Transcript 第十五章运动性疲劳与恢复过程

本章提要
重点介绍运动性疲劳发生的部位、产生原因的可能机制，
诊断方法和常用的监控指标；以及恢复过程和多种恢复方法。
学习目标
1、掌握运动性疲劳的概念、发生部位、可能机制和判断方法。
2、掌握恢复过程的概念、阶段性特点与促进机体功能恢复的
方法。
一、运动性疲劳概述
（一）疲劳（fatigue） ：机体工作能力与工作效率暂时性下降
的生理过程。
心理疲劳：内外环境不良刺激引起的情志低落、厌倦、
疲劳 对立等心理反应。
身体疲劳：由身体活动或肌肉活动引起的疲劳。
根据疲劳发生部 位
身体疲劳
根据疲劳发生的机理与表现
全身疲劳
局部疲劳
外周疲劳
中枢疲劳
（二）运动性疲劳及其分类
1、概念：机体生理过程不能继续机能在特定水平上
进行/或不能维持预定的运动强度的生理过程。
或：人体进行连续多次的大负荷运动后，机体不能在“预
定和/或特定”时间、空间是重新建立适应性平衡的、复杂
的机能变化过程。
运动性力竭：运动性疲劳发展的最终结果，是机体衰损的表现。
2、分类
（1）按整体与局部分
局部疲劳：身体某一局部持续性运动导致的局部器
官机能下降。
整体疲劳：全身运动引起的机体调控能力和多器
官机能下降导致的疲劳。
（2）按身体器官分
骨骼肌疲劳：骨骼肌持续收缩导致的收
缩机能下降。
心血管疲劳：运动引起的心脏、血管系统及其调节机能
下降。如心率恢复减慢、心输出量减少、心电图S-T段
下降等。
呼吸系统疲劳：运动引起的呼吸机能下降。
（3）按运动方式分
快速疲劳：大强度、剧烈运动引起的机能下降。
慢速疲劳：小强度、较长时间运动导致的机能下降。
运动性疲劳的发生部位
1:大脑
2:向心传入抑制
3:动神经元兴奋性下降
4:分支点兴奋衰弱
5:神经肌肉接点抑制
分类：1.中枢性疲劳
2.外周性疲劳
二、运动性疲劳发生的部位及其特点
（一）运动性疲劳发生部位
1、中枢疲劳：发生脑至脊髓部位的疲劳。
①功能紊乱：改变了运动神经元的兴奋性。疲劳时，神
经冲动的频率减慢，使肌肉工作能力下降。
②代谢功能失调：大脑细胞中ATP、CP水平明显降低，血
糖含量减少，r-氨基丁酸含量升高，特别是5-羟色胺和脑
氨升高，可引起多种酶活性下降，ATP再合成速率下降，
从而使肌肉工作能力下降，导致疲劳。
2、外周疲劳：外周疲劳可能发生的部位是从神经-肌肉接头
直至肌纤维内部的线粒体等部位.
（1）神经-肌肉接头：肌肉兴奋依赖于终板去极化，乙酰胆
碱（Ach）是运动神经末梢把兴奋传向肌肉的神经递质。剧
烈运动后， Ach释放量减少，使神经-肌肉接头的兴奋传递
障碍。这称之突触前衰竭。
（2）肌细胞膜：肌细胞膜结构、机能的完整性直接影响肌肉功
能。研究认为，长时间运动过程中血浆中游离脂肪酸和儿茶酚胺
的浓度升高，胰岛素浓度下降，肌细胞失钾、自由基的产生等都
可以对Na+/K+-ATP酶的活性具有潜在的影响，从而引起肌细胞
膜的通透性发生改变，降低了动作电位峰的高度和传导速度。另
外，剧烈运动后血清中一些细胞酶活性升高的机制，是肌肉或其
他一些细胞膜的完整性受到破坏的结果。以上因素说明肌细胞膜
的正常功能破坏，会导致运动性疲劳的发生。
（3）肌质网：肌质网终池具有贮存Ca2+及调节肌浆Ca2+浓
度的重要作用，这些作用在肌肉收缩和舒张过程中都起关键的
调节作用。研究证明，运动时有多种因素可以影响肌质网的机
能（ATP含量减少，酸中毒，自由基生成等），进而影响了钙
离子的代谢和调节作用，因此与运动性疲劳的产生常有着密切
的关系。
（4）线粒体：达拉（Dhalla，1982）研究认为，线粒体转运
Ca2+的顺序优于氧化磷酸化作用，一旦肌浆Ca2+浓度过分上升就
会使Ca2+大量进入线粒体，抑制氧化磷酸化过程。这时机体的
耗氧量虽然增大，而ATP的再合成速度却减慢，造成氧化磷酸化
过程的解耦联现象，这样就导致细胞功能降低。
（5）兴奋-收缩脱耦联：神经冲动可以引起肌细胞膜兴奋，却
不能引起肌肉收缩，可能是兴奋-收缩脱耦联所致。细胞内Ca2+
代谢异常，肌浆网释放Ca2+减少和再摄取 Ca2+能力下降，均会
导致兴奋-收缩脱耦联，出现运动性疲劳。
（二）运动性疲劳的特点
三、产生运动性疲劳的可能机制
（一）“能量衰竭学说”
观点：能量物质的耗竭
依据：长时间运动伴随着血糖浓度降低，但补充糖后，工作
能力有一定程度上的提高；ATP、CP含量下降；单腿运动时，
运动腿疲劳时糖原含量极度下降，而非运动腿糖原含量几乎
不变。
（二）“阻塞学说”或代谢堆积学说
某些代谢产物在肌组织中大量堆积而导致疲劳。
•疲劳时肌肉中乳酸等代谢产物增多，乳酸堆积引起肌组织和血
液中pH值的下降，阻碍神经肌肉接点处兴奋的传递，影响冲动传
向肌肉，抑制果糖磷酸激酶活性，从而抑制糖酵解，使ATP合成
速率减慢。另外，pH值下降还使肌浆中Ca2+的浓度下降，从而影
响肌球蛋白和肌动蛋白的相互作用，使肌肉收缩减弱。
（三）内环境稳定性失调学说
pH值下降，水盐代谢紊乱和血浆渗透压改变等因素引
起的疲劳。
有人研究，当人体失水占体重5%时，肌肉工作能力下降约20%30%。哈佛大学疲劳研究所发现，高湿作业工人因泌汗过多，达
到不能劳动的严重疲劳时，给予饮水仍不能缓解，但饮用含
0.04%-0.14%的氯化钠水溶液可使疲劳有所缓解。
(四)“保护性抑制学说”
观点：大脑皮质产生了保护性抑制
1971年雅科甫列夫发现，小鼠在进行长时间工作(10小时游
泳)引起严重疲劳时，大脑皮质中r-氨基丁酸水平明显增加，该
物质是中枢抑制递质。
此外，血糖下降、缺氧、pH值下降、盐丢失和渗透压升
高等，也会促使皮质神经元工作能力下降，从而促进疲劳(保
护性抑制)的发生和发展。
（五）“突变理论”
观点:疲劳是运动能力的衰退，如同一条链条的断裂现象。或
运动过程中三维空间（能量消耗、肌力下降和兴奋性改变）关
系改变所致 。
突变理论的特点：单纯的能量消耗，肌肉的兴奋性并不下降
（在ATP耗尽时，才引起肌肉僵直，这在运动性疲劳中不可能
发展到这个地步）；在能量和兴奋性丧失过程中，存在一个急
剧下降的突变峰，兴奋性突然崩溃，并伴随力量或输出功率突
然衰退。
突变理论把疲劳看成是多因素的综合表现。
（六）“自由基学说”
自由基：外层电子轨道含有未配对电子的基团。如氧自由基
(O2)、烃自由基(OH+)、过氧化氢(H2O2)及单线态氧(O2)等
物质。自由基化学性质活泼，具有强烈的氧化性，可与机体
内糖类、蛋白质、核酸及脂类等发生反应。因此，能造成细
胞结构损伤和破坏。
研究发现:剧烈运动后肌纤维膜、内质网
完整性丧失是由于自由基产生过多造成的。
因此，自由基与运动性疲劳有密切的关系。
而且随着运动强度的增加，血浆脂质过氧化
（LPO）水平升高。 LPO能对调节Ca2+转运
的Ca2+-ATP酶产生影响，造成胞浆中的Ca2+堆积，影响了肌纤维
的兴奋—收缩耦联，使肌肉的工作能力下降； LPO显著升高还能
造成对肌肉等组织的损伤，妨碍了正常的细胞代谢与功能，从而
导致运动性疲劳。
自由基能引起线粒体呼吸链产生ATP的过程受到损害，使细
胞能量生成发生障碍，影响肌纤维的收缩功能；自由基还能导
致某些酶的失活，从而产生一系列病理变化，也能导致肌肉收
缩能力下降，造成疲劳。
（七）离子代谢紊乱
大负荷运动使某些离子代谢发生紊乱导致运动性疲劳。实验
表明，细胞内Ca2+代谢紊乱，使胞浆中Ca2+浓度增加、线粒体
Ca2+聚集，抑制线粒体氧化磷酸化过程；肌细胞的连续去极化，
使K+流失增多，血K+水平的升高可以使骨骼肌、心肌兴奋性增加，
诱发T波升高、P-R间期延长、S-T改变等异常变化。
（八）神经-内分泌-免疫网络理论
见第11章
（九）中医理论
自学
四、运动性疲劳的诊断
（一）神经系统功能与感觉器官测定
1、膝跳反射阈值：
2、反射时：疲劳时反射时延长。
3、血压体位反射：
体位血压测定方法：受试者坐位静息5分钟后，测安静时血
压，随即仰卧3分钟，然后将受试者扶成坐姿(推受试者背部，
使其被动坐起)，立即测血压，每30秒测一次，共测2分钟。
判断方法：若2分钟以内完全恢复，说明没有疲劳，恢复一
半以上为轻度疲劳，完全不能恢复为重度疲劳。
4、皮肤空间阈（两点阈）：两点间的最小距离。
阈值较安静时增加1.5-2倍为轻度疲劳；增加2倍以上为重度疲劳。
4、闪光融合频率（闪烁值）：疲劳时闪光融合频
率减少。轻度疲劳时闪光融合频率约减少1.0-3.9Hz；
中度疲劳时闪光融合频率约减少4.0-7.9Hz；重度疲
劳时闪光融合频率约减少8Hz以上。
(二)生物电的测定
1、心电图：
疲劳时S-T段向下偏
移，T波可能倒置。
2、肌电图：疲劳时，肌电振幅增大，频率降低，常用积分肌
电（IEMG）和均方根振幅（RMS）来反应肌电信号振幅大小
的指标。肌电测试表明，随着肌肉疲劳程度的增加， IEMG逐
渐加大； RMS明显增加。
电机械延迟（简称EMD）：肌肉兴奋产生动作电位开始到
肌肉开始收缩的这段时间。该指标延长表明神经肌肉功能下降
即产生了疲劳。
3、脑电图：疲劳时由于神经元抑制过程的发展，表现为慢波成
分增加。
（三）主观感觉的判断（RPE）：
瑞典生理学家冈奈尔·鲍格认为：在运动时来自肌肉、呼
吸、疼痛、心血管各方面的刺激，都会传到大脑，而引起大脑
感觉系统的应激。因此，运动员在运动时的自我体力感觉，也
是判断疲劳的重要标志。
（四）肌力
1、背肌力与握力：早、晚各测一次，求出其数值差。
如次日晨已恢复，可判断属正常肌肉疲劳。
2、呼吸肌耐力（五次肺活量法）：连续测5次肺活量，每次
间隔30秒。疲劳时肺活量逐次下降。
（五）疲劳自觉症状P367表15-4
（六）生理与生化指标
1、物质能量系统代谢指标
（1）血乳酸：一般认为，同一个个体安静时超过正常值范
围，运动时最大乳酸值下降，在相同负荷练习后血乳酸升
高或清除时间延长是运动性疲劳的征象之一。
（2）血尿素：尿素是机体蛋白质和氨基酸分解代谢的最终
产物。在一次训练课后、次日清晨，血尿素超过8.0mmol/L
时，表明运动量过大，机体有潜在疲劳。
（3）血氨
血氨是机体蛋白质和氨基酸分解代谢氨基代谢产物。
运动性高血氨是运动性疲劳的重要因素之一。
（4）尿蛋白
运动负荷明显提高时，尿蛋白在运动后排出量增多，并
且延续到次日清晨或更长时间，表明机能不适应或疲劳末消
除的表现；
（5）尿胆原
尿胆原是机体内血红蛋白的分解产物。当运动负荷增
大、机体有疲劳时、机能状态不佳时，尿胆原增加。尿胆
原安静状态下高于2mg%，且连续2-3天，是疲劳的表现。
2、氧转运指标
（1）HR：定量负荷后，恢复时间延长，基础心率加
快是疲劳的征象之一。
（2）Hb：大负荷训练日，血红蛋白持续下降或低于正常
值是疲劳的征象之一。
3、内分泌系统
（1）血睾酮（T）：在疲劳、过度训练或机能不好时，血
睾酮下降。
（2）皮质醇（C）：当运动后血皮质醇仍高于安静时水平，
就会导致机体分解代谢过于旺盛，较高的血皮质醇水平会
抑制机体的免疫机能。
（3）血睾酮/皮质醇（T/C）：如果血清中T/C比值出现大幅
度降低，则有可能是分解大于合成代谢，机体有潜在疲劳。
•测试方法：锻炼者
在运动过程中根据
RPE表指出自我感觉
的等级，以此来判
断疲劳程度。如果
用RPE的等级数值乘
以l0，相应的得数
就是完成这种负荷
的心率。
判断方法：疲劳时阈值升高
判断方法：疲劳时反应时延长。
刺
激
感受器
AP
传入神经
反射中枢
AP
传出神经
效应器
+
恢复与提高过程：人体在健身锻炼、运动训练和竞技比赛过程
中及结束后，生理功能逐渐恢复与提高的过程。
一、恢复过程的一般规律
恢复过程可分为三个阶段：
第一阶段：运动时能源物质消耗＞能源物质合成，能源物质
逐渐下降；各器官系统功能逐渐下降。恢复＜消耗。
第二阶段：运动停止后，能源物质消耗＜能源物质合成；恢复
＞消耗。能源物质和各器官系统的功能逐渐恢复到原来水平。
第三阶段：超量恢复或超量代偿过程。运动中消耗的能量物质
在运动后一段时间内不仅恢复到原来水平，而且还超过原来水
平的现象。超量恢复保持一段时间后又回到原来水平。
超量恢复实验：
•让两名实验对象分别站在一辆自行车的两侧同时蹬
车，其中一人用右腿蹬车左腿休息，另一人用左腿蹬
车右腿休息，当运动至力竭时，测腿股外肌的肌糖原
含量，结果运动后3天运动腿股外肌肌糖原含量比安
静腿多1倍。
超量恢复具有强度依赖性和时间依赖性。
在一定范围内，肌肉活动量愈大，消耗过
程愈剧烈，超量恢复愈明显；活动量过大，
超过了生理范围，则恢复过程就会延缓。
运动员在超量恢复阶段进行比赛或训练，能提高运动员的训
练效果，取得优秀的运动成绩。
二、机体能源物质贮备的恢复
半时反应：物质在运动后恢复原贮量一半所需的时间。
（一）磷酸原的恢复
磷酸原的半时反应为20-30S。恢复速度是很快的。磷酸
原的恢复主要由有氧氧系统供能。运动时磷酸原消耗得愈多，
其恢复过程需要的氧也愈多。 2-3分钟可完全恢复。
(二)肌糖原贮备的恢复
肌糖原是有氧氧化系统和乳酸能系统
的供能物质，也是长时间运动延缓疲劳的
一个因素。影响肌糖原恢复速度有两个主
要因素：一是运动强度；二是膳食。长时
间运动（1小时耐力性运动后，再进行1小
时大力量性运动）致使肌糖原耗尽后，如
用高脂或高蛋白膳食5天，肌糖原恢复很少；若用高糖膳食46
小时即可完全恢复，而且前10小时恢复最快。
短时间、高强度的间歇运动后，无论食用普通膳食还是高糖膳
食，肌糖原的完全恢复都需要24小时；而且在前5小时恢复最快。
（三）氧合肌血红蛋的恢复
氧合肌红蛋白是存在于肌肉当中，为11mg/kg肌肉.在肌肉
工作中氧合血红蛋白能迅速解离释放氧被利用，而在运动后几
秒钟可完全恢复。
肌糖原贮备的恢复
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(四)乳酸再利用
①乳酸在肝脏→肝糖原（小部分）
经血管的乳酸穿梭：运动中在肌肉内产生
的乳酸不是在工作肌本身中进行代谢，而
是穿出肌细胞膜后弥散作用进入毛细血管，
再通过血液循环将乳酸运输到体内其
他器官进一步代谢。一般主要是到达内脏器官，如心肌或肝脏。
②乳酸在工作肌→氧化分解（大部分）
工作肌内乳酸穿梭：运动过程中工作肌内生成的乳酸,在工
作肌不同类型的肌纤维中进行重新分配和代谢的过程。在肌肉
收缩时，乳酸主要在Ⅱb型纤维中生成。生成后即不断穿梭进入
Ⅱa型肌纤维或Ⅰ型肌纤维中氧化利用。所以，工作肌生成的乳
酸大约有50%未进入静脉，再加上来自动脉血中的乳酸一起在
Ⅱa或Ⅰ型肌纤维中氧化成CO2和H2O，同时释放出能量，供给肌
纤维用。
三、促进恢复的措施
(一)运动性手段
1.积极性休息
2.整理活动:正式练习之后所做的一些加速机体功能恢复的
较轻松的身体练习。
(二)睡眠
(三)物理学手段
(四)营养学手段
1．能源物质的补充
2.维生素与矿物质的补充
（五）中医药手段
（六）心理学手段