低氧训练提高机体有氧运动能力的生理学机制综合相关研究可以认为,低氧运动对于机能的促进主要在于 在低氧和运动双重刺激下,通过机体氧结合能力、氧运输能力、供 氧能力、氧利用能力和免疫系统功能以及神经肌肉机能能力的提 高,使身体产生一系列的适应性变化,从而促进整体健康和体质水 平一、低氧训练的概念及发展（一） 低氧训练的概念低氧训练是在运动训练周期中持续或间断采用低氧条件刺 激，利用高原自然低氧环境或人工模拟低氧环境对人体所产生的 特殊生物学效应，配合运动训练来增加机体的缺氧程度，以调动 体内的机能潜力，从而产生一系列有利于提高运动能力的抗缺氧 生理反应及适应，进而达到提高运动成绩的目的二） 低氧训练模式的提出与发展上世纪50年代，世居非洲高原中长跑运动员的崛起和60年 代为备战墨西哥奥运会的高原适应性训练，使得高原训练作为提 高耐力运动员运动能力的一种训练方法引起广泛关注由于高原 资源的限制和高原环境受外界气候等的影响，对其规律的掌握有 一定的难度，由此引发了高原训练思路的不断改革与创新，导致 高原训练的方法不断改进，并开始探索一些新的低氧训练方法， 其中最具有代表性的是20世纪80年代末前苏联斯特列而科夫 博士首创的“间歇性低氧训练法”(IHT)； 1991年美国学者Levine 提出的“高住低练”(HiLo)法；20XX年Hoppeler提出的“低住高 练” (LoHi)法和新近提出的高住高练低训(HiHiLo)。
二、低氧训练提高有氧运动能力的生理学机制(一)低氧训练可以提高机体运输氧气的能力机体从外界将氧气运输至肌肉是通过呼吸、血液和血液循环 这三个器官系统的活动来完成的氧气由呼吸系统从外界获取， 再由血液靠心脏的收缩泵血获得的动能输送至组织细胞因此， 呼吸机能；血液运输氧的能力；心脏泵血的能力直接影响着机体 运输氧气的能力，从而影响机体有氧代谢水平1. 呼吸机能在低氧下运动，由于低氧和运动双重刺激颈动 脉窦和主动脉体的化学感受器，进而刺激呼吸中枢，呼吸过程加 强，反射性地引起呼吸频率的加快和呼吸深度的增加，加强气体 交换；同时，在低氧的刺激下，肺内气体扩散能力也大大增强从 而提高肺内血氧饱和度，以代偿缺氧对机体的影响，经过反复多 次的刺激适应，改善了呼吸系统的功能翁庆章等报导：大量研究已证实，低氧可以刺激呼吸系统， 调节机能增强，呼吸肌力量增加，提高机体在低氧状态下肺通气 功能叶鸣等报导IHT后，受试者在吸人低氧气体时肺通气量显著 升高，这种代偿反应一直持续到间歇期第三分钟提示了呼吸系 统对低氧分压的适应可使运动员增加氧的摄入；Benoit对长跑运 动员进行1个月的IHT后发现，运动员的每分摄氧量明显提高； Khotoshin研究表明，IHT使运动员在运动时动脉血氧饱和度增 加，动脉血氧分压升高，每分通气量增加。
Berezovskii VA等通过系列实验研究表明，IHT后，受试者每分 通气量、潮气量及呼吸频率未发生实质性变化，但补吸气量、最大 肺通气量/肺活量和最大肺通气量/潮气量显著提高同时,与通气 速度有关的肺功能指标如第1秒的时间肺活量(FEVI)、第1秒 的时间肺活量/最大肺活量(FEV I/FVC)、最大肺通气量/肺活量 (MVV/VC)普遍高于正常值可见,低氧运动可提高受试者的肺 功能储备并提高呼吸肌功率和最大耗氧量，对肺功能有促进作用2. 血液血液运输氧的能力主要表现在血液结合和释放氧气 的能力，血液结合氧气的能力与血液中红细胞(RBC)的数量、血红 蛋白(HB)含量有关；血液释放氧气的能力与2，3 一磷酸廿油酸 (2,3 一 DPG)含量有关RBC、HB增高，能够结合更多的氧气； 2,3 一 DPG增高，氧离曲线右移，有助于释放更多的氧气适宜的低氧刺激引起促红细胞生成素(EPO)生成增加，刺 激骨髓的造血功能，促进红细胞的生成，导致红细胞压积，HB, 血球容积比，网织红细胞计数均明显增高［12-14］，提高红细胞中 2,3 一 DPG 水平［15、16］研究表明，HiLo能提高血液中的EPO、HB、RBC以及2,3 一 DPG等有利于提高机体运氧和利用氧能力的指标［17-19］； HiHiLo 后，血液中的RBC、HB等明显增高［20-22］； IHN后，血液中的 RBC、HB 等明显增高［7、23-25］。
在低氧环境中，除机体造血系统活跃，血液中红细胞数会增加 外,研究还显示，低氧可使红细胞的变形能力也会增强,血粘度降低, 使血流速度加快,改善了血液的流变特性,有利于血液对各器官 及工作肌的灌注，改善了微循环，增强了血液的携氧能力，并加快对 代谢产物的排除3. 心脏供血能力Liu Y把21名受过良好训练的铁人三项运 动员分成对照组（低住低练组），HiLo组（1980m居住，入住时间 N12h/d，在平原训练）2周的训练发现：在训练末期，HiLo组 左心室收缩期直径小于对照组，收缩分数和射血分数比对照组分 别增加9%和17%，每搏输出量和心输出量明显增加，舒张期功能 没有发生明显改变，血压和心率两组之间没有观察到任何改变 这些结果表明HiLo训练法是通过改变左心室的收缩性而增强了 心脏收缩功能，这可能与6-肾上腺受体的增加或者心肌能量利 用提高有关同样6 周(40min/d)HiLo的动物实验(住在2500m高 度，训练在610m高度)研究发现：HiLo组大鼠运动时有较低的 心率和较长的跑步时间随着运动强度的递增，动脉血压的增长 率HiLo组增加最慢；同时还发现HiLo组左心室重量的增长明显 高于低住低练组。
国内侯晓晖等研究发现模拟高原训练组大鼠有 较高的左室重量指数和略长的负重游泳至力竭的时间这些研究 结果提示，HiLo较平原训练显示出更有利于心脏功能的提高李俊涛等报导，HiHiLo后安静状态下的左心室重量、重量指 数、室间隔舒张末期厚度、左室后壁收缩末期厚度均显著增加； 右心室前后径显著减小；二尖瓣舒张期充盈时间在安静及运动负 荷状态下显著增加表明HiHiLo有利于心脏储备功能的增强李强等报导，IHT训练10天后心搏出量显著增加心输出 量、心搏指数、心脏指数也有显著性增加，而心率改变不明显 低氧训练10天后，血管外周阻力降低，而顺应性提高，认为IHT 通过提高心搏出量可明显提高健康成年人的心脏功能； Radziyevsky等报导，IHT训练组在安静时心率和舒张压降低，每 搏输出量增加，并且在完成相同负荷时，心率和每搏输出量的变 化比对照组小，表明IHT能够提高运动员的心血管机能； Tkatchouk等研究认为，IHT可以通过增加心输出量来补偿心率 的降低，从而明显降低亚极量运动时心率和肺通气量同时，心 率变化间接表明了 IHT可提高机体储备能量；Khotoshin研究表 明，IHT后心脏收缩压增大，心率下降；Koshelev等研究发现， 成年大鼠进行两周的IHT后，心输出量增加22%，外周血管阻力 降低22%。
安静时心率和舒张压降低，每搏输出量增加，并且在 完成相同负荷时，心率和每搏输出量的变化比对照组小雷志平等对体育学院体育专业25名男性实施一定组合的间 歇性低氧暴露，并对低氧暴露前、后反映左心室收缩功能及心脏 泵血功能的相关指标进行比较结果表明,1小时的间歇性低氧暴 露可引起射血前期延长、左室射血时间缩短,心功能特征比值 (PEP/LVET)增大同时，血管顺应性提高，总外周阻力下降每搏输 出量、每分输出量提高,心功能指数升高,心脏泵血功能加强二)低氧训练可以提高肌肉组织的用氧能力，加强细胞的 有氧代谢能力低氧训练对改善骨骼肌的代谢变化能产生有利的影响，诸如 肌红蛋白浓度升高，单位面积毛细血管数量的增加或每块肌肉周 围毛细血管数量的增加，改善骨骼肌的微循环，增加细胞从低氧 血和血浆中利用氧的能力，增加线粒体的数量和体积，改善呼吸 链的功能，促进关键氧化酶如柠檬酸合成酶(CS)、琥珀酸脱氢酶 (SDH)、苹果酸脱氢酶(MDH)、细胞色素氧化酶(CCO)及脂肪 酸6氧化酶3 一羟酰coA脱氢酶(HAD)的活性提高，从而使肌肉 的摄氧能力提高Terrados等研究表明，运动员4周LoHi后,HAD显著增加； 骨骼肌的毛细血管密度、肌红蛋白浓度和CS活性显著增加。
Green H报导，LoHi（13.5%低氧，每周3次，持续8周）后,CS活性提 高70%Takahashi研究结果表明，LoHi可提高骨骼肌MDH、 HAD的活性；低氧训练组比低氧组或训练组的大鼠骨骼肌MDH 和线粒体酶的活性明显增加Geiser研究报道，高强度低氧组、 低强度低氧组和高强度常氧组、低强度常氧组六周的训练后，只 有高强度低氧组的膝伸肌的体积显著增加，毛细血管密度显著增 加陈景岗等报导，经4周的低氧训练后，大鼠股四头肌SDH和 MDH的活性有明显的提高动物实验［40、41 ］表明，模拟传统的 高原训练可使大鼠腓肠肌MDH活性显著升高BigarD等研究大 鼠模拟4000米高原缺氧游泳14周，趾长伸肌CS和HAD活性 增加Terrados用阻止肢体血流的方法，给一条腿以相当2300米 高原的条件，另一条腿以平原条件，相同训练4周后，肌肉活检 发现，低氧训练腿肌组织CS活性显著升高;之后又测得2300米 高原训练者的肌肉氧化酶活性和运动耐力均增加毛杉杉等动物实验表明，模拟海拔4000 m高度的中等强度 高住低训4周，可提高大鼠腓肠肌SDH活性大鼠经IHT后,心肌和骨骼肌的SDH和CCO活性明显增高[46、47]；成年大鼠进行两周的IHT后，骨骼肌毛细血管密度增 加，但外周循环中去甲肾上腺素的量没有改变，说明IHT增加微 循环氧运输稳定性的机理之一在于微血管的生成;Desplanche研 究发现，IHT后，肌肉毛细血管与肌纤维的比率增加26%，毛细 血管密度和线粒体的数量、体积、CS的活性明显增加。
M VOGT等报道,IHT后骨骼肌整体线粒体密度明显增加，以 高强度低氧组线粒体密度增加最多，为55%;低强度低氧组整体线 粒体密度也有增加，只有24.1%;而在常压常氧环境下训练的则没 有明显改变高强度低氧组,高强度常氧组和低强度低氧组间歇 性低氧训练后，肌纤维内线粒体密度也有明显增加,分别为39.3%、 2.6%、11.8%,而低强度常氧组没有明显变化骨骼肌内毛细血管的 长度和密度只有在高强度低氧组有明显增加,增幅达18.7%高强 度低氧训练组在间歇性低氧训练后,CCO1、CCO4的浓度明显增 加，分别增加42.3%和45.4%,SDH的mRNA浓度也明显增加三、小结低氧训练通过对呼吸、心血管、肌肉等器官系统某些生理生 化指标的影响，证实了其在生理机能上能够增强机体有氧运动的 能力。