本文部分节选自3HFIT—运动营养咨询师(3HFIT Sports Nutrition Consultant Certification)证照教科书第10章第6节《人体能量代谢与运动疲劳》。
疲劳是一种非常复杂的现象。它可能是慢性的,也可能是急性的。这两种类型的疲劳都会对运动员造成影响。
01慢性疲劳
慢性疲劳综合症(CFS)即肌痛性脑髓炎,是一种最为流行的多症状长期病症。失能性疲劳至少持续六个月。研究人员注意到慢性疲劳综合症(CFS)的病因十分复杂,不太可能通过单一的机制加以理解。其影响因素可能包括:病毒性疾病、睡眠障碍、免疫系统功能障碍、过度的精神压力和长期的过度工作等。这些因素也可能在运动员过度体能训练中观察到。
运动员的慢性疲劳可能会随着时间的推移而发展,通常出现在涉及长期高强度训练的耐力运动员中,可能包括过度延伸或过度训练等情况。过度延伸是身体和精神压力的一种情况。它可能会损害身体机能,但也可能是精英运动员训练计划中的一个阶段。之后会进行短期的恢复,以回到以前或更高的水平。过度训练是一个经常被用来描述运动员长期疲劳症状的术语。然而,研究人员指出,尽管一些证据支持了它的存在,但似乎不存在过度训练的明确标记。需要更多的研究来确定它的真实存在。一些研究人员认为,“过度训练”这一术语具有误导性。它实际上可能与不充分的恢复有关,尤其与营养不足等问题有关。
著名的加拿大运动家 Roy Shephard 表示,过度训练或负能量平衡可能与运动员慢性疲劳综合症(CFS)的发展有关。在这种情况下,训练将受到不利影响,而运动员的运动表现也会受到影响。考虑到运动和运动性能的不利影响,科学家们正试图找出针对过度训练和慢性疲劳综合症的起因、预防和治疗方法。在一份由 Meeusen 和其他研究人员共同发表的联合声明中,欧洲体育科学院和美国运动医学院表示:过度训练综合症的病因包括器质性疾病或感染以及诸如饮食热量限制(负能量平衡)和碳水化合物或蛋白质摄入不足、缺铁、缺镁、过敏和其他可能的因素。治疗涉及行为疗法和分级训练,但康复会是一个漫长的过程。
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尽管慢性疲劳综合症是一种严重的疾病,但它在包括运动员在内的普通人群中的发病率似乎很低。研究显示,慢性疲劳综合症(CFS)的发病率很低,只有不到 1%的人进行了临床评估,但有超过3%的人采取了自我诊断。值得注意的是,慢性疲劳综合症(CFS)还会对儿童和青少年造成影响。
02急性疲劳
大多数运动员在训练过程中多多少少都经历过剧烈的精神或身体上的疲劳。就目前的讨论而言,疲劳将被定义为不能继续以期望的强度进行运动。相对于这一定义,疲劳可能是由于人体的能量生产速率无法满足运动任务需求。简单来说,ATP 的生产速率不能与 ATP 的利用率匹配。
由于急性疲劳会对运动表现产生负面影响,因此这是一个值得研究的课题。一般来说,运动专家将急性疲劳在身体上的部位划分为中枢性或外周性(见图10-41)。中枢性疲劳涉及中枢神经系统(中枢神经系统)的大脑或脊髓部位,而外周性疲劳主要与肌肉有关,在某些情况下还包括诸如心肺等其他身体器官。
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图10-41
疲劳部位:引起疲劳的原因复杂多样,其中包括了中枢神经,例如大脑,脊髓和一些肌肉中的外周神经。血糖过低会对大脑功能有不利的影响,乳酸的浓度会影响肌肉细胞最佳的发力水平。
急性疲劳影响因素
Robert Fitts 是一位研究长时间运动导致疲劳的专家。他指出尽管相关研究已经开展了一个多世纪,但是疲劳的原因仍未完全得到解答。他指出肌肉疲劳的机制十分复杂,取决于运动的类型、健康状况以及肌纤维类型等诸多因素。虽然急性运动诱发性疲劳的原因尚未确定,但存在大量包括外周和中枢疲劳的假设。
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疲劳可能会由于各种原因而在肌肉中产生。这包括能量来源的消耗或导致疲劳的代谢物的积累。例如,需要产生 ATP 的化合物耗尽时就会产生疲劳。磷酸肌酸的消耗会降低在例如 200 米冲刺的田径赛事中快速补充 ATP 的速度。肌糖原的消耗会削弱马拉松跑者的运动能力。相对于代谢物的积累,诸如氢离子和无机磷酸盐等一些物质在剧烈运动时可能在肌肉细胞内积聚,破坏生化平衡并导致疲劳。例如,氢离子的积累可以弱化肌原纤维对钙的敏感性。一些潜在因素涉及以下内容:
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表 10-13
中枢疲劳
Sidhu 和其他研究人员在最近的一项研究中报告了大量的证据,证明运动过程中的疲劳伴随着中枢神经系统的变化,而这一变化可能会削弱肌肉产生的力量。例如,中枢疲劳可能与神经化学物质的耗竭或神经突触中“有毒”浓度的累积有关,这可能减少神经冲动对肌肉的影响。大脑中的一种神经递质——血清素水平升高与疲劳有关,而运动可能会增加大脑中的血清素水平。与之相反,神经递质去甲肾上腺素是一种兴奋剂,会有助于防止疲劳,这种荷尔蒙的减少可能会导致疲劳。
外周疲劳与中枢疲劳
其他一些研究人员指出,外周性和中枢性疲劳之间有复杂的相互作用。例如,在为运动员设定速度时,会综合考虑外周和中枢神经的因素,肌肉的变化如酸性增加,会为中枢神经系统提供反馈。与此同时,中枢神经系统针对即将到来的后果的预期,如增加的热应力等,为肌肉提供前馈输入。这两个因素都可能涉及到设定比赛节奏以帮助预防过早的疲劳。
表 10-14 列出了一些可能导致疲劳的原因。疲劳十分复杂。某些运动赛事中,疲劳的病因可能会同时涉及这些因素中的几种。例如,400 米短跑中的疲劳可能会涉及 PCr 和肌糖原的消耗,但也可能与氢离子浓度的增加有关。
表 10-14 运动中引起疲劳的原因
03延迟疲劳的发生
预防过早疲劳最重要的方法是对包括生理、心理和生物力学进行适当训练。从生理学上讲,运动员必须针对在他们的赛事中固有的能量系统进行专门的训练。在运动生理学家和教练的指导下,针对每个特定的能量系统进行适当的生理训练可以增加其能量储备、酶活性和代谢效率,从而提高能量产量。并且,生理训练会增强体力。
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从心理上来说,运动员必须训练思维,以承受与特定事件相关的压力。运动心理学家可以帮助运动员提供各种各样的心理策略。例如,以适合他们的运动类型的方式使运动员产生放松或兴奋的心理。生理训练也可能带来一些心理上的优势,比如忍受剧烈运动导致的高强度疼痛等。心理训练也可以增强精神力量。
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从生物力学的角度来说,运动员必须最大限度地发挥与他们运动相关的机械技能。对于任何运动而言,运动生物机械学家可以分析运动员的技能水平并建议对运动模式或设备进行修改以提高能量生产或效率。在许多情况下,身体脂肪量和肌肉量的改变可能为运动员带来生物力学上的优势。
适当的生理、心理和生物力学训练是帮助抵挡过早疲劳的最好方法。然而,饮食方式也会影响生理、心理和生物力学方面的运动表现。因此,在运动训练和比赛中,营养是延缓疲劳的重要考虑因素。
04营养与疲劳过程
人们可以在不同的强度下运动,但是运动持续时间与强度成负相关。人们可以在很短的时间内以非常高的强度运动,或者在较低的强度下运动很长一段时间。营养对疲劳的重要性是由这种强度和持续时间的相互关系决定的。
在非常温和的有氧运动中,例如长距离步行或在训练有素的超级马拉松运动员进行中低速跑步时,身体可以在碳水化合物含量减少时将脂肪用作主要能量来维持能量生产。因为人体有大量的脂肪储备,所以能源供应不成问题。然而,低血糖水平、脱水和过度的矿物质流失可能会导致在长时间运动中出现精神和身体疲劳。
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在中等强度的有氧运动中,身体需要更多的碳水化合物作为能量来源。碳水化合物是比脂肪更有效的能量,所以当肝脏和肌肉中的碳水化合物储备耗尽时,例如在持续时间超过 90 分钟的耐力型运动中,运动员将不得不降低运动的节奏。因此,能源供应至关重要。低血糖、某些氨基酸等血液成分的变化和脱水也可能是造成这种类型的精神或身体疲劳的重要因素。
高强度的运动可能只持续 1 到 2 分钟,导致疲劳的可能原因是由于产生过量的乳酸而导致细胞代谢紊乱。有证据表明,β 丙氨酸和碳酸氢钠可以促进细胞内的缓释作用,可能有助于在一定程度上减少乳酸的破坏性影响。此外,快肌纤维中的肌糖原供应低也可能会损害这种类型的运动表现。
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在持续时间仅为 5-10 秒的极高强度运动中,磷酸肌酸(PCr)的耗尽可能与无法维持高强度的运动有关。
总之,几乎每一种营养素的缺乏都可能成为导致疲劳的一个原因。不良的饮食方式会加速疲劳的产生。合理的饮食摄入是确保运动员在饮食中获得充足营养的必要条件,不仅通过碳水化合物和脂肪提供必要的能量,还可以通过蛋白质、维生素、矿物质和水确保能量基质的最佳代谢。
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全面健康的饮食方式对身体活跃的个体十分重要。例如,长时间的运动和大重量的训练可能与受到抑制的免疫功能有关,这可能会导致轻微的疾病并可能损害训练效果。为了避免免疫系统功能紊乱,研究人员建议所有的运动员都应该保持均衡充足的饮食方式,以满足他们对能量、碳水化合物、蛋白质和微量营养物质的需求。表 10-15 提供了一些实例,表明了一些营养物质或膳食补充剂延缓疲劳的方式。
表 10-15
营养补剂对生理,心理的影响及延缓疲劳的生物学过程
补充:这些给出的缓解疲劳的营养物质是建立在理论基础上的。根据在不同独立章节中介绍到的知识,这些增强剂中的大部分没有显示出有提高运动表现的能力。
知识总结
●ATP-PCr 和无氧糖酵解能量系统主要用于快速、无氧、力量型赛事,而有氧氧化系统主要用于有氧、耐力型赛事。
●脂肪在低强度的有氧运动中被用作主要的能量来源。但随着运动强度的增加,碳水化合物开始成为首选的能量。
●疲劳可分为中枢性(神经)或外周(肌肉)性疲劳。疲劳也可能由多种因素引起,这包括能量基质的耗尽或者导致疲劳的代谢物的积累。
●合理的训练计划和正确的营养是在运动中预防疲劳的重要因素。