不同恢复手段对青年男子篮球运动员高强度间歇训练时运动能力和能量代谢的影响

孙 勇

（郑州航空工业管理学院体育教学部，河南郑州450015）

不同恢复手段对青年男子篮球运动员高强度间歇训练时运动能力和能量代谢的影响

孙 勇

（郑州航空工业管理学院体育教学部，河南郑州450015）

目的：探讨间歇期不同恢复手段对青年男子篮球运动员高强度间歇训练（HIT）时运动能力以及有氧、无氧代谢供能的影响，为科学制定训练计划提供依据。方法：20名青年男子篮球运动员自愿参加本实验。受试者先利用递增负荷实验测定最大摄氧量（maximal oxygen uptake，VO2max）和最大功率输出（maximal power output，Wmax），择日进行3次HIT（以110%Wmax强度蹬车至力竭，间歇5min，重复4组），间歇期对应3种不同的恢复方式，即以20%VO2max对应的功率继续蹬车（即积极性恢复，HITA）、下肢牵张运动（HITS）以及在功率车上安静休息（即消极性恢复，HITP）。实验过程中分别测定做功量、力竭时间、VO2、VO2动力学、氧亏积累（AOD），以及血乳酸含量（［La］）。结果：与HITS和 HITP比较，HITA做功量、峰值摄氧量（VO2peak）、平均摄氧量（VO2mean）和总摄氧量（VO2total）升高（P＜0.05），VO2动力学时间常数（TC）降低（P＜0.05）；力竭时间、AOD和血［La］在HITA、HITS和HITP间均无显著性差异（P＞0.05）；HITS与HITP比较上述各指标均无显著性差异（P＞0.05）。结论：HIT间歇期进行积极性恢复对于运动能力的效果优于消极性恢复以及牵伸运动，其机制可能与积极性恢复时有氧代谢能量输出增加有关，VO2动力学加快和氧利用率提高是有氧供能增加的原因之一。

高强度间歇训练；恢复；运动能力；能量代谢；摄氧量；氧亏

诸多运动项目（如篮球、足球等）的比赛或训练 中，运动员均需要反复进行短时最高强度（或接近最高强度）甚至超高强度的运动，间歇期进行低强度运动（积极性恢复）或完全休息（消极性恢复），学者们将这种训练模式称为高强度间歇训练（high-intensity interval training，HIT）［1］。有研究显示，HIT时间歇期进行积极性恢复（中低强度有氧运动或牵张运动）对于运动员运动表现和运动能力的作用优于消极性恢复，但仍缺乏有力的证据［2-3］，有些研究则得出阴性结果，甚至出现相互矛盾的结论［4］。若积极性恢复确实较消极性恢复能够提高运动能力，则前者可显著促进有氧和/或无氧代谢供能（即能量释放）［5-7］，但这一假设未得到实验验证，而且HIT间歇期积极性恢复对能量释放以及有氧和无氧代谢途径供能比例的影响尚不得而知。

运动间歇期或运动后进行积极性恢复包括慢跑、静态牵张（static stretching exercise）等方式，乳酸将快速消除。有学者报道，以60%～70%最大摄氧量（maximal oxygen uptake，VO2max）强度进行运动时乳酸清除较快［8］。另有研究证实，高强度训练后以接近30%VO2max强度继续运动可有效促进乳酸清除［9］。然而，反复HIT时乳酸迅速清除并不意味着体能的快速恢复（即两者并无必然的因果关系）［10］。由于HIT间歇期继续进行低强度运动可增加肌肉血流量和氧供并提高肌纤维对氧的利用率［8-9］，因此推测积极性恢复能够促进无氧运动能力的快速恢复。HIT时无氧运动能力的变化可用每次运动的积累氧亏（accumulated O2deficit，AOD）表示［11］。对此现象有多种假说，但如何从亚极量运动实验获得的代谢参数估算超极量运动时的能量需求，是亟待解决的问题。此外，牵张运动可促进HIT时的疲劳恢复，例如间歇期进行被动牵张运动可增加肌肉血流量，其机制与血管剪切应力诱导一氧化氮释放介导的血管舒张反应有关［12］。牵张运动以及随后的肌肉静力性收缩可诱发肌肉短暂缺血相，牵张运动后则出现充血反应，从而引起肌肉血流量一过性增加［12］。因此，本研究的目的在于探讨HIT时不同恢复方式（积极性恢复、静态牵张运动和消极性恢复）对运动能力和能量代谢（有氧、无氧代谢）的影响，力图为科学制定训练计划以及提高篮球运动员运动表现和比赛成绩提供依据。

1 研究对象和研究方法

1.1 研究对象

20名青年男子篮球运动员，17～22岁，均为国家一级运动员。受试者身体健康，无急慢性疾病，无烟酒嗜好，近期无运动性损伤。嘱受试者实验前48 h清淡饮食，并避免剧烈运动。实验前向所有受试者告知实验目的与注意事项，并签订知情同意书。受试者一般特征见表1。

表1 受试者一般特征（N=20）

1.2 实验总体设计

受试者在5周内完成7次实验。前3次实验在1周内完成，内容包括熟悉实验流程、人体形态学（身高、体重、身体成分）测量以及测定最大摄氧量（maximal oxygen uptake，VO2max）和最大功率输出（maximal power output，Wmax）。1周后，利用功率自行车测定VO2-功率回归方程以及蹬车经济性，以估算高强度运动时的需氧量。随后3周每周进行1次HIT，间歇期进行3种不同的恢复方式，每名受试者的测试顺序（恢复方式）采取随机原则。

1.3 人体形态学（身高、体重、身体成分）测量

采用标准电子身高体重计测量受试者身高、体重并计算身体质量指数（body mass index，BMI）。利用身体组成成分仪（Inbody 530，韩国）测定身体成分，于清晨空腹状态下并排空大小便后测定，检测指标包括脂肪含量、去脂体重和体脂百分比。

1.4 熟悉实验流程

包括熟悉实验流程和功率自行车的使用，进行一次递增负荷力竭实验，以及一次超极量运动实验。受试者先进行17 min准备活动：5 min慢跑、5 min牵伸练习、7 min亚极量蹬车运动（运动负荷分别为80、100、120、140、120、100、80 W），每级负荷持续 1 min。随后进行一次递增负荷力竭实验，起始负荷80W，每1 min递增20 W，直至力竭。超极量运动实验择日进行，详见1.7。

1.5 VO2max和 Wmax测定

利用电力制动功率自行车（Ergometrics 900，德国）测定受试者的VO2max和Wmax。通过运动心肺代谢系统（Corx II，德国）同步记录通气和气体交换参数（每20 s记录一次），其中VO2和VCO2变异系数均＜5%。测试程序：10 min准备活动后蹬车3 min（40 W），随后设定起始负荷为80 W，每2 min递增20W，保持60 rpm转速，直至力竭。VO2最高值持续20 s即认为达到VO2max，此时对应的功率为Wmax。

1.6 蹬车经济性（cycling economy）测定

根据Sinclair等［13］的方法，通过6～7次强度为60%～90%VO2max强度的亚极量功率车运动实验测定受试者的蹬车经济性。每个强度的运动时间为6 min，中间间歇3～5 min。用每级负荷最后2 min的平均VO2代表该级负荷的摄氧量水平，描绘VO2和功率的拟合曲线，并得到回归方程（最小二乘法），即VO2=aW2+bW+c，其中a、b和c为常数，W为蹬车功率（运动强度）。用方程的最小标准估计误差（standard error of estimation，SEE）预测超极量运动（即HIT）时的需氧量。

1.7 高强度间歇训练（HIT）

蹬车经济性测试后休息约1 h，而后进行一次强度为110%Wmax（120%VO2max，即根据 VO2和功率回归方程计算所得）超极量运动实验，其目的在于让受试者熟悉超极量运动的实验流程和负荷强度。选取此强度是由于受试者在2 min左右可达到力竭，而2 min全力运动时机体以无氧代谢为主。随后3周，受试者每周进行一次HIT（间歇期恢复方式不同）。方案：以110%Wmax［对应的功率为（385±26）W］强度蹬车1次（保持60 rpm转速）直至力竭为1组，共完成4组，组间间歇为5 min。力竭标准：口头鼓励后仍不能维持60 rpm转速达10 s以上。间歇期的恢复方式分别为以20%VO2max对应的功率继续蹬车（即积极性恢复，active recovery，HITA）、下肢牵张运动（stretching recovery，HITS）以及在功率车上安静休息（即消极性恢复，passive recovery，HITP）。HITS为下肢主要肌群（臀大肌、股四头肌、腘绳肌、小腿三头肌、胫骨前肌）持续20～30 s的静态牵伸运动。

HIT前采集耳垂血测定血乳酸浓度（［La］），仪器为美国产YSI 1500型血乳酸仪。取血后在功率车上进行7 min准备活动（详见1.3），休息5 min再次测定血［La］。随后进行HIT，HIT时每组运动后以及间歇期每min测定血［La］。HIT实验流程见图1。

1.7.1 VO2动力学测定 HIT时受试者佩戴运动心肺代谢系统（Corx II，德国），每10 s采集一次数据。描计VO2随时间（t）变化的散点图，利用拟合曲线得到以t为自变量、VO2为因变量的指数回归方程。由于前10 s的数据不稳定且不能真实反映氧气交换以及肌肉的实际摄氧水平，因此将其排除。回归方程中包含振幅项（amplitude term，A）、延时常数（delay constant，TD）和时间常数（time constant，TC），方程为：VO2（t）=A×（1-e-（t-TD/TC）），其中 e为自然常数（≈2.718）。

图1 准备活动、HIT和采血实验流程

1.7.2 峰值摄氧量（peak VO2，VO2peak）测定 HIT时每10 s收集一次VO2，VO2peak定义为HIT过程中每组运动时达到峰值并持续10 s的VO2水平。每次HIT获得4个VO2peak数据。

1.7.3 平均摄氧量（mean VO2，VO2mean）和有氧能量输出测定 VO2mean为HIT中每组运动时拟合曲线中VO2随时间的积分与运动时间的比值。将每组运动时的总 VO2（total VO2，VO2total）作为有氧能量输出。

1.7.4 无氧能量输出测定 无氧能量输出用HIT中每组运动时的AOD表示。相应强度（功率）下的需氧量用蹬车经济性实验（见1.6）时VO2和功率拟合曲线回归方程预测，HIT中每组运动时的累积需氧量为预测需氧量与运动时间的乘积。AOD则为累积需氧量与摄氧量之差。

1.8 统计学分析

所有数据用“均数±标准差”表示，数据分析软件为SPSS 20.0 for Windows。3种不同恢复手段比较采用单因素方差分析，同一恢复手段不同时间点比较采用重复测量的方法分析，两两比较均采用LSD检验。将P＜0.05定为具有统计学差异。

2 结果

2.1 3种不同恢复手段运动能力的比较

完成第1组HIT时，3种不同恢复方式间做功量和力竭时间均无显著性差异（P＞0.05）。与第1组比较，完成第2、3、4组HIT时HITA、HITS和HITP的做功量和力竭时间均显著下降（P＜0.05）。完成后3组（第2～4组）HIT时，HITA做功量较HITS和HITP分别升高10.1%和14.6%（P＜0.05），力竭时间则分别升高3.5%和4.6%（但无统计学意义，P＞0.05），HITS与 HITP比较均无显著性差异（P＞0.05），见图2和图3。

图2 3种不同恢复手段做功量的比较

图3 3种不同恢复手段力竭时间的比较

2.2 有氧能量输出

完成第1组HIT时，3种不同恢复方式间VO2动力学（TC）、VO2peak、VO2mean和 VO2total均无显著性差异（P＞0.05）。与第1组比较，完成第2、3、4组 HIT时HITA的TC以及 HITA、HITS和 HITP的VO2mean和VO2total均显著下降（P＜0.05）。完成后3组（第2～4组）HIT时，HITA的 VO2peak、VO2mean和 VO2total高于HITS和 HITP（P＜0.05），TC则低于 HITS和HITP（P＜0.05），见图4～图7。

2.3 无氧能量输出

完成第1组HIT时，3种不同恢复方式间AOD、血乳酸峰值（［La］peak）和运动前血乳酸水平（［La］before）均无显著性差异（P＞0.05）。与第1组比较，完成第2、3、4组 HIT时 HITA、HITS和 HITP的AOD下降（P＜0.05），而血［La］before和血［La］peak升高（P＜0.05）。完成后3组（第2～4组）HIT时，AOD、血［La］before和血［La］peak在 HITA、HITS和HITP间均无显著性差异（P＞0.05），见图8～图10。

图4 3种不同恢复手段VO2动力学（TC）的比较

图5 3种不同恢复手段VO2peak的比较

图6 3种不同恢复手段VO2mean的比较

图7 3种不同恢复手段VO2total的比较

图8 3种不同恢复手段AOD的比较

图9 3种不同恢复手段血［La］peak的比较

3 讨论

本研究的主要发现，是与消极性恢复（HITP）和牵张运动（HITS）比较，HIT间歇期进行积极性恢复（HITA）可通过增加有氧能量输出进而提高运动能力（即做功量），而无氧供能比例则无明显改变。HITA时有氧能量产生增加与VO2动力学加快密切相关。然而，表征运动能力的参数——力竭时间虽然在HITA较HITS和HITP分别升高3.5%和4.6%，但并无统计学差异。

图10 3种不同恢复手段血［La］before的比较

在本研究中，HIT时不管采用何种恢复方式，无氧能量释放（即AOD）在完成第1组HIT后均显著性降低（40%～50%）。有研究发现，120%～130%VO2max强度运动至力竭后无氧能量供应同样显著性下降［14］。高强度运动时无氧供能比例下降部分原因是由于酸性环境引起pH值下降间接抑制糖原分解和糖酵解造成的，从而导致乳酸和ATP产生速率降低，最终引发运动性疲劳。上述糖酵解供能效率下降现象在反复30 sWingate实验中（全力蹬车）亦得到了印证［15］。本研究所有受试者完成第1组HIT后血［La］升高了约13 mmol/L（运动后5 min间歇期内测得的血［La］最高值与运动前安静值之差），而随后的第2～第4组HIT时血［La］仅仅继续增加了1～2 mmol/L。血［La］在运动后期（第2～第4组）的轻微上升与上述提及的糖原分解和糖酵解受到抑制密切相关［15］，另一种可能解释是大部分肌乳酸仍堆积在骨骼肌内而导致血［La］缓慢升高。但后者的可能性不大，这是因为肌乳酸堆积抑制了糖酵解而使乳酸产生减少，因此血［La］水平反映了肌乳酸产生与消除的动态平衡。有学者证实，反复全力冲刺后期血［La］维持在较高的稳定水平，其原因与肌乳酸产生显著下降有关［16］。

在进行第3组和第4组运动时，无氧能量输出（AOD）维持在第1组HIT时的50%左右，同时力竭时间也显著下降，提示最后两组运动时无氧势能全未消被利用，而在间歇期只有部分恢复。虽然VO2peak在4组HIT间并无显著性差异，但 VO2total在完成第2、3、4组HIT时较第1组明显下降，提示有氧能量输出逐渐减少，这与Meckel等［17］发现的反复30 s冲刺跑实验中有氧供能比例逐渐增加似乎相矛盾，可能与受试对象的选取以及运动方案（运动方式、运动持续时间、运动强度以及间歇时间）等因素有关。我们通过分析每组运动30 s的VO2（数据未给出）后发现，随着运动时间延长30 s VO2mean逐渐增加。

本研究发现3种恢复方式间AOD和血［La］peak在各时间点均无显著性差异，提示不同恢复手段对无氧能量输出并无显著性影响。此外，每组运动前的血［La］before水平在不同恢复方式间亦无统计学差异，提示积极性恢复手段并未显著降低间歇期的血乳酸含量，可能与运动强度过低（20%VO2max）有关。尽管如此，积极性恢复时的运动能力（做功量）得到改善。

本研究结果显示，积极性恢复可提高运动时总能量供应中有氧代谢的比例（VO2total）。与其他两种恢复方式比较，HITA做功量、VO2peak和VO2mean增加，提示积极性恢复时的氧利用率提高。完成第2、3、4组HIT时HITA的TC降低，且完成后3组（第2～第4组）HIT时 HITA的TC低于 HITS和HITP，提示VO2动力学加快（即TC降低）是积极性恢复时氧利用改善的重要原因。与本研究结果类似，恒定强度持续运动前进行充分准备活动也可加速运动中的VO2动力学效应［18］。值得注意的是，有研究指出VO2动力学加快时无氧代谢供能比例减少［19］。VO2动力学加快的另一个原因是受试者在间歇期进行积极性恢复，从而造成运动前的基础VO2升高［19］。然而有报道指出，基础VO2升高后，恒定强度亚极量持续运动时的VO2动力学反而减慢［18］。研究结果不一致很可能与实验设计中运动方式（间歇运动vs.持续运动）与运动强度（超高强度 vs.中高强度）不同有关。因此，积极性恢复时不仅每组运动前的基础VO2升高，而且血［La］水平同步增加。有研究发现，高强度准备活动对于VO2动力学的促进作用较低强度准备活动更为明显，可能与乳酸酸中毒有关［20］。Gurd等［21］发现 VO2动力学加速伴随运动表现下降，这与本研究的结果基本一致，即一次高强度运动促使随后运动时VO2动力学加快，但做功量和力竭时间降低（即运动能力下调）。而在本研究中，HIT间歇期即使进行低强度运动（积极性恢复）仍可促使VO2动力学加速，从而一定程度上延缓了运动能力的下降。积极性恢复促进VO2动力学加快的可能机制包括：第一，间歇期进行低强度运动可增加运动肌的血流量以及氧运输。研究证实，动脉血氧含量增加时VO2动力学加快［22］。第二，积极性恢复能够使参与有氧代谢的调节酶保持较高的活性，从而缩短运动开始时酶达到最佳活性所需的时间［2］。

有研究发现，间歇期进行积极性恢复较消极性恢复可明显改善反复全力冲刺时的运动能力［3］。本研究则证实进行超高强度HIT时采用积极性恢复手段同样可提高运动员的运动表现。如果受试者全力运动约5 min至力竭时，积极性恢复对于随后的运动能力似乎并无作用。相反全力运动时间在6～60 s时，积极性恢复手段则可显著提高功率输出［2］。Edge等［7］的研究发现，间歇期进行相对高强度运动或者间歇时间超过10 min时，积极性恢复并未对运动能力产生积极影响。但张学领等［23］证实20 min积极性恢复可改善运动能力。另有研究报道［7］，间歇期采用中低强度（35%～50%VO2max）积极性恢复措施并不能有效提高运动能力，但在他们的研究中，运动重复的次数以及血乳酸堆积水平均较低。Dupont等［24］报道，以120%最大有氧速度反复进行15 s冲刺（间歇15 s）运动中，积极性恢复时的运动能力反而低于消极性恢复，可能与间歇时间过短、间歇期运动强度较高（50%最大有氧速度，本研究则为20%VO2max）有关。

HIT时采用积极性恢复手段改善运动能力的机制尚不清楚。根据已有的研究，我们推测HIT间歇期继续进行低强度运动可加快血流、加速骨骼肌内乳酸和H+清除以及钾廓清并促进PCr再合成［10］。另一种解释是积极性恢复能够促进乳酸在肌纤维内的氧化代谢［23］。力竭运动后进行腿屈伸训练或者保持安静状态，通过监测股动脉血流量并进行肌肉活检后，发现积极性恢复可促进乳酸消除。此外，利用核磁共振成像技术显示运动诱导体液酸中毒后采用积极性恢复手段能够加速肌肉内pH值恢复。积极性恢复还可通过维持疲劳的肌纤维中离子平衡稳态而改善运动能力。肌肉进行高强度反复收缩时，K+和Na+分别在肌浆网内外逐渐堆积，从而降低肌肉兴奋性并改变动作电位扩布。间歇期进行中低强度积极性恢复方式能够提高Na+-K+泵的活性，进而加速肌浆网离子失衡恢复［25］。积极性恢复对PCr再合成的影响尚无定论。有研究报道，运动后恢复期内将腿部血流阻断，肌肉内PCr含量无明显改变，血流通畅后PCr迅速升高，说明PCr再合成依赖于可利用的氧量。在一次HIT时，ATP主要来源于PCr分解代谢（生成肌酸和无机磷酸）和糖酵解无氧代谢途径（产生La），而在反复多次HIT时，运动开始阶段无氧代谢供能的比例较高，随后有氧代谢参与再合成ATP的比例逐渐增加，因此间歇期能量底物通过有氧途径再填充的程度是决定训练效果的重要因素。研究指出积极性恢复能够加速II型肌纤维PCr再合成而减慢I型肌纤维PCr恢复，具体机制尚需实验证实。我们推测反复HIT间歇期进行积极性恢复时运动强度较低（有氧代谢为主），能够维持运动肌的血流量，并使ATP产生增多以供下一次运动利用，而运动时消耗的能量底物（氧合血红蛋白、PCr等）在迅速恢复的同时，工作肌仍有足够的时间用于氧化运动时积累的肌La等代谢废物［26］，进而起到延缓疲劳、提高运动能力的效果。

4 结论

HIT间歇期以20%VO2max进行积极性恢复对于运动能力（做功量）的效果优于消极性恢复以及牵伸运动，其机制可能与积极性恢复时有氧代谢能量输出增加有关，而不同恢复方式之间无氧代谢能量输出并无显著性差异。值得注意的是虽然积极性恢复时力竭时间改善的程度甚微（3%～5%），但对于激烈的竞技比赛而言，微小的优势即可能决定胜负，因此HIT时采用积极性恢复是提高运动表现的重要手段。

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责任编辑：郭长寿

Effects of Distinct Recovery M ethods on Exercise Performance and Energy M etabolism in High Intensity Interval Training of Young M ale Basketball Athletes

SUN Yong
（Department of P.E.，Zhengzhou Institute of Aeronautical Industry Management，Zhengzhou 450015，Henan，China）

Objective：The aim of this study was to determ ine the influence of distinct recovery methods during the recovery period on the aerobic and anaerobic energy yield，aswell as on performance，during high-intensity interval training（HIT）of youngmale basketball athletes in order to provide evidence for institute training protocol scientifically.Methods：Twenty young male basketball athletes were w illing to participate this experiment.Firstly maximal oxygen uptake（VO2max）and maximal power output（Wmax）of the subjects were determ ined by graded exercise tests.On subsequent days they performed three different HITs（each HIT consisted of four cycling bouts until exhaustion at 110%Wmaxand recovery time was 5 m in）and HITs differed in the kind of activity performed during the recovery periods：pedaling at20%VO2max（active recovery，HITA），stretching exercises（HITS），or maintained rest（passive recovery，HITP）.Work performance，exhaustion time，VO2，VO2kinetics，accumulated O2deficit（AOD）and blood lactic acid content（［La］）weremeasured respectively during the experiment.Results：Compared w ith HITS and HITP，work performance，peak VO2（VO2peak），mean VO2（VO2mean）and total VO2（VO2total）were increased while time constant（TC）of VO2kineticswere decreased in HITA（P＜0.05）.Exhaustion time，AOD and blood［La］in all recoverymethods had no significantdifference（P＞0.05）.Parameters above had no significant difference between HITS and HITP（P＞0.05）.Conclusion：Active recovery facilitates performance better than stretching exercise and passive recovery by increasing aerobic contribution to the whole energy yield turnover during interm ission of high-intensity interval training，while the greater contribution of aerobic metabolism to the energy yield was due to faster VO2kinetics and greater O2utilization.

high-intensity interval training；recovery；exercise performance；energymetabolism；oxygen uptake；oxygen deficit

G841

A

1004-0560（2017）04-0106-07

2017-05-12；

2017-06-16

2017年河南省重大科技攻关项目（172102310141）。

孙勇（1980—），男，讲师，硕士，主要研究方向为运动与身体功能恢复。