血乳酸_運(yùn)動員科學(xué)選材

8　生化選材

生化選材是建立在分子水平之上，以運(yùn)動生物化學(xué)的基礎(chǔ)理論知識和實(shí)驗(yàn)方法作為依據(jù)，選擇受遺傳因素影響大并對運(yùn)動能力產(chǎn)生制約作用的生物化學(xué)指標(biāo)而進(jìn)行的運(yùn)動員選材。本節(jié)著重介紹幾種適宜用作選材的生化指標(biāo)的測定與評價方法，供參考使用。

8．1　血清睪酮

8．1．1　睪酮與選材

雄激素是一類含有19個碳原子的類固醇激素，相對分子質(zhì)量約為300。三種主要的分泌型雄激素為睪酮(T)、雄烯二酮、去氫異雄酮，其中睪酮的活性最高。男性的雄激素主要在睪丸間質(zhì)細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生，少量來自腎上腺皮質(zhì);女性主要來自腎上腺皮質(zhì)網(wǎng)狀帶，卵巢的基質(zhì)細(xì)胞也能分泌一定量的雄激素。(123shoppingwar.com)

血漿中睪酮有三種存在形式，約67%與白蛋白結(jié)合，約40%與球蛋白(性激素結(jié)合球蛋白)結(jié)合，游離睪酮(FT)只占2%或2 %以下。通常認(rèn)為，游離睪酮和白蛋白結(jié)合型睪酮才發(fā)揮生理作用，其中游離睪酮的生理活性最強(qiáng)，而與性激素結(jié)合球蛋白結(jié)合的睪酮沒有生理活性。結(jié)合型睪酮是血液中睪酮的臨時儲存庫。睪酮主要在肝臟中被滅活，以17－氧類固醇的形式排出體外，結(jié)合型睪酮存活時間要長于游離睪酮。

睪丸分泌睪酮的功能受腦垂體(腺垂體)和下丘腦分泌的激素調(diào)節(jié)與控制，它們間的關(guān)系是:下丘腦分泌促性腺激素釋放激素(GnRH)、促進(jìn)垂體分泌黃體生成素(LH)和促卵泡激素(FSH)，LH和FSH共同協(xié)調(diào)促進(jìn)睪酮分泌細(xì)胞的功能。所以，血睪酮水平的高低直接受血漿LH和FSH濃度的影響。另一方面，血睪酮對垂體和下丘腦分泌GnRH、LH和FSH有反饋抑制作用，即不論何種原因?qū)е卵G酮升高(或降低)時，其對下丘腦和垂體的反饋抑制作用也隨之增強(qiáng)(或減弱)，結(jié)果使GnRH、LH和FSH水平降低(或升高)，進(jìn)而調(diào)節(jié)睪酮的合成和分泌。由于下丘腦、垂體和睪丸之間內(nèi)分泌功能的相互制約關(guān)系，人們將它們稱作下丘腦－垂體－性腺(HPG)軸。在機(jī)體內(nèi)，一些與睪酮結(jié)構(gòu)接近的內(nèi)源性激素如雌激素、皮質(zhì)醇等對下丘腦－垂體－性腺軸也有抑制作用。值得注意的是，當(dāng)大量使用外源性雌激素時可通過上述調(diào)節(jié)機(jī)制抑制下丘腦－垂體－性腺軸的功能，使機(jī)體自身分泌睪酮能力下降，一旦停用就會出現(xiàn)血睪酮水平大幅度下降。

睪丸間質(zhì)細(xì)胞分泌睪酮的數(shù)量受多種因素的影響，如晝夜、季節(jié)、年齡、性別、體溫、運(yùn)動等。一般來說，清晨血睪酮水平最高，夜間最低;秋末冬初較高，春季較低。

雄激素的生物學(xué)作用廣泛，主要是促進(jìn)性器官(腺體)的發(fā)育，并調(diào)節(jié)性腺功能。此外，它還能刺激組織攝取氨基酸，促進(jìn)核酸和蛋白質(zhì)的合成，促進(jìn)肌纖維和骨骼的生長，加強(qiáng)磷酸肌酸的合成，刺激促紅細(xì)胞生成素分泌，增加肌糖原儲備，維持雄性攻擊意識，等等。

人體血睪酮各發(fā)育階段正常值如表8－1所示。

表8－1　人體血睪酮各發(fā)育階段正常值

運(yùn)動員選材時，一般取各年齡段血睪酮的上限值。有研究表明，男子血睪酮在500 ng/dL，女子在100 ng/dL時，運(yùn)動能力良好。但是要注意那些血睪酮值超過日歷年齡正常水平的屬于早熟型的少年，這種人往往比同齡人表現(xiàn)出較強(qiáng)的運(yùn)動能力，易導(dǎo)致片面偏愛，其運(yùn)動能力較強(qiáng)僅僅由早熟所致，將來未必是佼佼者。相關(guān)研究也表明，對有些運(yùn)動項(xiàng)目來說，這種人成才率很低，倒是那些屬于發(fā)育正常型尤其是正常延長型的成才率較高。一般來說，對于可早出成績的項(xiàng)目，如體操、游泳、跳水、技巧、乒乓球等，可選拔血睪酮水平較高者;對于較難出成績的、多有“大器晚成”的項(xiàng)目，如跳高、籃球、劃船等，應(yīng)結(jié)合其他指標(biāo)進(jìn)行綜合衡量。由于睪酮等激素水平易受干擾，因此不能一次檢查定終身，應(yīng)在本人體能最佳(無疾病、無疲勞、無干擾)時多次抽查。

8．1．2　睪酮隨年齡變化的特點(diǎn)

不同年齡組的青少年血清睪酮均隨著發(fā)育期年齡的增長而呈明顯的同步增加趨勢。小于12歲的男女少年運(yùn)動員之間，血清睪酮水平無明顯差異性，一般認(rèn)為這是由于下丘腦－垂體－性腺軸仍處于靜息狀態(tài)所致。進(jìn)入到13～14歲后，男女運(yùn)動員血睪酮急劇增加，此時出現(xiàn)性別差異。15～16歲組血睪酮上升幅度最大，這可能與下丘腦－垂體－性腺軸加速發(fā)育有關(guān)，可以認(rèn)為此時處于生長發(fā)育高峰，適合接受專項(xiàng)強(qiáng)度訓(xùn)練。一般來說，同年齡組青少年中，優(yōu)秀運(yùn)動隊(duì)的運(yùn)動員血睪酮水平高于業(yè)余體校組，業(yè)余體校組高于普通學(xué)生，這在13～14歲組尤為明顯。

8．1．3　睪酮的測試

由于睪酮值的個體差異較大，因此，僅用某一次血睪酮測值來評定該運(yùn)動員血睪酮水平是不全面的，注意積累資料進(jìn)行縱向比較更為有意義。測定血睪酮一般是抽取受測者的靜脈血，也可用微量指血，分離血清來進(jìn)行測定。測定方法多為放射免疫法。

8．2　血紅蛋白

8．2．1　血紅蛋白與選材

血紅蛋白(Hb)俗稱血色素，是紅細(xì)胞中一種含鐵的蛋白質(zhì)。血紅蛋白的主要生理功能是運(yùn)輸氧和二氧化碳，并對酸性物質(zhì)起緩沖作用，參與體內(nèi)的酸堿平衡調(diào)節(jié)。血紅蛋白的含量對運(yùn)動員的運(yùn)動能力影響很大，對耐力運(yùn)動員的專項(xiàng)素質(zhì)尤為重要。

一般人血紅蛋白的正常范圍是男性120～140 g/L，女性110～150 g/L。我國運(yùn)動員安靜時血紅蛋白值范圍與正常人基本一致。因此，運(yùn)動員貧血的診斷標(biāo)準(zhǔn)與常人一致，即以男性低于120 g/L，女性低于110 g/L，14歲以下男女均低于120 g/L作為貧血的參考值。如果血紅蛋白和紅細(xì)胞數(shù)量減少到貧血的程度，就會導(dǎo)致運(yùn)動能力下降。所以血紅蛋白可作為運(yùn)動員功能評定和選材的生化指標(biāo)。

耐力項(xiàng)目運(yùn)動員的血紅蛋白含量應(yīng)達(dá)到最大有氧代謝能力要求的水平。目前認(rèn)為，血紅蛋白在160 g/L左右時最適宜發(fā)揮人體的最大有氧代謝能力。血紅蛋白含量高，其結(jié)合的氧量多，但不能認(rèn)為血紅蛋白含量越高越好，因?yàn)檠t蛋白太高使紅細(xì)胞內(nèi)黏度增加，紅細(xì)胞變形能力下降，血液黏稠度上升，血流速度減慢。使用促紅細(xì)胞生成素(EPO)及血液回輸技術(shù)可以使血紅蛋白濃度達(dá)到180 g/L甚至更高的水平，這并不利于氧的運(yùn)輸，還會影響運(yùn)動員的健康。從運(yùn)動員的功能要求，血紅蛋白濃度在160 g/L左右更為適宜。

8．2．2　血紅蛋白的測試

作為選材來說，用一次血紅蛋白測試值來評定該運(yùn)動員血紅蛋白水平是可以的，但進(jìn)行縱向比較更有意義。測定血紅蛋白一般是抽取運(yùn)動員的清晨空腹靜脈血，也可用微量指血。測定方法常為光反射法或溶血比色法，目前常用血細(xì)胞計(jì)數(shù)器直接測定。

8．3　尿素氮

8．3．1　尿素氮與選材

尿素氮是體內(nèi)蛋白質(zhì)和氨基酸分解代謝的最終產(chǎn)物，在肝細(xì)胞內(nèi)經(jīng)鳥氨酸循環(huán)合成后釋放入血，稱為血尿素氮。血尿素氮經(jīng)血液循環(huán)到腎臟隨尿液排出體外。血尿素氮水平的高低受肝臟尿素氮合成、腎臟排泄功能等的影響。在正常生理狀態(tài)下，尿素氮的生成和消除處于平衡狀態(tài)，血尿素氮水平保持相對穩(wěn)定。研究顯示，運(yùn)動訓(xùn)練可使運(yùn)動員體內(nèi)蛋白質(zhì)代謝保持在較高的水平，運(yùn)動訓(xùn)練還會影響肝、腎的功能，因此，運(yùn)動員血尿素氮安靜值與普通人相比常常偏高。

運(yùn)動使血尿素氮水平升高，主要有五個原因:①隨著運(yùn)動時間的延長，肌肉中氨基酸氧化分解供能加強(qiáng)，脫下的氨基數(shù)增多，使氨基在肝臟中代謝產(chǎn)生的尿素氮增多;②受運(yùn)動的影響，機(jī)體的結(jié)構(gòu)蛋白和功能蛋白(肌肉、酶)分解加劇，使分解代謝終產(chǎn)物尿素氮的生成增多;③在長時間運(yùn)動達(dá)到疲勞后，AMP脫氨基增加，進(jìn)一步代謝轉(zhuǎn)變?yōu)槟蛩氐?④長時間大強(qiáng)度運(yùn)動時，腎臟血流供應(yīng)減少，造成腎功能下降，使尿素氮的清除能力下降;⑤運(yùn)動中大量排汗使血液濃縮。

在實(shí)際應(yīng)用中，訓(xùn)練后血尿素氮值增幅較小、恢復(fù)也快的運(yùn)動員，能承受大負(fù)荷的訓(xùn)練，而增幅大且不易恢復(fù)的運(yùn)動員難以承受大負(fù)荷的訓(xùn)練。在賽前最佳狀態(tài)時，優(yōu)秀運(yùn)動員晨起血尿素氮值應(yīng)在正常參考范圍的上限(4～7 mmol/L)。已有人將這些標(biāo)準(zhǔn)用于運(yùn)動員選材。

8．3．2　尿素氮的測試方法

一般在運(yùn)動后或次日晨取微量(20μL)全血測定，測定方法有二乙酰一肟法和酶電極法，目前常用的儀器為半自動或全自動生化分析儀。

8．4　血清肌酸激酶

8．4．1　肌酸激酶與選材

肌酸激酶(creatine kinase，CK)是骨骼肌能量代謝的關(guān)鍵酶之一，其作用是催化三磷腺苷和磷酸肌酸之間高能磷酸鍵可逆性的轉(zhuǎn)移。研究發(fā)現(xiàn)，高強(qiáng)度肌肉負(fù)荷后，肌肉酸痛與血清CK水平存在高度相關(guān)。

正常情況下，肌細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)完整、功能正常，使CK極少透出細(xì)胞膜，血清CK正常值應(yīng)小于110 U/L。研究證明，無論是大強(qiáng)度還是低強(qiáng)度的訓(xùn)練都會使血清CK活性增加。由于肌細(xì)胞和血液中CK的數(shù)量差異特別大，因此，血清CK活性的變化可作為評定肌肉承受刺激程度和了解骨骼肌損傷及其適應(yīng)與恢復(fù)的重要敏感的生化指標(biāo)。

運(yùn)動強(qiáng)度和運(yùn)動時間對血清CK的影響具有以下規(guī)律:①運(yùn)動強(qiáng)度只有達(dá)到一定程度時，才引起酶活性的顯著變化;②較大強(qiáng)度和較短時間運(yùn)動后血清CK活性變化顯著地大于較長時間和較小強(qiáng)度的運(yùn)動;③運(yùn)動強(qiáng)度和持續(xù)時間都是影響酶活性的重要因素。一般認(rèn)為，持續(xù)時間的影響最為明顯，但也有研究指出強(qiáng)度變化對血清CK活性水平影響更明顯。

8．4．2　運(yùn)用血清CK評定時應(yīng)注意的問題

應(yīng)用血清CK評定運(yùn)動肌功能和非乳酸供能能力時，可每隔2～3 d測定一次。負(fù)荷后血清CK經(jīng)常處于100～300 U/L。如果調(diào)整2～3 d后，血清CK仍超過300 U/L，說明運(yùn)動負(fù)荷過大，身體功能尚未恢復(fù)，應(yīng)及時調(diào)整運(yùn)動量。有人認(rèn)為，一名訓(xùn)練良好的運(yùn)動員，進(jìn)行大強(qiáng)度或持續(xù)長時間訓(xùn)練后，血清CK值一般在24 h恢復(fù)到正常水平，若明顯減慢或需要幾日才恢復(fù)正常，預(yù)示可能出現(xiàn)疲勞癥狀。

一般認(rèn)為，較長時間的運(yùn)動訓(xùn)練，原則上不引起安靜狀態(tài)時運(yùn)動員血清CK活性的改變，運(yùn)動員與正常人相比無差異。也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，安靜時運(yùn)動員的血清酶活性高于學(xué)生，血清CK活性值差異較大。

值得注意的是，血清CK活性在負(fù)荷后的增加程度存在著顯著的個體差異，負(fù)荷后血清CK的恢復(fù)程度個體差異也很大，其原因尚不清楚。

8．4．3　血清CK的測試方法

一般在運(yùn)動后或次日晨起取靜脈全血測定，測定方法常用熒光測定法，目前常用全自動或半自動生化分析儀直接測定。

8．5　血乳酸

8．5．1　血乳酸與選材

血乳酸是體育領(lǐng)域中應(yīng)用范圍最為廣泛的指標(biāo)，也是應(yīng)用效果最好的指標(biāo)。它不僅用來評價有氧耐力水平，也用來評價無氧訓(xùn)練水平(即速度和速度耐力水平)，同時也廣泛用于運(yùn)動員的選材和預(yù)測。

肌糖原或葡萄糖在無氧條件下分解生成乳酸，同時釋放能量，運(yùn)動時大部分乳酸是在肌肉中產(chǎn)生的，肌乳酸通過擴(kuò)散、活化轉(zhuǎn)運(yùn)等形式，透過肌細(xì)胞膜進(jìn)入血液，即為血乳酸。安靜時，血液中的乳酸是很少的，只有體內(nèi)的少數(shù)組織即使在氧氣供應(yīng)充足的情況下，仍進(jìn)行糖酵解以獲取能量，這些組織中糖酵解產(chǎn)生的乳酸，稱為乳酸的安靜值，運(yùn)動員血乳酸的安靜值與普通人沒有差異。一般的情況下，安靜時血乳酸常維持在固定的范圍(2 mmol/L左右)。血乳酸的濃度隨著運(yùn)動強(qiáng)度的加大而增加。在較低負(fù)荷運(yùn)動時血乳酸增加不明顯，隨強(qiáng)度平緩上升，但運(yùn)動強(qiáng)度超過一定水平時，血乳酸成直線急劇上升，特別是當(dāng)運(yùn)動時間在45 s以上、2～4 min以內(nèi)的劇烈運(yùn)動時，血乳酸濃度會大大提高。在血乳酸平緩上升和急劇上升之間存在一拐點(diǎn)，常為4 mmol/L即為乳酸閾(LAT血乳酸達(dá)到4 mmol/L所對應(yīng)的攝氧量、功率或運(yùn)動速度等)。研究表明，乳酸閾值存在個體差異，其變化范圍為2～8 mmol/L，所以，在用乳酸閾評定運(yùn)動能力時，應(yīng)注意測定其個體的乳酸閾值。

影響血乳酸的因素除遺傳(遺傳度為81%)外，還有運(yùn)動強(qiáng)度、運(yùn)動持續(xù)時間、運(yùn)動前膳食、訓(xùn)練水平等。另外，年齡的影響也是很大的，兒少身體各系統(tǒng)尚處于生長發(fā)育階段，其控制糖酵解的關(guān)鍵酶磷酸果糖激酶活性較低，故血乳酸最大濃度常低于成年人。

糖酵解供能，是時間短、強(qiáng)度大、速度快的運(yùn)動項(xiàng)目的主要方式，乳酸是糖酵解的重要產(chǎn)物，故常用血乳酸來評定運(yùn)動強(qiáng)度和糖酵解供能能力。目前國內(nèi)外已廣泛運(yùn)用這一指標(biāo)來預(yù)測運(yùn)動成績和選拔運(yùn)動員。例如短跑，由于其運(yùn)動時間短、運(yùn)動強(qiáng)度大，故運(yùn)動中主要靠ATP－CP和糖酵解供能，其供能能力越強(qiáng)、血乳酸產(chǎn)生量越多，運(yùn)動員的成績就越好。

運(yùn)動訓(xùn)練能影響血乳酸的濃度，一般來說，在進(jìn)行定量負(fù)荷時，訓(xùn)練水平高的人血乳酸含量少，而在進(jìn)行極限負(fù)荷訓(xùn)練時，訓(xùn)練水平高的運(yùn)動員能沖擊更大的運(yùn)動強(qiáng)度，并且血乳酸和耐酸水平都比較高，血乳酸的生成與運(yùn)動強(qiáng)度關(guān)系密切，據(jù)研究證明，100 m跑時乳酸的生成速率最高，但由于運(yùn)動時間較短，故運(yùn)動后的血乳酸積累并不高，只有在運(yùn)動時間較長且速度快的項(xiàng)目，如400 m、800 m、1500 m跑后，血乳酸積累才能達(dá)到最高水平。

通過糖酵解釋放生成ATP的能力強(qiáng)，即具備了很好的無氧代謝的基礎(chǔ)，具有較高的無氧供能能力，則在激烈運(yùn)動中能獲得充足的能量供應(yīng)，這無疑是取得優(yōu)異成績的保證。血乳酸和乳酸閾還可以用來評價有氧耐力。有研究顯示乳酸閾和運(yùn)動耐力的相關(guān)性比最大攝氧量還要高，對于速度耐力性運(yùn)動項(xiàng)目的選材有重要意義。所以，定量地測評血乳酸水平，是生化科學(xué)選材的有效手段之一。

8．5．2　血乳酸的測試方法

在運(yùn)動訓(xùn)練中常采用日本或德國的便攜式血乳酸儀測試即刻血乳酸濃度。