生物化学指标的解读及在体能训练实践中的应用

第二节　常用生理学、生物化学指标的解读及在体能训练实践中的应用

一、血红蛋白含量

血红蛋白是红血球中的含铁蛋白质，通常以100毫升血液含血红蛋白的克数表示。它是血液载氧的主要物质。国内外不少研究资料表明，血红蛋白含量与运动训练负荷、训练程度、运动员机能状态及健康状况等有关，因而测定血红蛋白含量可以在一定程度上反映运动员的机能状态和运动能力。

对运动员血红蛋白含量的研究表明，运动员每100毫升血液中的血红蛋白含量和正常人很接近，男子成人为12～15克，女子成人为11～14克。由于血红蛋白是运输氧的载体，因而血红蛋白含量的高低是影响运动员，尤其是有氧耐力运动员运动能力的因素之一。优秀有氧耐力运动员的血红蛋白含量一般处于正常值范围的上限，甚至超过上限。经过高原训练后，由于机体处于缺氧环境，使肾脏分泌红细胞生成酶和肝脏合成的促红细胞生成素原增加，血液中促红细胞生成素的增加，刺激骨髓生成红细胞，运动员的血红蛋白含量可明显超过正常值范围。

资料表明，大运动量训练开始时，血红蛋白含量下降，这种下降是由于红细胞破坏加速所引起的。坚持一段时间训练后，机体逐渐适应运动训练，血红蛋白又可上升，这时表明运动员能表现出较好的竞技能力。如果运动员的血红蛋白持续下降超过10%时，则表明运动员对运动训练不能适应，或者说明运动员的机能状态不良，可采取调整运动训练量或其他针对性措施，使运动员的血红蛋白含量逐渐恢复。如果血红蛋白含量恢复不显著，甚至持续下降，则表明运动员存在引起运动性贫血的原因，如过度训练、蛋白摄入量不足、铁的摄入不足或铁的丢失过多，甚至存在某些病理因素。因此，运动员血红蛋白含量的测定，是了解运动员对运动量的适应程度、运动员的机能状态、疲劳程度以及健康状况的简单易行的途径。

二、血乳酸(BLA)

(一)BLA正常值及其来源

1.我国体能项目运动员BLA的正常值

运动员在安静状态下血乳酸正常值与正常健康人没有差异，其值在1.5毫摩尔/升以下;在大赛前伴有情绪紧张时，其值有小幅度的增加，但一般不会超过3毫摩尔/升，这多与肾上腺素分泌增有关。

2.安静状态下的BLA的来源

乳酸是肌糖原或葡萄糖酵解的终产物。人体在正常生理活动时，血乳酸主要来自体内一些依靠糖酵解获取能量的组织细胞，如皮肤、视网膜、红细胞等，所以乳酸的总量很少。

(二)体能训练对BLA值的影响

由于运动而导致肌糖酵解供能增加时，肌乳酸生成增多，致使血乳酸浓度随之升高。

1.决定BLA值的因素

BLA值的大小主要取决于机体产生乳酸和清除乳酸两者之间的平衡情况。机体产生乳酸的水平又主要取决于运动强度，因为只有强度达到一定水平后，才会动用能大量产生乳酸的快肌纤维。而清除BLA的水平则取决于机体有氧代谢能力的大小，其中以骨骼肌中慢肌纤维、心肌纤维和肝脏的有氧代谢能力为主。

2.不同性质的运动对血乳酸值的影响

肌乳酸生成多少与运动强度关系密切，快速升高的起始强度是50%～60%的最大运动强度，随着强度进一步提高，乳酸生成速率迅速加快，在体能训练中存在下列几种情况:

(1)速度性或快速力量性运动

进行速度性运动主要动用磷酸原系统供能，但在运动开始和结尾时，均有糖酵解参与供能。因此，运动后血乳酸会明显增高。例如，优秀短跑运动员的100米竞赛后的BLA值可达10毫摩尔/升左右。

快速力量性运动，虽然强度极大，但由于每次运动时间短(一般不超过数秒钟)，所以它主要动用磷酸原。另外，还动用糖酵解供能系统，但其量都不大，故此类运动后BLA值只有小幅度的增加或没有增加。

(2)速度耐力性运动

此类运动主要动用糖酵解供能，因此，运动后血乳酸值在田径所有项目中是最高的。例如，全力400米跑后，BLA值可达25毫摩尔/升以上。

(3)有氧耐力性运动

由于耐力性运动的强度小，主要动用慢肌纤维，以有氧代谢系统供能为主，运动时间相对较长，机体有可能将血液中的乳酸运到心肌、非运动肌和肝脏进行再氧化而清除掉，其结果是在这类运动中的BLA值增加的幅度不大，可以稳定在一个不高的水平上进行运动，如在2～4毫摩尔/升。

3.训练水平对血乳酸值的影响

在速度耐力性运动员中，训练水平高者运动成绩好，同时血乳酸浓度也高。在耐力性运动员中，相同亚级量运动时，优秀运动员的血乳酸浓度相对较低。训练水平对运动后血乳酸值的这些影响特点，可用以评定运动员训练水平或者选材。若用在同一个大运动量训练前后的血乳酸浓度比较时，则可以说定训练效果。运动后血乳酸浓度恢复到正常值的速率可以反映机体的有氧代谢能力，恢复速度快表示有氧代谢能力强。

(三)BLA指标在体能训练中的应用

1.有氧阈和无氧阈的概念及其意义

有氧阈是指运动肌肉处于完全有氧代谢的最高临界水平，而无氧阈是指运动肌肉开始进入快速糖酵解的无氧代谢的最低临界水平(或者说是引起运动肌肉中乳酸开始堆积的无氧代谢的最低临界水平)。它们的意义的共同之处都是表示机体有氧代谢水平高低的指标，其不同之处是有氧阈主要表现机体向运动肌肉提供氧的能力，而无氧阈则主要表现运动肌肉对氧的利用能力。

有氧阈和无氧阈之间有一个从有氧阈向无氧阈过渡的代谢阶段。在此阶段，有氧代谢比例逐渐减少，无氧代谢比例逐渐增加。

2.应用

BLA值是当前体能性运动中用的最多的生化指标。从选材、训练强度的控制到对训练效果的评估，乃至运动成绩的预测和有氧、无氧代谢能力的评价等，都得到了很好的应用。

运动时乳酸的产生与运动强度、运动持续时间、运动员的训练程度以及运动项目等因素有着密切关系。血乳酸的峰值的出现时间与运动强度和运动持续时间有关，一般在运动后3～10分钟出现乳酸峰值。

三、最大负氧债能力和碱储备量

运动员最大负氧债的能力是班次价无氧耐力水平的生理学指标。一般人负氧债的能力只有几升或十几升，而优秀的无氧耐力运动员最大负氧债的能力可达20升。也就是说，体内在无氧酵解供能过程中，即使产生很高的乳酸，肌肉的能量供应仍不会中断。

反映运动员无氧耐力的生理学指标还有血浆碱储备量。每100毫升血浆中所含碳酸氢钠的量称为碱储备。一般人血浆碱储备量在50%～70%。碳酸氢钠是中和乳酸产生二氧化碳和水的碱性物质，常称为缓冲物质。显然，碱储备含量高，缓冲乳酸的量多。优秀的无氧耐力运动员的血浆碱储备量可以比正常人高出10%。因此，血浆碱储备量也是评价无氧耐力运动员运动能力的生理学指标之一。

四、血红蛋白Hb

Hb是红血球中含铁的蛋白质，俗称血色素，其含量占红细胞干重的95%。

(一)我国常人及体能性项目运动员Hb的正常值

由Hb的功能不难看出，Hb在体内的含量多有利于氧和二氧化碳的输出。较理想的Hb值应为每100毫升血液16克左右。

(二)运动训练对Hb的影响

连日进行剧烈的运动有可能导致运动员的血红蛋白值下降，运动训练导致Hb水平下降的原因有以下三个方面:

1.物理性溶血

运动引起的物理性溶血的因素包括使运动员的身体和内脏组织受到摩擦、冲撞和体内的渗透压改变等，这些因素都可使体内红血球受到损坏，当然其中的Hb也就被分解了。

2.化学性溶血

当运动训练或竞赛引起人体产生运动性疲劳和精神紧张时，运动员体内肾上腺素分泌增加，促使脾脏收缩加剧，并释放出能使红血球破坏的溶血卵磷脂溶入到血液中，从而引起红血球的破损，Hb量减少。

另外，运动时随着体内酸性代谢产物(特别是乳酸)及过氧和超氧离子的堆积、缺氧等造成红血球细胞膜的脆性增加，这就进一步加强了红血球被物理性和化学性溶血因素破坏的程度。

3.红血球和Hb的再生不足

长时间的激烈运动不仅会导致红血球的破坏增加，还可导致运动肌中蛋白质的合成亢进。亢进的结果，增加了把用于合成Hb的蛋白质用于合成肌肉蛋白的机会。

另外，特别是强度大而时间又长的运动会导致铁丢失的增多的小肠吸收铁的能力下降，这样就会引起人体产生缺铁性的Hb再生不足。

上述种种由于运动而导致单位血液中红血球数目或Hb量及细胞压积低于正常值的现象称为运动性贫血。运动负荷量越大，特别是大强度的大负荷运动训练导致运动性贫血的发生率越高。在相同负荷运动时，训练水平高或机能水平高者运动性贫血的发生率低。此外，运动性贫血的发生率还与年龄、性别有关。少儿比成人发生率高，同年龄的女性要比男性高。

如果训练的负荷量安排适当，运动员的营养和休息合理，那么即使是承受大强度负荷训练，由于运动员对训练产生了适应性，Hb和红血球的再生能力加强，体内的Hb量也会增加，优秀长距离跑的竞赛运动员在适应训练后，其Hb量可高达16g%～18g%左右。

(三)Hb在体能性运动项目中应用

1.评定机体承受训练负荷的能力

大运动量训练期间，运动员在清晨安静时Hb量的多少能反映机能对所承受训练负荷量的适应情况。这是由于大负荷量训练开始时，导致Hb量下降的因素起主要作用。随着运动训练的持续，当运动员产生适应后，促进Hb生成的因素相对起主要作用，Hb量又回升。

中、小负荷量的运动，由于造成Hb量减少的因素不明显，因而对运动员的Hb量影响不大。

2.评估运动员的机能状态

Hb量与机能状态之间相互影响。通常，机能状态良好时，其Hb量正常或高于正常值，而机能状态差时，可能伴随有Hb量的降低。反之，Hb量的变化在一定范围影响着机能状态。实践表明，当Hb量降低10%以内，对机能状态影响不大，但降低20%以上，是必导致机能状态降低，运动能力下降。正因为如此，检测清晨状态下的Hb量，可以评估运动员的机能状态好坏。这也正是不少教练员把Hb量用于评估运动员赛前状态的原因。

3.评定营养状况

在其他因素正常情况下，Hb量也可以反映运动员体内的缺铁状况，所以可以作为运动员营养状况的评定指标。

五、血尿素(BU)

(一)血尿素正常值及其来源

蛋白质等含氮物质在分解代谢中脱下的氨基经肝脏的转化变为无毒的尿素，尿素由肝脏释放入血，成为血尿素，部分血尿素通过肾脏排入尿中，其生成和排泄处于动态平衡之中，故血尿素保持相对稳定。正常成人血尿素值为2.9～7.1毫摩尔/升(或17.3mg%～42.3mg%)。

(二)血尿素的生物学意义

尿素虽无毒性，但对人体也无再利用价值。由于它是蛋白质分解的产物，因而可以从尿素生成量推算体内动用蛋白质的多少。蛋白质在人体内主要作为构成人体各组织细胞的“原料”，而不是供能的“燃料”，只有人体处于饥饿、应激(包括运动性应激)和一些消耗性疾病时才会作为燃料被动用。因此，也只有大负荷的运动训练才会动用蛋白质作燃料，使血尿素生成量明显增多，因而依次可推测承受运动负荷的大小。

(三)体能训练对血尿素浓度的影响

1.小运动负荷训练

此负荷训练中完全可以由脂肪和糖的氧化供能满足需要，因此机体基本上不动用蛋白质，故血尿素值也不会升高。

2.机体能适应的大运动负荷训练

运动负荷虽大，在训练后血尿素水平虽有升高，一般超过8.4毫摩尔/升或50mg%。但由于运动员的机能水平高，经1～2夜休息后，清晨血尿素值更恢复到正常水平。

3.机体不能适应的大负荷训练

如果运动负荷大到超过运动员的承受能力，或运动负荷虽不太大，但运动员的机能下降(如运动性疲劳没有消除时)，这两种情况均会动用蛋白质而导致血尿素升高，而且经一夜休息仍不能恢复到正常水平。

(四)血尿素指标在体能性运动中的应用

运动中血尿素主要作为评定运动负荷量大小的指标。在运动训练中，血尿素值升高一般出现在训练课30分钟以后，对训练水平较高者或运动强度不大时，大多数则出现在40～60分钟后。从血尿素的升高值来看，若不变化或变化范围小于5毫摩尔/升(或30mg%)，这说明运动负荷对该承受者是小、中负荷。血尿素值变动范围若超过5毫摩尔/升(或30mg%)，说明运动负荷大。

另外，可用训练课后次日晨的血尿素值来看该运动员的机体能否对训练负荷适应。次日晨能恢复到正常水平的说明运动员能承受该负荷。若次日晨，甚至持续3天仍不能恢复的，说明运动负荷超过了该队员的承受能力，或者是运动员的机能降低。不管哪一种，都应调整训练负荷和训练内容，对后者更应及早找出原因和采取相应措施。

要注意的是，在应用中有的人习惯使用尿素氮(UN)血尿素，其意义与尿素相同，不同的是数值不一样，UN的值低，因为它只是尿素中氮元素的含量。目前，国际上统一使用尿素而不用尿素氮。

六、血睾酮与皮质醇比值

(一)血睾酮与皮质醇的来源及正常值

睾酮是人体的一种主要的雄性激素。正常男性成人每日分泌4～6毫克，血液中的含量约0.6毫克/100毫升。

皮质醇是人体肾上腺皮质分泌的一种主要的糖皮质激素。血液中皮质醇浓度在昼夜之间变化很大(50～4411毫摩尔/升)，一般晨起值最大，以后逐渐减少，到夜晚最低。

(二)睾酮与皮质醇以及两者之间比值的生物学意义

1.睾酮

睾酮除了具有促进第二性征发育外，还可促进人体组织中蛋白质和核糖核酸(RNA)的合成，使肌肉发达，故睾酮又称为同化激素。

睾酮还有增加促红细胞生成素的合成，从而加速红细胞合成的作用。另外，睾酮还可促进机体对多种抗原刺激的抗体形成反应，而又不影响抗体的最终浓度，故除刺激抗体增强免疫功能外，还能提高机体抗感染能力。

2.皮质醇

皮质醇可抑制机体蛋白质合成，抑制大脑—垂体性腺系统和睾丸间质细胞分泌睾酮，加速脂肪和蛋白质的分解代谢，从而有利于机体活动时的能量供给。

3.血睾酮和皮质醇的比值

两者的比值可反映机体内合成与分解代谢的平衡状况。比值高时，是合成代谢过程占主要地位，反之，是分解代谢过程占优势，即机体处于消耗体能为主的过程。因此，比值是判断运动性恢复的良好指标。

4.血睾酮和皮质醇比值在田径运动中的应用

血睾酮和皮质醇比值在田径运动中的应用，现在主要是作为判断过度疲劳的指标，判断方法是:测定训练次日晨或训练小周期后清晨时血睾酮和皮质醇的比值，二者的比值变化范围大于正常比值的30%是过度训练的警戒值。注意在测定前排除外源性睾酮，以免掩盖内源性睾酮的实际变化。

七、尿蛋白

(一)尿蛋白的正常值及其来源

安静状态时尿蛋白主要来自体内组织蛋白质的更新代谢，故其量很少，正常成人尿中蛋白的含量约2mg%，日排出总量不超过150mg%。田径运动员安静时尿蛋白量与常人一样也很少。采用常规检查方法，安静时尿蛋白量检测不出，故称为阴性尿。

(二)运动性尿蛋白的生物学意义

运动性尿蛋白是指因运动而引起尿中蛋白质排出量增加的现象。运动性尿蛋白与运动后尿蛋白以及病理性尿蛋白均有区别。

1.运动后尿蛋白

泛指在运动后而出现的尿蛋白。它可能是单纯运动性尿蛋白，也可能是潜在的病理性尿蛋白或运动性与病理性两者综合性尿蛋白。因此，凡是在运动后出现尿蛋白，必须鉴别是哪一种。

2.运动性尿蛋白

指单纯由于运动而导致肾小球通透性增加(为主)，肾小管重吸收功能下降而出现的暂时性尿蛋白，它经过休息，可自然消失，且无病理性的症状。

3.病理性尿蛋白

由于泌尿系统的疾病而导致肾小球通透性增加，肾小管重吸收功能障碍而出现的尿蛋白，它出现的数量和组成分即可作为评定运动员的机能状态和运动负荷大小的指标。

(三)影响尿蛋白的因素

1.机能状态

在其他条件相同的情况下，机能状态与尿蛋白量呈负相关。

2.运动负荷

在其他条件不变的情况下，运动负荷大小与尿蛋白量呈正相关，特别是以糖酵解供能为主的大强度运动负荷，尿蛋白排出量最高。

3.年龄

在相同的情况下，通常少儿要比成人的尿蛋白量多。

4.环境

在闷、湿、热或寒冷的环境下比常温下出现尿蛋白的量多。

(四)尿蛋白在体能训练中的应用

20世纪60年代，在我国体育界已普遍应用尿蛋白指标评定运动负荷和运动员机能状态，这与它的测定方法相对简便有关。但由于尿量的变化和尿蛋白的个体差异大，使它的应用受到限制，目前大多用于评定运动员个体的机能状态和承受的运动负荷的大小。评定时，在运动课后15分钟收尿样，测其蛋白量，若机能状态正常，而尿蛋白含量多时，说明承受的运动负荷大。若运动负荷与以往相同，而尿蛋白排出量增多，则说明运动员身体机能状况下降。在运动课后次日晨测尿蛋白，也可用于评定机体的恢复状况，若运动后尿蛋白量增多，而次日晨消失，则表示运动负荷大，但机体能适应。若次日晨或持续多日仍有尿蛋白出现，这说明机体不能适应大运动负荷或者机能降低。此时，一方面应调整负荷或停止训练，另一方面要采取相应措施。

八、尿肌酐及尿肌酐系数

(一)尿肌酐、尿肌酐系数的正常值

尿肌酐是指存在于尿液中的肌酐。肌酐是肌酸或磷肌酸的代谢产物，它们在体内无生理作用，由尿排出体外。肌酐日排泄量相当恒定，正常青年、少年运动员与青年运动员的尿肌酐排泄量见表4—2—1。因为尿肌酐排泄量与体重有关，故应客观采用尿肌酐系数(表4—2—2)。尿肌酐系数是24小时内每千克体重的尿肌酐排除量(毫克数)。正常成人男性为每千克体重18～32mg，女性为10～25毫克。

表4—2—1　不同受试者持续5～7天尿肌酐日排泄量最高值和最低值(均值+标准误)

表4—2—2　体能性项目运动员的日尿肌酐系数(mg·kg—1)

(二)尿肌酐和尿肌酐系数的生物学意义

两者的生物意义基本一样，它们反映肌肉数量和肌内磷酸肌酸的含量。瘦体重或肌肉发达者尿肌酐系数较高，运动员的要比同龄非运动员的肌酐系数。当停训数月或肌肉组织有损伤或营养不良而萎缩时，运动员的尿肌酐排泄量可明显减少，当恢复时其排泄量又可增加。在同一专项中训练水平高者，其尿肌酐系数也高。

(三)尿肌酐系数在田径运动中的应用

在运动员机能评定中，尿肌酐系数常用于速度与高强度力量性专项的选材和训练效果评定。显然，在其他条件相同的情况下，其值高者为好。

在训练中尿肌酐系数变化的意义是:

(1)若体重不变，尿肌酐系数增加，表明肌中磷酸肌酸浓度增加，或机体的体脂减少、肌肉含量增加;若体重增加，尿肌酐系数不变，则可能表明体重的增加是由于肌肉量的增加引起的，这两者变化都是肌肉机能提高的反映。

(2)若体重不变，尿肌酐系数减少，必然是肌肉中磷酸肌酸度减少，必然是肌肉中磷酸肌浓度减少;若体重降低，尿肌酐系数不变，则是肌肉重量减少。

(3)尿肌酐系数和体重都不变，说明训练对肌肉的机能和质量都不起明显作用。

(4)若体重增加，尿肌酐系数减少，说明体重的增加主要是体脂的增加。