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Wu-Yeh Chang，来自台北大学运动训练研究所，运动生理学系。
Kuo-Cheng Wu，同为上述机构的研究人员，并且是本文的通讯作者。
Ai-Lun Yang，来自同一机构的体育科学研究所，运动生理学系。
Yi-Liang Chen，同样来自台北大学运动训练研究所，运动生理学系。
摘要
本文探讨了模拟低氧环境训练对运动表现的生理机制和影响。讨论了不同的训练协议，包括低氧高强度间歇训练（HHIIT）、增量低氧训练、低氧亚极量运动训练以及低氧训练在恢复和睡眠状态下的组合训练。HHIIT结合了间歇性低氧暴露和高强度间歇训练，已被证明与常态氧合状态相比，可以增加最大氧气摄取量，改善心肺健康、骨骼肌氧利用、力量表现、血液适应以及运动表现。增量低氧训练涉及在保持运动强度的同时逐渐降低氧浓度。研究发现它能改善有氧能力；然而，在血液学变量上观察到的效果较少。在低氧环境中进行的低氧亚极量运动训练和组合训练显示出增加VO2和VE，并且只有在与低氧结合的组合训练中才改善了血液动力学功能。恢复状态下的低氧暴露与最大氧气摄取的改善有关，也对运动表现提供了益处。总体而言，暴露于低氧环境已被证明可以改善心肺耐力、力量表现以及训练和休息状态下特定的生理适应。然而，最佳训练协议及其对不同运动和运动员水平的影响需要进一步研究，以优化训练并提高低氧环境中的运动表现。
低氧环境训练方案
低氧高强度间歇训练 (HHIIT)
高强度间歇训练（HIIT）是一种旨在提高心肺耐力和增强运动表现的训练方式，它涉及进行10秒至5分钟的短时间高强度运动，这些运动的强度超过了无氧阈值。这种训练考虑了运动训练的类型、强度以及训练对象的运动水平，因为这些因素可能会影响生理适应和血液学变化，从而提高运动表现。在这种训练中，暴露于低氧环境是一个常见的做法，因为它可以作为一种有效的训练和测试协议。
间歇性低氧训练（IHIT）或周期性暴露于低氧环境，也被称作LL-TH，它是指在周期性训练期间交替进行低氧和常态氧合的训练协议。这种训练可能包括几分钟到几个小时的低氧暴露，并在几天到几周内重复进行。低氧高强度间歇训练（HHIIT）是IHIT与低氧环境相结合的形式，它通常用于研究和间隔训练中。
冲刺间歇训练是一种HIIT的形式，它包括大约10-15秒的极短时间高强度运动，紧接着是不到30秒的恢复间隔。这种训练要求在短时间内进行最大努力，通常通过在自行车测功器上进行重复的无氧测试来实现。这种训练协议可以在两周内通过六次“全力以赴”的训练显著提高VO2max、骨骼肌氧化能力和耐力表现。
在HIIT中，通常考虑的是95%的乳酸阈值负荷。在这个训练协议中，运动员在模拟或实际的低氧环境中进行高强度短时间运动，交替进行高强度（80-90% HR）和低强度（60-70% HRR）的运动以及恢复运动。这种低氧暴露已被证明是提高骨骼肌氧利用能力和运动表现的有效方法，其特点在于在最大工作负荷下进行高强度运动的重复冲刺，并考虑了短暂的恢复时间。
无论是经过训练的运动员[1,19,21,29-31]、高身体活动表现者[22,32]还是未经训练的个体[13]，在经过两周以上的间歇性低氧训练后，都能增加他们的最大氧气摄取量。事后分析指出，与正常氧合条件下的间隔训练相比，HHIIT干预在提高运动表现方面更为有效[7]。
增量低氧训练
除了高强度低氧间歇训练（HIIT），还有一种低氧训练协议，即增量低氧训练，它通过逐渐降低氧浓度并增加运动强度来进行。这种方法已被研究用于提高自行车运动员和次精英级男子短距离冲刺轻舟运动员的有氧能力和耐力表现。在Czuba等人的研究中，经过3周的增量低氧训练，自行车运动员的VO2max增加了3.98%，乳酸阈值、功率输出和平均速度也有所提高，但血液学变量没有显著差异。
Bonetti等人的研究显示，经过3周增量低氧处理的轻舟运动员峰值功率提高了6.8%，平均重复冲刺功率提高了8.3%，血红蛋白浓度上升了3.6%，但乳酸阈值、平均500米功率、VO2max或运动经济性没有显著改善。Nishiwaki等人发现，经过10天低氧训练的绝经后女性，内皮依赖性血管舒张（FMD）得到了改善。
低氧亚极量运动训练和组合训练
低氧亚极量运动训练和组合训练是低氧训练的两种形式，它们可以在不同程度上提高运动表现和生理适应。亚极量运动是在有氧训练后进行的，其特点是在相同绝对强度下运动时，血乳酸浓度较低。
研究表明，低氧环境可以增加无氧代谢和肌肉的氧供应，导致代谢应激增大，表现为降低的SpO2、VO2和氧脉，以及增加的呼吸交换比。此外，骨骼肌氧合反应也发生了显著变化，但低氧亚极量运动训练似乎对血液流变特性没有显著影响。
在低氧环境中的组合训练通过结合不同的训练协议来优化运动表现。
例如，Roels等人的研究表明，尽管VO2max没有显著提高，但在海平面条件下，PPO表现显著提高，特别是在低氧条件下训练的组别中。另一项研究中，游泳运动员在低氧环境中接受了包括亚强度有氧运动和高强度自行车训练的组合训练，结果显示VO2max、无氧功率输出和游泳表现显著提高。
在恢复和睡眠状态下暴露于低氧环境
恢复低氧训练协议通过在非训练时间将运动员暴露于低氧环境，旨在提高运动表现和生理适应。研究表明，这种方式可以在不干扰正常训练强度的情况下，通过增加最大氧气摄取量（VO2max）和改善运动表现，对运动员产生积极影响。
研究数据：
Katayama等人[38]：
参与者：15名中长跑运动员
VO2max：75%亚极量运动
低氧条件：12.3%氧浓度
结果：VO2max提高7.0%，3000米跑表现显著相关Gore等人[39]：
参与者：特别训练的耐力运动员
低氧条件：14.3%氧浓度，睡眠20-23天
结果：氧气摄取量提高12.4%，跑步表现改善Saunders等人[40]：
参与者：同上
低氧条件：同上
结果：VO2peak显著增加，亚极量训练强度下氧气摄取效益显著增加Truijens等人[41]：
参与者：经过训练的游泳运动员和长跑运动员
低氧条件：每周5天，每天3小时，持续4周
结果：VO2max提高0.02%
低氧暴露训练对HIIT中有氧运动表现的影响
低氧暴露训练在高强度间歇训练（HIIT）后对有氧运动表现有显著影响，促进了多种生理适应和血液学变量的变化。这些变化包括增加的促红细胞生成素（EPO）、低氧诱导因子1（HIF-1）、一氧化氮水平、血管内皮生长因子（VEGF）、转化生长因子β（TGF-β）以及炎症相关细胞因子TNF-α。低氧暴露增加了红细胞体积和氧气输送效率，刺激了EPO的产生，并在骨骼肌中诱导了生理和结构变化，这些变化有助于氧化过程和运动表现的提升。
低氧训练还改善了心肺健康的关键指标，如通气效率（VE）、心率（HR）、氧气消耗量（VO）、最大氧气消耗量（VO2max）、血氧饱和度（SpO2）、血乳酸水平、心率变异性、血液动力学功能和每搏输出量。此外，低氧暴露训练的好处还包括增强肌肉灌注、延迟疲劳、改善快肌纤维的利用，以及减少对无氧能量途径的依赖。然而，长期暴露于低氧环境可能会有一些不利影响，如肌纤维线粒体含量减少和氧化代谢向碳水化合物依赖的转变。
研究数据：
EPO产生增加：与低氧暴露时间成正比[43]。
骨骼肌氧化过程改善：通过系统降低的低氧浓度训练[13,14]。
心肺健康指标改善：包括VO2max、SpO2等[2,37,38]。
血液动力学变量增加：如EPO、HIF1、一氧化氮等[2,37,38]。
肌肉灌注增强和疲劳延迟：通过低氧暴露训练[19]。
线粒体含量减少：长时间低氧暴露可能导致[19]。
低氧暴露训练对力量表现的影响
低氧暴露训练对提高无氧运动表现具有积极作用，特别是在峰值力量和平均力量方面。这种训练可以促进ATP产生更多地依赖糖酵解过程，同时减少氧化磷酸化中的脂肪使用，提高兴奋-收缩过程的效率，并可能使线粒体调节更趋向氧化型。这些适应性变化有助于提高运动效率和无氧能力。
研究数据：
峰值力量和平均力量增加：低氧暴露训练后显著增加[1,19,20,31]。
ATP产生：向增加的糖酵解贡献转变[38]。
能量底物利用：增加碳水化合物利用，减少脂肪使用[17,45]。
兴奋-收缩效率：运动导致效率提高[46]。
线粒体调节：向更氧化的线粒体调节转变[47]。
Faiss等人[19]：活动肌肉内血流变异性增加。
Hamlin等人[21]：间歇性低氧训练改善无氧表现，对20公里计时赛表现影响不大。
Bonetti等人[16]：
峰值功率提升：6.8%
平均重复冲刺功率提升：8.3%
血红蛋白浓度增加：3.6%
在HIIT中训练持续时间和运动员熟练度的影响
研究显示，在低氧环境中进行高强度间歇训练（HIIT）能够在一定程度上提高有氧和无氧的运动表现。间歇性高强度低氧训练（HHIIT）对心肺耐力、最大氧气摄取量（VO2max）、功率输出以及血液学变量的适应等方面均有正面影响。然而，这些训练效果受到运动员的熟练度、训练持续时间以及氧浓度等因素的影响，存在一定的不一致性。
研究数据：
氧浓度范围：14%至15.3%，有助于提高运动表现。
短期IHIT（4周）：氧浓度14.6%，自行车运动员血液学变量显著变化，VO2max增加。
长期HIIT（7周）：3000米海拔模拟，氧浓度14.6%，未观察到VO2max明显改善趋势。
篮球运动员（3周HHIIT）：15%低氧浓度，VO2max增加7.8%，Delta乳酸减少。
专业自行车运动员：低氧组与海平面组相比，运动特定表现和血流改善更显著。
长跑运动员（平均年龄18.9岁）：两周三组HIIT，低氧组生理参数较低，但无统计显著性。
未来考虑
确定不同运动项目的训练方案时，必须考虑氧浓度、暴露协议和训练周期等因素。在低氧环境下进行的高强度间歇训练（HIIT）可以增强心肺功能、功率输出、血液动力学功能，并改善运动表现。然而，这些改善并不一定总能转化为有效结果，因为它们受到训练持续时间和运动员熟练度的影响。在高海拔地区实施的低氧高强度间歇训练（HHIIT）可能为运动员带来显著益处。除了HHIIT，增量协议、亚极量运动、综合训练和恢复状态下的低氧暴露也能促进生理适应和运动表现的提升。需要进一步研究以制定定制化的低氧训练协议，满足不同运动员的具体特征和生理需求。递增低氧暴露训练有助于提升运动表现和心肺健康，但关于不同强度训练的研究还不够充分。亚强度和综合低氧暴露训练协议适用于需要特定技术训练的运动项目，如拳击、跆拳道和羽毛球。在恢复和睡眠期间的低氧暴露减少了对训练强度的影响，有助于维持训练效果。
