阈的原理，我们可把乳酸阈分成主要有氧代谢区、由主要有氧代谢过渡到无氧代谢过渡区和最大无氧代谢区（图1）。图1可用于客观评价大强度、大运动量训练中的运动强度。运动中如果血乳酸在10 mmol/L左右，可认为运动强度中等；如果在4 mmol/L左右，运动强度过小；超过12 mmol/L，强度较大。

6　血乳酸与运动训练

根据运动时能量代谢系统的供能过程，可把运动训练分为有氧代谢训练、无氧代谢训练和速度训练3种运动训练方式。有氧代谢训练方式又分为发展有氧代谢能力、保持有氧代谢能力和有氧代谢超负荷进行3种强度训练。

根据乳酸阈的原理，无氧代谢训练和速度训练的训练强度为血乳酸应控制在12 mmol/L以上，保证在训练过程中主要由糖酵解提供能量，提高运动员机体的耐乳酸能力；有氧代谢训练的发展阶段，训练强度为血乳酸应控制在3～4 mmol/L，以这种强度训练，运动员在有氧条件下尽快游，使其有氧代谢供能能力得到发展。相反，较快的游速（血乳酸高于4 mmol/L）反而达不到训练目的，因为快速游泳引起血乳酸堆积，从而使运动员的有氧代谢耐力下降。在超负荷有氧代谢训练中，运动强度应在乳酸阈以上，血乳酸浓度为5～6 mmol/L，这种训练强度相当于最大努力程度，能保证最大程度地刺激有氧代谢能力，改善运动员的快速运动能力。必须注意，由于血乳酸大量积累和肌糖原消耗的增加，运动员很难接受，所以，在进行超负荷有氧代谢训练中应分成3～4个训练期，让运动员逐步适应。另外，不同运动员的乳酸阈值存在一定的差异，在应用乳酸阈进行训练时，应测定运动员的个体乳酸阈值，并根据运动员的乳酸阈值进行相应的运动训练。