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第三章

运动性疲劳

【学习目标及要求】

1.熟悉并掌握运动性疲劳的分类。

2.了解运动性疲劳的产生机理。

3.掌握判断运动性疲劳的简易方法。

4.学会消除运动性疲劳的常用方法。

第一节 运动性疲劳概述

一、运动性疲劳的概念

运动性疲劳是指:在运动过程中出现了机体工作(运动)能力暂时性降低,但经过适当的休息和调整以后,可以恢复原有功能水平的一种生理现象。这是运动训练过程常见的一种生理现象。在训练过程中,运动员运动水平的提高就是一个疲劳—恢复—再疲劳—再恢复的良性过程。

如果运动性疲劳没有得到及时地恢复而使疲劳累积,就会导致过度疲劳。如果出现运动性疲劳以后,继续保持原有的运动,使疲劳加重,会导致力竭(极度疲劳),而使运动性疲劳演变成一种病理现象,从而危害健康。

二、运动性疲劳的分类

运动性疲劳可分为生理疲劳和心理疲劳两大类。生理疲劳又称为身体疲劳或肌肉疲劳,心理疲劳又称为主观疲劳或精神疲劳。生理疲劳是由于身体活动或肌肉工作而引起的疲劳,主要表现为人体活动、工作能力的下降。心理疲劳是由心理活动所造成的一种疲劳状态,主要表现为注意力不集中、记忆力减退,思维反应迟钝(其行为表现为:动作迟缓、操作不灵敏、准确性下降、动作的协调性降低等)。

运动性疲劳按整体和局部分:可分为整体疲劳和局部疲劳。整体疲劳是指全身各器官功能水平下降而导致的疲劳;局部疲劳是指局部功能水平下降而导致的疲劳。

运动性疲劳按运动方式分:可分为快速疲劳和耐力疲劳。快速疲劳是指短时间剧烈运动引起的疲劳;耐力疲劳是指运动强度虽不大,但因运动时间过长而引起的疲劳。

三、运动性疲劳的机制

运动性疲劳机制的研究一直是运动医学、运动生理学、医学、生物科学、社会学等学科共同关注的问题。

由于不同强度、不同时间、不同运动方式,产生疲劳的机制不同,因此对疲劳的机制有不同的解释。目前主要的学说如下。

1.能量耗竭

该学说认为疲劳是由运动过程中体内能源物质大量消耗且得不到及时地补充而产生的。在体内的能源物质中,三磷酸腺苷(ATP)和磷酸肌酸(CP)的储备率低于使用率时,运动就不能持久,而出现疲劳现象。疲劳时CP的下降速度较快而ATP下降的速度相对较慢。随着运动强度的增大或运动负荷的加大,随着肌糖原消耗的增加,CP下降的幅度越大。与此同时,肌肉中肌糖原的消耗也随运动强度的增加而增加,在低于最大耗氧量强度运动时,糖原首先在慢肌纤维中消耗,在3h运动终了时,慢肌纤维中糖原耗竭,而快肌纤维中尚有糖原。在超过最大耗氧强度运动时,快肌纤维中糖原消耗则更加明显,肌糖原耗竭的速度更快。

2.代谢产物堆积

该学说认为疲劳是某些产物,如乳酸、氢离子、钙离子等物质在肌组织中堆积造成的。由于乳酸的堆积,血乳酸浓度的增加可产生三大影响:一是促使运动组织局部血管扩张,血流速度加快,这一方面有利于增加氧的运输和供能,但另一方面这些物质的堆积也产生了一些消极作用,可使ATP再合成速度减慢;二是抑制糖、糖原的分解或酵解,增加肌肉中水分的含量,并可减少乳酸从肌肉中的运出;三是乳酸解离后产生的氢离子,可以引起肌肉pH值下降。氢离子可以从肌钙蛋白中置换钙离子,而阻断肌肉收缩,阻碍神经肌肉的兴奋传递,抑制脂肪酶的活性而降低脂肪氧化供能,促进疲劳的产生。力竭运动时,肌浆网(SR)摄钙(Ca 2+ )能力下降,必将引起细胞内钙离子增加从而降低肌纤维的兴奋-收缩耦联,造成肌肉疲劳。

3.自由基学说

自由基是指“外层电子轨道含有未配对电子的基因”。在细胞内,线粒体、内质网、细胞核、质膜和胞液中都可产生自由基。

自由基因具有较强的活性,可对机体产生一定的影响。适量的自由基对机体可产生积极的作用。在正常情况下,体内自由基清除系统与其产生的自由基处于动态平衡,当体内自由基生成过多时即产生负面影响。实验证明:大强度运动所产生的过量自由基可提高体内脂质过氧化(LPO)水平,使细胞膜和线粒体膜造成多方面的损伤,从而影响氧运转和微循环的灌注,阻碍体内呼吸链产生ATP的过程,影响肌纤维收缩的能量供应及其他一系列的病理变化,从而导致疲劳的发生。

4.内环境稳定状态失调

该学说认为:机体内环境的相对稳定是组织器官保持最佳功能状态的基础和前提。通常,机体是通过神经、内分泌、呼吸、血液循环、泌尿等系统的调节,使机体内环境保持动态平衡。在长时间剧烈运动的情况下,由于组织器官某些代谢产物的堆积,可导致体内代谢性酸中毒。血液pH值下降、高渗性脱水、血压、渗透压的改变等都是疲劳的诱因,都是内环境稳定状态失调的具体表现,因此,综合地说,运动性疲劳的产生是机体内环境稳定状态失调造成的。

5.疲劳链学说

该学说认为:运动中肌肉工作能力的下降是疲劳的表现。这种现象的出现,不仅与神经肌肉疲劳控制链有关,而且也受神经-内分泌、免疫、代谢网络疲劳链的影响。这当中从大脑到肌肉存在一系列可以引发疲劳的环节,如神经冲动单位募集的降低、神经-肌肉间转换的损害、离子平衡的紊乱、肌肉兴奋性的损害、肌肉能量供应的减少及肌肉受损等,任何一个环节出问题均可促使或引发疲劳的发生。另一方面,由于长期大强度的运动而引起的神经内分泌系统功能的下降,或引起的免疫系统功能的下降和紊乱,均可引起运动性疲劳的发生和发展。

6.中枢神经递质失衡

正常情况下,脑内的中枢抑制性神经递质5-羟色胺(5-HT)与脑内的中枢兴奋性神经递质多巴胺的浓度在脑内保持平衡,以共同维持机体的协调运动。研究表明:脑内海马和纹状体脑区的5-HT浓度增加与中枢疲劳有关,在进行长期运动时,可导致脑内5-HT的合成增加,从而引起疲劳状态。脑内氨的含量增加与疲劳的发生也有一定的联系。运动时中枢神经递质的脱氨作用,可引起脑氨的增加,致使许多生化酶的活性下降,ATP再合成率下降,而引发许多疲劳状态,如思维意识障碍、肌力下降等。近代研究表明:运动能增加活性转换生长因子-β(TGF-β)的表达,它能导致疲劳感觉的出现,从而抑制躯体活动。

7.保护性抑制学说

巴甫洛夫学派的学者认为:无论是体力的还是脑力的疲劳,都是大脑皮质保持性抑制发展的结果。由于大脑细胞长期兴奋就会导致“消耗”增多,当消耗到一定程度时便产生了保持性抑制。实验表明:运动性疲劳时,大脑中的ATP和CP水平明显降低,糖原含量减少,γ-氨基丁酸(GABA)水平升高,这是中枢神经系统出现保护性抑制的重要因素之一。

8.突变理论

该理论认为疲劳时,在能量物质和兴奋性不断丧失的过程中,存在一个急剧下降的突变峰,使兴奋性突然崩溃,这可避免能量储备进一步下降而产生破坏性的变化。突变理论的特点是将疲劳看成是多种因素的综合体现。

目前科学家们已越来越认识到,疲劳机制的研究不可以将中枢与外周截然分开,它是一个综合因素作用的结果,是一个涉及各器官、系统甚至精神领域的综合概念。

第二节 判断运动性疲劳的简易方法

判断运动性疲劳主要采用主观感觉、客观检查以及运动者经验等方法。

一、主观感觉

人体运动时的主观感觉与工作负荷、心功能、耗氧量、代谢产物堆积等多种因素密切相关,因此运动时的自我感觉是判断运动性疲劳的重要标志。

如果有以下几种情况,要综合考虑是否出现运动性疲劳:①感到精神不振,厌烦运动;②面色发红或苍白;③下肢肌肉有酸沉感,动作迟缓;④食欲不佳,食量减少,睡眠差,入睡迟或失眠;⑤排汗量增加,在相同的运动负荷中,排汗量较以往增加。如果以主观感觉来判断运动性疲劳的程度,可以参照以下疲劳程度的简易判断标准(表3-1)。

表3-1 疲劳程度的建议判断标准

以上只是对运动性疲劳的粗略分析,瑞典生理学家冈奈乐·伯格(Guenzel Borg)制定了判断疲劳的主观感觉等级表(RPE),使原来粗略的疲劳性分析变为较精确的半定量分析。具体做法为:令受试者做递增性功率自行车或固定跑台运动,并对照主观感觉等级表(表3-2),受试者在运动过程中每增大一次强度,或间隔一定时间,便指出自我感觉等级。表中的等级乘以10,即为受试者完成该负荷的心率。同时还可以推算出运动时所做的功及最大摄氧量,可以分别在疲劳前后测定同样负荷的运动,如果机体出现疲劳,RPE等级也会相应增加。此外,利用该方法还可测定受试者的有氧耐力及抗疲劳能力。

表3-2 主观感觉等级表

二、客观检查

(一)骨骼肌指标

1.肌肉力量

运动性疲劳最明显的特征是肌肉力量下降。运动后肌肉力量明显下降而且不能及时恢复,可视为肌肉疲劳。在评定疲劳时,可根据参与工作的主要肌群确定测试内容,比如以上肢工作为主的运动可用握力或屈臂力量测试;以腰背肌工作为主的运动可选择背力测试等。常用的测试仪器有握力计、背力计等。测试时,首先在运动前连续测定若干次肌肉力量,计算出平均值,运动结束后,再进行同样方式的力量测定,如果肌肉力量平均值低于运动前水平,或几次力量测定值连续下降,即为肌肉疲劳。如果一次练习后连续几天肌肉力量不能恢复,则疲劳程度较深。

2.肌电图

肌电图(EMG)是肌肉兴奋时所产生的电变化,可反映肌肉的兴奋、收缩程度。运动过程中的肌电图变化可确定神经系统和骨骼肌的功能状态,通过肌电图可以反映出肌肉是否疲劳。

(二)心血管系统指标

1.心率

心率(HR)是评定运动性疲劳最简易的指标,一般常用基础心率、运动中心率和恢复期心率对疲劳进行判断。

(1)基础心率 基础心率是指安静、室温条件下,清晨、清醒、起床前静卧时的心率,也可用脉搏表示。基础心率反映机体最基本的机能状况,通常用清晨起床前的心率表示,机能正常时基础心率相对稳定。如果大运动负荷训练后次日清晨起床前的基础心率较平时增加10次/min以上,若无其他任何原因,则认为有疲劳现象;如果连续几天持续增加,则表明疲劳累积,应调整运动负荷。

(2)运动中心率 可采用遥测心率方法测定运动中的心率变化,或用运动后即刻心率来代替。按照训练-适应理论,随着训练水平的提高,完成同样运动负荷时,心率有逐渐减少的趋势,如果在一段时间内,从事同样强度的定量负荷,运动中心率增加,则表示身体功能状态不佳。

(3)恢复期心率 人体进行一定强度运动后,经过一段时间休息,心率可恢复到运动前状态。身体疲劳程度较深时,心血管系统功能下降,可使运动后心率恢复时间延长,可以以此作为诊断疲劳程度的指标。

2.血压

血压是大动脉血管内血液对血管壁产生的侧压,它是由心室射血和外周阻力两者相互作用的结果,是反映疲劳程度的常用指标。

(1)晨血压 身体功能良好时,清晨时安静血压较为稳定。若安静血压比平时升高20%左右且持续两天以上不恢复,往往是功能下降或疲劳的表现。

(2)运动状态下血压 一般情况下,收缩压随运动强度的加大而升高,舒张压不变或有轻度的上升或下降,但出现以下情况时说明已产生疲劳或过度疲劳。运动时脉压差增加的程度比平时减少,出现无力型反应,表明已产生中度或重度疲劳。若出现“无休止音”或梯形反应,表明已产生过度疲劳。

3.心电图

运动中在骨骼肌出现疲劳的同时,心肌也相继出现疲劳,而使心电图出现异常变化,若在排除其他原因的前提下:出现早搏且运动后早搏次数增多;出现房室传导阻滞;出现完全性右束支传导阻滞或有持久存在的不完全性右束支传导阻滞;出现ST段下移等,这当中的任何一种异常,都提示有重度运动性疲劳的存在,并提示可能已有过度疲劳产生,必须引起足够的重现。

4.血尿素

蛋白质分解代谢最终除生成二氧化碳和水外,释放的氨大多在肝脏中合成尿素,然后进入血循环,最后从尿中排出。所以血尿素是蛋白质分解代谢的终产物之一,是人体内蛋白质代谢的评定指标。

在正常生理状态下,尿素的生成排泄处于动态平衡,血尿素浓度相对稳定,其安静值在1.8~8.9mmol/L。运动员安静时血尿素浓度偏高,为5.5~7mmol/L,原因是受训练的影响体内蛋白质代谢旺盛。

血尿素指标在运动时可用以评定运动负荷量。运动中血尿素浓度升高一般出现在运动后30min,绝大多数出现在40~60min。若一次大运动量训练后,血尿素超过8mmol/L,是训练负荷过大的表现。若在训练或比赛次日晨测定血尿素浓度,可以评定恢复状况,数值低表示代谢平衡恢复,即运动负荷适宜,身体功能良好。运动次日晨或第三日晨仍超过正常值水平,则表示机体对负荷不适应,身体功能较差。不同运动员由于项目不同、训练水平不同和功能状态不同,运动后升高的幅度各不相同。

(三)其他

1.尿蛋白

运动后尿蛋白的数量与运动负荷有关,尤其和强度关系最大,在大运动负荷训练过程中,尿蛋白的排出量增多,这是出现中度或重度运动性疲劳的反应。1~2日后,在完成相同强度的训练时,尿蛋白明显减少,这是功能状况适应的表现。如果尿蛋白不减少反而增加,则提示出现了过度疲劳,必须立即降低运动强度或运动负荷。

2.用皮肤空间阈来诊断疲劳

疲劳时触觉功能下降,辨别皮肤两点最小距离能力下降的幅度,可以诊断疲劳的程度。在受试者双眼见不到的体表同一部位,在运动前后各测一次,疲劳时其阈值较安静时大1.5倍以上为轻度疲劳,2.0倍以上为重度疲劳。

3.闪光频度融合

疲劳时视觉功能下降,可根据闪光频率融合阈值的大小来诊断疲劳的程度。通常以达到闪光融合时转盘每秒的转速作为阈值的标准。疲劳时,达到闪光融合时的转速则下降,人们常用每秒钟转速下降的周数作为评定疲劳程度的指标。日本的中亚光雄建议:当闪光融合阈值在1~3.9周/s时,为轻度疲劳;当闪光融合阈值在4.0~7.9周/s时为中度疲劳;当闪光融合阈值大于8.0周/s时为重度疲劳。

4.唾液pH值

由于长期间剧烈运动后,乳酸生成增多,血液pH值下降,则唾液pH值也下降。因此,测定唾液pH值可用于判断运动性疲劳。测试时,让受试者将口腔中的唾液消除掉,然后使产生的唾液沿口唇流出,用镊子把测试唾液pH值试纸贴在舌尖,待其充分吸湿后取出,立即与比色表对照,通过运动后唾液pH值降低的程度来判断机体疲劳的状况。

第三节 消除运动性疲劳的方法

在运动训练中出现疲劳是很正常的。但疲劳如果不能及时消除,而使疲劳积累会对机体产生不良影响,将会影响运动员的运动训练效果和健康。能否尽快消除疲劳,是运动训练所面临的一个重要问题。因此,如何采取有效的方法来促进疲劳的消除就显得极为重要。

在选择消除疲劳的方法时,要充分考虑不同时间、不同代谢型运动项目的特点。从表3-3中可见,在不同时间全力运动时,疲劳的特点不同,如3~4min全力运动时,肌肉和血液乳酸值最高;60min左右全力运动时,肌糖原消耗最多;超过60min全力运动时,肝糖原大量消耗,失水,电解质紊乱,体温上升最明显。

表3-3 不同时间全力运动时疲劳特点

因此,在运动时延缓疲劳的发生,运动后加速疲劳的消除,都要根据不同疲劳产生的特点,有针对性地采取相应的措施。具体可采用下列方法。

一、劳逸结合

出现运动性疲劳以后,可以立即做放松活动促进疲劳的消失,也可以用增加睡眠时间的方法以达到消除运动性疲劳的效果。

1.放松活动

放松活动不仅可以使心血管系统、呼吸系统、神经系统和内分泌系统等从适应剧烈运动的状态逐渐过渡到安静状态,还可以促进肌肉放松,是消除运动疲劳、促进体力恢复的一种有效的主动恢复手段。其主要内容如下。

(1)慢跑和呼吸体操 其目的主要是改善血液循环,加速下肢血液回流,促进代谢产物的消除。

(2)肌肉、韧带拉伸等放松练习 目前认为这种方法对减轻肌肉酸痛和僵硬、促进肌肉中乳酸的清除有良好作用。

2.睡眠

充足的睡眠是消除疲劳的好方法。人体在睡眠时大脑皮质的兴奋性最低,机体的合成代谢最旺盛,有利于体内能量的蓄积。成年运动员在训练期间,每天应保证8~9h的睡眠时间。青少年运动员则要延长至每天10h的睡眠时间。

二、物理治疗

1.温水浴、桑拿浴

温水浴可以促进人体血液循环,有利于疲劳肌肉的物质代谢,是一种简单易行的消除疲劳的方法。水温以40℃左右为宜,温度不宜过高,时间以10min左右为宜,勿超过20min,以免加重疲劳。

桑拿浴,是利用高温干燥的环境,加速血液循环,使人体大量排汗,从而使体内的代谢产物及时排出体外。桑拿浴时间不宜过长,每次停留5min左右,最好与温水浴交替进行,反复4~5次。桑拿浴一般不要在运动结束后即刻进行,以免造成脱水和加重疲劳。如果运动结束后,休息一段时间,补充足够的水和营养物质后进行桑拿浴,效果将较好。

2.按摩

按摩可以通过对人体的机械刺激、神经反射,以及神经-体液调节而影响人体各器官、系统的功能,从而调节血液循环、增强心血管功能、解除大脑的紧张与疲劳,并可改善由运动性疲劳造成的免疫功能下降的状况。按摩的应用范围很广,在运动前、运动中、运动后均可进行,但以消除运动性疲劳为主要目的的按摩均在运动后进行,按摩时间根据疲劳程度而定,一般在30~60min。

如能用水浴按摩则效果更好,水浴按摩是在温水浴时用0.5大气压断续水柱冲击,时间约20min,水浴按摩后应休息15~20min才能离开。

3.吸氧与负离子吸入

运动疲劳时在血液中积有大量酸性代谢产物,吸氧可促进乳酸氧化,对消除疲劳有效果。负离子能提高人体神经系统的兴奋性,加速组织氧化,也有利于疲劳的消除。

三、营养补充

在人体运动过程中新陈代谢率急剧增加,各个器官、系统都会消耗大量的能源物质。其中,外周的运动器官会消耗大量的糖原、脂肪和蛋白质,同时可产生很多代谢的产物,如乳酸堆积、酮体生成和氨的积聚。因此,在运动性疲劳的产生过程中和运动性疲劳出现以后,尽快摄入足够的营养物质来补充能量、调节生理功能,这是缓解运动性疲劳产生和促进运动性疲劳恢复的重要措施。

一般认为:在运动中和运动后要大量补充糖以补充运动中所消耗的糖原,大强度运动后需要有足够的蛋白质补充。同时,运动中出汗导致大量的水分和电解质丢失,还需要补充足够的水分和无机盐,以及调节生理代谢所需要的维生素(特别是维生素C)和其他微量元素。

近代的研究表明:在运动疲劳时中枢神经系统中某些脑区的5-HT和相关代谢产物的浓度增高,它的升高与血液中游离色氨酸的增加明显相关,而血液中的游离色氨酸又是与支链氨基酸(BCAA)竞争进入血脑屏障的,所以研究者提出只有在血液中游离色氨酸与支链氨基酸比例增加时,脑内的5-HT才可能增加,而引发疲劳。如果在运动中补充足够的氨基酸或者支链氨基酸,就可以降低色氨酸与BCAA的比例,从而减少脑内5-HT生成,以延缓中枢性疲劳的产生。

四、中草药

中医学者通过对我国运动员运动性疲劳特征的研究,总结出三种类型,即形体疲劳、神志疲劳、脏腑疲劳。并提出疲劳证候与中医内伤虚劳病的发生密切相关,其本质主要与脾、肾功能变化和受损程度密切相关。

补脾中药有:增加骨骼肌糖原含量的“四君子汤”;提高血红蛋白、改善免疫功能的“补脾Ⅰ号口服液”;提高血红蛋白、增加耐力的“复方生脉饮”;抗疲劳、耐缺氧、耐寒冷的“复方党参液”等。

补肾中药有:提高耐力的“蛾公口服液”;增强抗应激能力、耐缺氧、抗疲劳的“益肾口服液”;以及补肾壮阳的“补肾益寿片”等。

活血化瘀方面的中药有:抗疲劳的“复方丹参”;降血脂、提高肌糖原、促进自由基消除的“补脾活血复方”等。

在应用中药消除运动性疲劳时要注意有些中药含有国际奥委会禁用的化学成分,如补肾壮阳的鞭类含有性激素;益气养血的胎盘(紫河车)含有绒毛膜促性腺激素;通络止痛的马钱子含有士的宁等,以免误服兴奋剂。

【复习思考题】

1.如何定义运动性疲劳?

2.运动性疲劳如何分类?

3.判断疲劳的简易方法有哪些?

4.结合实例说明如何选择消除疲劳的方法? 7lSkcfxo+ifPDPztigQkXvCJnDGQcxn/jZyF/8ubk8cFlUQ1iSRcgDRB8Sb/V3h/

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