5周亚高原训练对国家现代五项队运动员身体机能和运动表现的影响

王金昊，曹忠荣，邱 俊，路瑛丽

高原训练根据大气中的氧气含量随海拔的增加而减少，将训练者置于较高海拔的地点进行训练，通过高原缺氧和运动的双重刺激加深人体的应激反应，进而提高训练者身体机能水平和专项运动能力（冯连世，1999）。高原训练开展至今，已广泛证实可以通过低氧刺激增加机体的造血能力，改善红细胞和血红蛋白水平，提高耐力运动表现。但高原训练还存在一些不利因素（胡扬，2006；Derby et al.，2010；Flaherty et al.，2016；Khodaee et al.，2016；Levine et al.，2001）：肌肉蛋白质合成抑制、肌肉萎缩导致肌肉力量和速度丢失，机体消耗较大、食欲减退导致运动员体重下降，免疫抑制和环境改变增加急性高山病、高原肺水肿和高原脑水肿等急性高原疾病的风险，海拔增加使运动员在高原难以保持平原的训练强度，技术性较强的项目可能会影响技术动作，这些不利因素一定程度从机体生理、训练、专项技术方面限制运动表现。

低氧可能带来的好处将被无法保持高海拔训练强度所抵消，训练强度是高水平高原/低氧训练成功的关键因素（Pugliese et al.，2014）。针对高原训练可能带来的不利因素，教练员和运动员逐渐尝试亚高原训练。亚高原训练是指在海拔500～1 500 m的地点进行训练，亚高原环境的低氧刺激程度不够深，但运动员能保持平原的训练强度，既坚持大强度训练又有一定程度的缺氧刺激，改善心肺功能，有利于有氧运动能力提高（赵晋等，2005）。据报道，世居高原青少年耐力运动员经过2周的亚高原训练干预，更好地促进有氧运动能力，使生理功能和运动成绩有益结合（刘娜等，2018）。花样滑冰运动员经过亚高原训练后生理机能对训练产生适应，改善有氧运动能力、专项运动能力（姚一鸣等，2018）。亚高原训练提高举重运动员的携氧能力和合成代谢（于涛等，2016），提高拳击运动员的速度耐力、力量耐力（归予恒等，2009），对赛艇运动员的身体机能产生积极影响（王刚等，2013）。目前，关于亚高原训练对现代五项的研究鲜有报道。

竞技体育中，身体机能状态是指运动员身体对训练或比赛的准备水平或状态，评定运动员身体机能状态是科学训练的重要环节，对运动员选材、医务监督、控制训练负荷、判断和防止运动疲劳、挖掘运动潜力、提高竞技能力有重要意义（冯连世等，2003，2007）。运动表现是指运动参与过程中表现出涵盖技能、能力和特定运动状态的个人或共同的行为方式，也指由基因遗传、运动技能、心理技能、体能等多维度因素作用的功能表现，受生理、心理和社会化因素的综合影响（Foran，2001；Kellmann et al.，2018）。测评运动表现能力是培养高水平运动表现的关键组成之一，可检验训练效果，有利于更好的修改和提升训练计划。基于此，本研究监测国家现代五项队运动员在呼和浩特训练期间的血液生化指标、游泳和激光跑等指标变化，探讨亚高原训练对国家现代五项队运动员重大比赛前身体机能状态和运动表现的影响及其性别差异。

1 对象与方法

1.1 研究对象

国家现代五项队运动员14名，包括男6名、女8名，其中国际健将4名，运动健将10名，健康状况良好，无其他方面的疾病和伤病（表1）。

表1 受试者基本信息Table 1 The Basic Information of Subjects

1.2 研究方法

1.2.1 亚高原训练安排

国家现代五项队运动员在2018年雅加达亚运会赛前进行5周亚高原训练，训练地点为内蒙古呼和浩特（海拔1 040 m）。主教练统一制定训练计划（表2），男、女运动员训练内容和相对训练负荷保持一致。其中，越野跑和射击组合为激光跑，力量训练主要以游泳和跑步专项力量为主，技术训练以击剑、马术、射击的专项技术为主，每周1天模拟比赛形式的联项训练（依次为击剑、游泳、马术和激光跑）。亚高原训练后1周为调整期，训练强度稍有降低，训练量大幅度减少；第2周和第3周前半周训练强度增加，游泳和激光跑安排3次不同形式的最大摄氧量（O2max）强度训练课。

1.2.2 测试指标与方法

1）血液生化指标。分别在亚高原前1周、亚高原期间每周和亚高原训练后1周训练结束调整休息后次日晨空腹抽静脉血检测红细胞（red blood cells，RBC）、血红蛋白（hemoglobin，Hb）、红细胞压积（hematocrit，Hct）、睾酮（testosterone，T）、血尿素（blood urea，BU）、肌酸激酶（creatine kinase，CK）等指标，评价运动员的身体机能状况。RBC、Hb、Hct采用美国Beckman五分类血球仪测量，T采用美国Beckman ACCESS 2全自动免疫分析仪测量，BU、CK采用德国欧宝XL-600全自动生化分析仪测量。2）尿蛋白检测。在亚高原训练期间第2～5周的联项训练日，收集运动员训练后尿液检测尿蛋白，评价当日训练负荷。尿蛋白采用日本AUTION ELEVEN AE-4020尿液分析仪测量。3）运动表现能力。采用游泳和激光跑评价运动员的运动表现能力，分别在亚高原训练前2周（亚高原前）、亚高原训练第5周（亚高原）、亚高原训练后3周（亚高原后）检测200 m自由泳和激光跑成绩，游泳、激光跑测试分别安排在同一天上、下午进行，测试前1天为调整性训练，测试方法参照现代五项比赛规则进行，每项测试前运动员充分热身，记录以s为单位，精确到2位小数。

表2 国家现代五项队运动员5周亚高原训练的主要训练内容Table 2 Main Training Contents of National Modern Pentathlon Athletes During 5-week Sub-altitude Training

1.3 数据统计

实验数据采用SPSS 22.0统计软件，计算平均值±标准差，不同时间点各指标比较采用重复测量方差分析，以亚高原前为基础值，采用各指标变化幅度（百分比）比较同一时间点不同性别的差异，P＜0.05、P＜0.01具有显著性差异。

2 研究结果

2.1 亚高原训练期间运动员身体机能指标的变化

2.1.1 运动员血液红细胞相关指标的变化情况

男、女运动员RBC、Hb和男运动员Hct各时间点存在显著差异（P＜0.05或P＜0.01）。男运动员RBC、Hb在亚高原第1周降低（P＜0.01），后期逐步回升，亚高原后恢复至亚高原前水平；女运动员RBC、Hb在第4周显著升高（P＜0.01、P＜0.05），Hct第3周显著升高（P＜0.01），均至亚高原后维持在高于亚高原前水平（表3）。

不同性别RBC、Hb、Hct存在显著差异（P＜0.05或P＜0.01）。女运动员RBC、Hb升高幅度在第3周至亚高原后显著高于男运动员（P＜0.05或P＜0.01），Hct升高幅度在第2、4周和亚高原后显著高于男运动员（P＜0.01；图1、2）。

2.1.2 运动员血清生化指标的变化情况

男、女运动员T和女运动员CK各时间点存在显著差异（P＜0.01）。男、女运动员T呈先升高后降低的变化趋势，亚高原后仍稍高于亚高原前，均在第3周达到峰值；男、女运动员CK以先升高后降低为变化特点；男运动员BU在第3、4周升高，女运动员BU每周随训练量波动，均在第4周达到峰值（表4）。

表3 运动员血液红细胞相关指标变化结果Table 3 Changes of Red Blood Cell Index in Athletes

图1 运动员RBC（A）和Hb（B）变化幅度示意图Figure 1.Percentage Change of RBC（A）and Hb（B）inAthletes

不同性别比较T存在显著差异（P＜0.01），CK、BU无显著差异（P＞0.05）；女运动员T升高幅度在第1～3周显著高于男运动员（P＜0.05或P＜0.01；图3、4）。

2.1.3 联项训练日运动员尿蛋白的变化情况

亚高原第2周联项训练日运动员尿蛋白“＋”所占比例较高，第4周尿蛋白“＋＋”、第5周尿蛋白“＋＋＋”所占比例逐渐升高。男运动员第2周尿蛋白“＋”、第5周尿蛋白“＋＋＋”所占比例高于女运动员，第4周尿蛋白“＋＋”所占比例低于女运动员（表5）。

图3 运动员T变化幅度示意Figure 3.Percentage Change of T in Athletes

2.2 亚高原训练前后运动表现能力的变化

男运动员200 m游泳成绩、女运动员激光跑成绩各时间点存在显著差异（P＜0.05）。男运动员亚高原训练后游泳成绩好于亚高原前、亚高原，女运动员亚高原、亚高原后激光跑专项成绩显著好于亚高原前（P＜0.05；表6）。

表4 运动员血液T、CK、BU变化结果Table 4 Changes of Blood T，CK and BU in Athletes

图4 运动员CK（A）和BU（B）变化幅度示意图Figure 4.Percentage Change of CK（A）and BU（B）inAthletes

表5 联项训练日运动员尿蛋白变化情况Table 5 Changes of Urine Protein in Athletes 个（%）

表6 运动员游泳、激光跑等运动表现能力的变化情况Table 6 Changes in Athletic Performance of Swimming and Laser Running

不同性别比较激光跑专项成绩有显著差异（P＜0.05），女运动员激光跑成绩提高幅度显著高于男运动员（P＜0.05；图5）。

图5 运动员游泳（A）和激光跑（B）变化幅度示意图Figure 5.Percentage Change of Swimming（A）and Laser Running（B）in Athletes

3 讨论与分析

3.1 亚高原训练对运动员身体机能的影响

RBC主要反映运动员循环血中红细胞的数量，Hb反映血液载氧能力、身体机能状态（冯连世等，2003，2006）。亚高原训练引起RBC、Hb升高（蒋秋艳 等，2017；王刚等，2013；于涛 等，2016；Frese et al.，2010），其原理与高原训练类似，低氧环境加速运动员机体促红细胞生成素（erythropoietin，EPO）的应答，提高机体RBC和Hb含量，促进机体提高携氧能力、有氧代谢能力（Park et al.，2016）。本研究发现，男运动员RBC和Hb在亚高原第1周降低，后期逐步回升，女运动员RBC、Hb和Hct亚高原前3周变化不大，第4周至亚高原后显著升高。分析原因是呼和浩特海拔（1 040 m）相对高原较低，EPO水平的升高和RBC生成的加速取决于暴露时间和缺氧程度（Ploszczyca et al.，2018），第1～3周的缺氧刺激程度和刺激时间不足于引起机体造血能力的改变，随着缺氧刺激时间延长而产生效应。Hb变化与训练负荷有关，而本研究Hb变化更倾向与亚高原期间的训练安排有关，游泳和跑步训练所占比例较大且以有氧训练为主，持续有氧训练可促进机体携氧能力提高，所以亚高原训练后期RBC、Hb升高。

高原/低氧训练对不同性别RBC、Hb、Hct影响不同，较多研究认为，女性运动员升高幅度和持续效果好于男性（沈艳梅 等，2010；郑建国，2014；Heikura et al.，2018）。举重运动员经过亚高原训练RBC、Hb、Hct呈现不同变化，男子举重运动员Hb升高主要通过单位红细胞血红蛋白含量增加而非RBC增加（赵鹏等，2008），女子举重运动员RBC、Hb和Hct同步增高（于涛 等，2016）。本研究中，女运动员RBC、Hb和Hct升高幅度在亚高原大部分阶段高于男运动员，说明女运动员对亚高原低氧刺激和训练安排的适应能力好于男运动员。

血清T主要反映机体的合成代谢能力，用于评定训练负荷和身体机能状况（冯连世 等，2003，2006，2007）。赵鹏等（2008）表明，男子举重运动员亚高原训练期间血清T降低，女子举重运动员亚高原训练期间血清T增加（于涛等，2016），男子赛艇运动员整个亚高原训练期间血清T维持在较高水平（王刚等，2013）。上述研究结果的差异可能与低氧刺激程度、训练安排以及个体差异有关。本研究中血清T变化与亚高原期间的训练负荷相关，亚高原前3周以适应训练、中等负荷训练和调整训练为主，机体合成代谢能力较强，第3周调整后男、女运动员血清T达到峰值，第4、5周负荷强度和量增加，但血清T下降幅度较小。T是一种调节红细胞生成和通气的激素，机体在适应高原缺氧环境的过程中，T和EPO调节RBC生成，引起Hb和Hct增加（Bachman et al.，2014；Gonzales et al.，2011）。本研究中女运动员血清T与RBC、Hb、Hct变化趋势基本一致，推测国家现代五项队女子运动员经过亚高原训练携氧能力提高可能和血清T升高有关。另外，女运动员T升高幅度在亚高原前3周高于男运动员，从另一角度印证亚高原训练引起女子运动员RBC、Hb升高效果好于男运动员。

血清CK反映骨骼肌的疲劳程度和损伤情况，常用于评价负荷强度（冯连世等，2006，2007）。进入亚高原训练初期运动员血清CK上调（王刚等，2013；于涛等，2016）。本研究中，男、女运动员血清CK均在亚高原训练第1周升高，运动员初进亚高原适应低氧环境未增加训练负荷强度，血清CK活性仍然增加，这是由于缺氧刺激引起机体细胞膜通透性增强所致（Magrini et al.，2017）；第2周血清CK达到亚高原训练期间最大值，是缺氧刺激和训练负荷强度增加的叠加效应；第3周调整训练后血清CK降低；第4、5周随着训练负荷强度递增CK未升高反而低于第2、3周，这和运动员骨骼肌对亚高原环境和训练强度的适应性增强有关，也与训练安排有关，亚高原后期强化阶段教练员增加每周训练负荷强度，更注重单日联项训练的强度，联项训练通常安排在星期四或星期五进行，运动员恢复速度加快。

BU反映机体蛋白质和氨基酸的分解代谢状况，对训练负荷量敏感（冯连世等，2006，2007）。亚高原训练初期，蛋白质和氨基酸分解代谢加强，BU值上调，随着亚高原环境适应，逐渐与训练量变化相一致（王刚等，2013；于涛等，2016）。本研究中，运动员大部分阶段BU变化与亚高原训练负荷量大小一致，均在第4周训练量强化阶段BU出现峰值，说明运动员机体对亚高原期间训练负荷量的应答反应敏感。男运动员仅第3周训练负荷量较小反而BU显著升高，可能是男运动员对亚高原环境适应较慢、负荷累积所致。

高原训练如缺少较大训练强度刺激，可能会引起速度降低、功率输出减少、携氧量减少等不良现象（Levine et al.，2001）。因此，亚高原训练在利用缺氧环境对机体带来益处的同时，需提高训练强度保证训练效果，本研究的亚高原训练强化期注重单日联项训练的强度。运动实践中应用尿蛋白出现的数量来评定负荷强度（冯连世等，2006，2007）。本研究中运动员联项训练后尿蛋白随单日训练强度递增而上调，在第5周训练负荷强度最大周尿蛋白生成数量最多，相对每周训练强度单日联项训练负荷强度递增程度更显著，可解释亚高原训练后期随训练负荷强度递增每周CK呈下降的变化现象。

在亚高原训练前3周“适应-强化-调整”阶段，男运动员RBC、Hb降低，血清CK先升高后降低，BU升高在第3周超出正常范围，表明此阶段亚高原训练负荷强度和量未与预期一致，相对亚高原环境的适应程度，存在第1、2周训练负荷强度和第3周训练负荷量超过预期，仅有血清T处于较高水平，提示该阶段身体机能状态一般，可能会影响后期2周强化训练效果；女运动员RBC、Hb逐渐升高，血清CK、BU先升高后降低，表明此阶段训练负荷强度和量达到预期，机体对训练刺激的适应能力良好，血清T处于峰值，身体机能状态良好，为后2周强化训练提供了保障。在亚高原训练后期“强化（量）-强化（强度）-亚高原后”阶段，男、女运动员RBC、Hb回升或持续升高，血清CK、BU降低，血清T小幅度降低仍高于亚高原前，表明经过强化训练和调整后，男运动员身体机能恢复至良好水平，女运动员身体机能继续保持在理想状态。

3.2 亚高原训练对运动员运动表现能力的影响

现代五项是由击剑、游泳、马术和激光跑（越野跑和射击）组成的综合性全能运动项目。击剑和马术属于技能类主导项目，游泳和激光跑属于体能主导类项目。游泳为200 m自由泳，激光跑包括4个“800 m越野跑＋射击”组合，黎涌明等（2014）的研究表明，现代五项200 m游泳和激光跑两者的供能方式均为有氧供能比例大于无氧供能。200 m游泳最后冲刺和激光跑最后1个800 m冲刺阶段要求运动员须具备较好的无氧耐力水平，故教练员常采用有氧训练和高强度耐乳酸训练来提高激光跑和游泳运动表现能力。

本研究中，男运动员亚高原训练后游泳专项成绩提高明显，女运动员亚高原、亚高原后激光跑专项成绩显著好于亚高原前，女运动员激光跑成绩提高幅度优于男运动员。可能与运动员身体机能、训练安排和训练负荷有关。

运动员身体机能对科学安排训练负荷至关重要，运动训练负荷量和强度足够大，机体承受最大应激状态，减少损伤和避免过度训练，才能有效提高运动能力（冯连世等，2003，2007）。本研究中，特别是女运动员各项生化指标随训练负荷波动，良好身体机能水平为游泳和激光跑系统训练以及运动表现能力提高奠定基础。

运动员对更大有氧训练负荷适应后，表现为心肺功能提高，肌肉有氧代谢能力提高，恢复能力增强（冯连世等，2007）。本研究的亚高原训练主要目的是提高运动员有氧代谢能力和游泳、激光跑的运动表现能力。避免缺氧环境造成肌肉力量下降，教练员安排了多次力量训练课。由于肌纤维类型、线粒体和酶活性等因素对耐力和力量的适应不同造成同期训练中耐力素质和力量素质不兼容，产生相互抵消效应，但中低强度的有氧训练与力量训练在同期组合会减少这种不兼容影响（于洪军，2014）。力量训练虽不能提高运动员的有氧能力，但可改善运动员的神经肌肉工作能力，提高游泳和跑步专项动作效率或经济性，有益于成绩提高。基于此，教练员安排本次游泳和跑步（激光跑）有氧训练在前3周以中低强度为主，且训练量低于后2周，有效避免每周耐力训练对力量训练产生的消极影响，亚高原前3周每次120 min共8次的力量训练促进肌肉力量效果明显。在亚高原训练后2周进行强化训练阶段，以提高游泳、激光跑专项训练为主，力量训练时间和次数相应减少。本研究中，所占比例较高的游泳和跑步训练，结合以游泳和跑步专项力量为主的力量训练，训练搭配合理有利于游泳和激光跑运动表现能力提高。

训练负荷是竞技体育的核心。游泳、跑步等周期性耐力项目的有氧训练大部分以低强度持续训练为主，低强度训练负荷可提高机体的有氧代谢能力（黎涌明，2015）。高强度的赛前训练能保持或提高运动员的RBC、柠檬酸合成酶活性、肌糖原、肌肉力量和抗疲劳能力，有利于运动员形成理想的竞技状态，提高专项运动能力（Lin et al.，2009）。本研究中，游泳和跑步在亚高原训练前期以中低有氧训练为主，亚高原训练后期以中高强度有氧训练为主，亚高原训练后期和下亚高原后2、3周穿插短时间高强度训练，不同强度有序组合提高有氧代谢能力和训练适应，利于游泳和激光跑专项成绩提高。赛前减量训练是高水平竞技运动员在赛前常采用的训练方法，通过减少训练量使运动员保持或提高训练所获得的身体适应和训练适应，适时调整高峰竞技状态，有益于运动成绩提高（卜建华，2013）。赛前减量训练安排以专项训练为主，训练量减小，训练强度应保持同减量前水平或略有增加。Houmard等（1994）认为，耐力性项目运动员的在周训练量减70%～80%时，其V.O2max、最大速度等运动能力仍能保持10～28天。赛前减量训练同样适合于亚高原/高原训练，高原训练结束后进行2～3周平原训练，安排一些高质量的大强度训练课帮助运动员适应平原训练，有助于运动员下高原后形成竞技状态高峰（高欢等，2018；Chapman et al.，2014）。本研究中，从亚高原第5周训练量开始降低，亚高原后第1～3周负荷量继续减少低于亚高原期间，亚高原后第2周和第3周前半周训练负荷强度增加，游泳和激光跑安排3次不同形式的V.O2max强度训练课，该赛前减量训练方式有利于调整运动员的高峰竞技状态，对游泳和激光跑专项成绩的提高具有正面效应。

4 小结

5周亚高原训练对提高国家现代五项队女子运动员携氧能力，男、女运动员合成代谢有促进作用。亚高原训练改善现代五项的游泳和激光跑运动表现能力，所产生的影响效应可能与身体机能水平提高、训练安排、训练负荷有关。亚高原训练可作为现代五项备战重大比赛的赛前训练方式，但应注意对身体机能和运动表现能力影响的性别差异。