2017年3月3日 星期五

[健康運動系列] 低氧運動環境提升有氧與燃脂的能力

其實我們日常生活中,無時無刻都在消耗脂肪。直到我們增加運動強度,才會開始減少脂肪消耗的比例和增加碳水化合物消耗的比例。不過比例也只是一個相對反應強度的概念,像我這樣的一般人,平常趕個公車的運動強度就已經到達我的高標;對於couch potato來說,站起來去廁所可能就是高強度運動了。
人體在使用能源的過程是一個脂肪和醣類燃燒的比例分配,不過因為碳水化合物存量少,又是大腦必須能量來源,不足夠時大腦便會啟動各種機制強迫身體停止運動,像是疲勞、休克等都是大腦的自我保護機制。但是脂肪的燃燒(或是克氏循環),關鍵的決定因子就是氧氣。運送和使用氧氣的能力越強,就能越晚使用碳水化合物,運動表現就能越好。



LT, Lactate Threshold,乳酸閾值,這個點之後隨著運動強度的提升,身體累積乳酸的量也逐漸提高,這個點可以代表有氧運動和無氧運動的界線,因為丙酮酸無法再被快速氧化而開始累積,使乳酸大量產生。而這個圖告訴我們隨著訓練,有氧運動的界線能夠有所提升,就能在以前進行無氧運動的強度,使用脂肪產生能量,進而省下更多碳水化合物。
而這篇登山文章的運動模式,和一般我們常見的長時間有氧運動最大的差別,就是高海拔的"氧氣分壓"。
在洛磯山脈裡平均超過3000公尺的海拔,中間還有幾座超過4000公尺的高峰,這裡的大氣壓和氧氣分壓(濃度)大約是海平面的六七成左右。在這樣的環境下生活並運動一個月四週,能讓身體產生非常不一樣的結果。


身體血液運送氧氣的過程就像是捷運載客,氧氣是乘客,而紅血球就是車廂。因為車廂車門的大小關係,所以每次能擠進車廂的人就是固定的比例,舉例來說:人多的時候因為大家會一直推,能擠進去的人就多;人少的時候沒有那麼多推力,慢慢來就還是有人沒辦法上車。用數字舉例的話,目前車門大小只能讓月台上八成的人擠進車廂,100個人在月台時,就有80個人擠上車;50個人在月台時,同樣地也只有40個人上車。


回到生理學的角度,我們的紅血球也是靠濃度梯度來抓取氧氣,所以當外在的氧氣濃度降低(人潮減少),紅血球攜帶的氧氣也就減少(上車的人減少)。當身體需要的氧氣不夠時,我們會加快呼吸的頻率,就像一直把月台的手扶梯加快一樣。頻繁換氣的目的並不是為了吸進更多的氣體,因為並沒有辦法讓上車的人變多。身體這樣做的原因是一個中樞神經的反射反應,目的是為了調節血液的酸鹼值(所以也會尿多),以提升紅血球攜帶氧氣的能力,就像是把車門變大。除了把車門變大,還有把列車開快一點、班次變密集的方法,達到增加運量的效果。同樣地,心臟的收縮頻率加快,就是讓血液循環加速。(心搏加速的原因也和血漿量下降相關,和呼吸、尿量提升的水分流失有關)


但是這些方法都有其極限,心臟不能無限制地加速,酸鹼值也只能在小小的範圍內微調。所以身體能負荷的運動強度(就是上圖的VO2max),就會隨著海拔(氧氣的濃度)而降低,海拔三千公尺所能負荷的強度上限約剩下八成。


不過剛剛提到眾多列車運量提升的辦法,還有一個沒提到,那就是──把列車增長、多掛幾節車廂。前面沒有提到的原因,是因為加掛車廂和加速、開門不同,是不能一蹴可幾的,要給身體一點時間的努力打造車廂。
回到身體構造,加掛車廂就是產生更多的紅血球。叫身體產生更多紅血球的物質就是紅血球生成素(EPO),也是目前禁藥的名單之一,被列為禁藥的原因當然先是因為對運動表現有所提升(爆發力與持久力都有顯著提升),也因為改變血液黏稠度(變濃變黏而容易心肌梗塞)有數起致死案例而被禁止。另外,加掛車廂也有"借車廂"的辦法,過去運動員會把自己或別人的血液輸入到自己體內,以追求更好的表現(也確實有效),但也因為會增加血栓和心衰竭的發生機率而不再被使用。而長時間待在山上的身體變化,則因為呼吸+飲食+排泄等多重調控,是一個身體長期對外在環境的自然反應,所以不會有像是打禁藥的風險。


前面提到的都是紅血球與氧氣,當然就是和有氧運動有關。如果在需氧量較低的運動呢?很有趣的就是在高海拔因為空氣阻力低的關係,不用耗氧的無氧運動表現反而有些微的提升!





同樣的概念,有報告指出訓練面罩(training mask)的運動表現提升效果不佳。因為氣體(氧氣)吸入的體積多寡不是運動表現的關鍵(就算面罩能增強肺部功能),我們的列車就是這麼大,月台上的人和手扶梯的速度對於載客量的提昇沒有相關。在海平面的話,就算是吸純氧,運動表現也不會有所提升,因為大部分有氧運動表現的決定因子就是紅血球。在海平面時,純氧讓月台上準備上車的人比較多,推擠力道更大,但是車廂最多就只能裝80人,月台上2000個人或是100個人都還是只能上80個。


如果真的很追求運動表現的提升(競技等級),要記得(長時間)生活在高海拔,訓練在低海拔。因為最一開始我們提到運動強度會隨著海拔提升而遞減。所以為了維持高強度的訓練,還是要在低海拔的地方找回自己的極限,否則儘管攜氧量因為生活在高海拔提升,但身體對高強度的運動已經不再熟悉。



 

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