文献分享：下坡跑中坡度对专业训练男跑者最大摄氧量和肌肉氧合的影响

文献分享：下坡跑中坡度对专业训练男跑者最大摄氧量和肌肉氧合的影响

在耐力运动中，最大摄氧量（VO2max）通常是评估有氧能力的主要指标，它反映了心肺系统向工作肌肉输送氧气的能力。VO2max在水平跑步（LR）中得到了广泛研究，但在不同坡度条件下，特别是下坡跑步（DR）中，其生理机制和限制因素尚未完全阐明。

研究背景和假设

在运动生理学领域，最大摄氧量（VO2max）是评估个体有氧能力的核心指标。下坡跑步（DR）作为一种特殊的运动模式，其对VO2max和肌肉氧合的具体影响机制尚不完全明确。下坡跑步时，由于重力的辅助作用，跑步者需进行更多肌肉离心收缩，这改变了肌肉的工作模式，还可能对肌肉氧合、心肺反应以及整体运动表现产生影响。

近年来，随着运动科学研究的深入，研究者们开始关注不同运动模式对运动员生理机能的影响，特别是下坡跑步这一特殊条件下的生理适应和限制。本研究旨在通过测试分析下坡跑步中坡度对长期训练男跑步者VO2peak（峰值摄氧量）和肌肉氧合的影响，揭示下坡跑步中潜在的生理机制和限制因素。

本研究的关键假设：

1. 下坡跑步时增加的肌肉离心工作可能改变肌肉的氧合需求和供应模式；
2. 坡度变化导致地面反作用力的变化，进而影响跑步者的运动效率和能量消耗；
3. 下坡跑步对心肺反应和神经肌肉疲劳的影响可能与水平跑步存在差异。

实验方法

1.受试者招募：受试者纳入标准为

① VO2max≥50mlO2·kg⁻¹·min⁻¹的男性
② 无吸烟史或近五年内未吸烟的跑步爱好者
③ 年龄18-45岁
④ BMI＜25，并签署知情同意书。排除有运动禁忌症或可能影响实验结果的受试者。

2.实验设计：

在五种不同坡度条件下的进行最大递增跑步测试，分别为
① -15%的陡峭下坡（DRSS）
② -7.5%的中等下坡（DRMS）
③ 0%的水平跑（LR）
④ +7.5%的中等上坡（URMS）
⑤ +15%的陡峭上坡（URSS）。

测试过程中，使用气体分析仪监测摄氧量（VO2）和呼吸频率，使用近红外光谱技术（NIRS）监测股外侧肌的脱氧血红蛋白浓度变化（[HHb]），收集生物力学数据以评估跑步过程中的地面反作用力。

3.数据收集与分析：

每次测试前后，通过最大等长肌肉收缩测试评估膝伸肌的扭矩变化，以评估神经肌肉疲劳。同时，记录受试者的主观疲劳感（RPE）和延迟性肌肉酸痛（DOMS）评分。所有收集的数据均使用统计软件进行分析，包括ANOVA等统计方法，以评估不同坡度条件对各项生理和生物力学指标的影响。

4.生物力学数据处理：

通过三维测力平台以1000Hz的频率采集数据，并应用二阶带阻Butterworth滤波器以减少跑步机振动引起的噪声。进一步的数据分析使用MATLAB软件，以计算跑步过程中的关键生物力学参数，如推进力、制动力和外部功等。

5.肌肉疲劳评估：

在每次最大递增跑步测试前后，进行最大等长肌肉收缩测试评估膝伸肌的扭矩，记录最高扭矩值以评估神经肌肉疲劳程度。

研究结果

1.坡度对VO2peak的影响：

受试者在中等负坡度（如-7.5%）下能够达到与水平跑相近的最大摄氧量（VO2peak），但在更陡峭的负坡度（如-15%）下，VO2peak显著降低。这表明随着下坡坡度的增加，跑步速度增加，但VO2peak并未相应提升，反而受到限制。

2.下坡跑步中的肌肉氧合：

在最大强度下坡跑步时，特别是在陡峭坡度下，股外侧肌的氧合状态较其他条件更高，表现为较低的脱氧血红蛋白浓度。这提示跑步速度增加，肌肉氧的提取并未最大化，可能是限制VO2peak的一个因素。

3.下坡跑步的生物力学特性：

随着下坡坡度的增加，负外功显著增加，跑步者必须产生更多的制动力来抵抗重力加速。这增加了下肢肌肉的负荷，特别是股四头肌，可能促进了肌肉的疲劳和氧合的降低。

4.神经肌肉疲劳与肌肉酸痛：

下坡跑步后，尤其是陡峭坡度，显著降低了膝关节伸肌的等长肌力，并伴有较高的肌肉酸痛评分（DOMS）。这表明下坡跑步，特别是陡峭坡度，对下肢肌肉造成了较高的神经肌肉疲劳。

研究讨论与意义

1.下坡跑步中的肌肉氧合限制：

虽然下坡跑步时肌肉氧合较高，但是并未使VO2peak的相应增加，这可能与肌肉在高强度下坡跑中的特殊代谢需求有关。未来研究应进一步探讨下坡跑中肌肉代谢和氧提取的机制。

2.坡度对跑步生物力学的影响：

随着坡度的增加，负外功显著增加，这对跑步者的下肢肌肉提出了更高要求。这可能是在高强度下坡跑中，速度增加但VO2peak并未随之提升的原因。

3.神经肌肉疲劳与下坡跑步表现：

下坡跑步后显著的神经肌肉疲劳和肌肉酸痛说明下坡跑这种运动模式对下肢肌肉的负荷较高，这对跑步者的长期训练计划和恢复策略指导具有重要意义。

4.实际应用与未来研究方向：

本研究的结果对于指导运动员和教练制定针对不同坡度的训练计划具有重要参考价值。未来研究可进一步探讨下坡跑步对不同肌肉群的具体影响，以及如何通过训练来减轻神经肌肉疲劳和肌肉酸痛。

参考文献：
Lemire M, Meyer F, Triguera R, Favret F, Millet GP, Dufour SP.
Peak Oxygen Uptake is Slope Dependent: Insights from Ground Reaction Forces and Muscle Oxygenation in Trained Male Runners.
Sports Med Open. 2024 Jul 12;10(1):78.
doi: 10.1186/s40798-024-00746-0.
PMID: 38995445; PMCID: PMC11245462.