短跑不同模式速度耐力训练对肌肉损伤的影响

姜自立，李晓斌，刘瑞东，李 钊，李 庆



短跑不同模式速度耐力训练对肌肉损伤的影响

姜自立1，李晓斌2，刘瑞东3，李 钊3，李 庆3

1. 国家体育总局体育科学研究所, 北京 100061; 2. 阿坝师范学院 体育与健康学院, 四川 阿坝 623002; 3. 清华大学 体育部, 北京 100084

目的：比较高量模式（HV）和高强度模式（HI）速度耐力训练对短跑运动员肌肉损伤的影响。方法：招募14名短跑运动员（年龄18.57±2.56岁，身高181.00±5.16 cm，体重68.00±6.45 kg，训练年限6.35±2.92年，200 m跑最好成绩22.19±1.06 s）分别于HV模式和HI模式速度耐力训练前15 min、训练后24 h、48 h和72 h对受试者的肌肉损伤指标进行测试。采用酶偶联法检测肌酸激酶（CK）含量，MyotonPRO数字化肌肉功能评估系统检测肌肉硬度（MS），OPTOJUMP运动素质测试系统检测纵跳高度（CMJ），Kin-Com等速测力器检测最大自主收缩力量（MVC）。结果：1）HV模式受试者的CK值和CMJ值在训练后24 h出现了显著下降（＜0.05），但在训练后48 h基本恢复至了训练前的水平（＞0.05），MS值和MVC值在训练后没有出现显著下降（＞0.05）；2）HI模式受试者的CK值、MS值、CMJ值和MVC值在训练后24 h和48 h均出现了显著下降（＜0.05），但在训练后72 h基本恢复到了训练前的水平（＞0.05）；3）HI模式受试者的MS值、CMJ值和MVC值在训练后24 h和48 h均显著高于HV模式受试者（＜0.05），HI模式受试者的CK值在训练后24 h、48 h和72 h均显著高于HV模式受试者（＜0.05）。结论：HV模式和HI模式速度耐力训练都会对受试者的肌肉造成一定程度的损伤，但HI模式速度耐力训练对受试者肌肉造成的损伤程度比HV模式速度耐力训练更为严重。

短跑；速度耐力；训练模式；肌肉损伤；训练量；训练强度

1 前言

运动性肌肉损伤（Exercise-Induced Muscle Damage，EIMD）是指反复高强度运动、非惯常运动、抗阻运动、长时间运动以及离心运动等对肌细胞骨架和肌细胞膜所造成的损伤[10]，是运动训练难以避免的一个部分。近年来，越来越多的文献报道了运动导致肌肉损伤的可能生理机制[7,22]、适应机制[15]和干预措施[13]，其目的是减少运动性肌肉损伤对运动训练实践的负面影响。其中，一部分实验方案是采用等速测力法[15]或专门设计的仪器[22]诱导膝关节伸肌和肘关节伸肌的肌肉损伤，而另一部实验方案则是采用下坡减速跑[8,11,20]和超等长练习[17,26]诱导肌肉的损伤。尽管上述研究针对运动引起肌肉损伤的许多复杂问题提出了深刻的见解。但在运动训练实践中，专项训练方案多种多样，引起损伤的原因和造成的结果也是错综复杂。因此，前期研究尚未对所有形式专项训练方案的损伤机制进行研究和报道。

在我国当前的短跑训练实践中，主要存在高量（High Volume，HV）和高强度（High Intensity，HI）两种速度耐力训练模式。其中，HV模式是指运用中-高的训练强度（75%~85%）、较短的间歇时间（2~4 min）、较多的重复次数（8~12次），在机体不完全恢复的情况下就开始下一次练习的速度耐力训练模式；HI模式是指运用近极限的训练强度（约100%），较长的间歇时间（10~30 min），较少的重复次数（4~6次），在机体相对完全恢复的情况下再开始下一次练习的速度耐力训练模式[1,2]。就短跑项目而言，速度耐力训练的主要目的是在保持正确短跑技术的前提下，尽可能地动员无氧糖酵解系统参与供能，同时尽量减少中枢神经系统的疲劳和肌肉超微结构的损伤。由于HV和HI两种速度耐力训练模式在练习强度、练习间歇和重复次数等训练变量上都存在显著差异，那么两者对运动员肌肉损伤的影响也必然会存在显著差异。然而，两者之间到底存在怎样差异，国、内外尚未见报道，有待进一步探究。鉴于此，本研究从肌肉损伤的视角对HV和HI两种速度耐力训练模式的训练效应进行对比实验研究。

2 研究对象与方法

2.1 研究对象

本研究受试者为14名男子短跑运动员（年龄18.57±2.56岁，身高181.00±5.16 cm，体重68.00±6.45 kg，训练年限6.35±2.92年，200 m跑最好成绩22.19±1.06 s）。其中，包括运动健将4名、一级运动员3名和二级运动员7名。所有受试者在3个月内无运动损伤经历，均自愿参加实验。所有受试者均被告知实验目的、程序和可能存在的不适，受试者阅读和签署了书面知情书。所有受试者均被要求在测试前1天不要进行剧烈运动，测试前2 h内不能进食，但可正常饮水。

2.2 研究方法

2.2.1 实验方案

所有受试者在2周内参加了1次HV模式速度耐力训练测试和1次HI模式速度耐力训练测试，两次训练间隔1周，其中，HV模式速度耐力训练安排在实验第1周的星期五（9:00~18:00）进行，HI模式速度耐力训练安排在实验第2周的星期五（9:00~18:00）进行。两次速度耐力训练均安排在同一室外400 m标准塑胶跑道上进行，且每名受试者的两次训练均安排在同一时段内的同一道次上进行（14名受试者全部单个进行训练），肌肉损伤相关测试安排在田径场旁的实验室内进行，训练和测试程序如图1所示。准备活动方案：800 m慢跑（心率约为130 次/min）＋5 min静力性拉伸＋50 m跑的专门性练习（小步跑、高抬跑、车轮跑、后蹬跑、加速跑各1次）。HV模式速度耐力训练时对应的温度、湿度、气压和风速分别为15.6℃~24.8℃、45%~55%、 1 000.8~1 011.3 kPa和0~2 m/s，HI模式速度耐力训练时对应的温度、湿度、气压和风速分别为14.6℃~25.3℃、44%~57%、1 007.3~1 025.6 kPa和0~2 m/s。

为了确保实验结果的准确性，实验中对HV和HI两种速度耐力训练模式中的训练强度、速度节奏、间歇时间、身体活动和营养补充等方面进行了控制，具体方法：

1. 训练强度的控制。采用光电计时系统对受试者的训练强度进行记录，所有受试者均要求采用站立式起跑进行测试，当受试者的躯干同时切断红外线光束时启动或停止计时。

2. 速度节奏的控制。根据测试预设的训练强度，记录不同训练强度下的电动自行车速度，并通过多次速度校正。通过多次检验证明，引导员在室外跑道上骑行200 m的误差可控制在20~30 cm以内。根据电动车速度显示器上的速度，在受试者外道前2 m处进行骑行引导，为受试者的速度控制提供参照。

3. 间歇时间的控制。采用电子秒表对受试者的训练间歇进行控制，即当受试者躯干通过终点线后，立即启动电子秒表，并要求运动员在指定的位置原地休息；当间歇时间还剩下30 s时，计时员提醒受试者在起点处做好测试准备，并在间歇的最后5 s时，倒数出“5、4、3、2、1、跑”的口令，受试者当听到“跑”口令后，立即进行起跑。

图1 本研究的实验流程

Figure 1. Experimental Procedure of This Study

注：本研究中仅以200 m项目为例，在短跑训练实践中，速度耐力训练的练习距离有150 m、200 m、250 m和300 m等；All-out为全力运动，Vmax为最大速度。

4. 身体活动与营养补充的控制。在整个实验过程中，所有运动员均按照原定的训练计划进行训练，但在实验前1天不进行剧烈运动，同时要求运动员保持惯常的作息、饮食和营养方案。

2.2.2 测试方法

分别于HV和HI模式速度耐力训练前15 min、训练后24 h、训练后48 h和训练后72 h对受试者的CK、MS、CMJ和MVC进行了检测，具体方法：

1.肌酸激酶（Creatine Kinase，CK）。从每次抽取的4 ml静脉血中取全血1 mL加入到促凝采血管中摇匀、离心、取血清，将血清置于Beckman Counter 全自动生化分析仪（Beckman Coulter, DXC800, USA），应用该仪器配套的CK试剂盒，按照标准程序进行测试分析。

2.肌肉硬度（Muscle Stiffness, MS）。使用MyotonPRO数字化肌肉功能评估系统（MyotonPRO,E7,Tallinn, Esthonia）对受试者非惯用腿股二头肌的硬度进行测试。在测试开始前，要求受试者仅穿运动短裤俯卧于按摩床上，并用特制记号笔在受试者股二头肌的中间位置打点标记，以确保每次测试点都在同一位置。实验开始后，实验员根据标记点对受试者非惯用腿股二头肌的硬度进行测试。每个受试者进行3次测试，取3次测试中的最大值进行记录和用于数据分析[6, 18]。

3. 纵跳（Count Movement Jump, CMJ）。使用OPTOJUMP光学智能运动素质测量系统（Optojump, Microgate, Bolzano, Italy）对受试者的纵跳高度进行测试。测试开始时，受试者双脚自然开立置于OPTOJUMP红外线测试区（1.2 m×1.2 m），双手反扣于身后，起跳时不摆动双臂，下蹲深度由受试者自己决定，腾空时要求受试者尽量保持髋、膝、踝关节的伸展，着地时受试者尽量落于起跳位置。每个受试者连续进行3次测试，每次测试之间的间隔时间由系统决定，取3次测试中的最高值进行记录和用于数据分析。

4.最大自主收缩力量（Maximum Voluntary Contraction, MVC）。使用Kin-Com等速测力器（Kin-Com, Chat-tanooga, TN, USA）对受试者非惯用腿的最大等长收缩力量（MVC）进行测试。等速测力器严格按照制造商的说明书进行安装和放置，测试时关节角度为受试者的60%最大屈膝角度，每次测试时抵脚板、椅背和手臂的放置位置相同，并通过重力补偿消除了受试者肢体重量之间的差异对测试结果的影响。在一个标准化的热身程序（以受试者最大力量的60%进行10次角速度为60°/s的MVC练习）之后，所有受试者进行了3次持续时间为3 s的最大等长收缩力量测试，每次练习之间安排60 s的恢复时间。在整个测试过程中，对受试者进行了标准化的口头指导和鼓励。测试结束后，取3次测试中的峰值MVC数据用于数据分析[14]。

2.3 数据处理

为了便于实验结果的分析与比较，本研究根据Howatson等[14]的方法，将CK值、MS值、CMJ值和MVC值进行了标准化处理，即用相关值的改变百分比（% change）进行表达，下面以受试者训练前、后CK值的变化特征为例进行计算：

以上数据采用了SPSS 20.0统计软件包（v.20,SPSS.,Inc.chicago,IL,USA）及Microsoft Excel 2013软件对相关数据进行分析，结果以平均数±标准差（±）方式表示。选用One-ANOVA进行统计处理，所有数据的显著性差异设置为＜0.05。

3 结果

3.1 训练强度测试结果

14名受试者均按照预定的实验方案完成了HV模式和HI模式的训练和监测，由表1可知，受试者在HI模式速度耐力训练中完成的平均强度显著高于在HV模式速度耐力训练中完成的平均强度（＜0.05）。

表1 受试者在HV和HI模式速度耐力训练中完成的平均强度

注：#表示与HV相比有显著性差异（＜0.05），下同。

3.2 肌肉损伤测试结果

3.2.1 血清肌酸激酶（CK）

在HV模式中，受试者训练前的CK值为298±172 IU/L，在训练后24 h，受试者的CK值达到了峰值（374±183 IU/L），显著高于训练前的水平（＜0.05），在训练后48 h，受试者的CK值恢复至了训练前的水平（317±141 IU/L，＞0.05）。在HI模式中，受试者训练前的CK值为304±111 IU/L，在训练后24 h，受试者的CK值达到了峰值（432±186 IU/L），显著高于训练前的水平（＜0.05），在训练后48 h，受试者的CK开始恢复（363±161 IU/L，＜0.05），并在训练后72 h恢复至了训练前的水平（318±133 IU/L，＞0.05）。此外，在训练后24 h、48 h和72 h，HI受试者的CK值均明显高于HV受试者的CK值（图2，＜0.05）。

图2 HV和HI训练前、后受试者血清肌酸激酶的变化

Figure 2. Changes of Serum Creatine Kinase in Subjects before and after HV and HI Training

注：% change表示改变百分比，pre-excecise表示训练前，*表示与训练前相比有显著性的差异（＜0.05），下同。

3.2.2 肌肉硬度（MS）

在HV模式中，受试者训练前的MS值为325.36±19.16 N/m，在训练后24 h、48 h和72 h，受试者的MS值虽略有升高，但与训练前的水平并无显著性差异（＞0.05）。在HI模式中，受试者训练前的MS值为321.71±18.26 N/m，在训练后24 h，受试者的MS值达到了峰值（341.43±22.91 N/m），显著高于训练前的水平（＜0.05），在训练后48 h，受试者的MS值开始下降（332.71±20.76 N/m），并在训练后72 h恢复至了训练前的水平（322.00±18.86 N/m，＞0.05）。此外，在训练后24 h和48 h，HI受试者的MS值显著高于HV受试者的MS值（图3，＜0.05），但在训练后72 h，两者的MS值并无显著性差异（图3，＞0.05）。

图3 HV和HI训练前、后受试者肌肉硬度的变化

Figure 3. Changes in Muscle Stiffness before and after HV and HI Training

3.2.3 纵跳高度（CMJ）

在HV模式中，受试者训练前的CMJ值为60.76±6.65 cm，在训练后24 h，受试者的CMJ值出现了显著下降（59.05±5.91 cm，＜0.05），但在训练后48 h，受试者的CMJ值基本恢复至了训练前的水平（60.03±4.88 cm，＞0.05）。在HI模式中，受试者训练前的CMJ值为59.27±6.31 cm，在训练后24 h，受试者的CMJ值出现了显著下降，达到了谷值（56.22±5.75 cm，＜0.05），在训练后48 h，受试者的CMJ值开始恢复（57.44±7.02 cm，＜0.05），并在训练后72 h基本恢复至了训练前的水平（58.86±6.54 cm，＞0.05）。此外，在训练后 24 h和48 h，HI受试者的CMJ值显著低于HV受试者的CMJ值（图4，＜0.05），但在训练后72 h，两者的CMJ值并无显著性差异（图4，＞0.05）。

3.2.4 最大自主收缩力量（MVC）

在HV模式中，受试者训练前的MVC值为178.93±24.92 Nm，在训练后24 h、48 h和72 h，受试者的MVC值与训练前的水平并无显著性差异（＞0.05）。在HI模式中，受试者训练前的MVC值为177.86±30.57 Nm，在训练后24 h，受试者的MVC值出现了显著的下降（165.86±27.98 Nm，＜0.05），在训练后48 h，受试者的MVC值开始恢复（170.64±29.87 Nm，＜0.05），并在训练后72 h恢复至了训练前的水平（177.64 ±27.30 Nm，＞0.05）。此外，在训练后24 h和48 h，HI受试者的MVC值显著低于HV受试者的MVC值（图5，＜0.05），在训练后72 h，两者的MVC值并无显著性差异（图5，＞0.05）。

图4 HV和HI训练前、后受试者纵跳高度的变化

Figure 4. Changes in the Vertical Jump Height of Subjects before and after HV and HI Training

图5 HV和HI训练前、后受试者最大自主收缩力量的变化

Figure 5. Changes in the Maximum Voluntary Contraction Force of Subjects before and after HV and HI Training

4 讨论

本研究的主要目的是探究HV和HI两种速度耐力训练模式对肌肉损伤影响的差异。其中，HV模式是对Clyde Hart和李庆所采用的速度耐力训练模式的模拟[2]，HI模式是对Stephen Francis和我国多数短跑教练员所采用的速度耐力训练模式的模拟[1]。本研究结果显示，HV、HI模式速度耐力训练都会对受试者的肌肉造成一定程度的损伤，但HI模式速度耐力训练对受试者肌肉造成的损伤比HV模式更为严重（＜0.05）。

在本研究中，HI模式速度耐力训练对受试者肌肉造成的损伤比HV模式更为严重（＜0.05），这可能与受试者在HI模式速度耐力训练中完成的练习强度明显高于在HV模式速度耐力训练中完成的练习强度有关（92.96%±1.62%Vmax. 74.86 %±1.62 %Vmax）。因为运动员在速度耐力训练中完成的练习强度越高，意味着肌肉收缩的强度和产生的制动力就会越大，从而对肌肉造成的损伤也就会越严重[14]。尽管前期尚无文献对短跑不同模式（强度）速度耐力训练对肌肉损伤的影响进行对比研究，但已有不少研究就不同强度（离心力量）训练对肌肉损伤的影响进行了对比研究。

苏全生等[3]通过电镜和光镜对中等强度运动（跑速15~16 m/min＋坡度0°，60 min）和大强度运动（19~21 m/min＋坡度-16°，90 min）对大鼠比目鱼肌超微结构的损伤情况进行了对比研究，结果显示，大强度运动对大鼠比目鱼肌超微结构造成的损伤程度显著大于中等强度的运动。Nosaka等[19]就最大强度离心练习（MAX-ECC）和50%最大强度离心练习（50%-ECC）对8名业余受试者肘关节屈肌造成的损伤程度和恢复速度进行了对比研究，结果表明，50%-ECC对受试者肘关节屈肌造成的肌肉损伤显著小于MAX-ECC，与此同时，50%-ECC造成的肌肉损伤的恢复速度也显著快于MAX-ECC。Tiidus等[25]就不同训练强度和训练量的力量训练对肌肉损伤的影响进行了对比研究，结果显示，高强度、短时间抗阻力量训练（80% 10 RM＋170 次）对受试者肌肉造成的损伤程度明显大于低强度、长时间抗阻力量训练（30% 10 RM＋545 次）。以上3项研究也在一定程度上佐证了本研究的结果，提示，在短跑不同模式速度耐力训练中，训练强度对肌肉损伤的影响大于训练量对肌肉损伤的影响。

在正常情况下，骨骼肌卫星细胞处于静息状态，但如果骨骼肌出现了牵拉、损伤等引起的病变时，破损的肌细胞就会释放炎性细胞因子（卫星细胞、生长因子和RNA），其中，生长因子会激活卫星细胞的增殖、增生、分化和融合，形成新的肌管来修复受损的骨骼肌纤维和促进肌肉的肥大[9]。因此，在一定范围内，肌肉超微结构破损得越多，经过一定时间的修复和重建后，肌肉肥大的效果就会越好，即训练的效果越好。这就是说，肌肉超微结构损伤是肌肉重建和肥大的基础[21]，但与此同时，高频率的肌肉超微结构损伤也是造成运动损伤的重大隐患。因为当损伤的肌组织没有得到及时的修复，并再次出现新的损伤时，炎症反应就会持续发展，造成NADH还原酶活性被抑制，从而直接导致肌膜K+-Na+-ATPase的活性下降，K+-Na+交换、Ca2+代谢障碍，Ca2+超载，更多的线粒体结构、肌浆网结构受损，进而引起局部结构损伤的加重和肌肉内部的损伤，出现肌原纤维断裂，线粒体膜、肌膜的破坏等现象[5]。在本研究中，HI模式速度耐力训练对受试者肌肉超微结构造成的损伤程度比HV模式速度耐力训练更为严重。如果受试者在HI模式速度耐力训练后能够得到合理的恢复，产生的训练效果将会比HV模式速度耐力训练受试者更为理想；但在另一方面，连续的肌肉超微结构损伤也是肌肉拉伤的前奏，如果HI模式受试者在肌肉超微结构损伤没有得到重建之前再次进行HI模式速度耐力训练，或连续进行高强度的最大力量或最大速度训练，将会增加肌肉拉伤的风险[4]。这就是说，如果运动员在HI模式速度耐力训练后72 h内再次进行需要肌肉快速收缩的最大力量或最大速度练习，可能会增加运动员肌肉拉伤的风险。基于此，本研究不建议教练员长期采用HI模式速度耐力训练来发展运动员的速度耐力，即使在专项准备期的后期或赛前直接准备期，教练员不得不通过HI模式速度耐力训练模式来发展运动员的专项耐力时，在训练计划中也不应该连续两天都安排高强度的训练内容，而应在HI模式速度耐力训练前或后一天的训练中安排一些中低强度的恢复性练习[12]。

5 结论

本研究以200 m跑项目为例，探究了HV和HI两种速度耐力训练模式对肌肉超微结构损伤的影响，结果显示，HV和HI两种速度耐力训练模式都会对受试者的肌肉造成一定程度的损伤，但HI模式对受试者肌肉造成的损伤程度比HV模式更为严重，HI模式训练后，受试者肌肉微损伤完全恢复的时间长于48 h。为了避免运动员肌肉超微结构的过度损伤，教练员不宜在HI模式速度耐力训练后次日安排最大速度和最大力量等对神经-肌肉系统兴奋性要求较高、且容易造成肌肉损伤的训练内容。

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Impact of Different Modes of Sprint Speed Endurance Training on Muscle Damage

JIANG Zi-li1, LI Xiao-bin2，LIU Rui-dong3，LI Zhao3，LI Qing3

1. China Institute of Sport Science, Beijing 100061, China; 2. Aba Teachers University, Aba 623002, China; 3. Tsinghua University, Beijing 100084, China.

Objective: To compare the severity of sprinters’ muscle damage under the high volume (HV) and high intensity (HI) modes of speed endurance training (SET). Methods: Muscle damage indexes of 14 well-trained sprinters (age: 18.57 ± 2.56 yrs, height: 181.00 ± 5.16 cm, weight: 68.00 ± 6.45 cm, training: 6.35 ± 2.92 yrs, 200m PB: 22.19 ± 1.06 sec) were measured under the HV and HI modes of SET respectively as follows: before the training, 24 hours after the training, 48 hours after the training and 72 hours after the training. The enzyme-coupled assay was used to measure the creatine kinase (CK) content. MyotonPRO (a digital muscle function assessment system) was employed to test the muscle stiffness (MS). OPTOJUMP (a system of physical fitness analysis and measurement) was used to measure counter movement jump (CMJ) height. Kin-Com (an isokinetic dynamometer) was employed to test the maximal voluntary contraction (MVC) strength. Results: 1) CK and CMJ of tested sprinters under the HV mode significantly dropped 24 hours after the training (P<0.05), but 48 hours after the training, the sprinters’ CK and CMJ restored almost to the same level before the training (P>0.05). MS and MVC of these sprinters did not decrease greatly after the training (P>0.05). 2) CK, MS, CMJ and MVC of tested sprinters under the HI mode all significantly dropped both 24 and 48 hours after the training (P<0.05), but 72 hours after the training, the sprinters’ CK, MS, CMJ and MVC all restored almost to the same level before the training (P>0.05). 3) MS, CMJ and MVC of tested sprinters under the HI mode were all significantly higher than those of the sprinters under the HV mode both 24 and 48 hours after the training. CK of tested sprinters under the HI mode was remarkably higher than that of the sprinters under the HV mode 24, 48 and 72 hours after the training (P<0.05). Conclusion: Both HV and HI modes of SET cause muscle damage on the tested sprinters, but muscle damage caused under the HI mode of SET is more severe than that under the HV mode of SET.

1002-9826(2018)05-0101-07

10.16470/j.csst.201805015

G822.1

A

国家体育总局体育科学研究所基本科研业务费资助项目(基本17-41); 田径短跑接力项目国家队备战东京奥运会科研攻关与科技服务保障项目资助(委18-14)。

姜自立,男,助理研究员/一级教练,博士,主要研究方向为运动训练理论应用、运动生理机能监测和运动技术分析,E-mail:jiangzili2010@163.com。