成功的耐力训练涉及对训练强度､训练时间和训练频率的控制,其目标是有效的提高运动成绩并减少训练所带来的负面影响｡因此,找到最适合的训练模式对于提高耐力运动员的运动成绩至关重要｡耐力训练强度可以根据多种测量方法进行量化,其指标包括心率､血乳酸､最大摄氧量百分比､通气无氧阈以及Borg主观疲劳等级等｡以通气无氧阈为例,耐力训练强度可根据第一通气阈和第二通气阈划分为三个区域:低于第一通气阈值的是低强度区(Z1);在第一和第二通气阈值之间的是中等强度区(Z2);位于第二通气阈值以上的是高强度区(Z3)｡目前比较常见的耐力训练模式有三种:乳酸阈训练法(threshold training,THR)､金字塔训练法(pyramidal training,PYR)以及两极化训练法(polarized training,POL)｡乳酸阈训练主要在Z2区进行训练,其余训练时间在Z1区和Z3区｡金字塔训练则大部分训练时间在Z1区进行,其余训练时间在Z2区进行,Z3区的训练时间最少｡而两极化训练是指大部分训练时间(75%~80%)在Z1区进行,少部分训练时间(0~10%)在 Z2 区进行,其余训练时间(15%~20%)在Z3区进行(如图1)｡

三种训练模式产生的训练效果及其生理学机制有所不同｡既往多项研究表明,耐力运动员的训练应以低强度为主､结合少量高强度训练,这种两极化训练模式更有利于提高其运动成绩｡然而,目前尚未见研究从运动水平的角度探讨两极化训练对运动表现､最大摄氧量(maximal oxygen uptake,VO_2max)､无氧阈(anaerobic threshold,AT)以及运动经济性(running economy,RE)的影响｡此外,两极化训练的生理学机制也是近些年的研究热点｡本研究将国家队耐力运动员和精英耐力运动员(elite athlete)界定为高水平耐力运动员,训练有素的运动员(well-trained athlete)界定为中等水平耐力运动员,休闲耐力运动员(recreational athlete)界定为低水平耐力运动员｡基于这一分类框架,本文旨在分析两极化训练对不同水平耐力运动员有氧能力的影响及其可能的生理学机制,为两极化训练在耐力运动员中的应用提供科学依据和理论支持｡

两极化训练对高水平耐力运动员的运动表现具有显著提高作用｡Kim等研究了两极化训练对越野滑雪运动员的影响,对8名国家级越野滑雪运动员和8名国家级冬季两项运动员进行了为期12周的两极化训练,发现运动员在跑步机上的最大运动时间明显增加,500米滑雪测功仪的测试成绩也有明显提高｡尹一全等对我国15名高水平越野滑雪运动员(其中男子5名､女子10名)进行了8周的两极化训练,发现训练后运动员的长距离专项成绩显著提高(男子15km成绩,女子10km成绩)｡

两极化训练对中等水平耐力运动员的运动表现也具有提高作用｡Neal等分析了6周两极化训练和乳酸阈训练对12名训练有素男自行车运动员的影响,发现两极化训练显著提高了运动员在40公里计时赛上的成绩｡Filipas等将60名训练有素的男性跑步运动员随机分为四组(金字塔训练组､金字塔训练+抗阻训练组､两极化训练组､两极化训练+抗阻训练组),也发现两极化训练能提高运动员的5km成绩｡

对于低水平耐力运动员来说,两极化训练同样能提高其运动表现｡Muñoz等发现休闲耐力跑运动员进行10周两极化训练后提高了10公里的跑步成绩｡虽然两极化训练能够提高低水平耐力运动员的运动表现,但其训练效果与其他训练方法相比没有显著差异｡Zinner等将42名休闲跑步运动员分成高强度组､低强度组和两极化训练组,发现三个组都提高了5000米的成绩,但组间没有明显差异｡此外,在相同的训练效果下,两极化训练的效率更低｡有研究证实,两极化训练和乳酸阈训练都能提高低水平耐力运动员的运动表现,且提升幅度相似,但乳酸阈训练法节省了17%的训练时间｡

综上所述,从运动表现的角度来看,两极化训练更适合高､中水平耐力运动员｡虽然两极化训练对各个水平耐力运动员的运动表现都有促进作用,但对于低水平耐力运动员而言,其训练效率较低｡可能是水平较低的耐力运动员更需要中等强度持续训练或者高强度训练来刺激他们的心肺功能,而不是大量的低强度训练｡

2.1 两极化训练对最大摄氧量的影响

两极化训练能显著提高高水平耐力运动员的最大摄氧量｡Fiskerstrand 等记录了自1970年至2001年里优秀赛艇运动员的训练负荷情况,发现优秀赛艇运动员高强度训练的比例逐渐减少,而低强度训练的比例逐渐增加,训练强度的分布趋向于两极化｡在这种情况下,优秀赛艇运动员的最大摄氧量增加了12%｡Ki等的研究也发现两极化训练能提高高水平耐力运动员的最大摄氧量｡然而,也有一些研究发现两极化训练对高水平耐力运动员最大摄氧量的影响并不明显｡Treff等比较了国家精英男子赛艇运动员进11周金字塔训练与两极化训练的适应性变化,发现两组运动员的最大摄氧量都没有明显变化｡这种差异可能是由于Treff的研究中,Z1区的训练时间所占比例过大(93%),而Z2区和Z3区所占的训练时间比例过小,缺乏足够的高强度刺激,无法对运动员引起有效的生理适应｡总之,目前大部分研究认为两极化训练可以有效提高高水平耐力运动员的最大摄氧量｡

此外,两极化训练也能提高中等水平耐力运动员的最大摄氧量｡Stöggl 等发现在针对中等水平耐力运动员的干预中,与乳酸阈训练､高强度训练及高容量训练相比,采用两极化训练模式时,运动员摄氧量峰值的提升幅度最为显著｡Hebisz等对训练有素的山地自行车运动员分别进行传统的耐力训练和两极化训练,经过8周的训练后,发现只有两极化训练组的最大摄氧量有明显增加｡Hebisz等比较了板块训练[交替进行17天低强度训练和11天高强度训练(含冲刺间歇训练､高强度间歇训练]和两极化训练对20名训练有素的山地自行车运动员最大摄氧量的影响,结果显示与板块训练相比,两极化训练对发展最大摄氧量更有效果｡

但对于低水平耐力运动员而言,两极化训练对其最大摄氧量似乎没有明显影响｡Festa等将38名休闲跑步运动员随机分配到2种不同的训练模式中(两极化训练和乳酸阈训练),进行了为期8周的训练｡结果发现两极化训练提高了低水平耐力运动员在最大摄氧量下的速度,但最大摄氧量的值没有明显变化｡Perez等对20名休闲耐力跑运动员分别进行了12周的乳酸阈训练和两极化训练,结果也发现两极化训练组中,运动员最大摄氧量的值没有变化｡

两极化训练能使高､中水平耐力运动员的最大摄氧量提高,而对水平较低的耐力运动员无明显影响｡这可能是因为高､中水平耐力运动员的最大摄氧量水平较高,限制其最大摄氧量的主要因素是机体的外周适应能力(核心是氧利用能力,其生理基础包括线粒体浓度和毛细血管密度等),两极化训练中大量的低强度训练能够提高机体的外周适应,从而提高最大摄氧量｡而低水平运动员的中枢适应能力(核心是氧运输能力,其生理基础包括心脏大小和血红蛋白量等)仍有较大提升空间,限制低水平耐力运动员最大摄氧量的最主要因素依旧是中枢适应能力,大量低强度训练不能有效提高机体的中枢适应能力,因此两极化训练对低水平耐力运动员的最大摄氧量无明显影响｡

2.2 两极化训练对无氧阈的影响

通过对两极化训练影响高水平耐力运动员无氧阈的研究进行系统性文献检索发现,目前仅有1项研究涉及了此方面的内容｡Schneeweiss等进行了一项随机对照实验,比较了两极化训练和低强度训练对18名高水平山地越野自行车运动员的生理参数和比赛成绩的影响,他们将运动员随机分为两极化训练组和低强度训练组,进行4周干预,研究结果显示,两极化训练提高了运动员的个体乳酸阈值｡虽然此项研究的结果表明,两极化训练能提高高水平耐力运动员的无氧阈,但还需要更多的证据来支撑此观点｡

两极化训练似乎能够提高中等水平耐力运动员的无氧阈｡Neal等的随机对照实验发现,在两极化训练组中,运动员的乳酸阈值显著提高｡此外,两极化训练还能提高中等水平耐力运动员在血乳酸浓度为2mmol/L和4mmol/L时的运动速度｡Stöggl的研究发现,经过两极化训练后,运动员在血乳酸浓度为4mmol/L时的运动速度提高｡Hebisz同样发现两极化训练后,运动员在达到第一通气阈时的功率和第二通气阈时的功率都有所增加｡Filipas等研究了两极化训练与金字塔训练对跑步运动员的影响,将60名训练有素的男性跑步运动员随机分为4组:金字塔训练组､两极化训练组､金字塔→两极化训练组(前8周用金字塔训练法,后8周用两极化训练法)以及两极化→金字塔训练组(前8周用两极化训练法,后8周用金字塔训练法),也发现在金字塔→两极化训练组中运动员在血乳酸浓度为2mmol/L和4mmol/L时的运动速度提升幅度最大｡

两极化训练对低水平耐力运动员无氧阈的影响仍存在争议｡有研究认为,两极化训练能够提高低水平耐力运动员的无氧阈｡Festa等发现两极化训练能使低水平运动员的通气阈值提高｡然而,也有研究认为,两极化训练对低水平耐力运动员无氧阈的影响并不明显｡Selles-Perez等研究了休闲铁人三项运动员进行两极化训练和金字塔训练后的效果差异,研究显示,两种训练方法对铁人三项运动的三个部分(自行车､跑步和游泳)都产生了积极的影响,但金字塔训练使运动员的无氧阈提高了,而两极化训练没有提高运动员的无氧阈｡因此,两极化训练对低水平耐力运动员无氧阈的影响尚未确定,这可能与受试者的训练项目､干预时间以及训练强度分布的策略有关｡

综上所述,目前可以得出的结论是,两极化训练能提高中等水平耐力运动员的无氧阈以及血乳酸浓度为2mmol/L和4mmol/L时的运动速度｡而两极化训练对高､低水平耐力运动员无氧阈的影响尚不明确,未来还需要继续研究｡

2.3 两极化训练对运动经济性的影响

由于目前关于两极化训练对耐力运动员运动经济性影响的研究较少,针对高水平耐力运动员的研究几乎没有,而通过对关于两极化训练的研究进行系统性文献搜索发现,只有1项研究是关于两极化训练对中等水平耐力运动员运动经济性的影响｡这项研究中,研究者将 48 名训练有素的跑步运动员､自行车运动员､铁人三项运动员和越野滑雪运动员随机分配到四组(高强度间歇训练､两极化训练､低强度训练､乳酸阈训练)中的一组,进行9周的训练｡结果发现以摄氧量峰值百分比表示的运动经济性仅在两极化训练后得到改善,但该结论尚需更多的实验验证｡

两极化训练对低水平耐力运动员运动经济性的影响一直存在争论｡近些年的研究认为,两极化训练不能有效提高低水平耐力运动员的运动经济性｡Zinner等的研究显示,只有低强度训练组的运动员在运动经济性上有所改善,而两极化训练组的运动员则未见明显变化｡也有研究得出了不同的结论,认为两极化训练能够改善低水平耐力运动员的运动经济性｡现有研究表明,大量的低强度持续训练可以通过提高骨骼肌中相关酶的活性和线粒体功能､优化血液功能与成分､提高缓冲能力､改善技术动作等来提高运动经济性,但前提是需要较长的训练周期｡因此,从理论和实践上来看,两极化训练中大量的低强度持续训练应该能够有效提高低水平耐力运动员的运动经济性,而出现争论的原因很有可能与Zinner的实验设计有关｡Zinner的实验中真正应用两极化训练的训练周期只有3周,较短的训练周期无法引起有效生理适应｡

综上所述,两极化训练对高､中水平耐力运动员运动经济性影响的研究太少,未来有待继续研究｡而两极化训练对低水平耐力运动员运动经济性的影响也尚无定论｡因此,建议今后的研究可进行较长周期的两极化训练干预以探究两极化训练对耐力运动员运动经济性的影响｡

3.1 训练刺激的变化

Kiely等认为训练刺激的变化是提高训练有效性的一个重要因素,即从传统的长期单一训练应激源切换到新型的多样训练应激源可能是提高有氧能力的机制之一｡单独的某一强度训练可能太过单调,尤其是乳酸阈训练和高强度训练,在训练强度较大的同时又比较枯燥乏味｡长此以往,运动员往往会丧失积极性,从而影响训练效果｡而两极化训练可以避免这种单调性,让运动员更愿意参与训练,调动运动员的积极性｡

3.2 自主神经系统的平衡

早期研究认为,运动员训练后,自主神经系统的恢复速率与运动强度有关｡Seiler发现在60%VO2max强度下进行长达120分钟的训练后,自主神经系统的恢复非常迅速｡但当运动强度增加到血乳酸浓度为3mmol/L以上时,自主神经系统的恢复速率明显下降｡随后,有研究表明,高强度训练与低强度训练会给自主神经系统带来不同的刺激作用｡Plews等研究了9名精英赛艇运动员在2012年奥运会前26周的心率变异性与训练强度分布之间的关系,结果显示高强度训练会抑制副交感神经的活动,而低强度训练会促进副交感神经的活动｡此外,强度较大的训练还会带来一些其他的不良反应｡Pla较了高水平国家游泳运动员分别进行乳酸阈训练和两极化训练后的代谢反应,发现在乳酸阈训练中糖原消耗和炎症反应较高｡高强度训练与乳酸阈训练带来的炎症反应以及自主神经系统恢复速率的下降可能会导致运动员出现过度训练综合症､最大心输出量的减少等,从而降低运动员的有氧能力｡综上所述,长期的高强度训练或乳酸阈训练会使运动员交感神经的压力增加,自主神经系统的恢复速率减慢｡而两极化训练中低强度训练与高强度训练的结合可以在保证训练效果的同时,还能促进自主神经系统的恢复并抵消乳酸阈训练和高强度训练可能产生的负面影响(例如,自主神经和激素失衡､底物耗竭和细胞毒性等)从而提高耐力表现｡对于运动员来说,这种自主神经的平衡非常重要｡虽然目前关于运动强度和持续时间如何结合来调节优秀运动员细胞信号的表达尚不清楚,但这种细胞水平的刺激必须在保证机体自主神经系统平衡的同时才能实现｡

3.3 线粒体的合成

Coffey等发现在不同方式的训练后,似乎有四个主要途径可以促进骨骼肌线粒体的合成｡其中最重要的是兴奋-收缩耦联时肌肉中钙浓度的增加以及肌肉中能量状态的改变( 图2)｡首先是兴奋-收缩耦联时肌肉中钙浓度的增加,研究发现长时间的耐力运动会使肌肉内的Ca2+浓度增加,Ca2+可以激活钙调蛋白激酶(calcium-calmodulin kinases,CAMK),CAMK 会刺激到下游目标过氧化物酶体增殖激活受体γ辅助激活因子α(peroxisome proliferator activated receptor gamma coactivator-α,PGC-1α),PGC-1α被称为线粒体生物生成的“主开关”,其与有氧能力存在着密切的关系,能够促进线粒体的合成并提高氧化代谢能力｡其次是肌肉中能量状态的改变(即ATP浓度下降),在大强度运动中,运动训练会使人体内的ATP浓度下降,而单磷酸腺苷(adenosine-monophosphate,AMP)浓度会上升,AMP 会激活蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK),AMPK 会刺激到同样的下游目标 PGC-1α｡Gibala等的研究发现在4次30秒高强度训练后,AMPK立即增加,随后PGC-1α也增加,并且这是在CAMK 没有增加的情况下发生的｡也就是说,两极化训练中的高强度训练和低强度训练可以通过不同的途径驱动线粒体蛋白增殖的基因表达,从而提高有氧能力｡这也是两极化训练比乳酸阈训练更有优势的原因之一,因为乳酸阈训练无法有效刺激到CAMK或AMPK,进而促进线粒体的合成｡

3.4 单羧酸转运蛋白(MCT)的影响

单羧酸转运蛋白(monocarboxylate transporter,MCT)有多种亚型,而在骨骼肌中最重要的亚型是单羧酸转运蛋白1(monocarboxylate transporter1,MCT1)和单羧酸转运蛋白 4(monocarboxylate transporter4,MCT4)｡Neal等研究了两极化训练对MCT的影响,发现两极化训练不能使训练有素自行车运动员的MCT1含量发生显著变化,表明线粒体氧化酶活性没有得到提高,这可能是因为受试者的运动水平较高,在干预前线粒体氧化酶的活性就已经处于较高水平,难以进一步提高｡但该研究还表明两极化训练对MCT4有良好的刺激,能促进MCT4含量的增加,MCT4被认为有助于氢离子和乳酸从细胞膜中排出,维持细胞内pH值和乳酸浓度的稳定,可以减轻高强度训练中疲劳的发展｡有人质疑该研究结论,认为MCT1和MCT4都应该增加,而MCT1含量没有发生明显变化的原因可能是MCT1对运动的反应程度受训练后肌肉活检时间的影响｡该研究中,活检是在最后一次训练24小时后获取的,这有可能导致MCT1的变化已经趋近于安静水平｡因此,目前研究表明两极化训练可以使MCT4的含量增加,从而提高有氧能力,但对MCT1的影响还有争议,未来还需要深入研究｡

综上所述,当前的研究认为两极化训练中的高强度训练和低强度训练结合,能够减少训练的单调性并促进线粒体的合成,从而提高耐力运动员的有氧能力｡更重要的是,两极化训练中大量的低强度训练有利于促进自主神经系统的平衡,减少运动员的疲劳｡两极化训练在保证训练效果的同时,还能减缓疲劳的发展｡然而,关于两极化训练对MCT的影响还有一定争议,未来仍需要进一步研究加以证实｡

两极化训练近些年备受关注｡研究表明,两极化训练有利于提高高､中水平耐力运动员的有氧能力,可能是更适合高､中水平耐力运动员的训练方法｡目前,关于两极化训练的机制研究仍待进一步探究,已知的可能机制有训练刺激的变化､自主神经系统的平衡､线粒体的合成以及MCT的影响,但是否能解释两极化训练产生的效果还需要更多的证据支持｡已有研究由于受试者和训练变量的不同,出现了一些不同的结果｡因此,许多结论还需要考虑是否受到了其他因素的影响｡在两极化训练影响有氧能力的机制研究方面,尚需更多的分子水平探究,未来还需要更多两极化训练对耐力运动员无氧阈和运动经济性影响的研究｡

本文局限性:

(1) 未充分考虑性别和年龄因素对两极化训练效果的影响,不同性别和年龄段的耐力运动员在两极化训练中可能呈现出不同的适应情况｡

(2) 所涵盖的耐力项目包括赛艇､越野滑雪､铁人三项以及山地自行车等,尽管它们同属耐力运动范畴,但各自具有独特的生理和技术特点｡而两极化训练在不同耐力项目上的应用与效果可能存在差异｡

(3) 在区分耐力运动员的运动水平时,主要依据文献中的主观描述,存在一定的主观性,不同的分类标准可能导致研究结果产生变化｡

(4) 未讨论运动强度分布对训练效果的影响｡即使同为两极化训练,不同的运动强度分布也可能带来截然不同的训练效果｡过度依赖高强度训练可能导致过度训练,增加受伤风险;缺乏足够的恢复时间,可能导致身体疲劳累积,影响长期表现｡若低强度训练过多,可能缺乏足够的高强度刺激,导致竞技表现提升缓慢｡长期进行低强度训练还可能导致肌肉力量和爆发力的下降,对于需要快速提升竞技水平的运动员来说,这可能并非最有效的训练方式｡因此,找到训练强度配比的平衡,才是实现“最佳”两极化训练的关键｡

未来研究应充分考虑性别､年龄､运动强度分布及具体运动项目等因素对两极化训练效果的影响,以更有针对性地探究两极化训练方法对耐力运动员有氧能力的具体作用｡

参考文献：略

作者：李超翔 汪军

单位：武昌理工学院健康与护理学院

        北京体育大学运动人体科学学院

来源：中国运动医学杂志2025年8月第44卷第8期