運(yùn)動(dòng)生理學(xué)-1213有氧工作能力

第五章

有氧運(yùn)動(dòng)能力某女性身高160cm，體重長(zhǎng)期穩(wěn)定在75kg，經(jīng)營(yíng)養(yǎng)監(jiān)控計(jì)算其每日熱量攝入為2500Kcal?，F(xiàn)該女性希望通過(guò)每天慢跑來(lái)達(dá)到一周減重1kg的目標(biāo)，請(qǐng)問(wèn)每天應(yīng)該慢跑多長(zhǎng)時(shí)間？Exerciseismedicine

TheroleofAMPK/mTOR/S6K1signalingaxisinmediatingthephysiologicalprocessofexercise-inducedinsulinsensitizationinskeletalmuscleofC57BL/6mice.

XiaoleiLiu,HairuiYuan,etal.BBA(2012)1716–1726.Themiceinitiallyranattheintensityof50%VO2maxfor20min/dayduringthefirstweek;thereafter,therunningintensityandtimewereincreasedto75%VO2max(12m/min)for60min/day.……Insummary,exercisetraininginhibitsSREBP-1ccleavagethroughAMPK/mTOR/S6K1signaling,resultingindecreasedintramyocellularlipidaccumulation.OurresultsprovidenewinsightsintothemechanismbywhichAMPK/mTOR/S6K1signalingaxismediatesthephysiologicalprocessofexercise-inducedinsulinsensitization.第一節(jié)：概述有氧耐力（aerobiccapacity）：是指人體長(zhǎng)時(shí)間從事有氧運(yùn)動(dòng)（以有氧代謝供能為主的運(yùn)動(dòng)）的能力。O2在體內(nèi)的運(yùn)輸過(guò)程1.經(jīng)呼吸道將氧吸入肺泡

2.肺泡氧分壓高，靜脈血氧分壓低，氧進(jìn)入血液

3.氧氣與血紅蛋白結(jié)合物理溶解1.5%，98.5％進(jìn)入紅細(xì)胞與血紅蛋白結(jié)合成氧合血紅蛋白4.HbO2經(jīng)：肺靜脈左心房左心室主動(dòng)脈毛細(xì)血管組織

5.組織中氧和血紅蛋白解離釋放出氧，供組織利用以上過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)均對(duì)人體利用O2的能力產(chǎn)生關(guān)鍵影響；人體利用O2的能力越高，則有氧運(yùn)動(dòng)（工作）能力越強(qiáng)；①②③④需氧量（oxygenconsumption）是指人體為維持某種活動(dòng)所需要的氧量。單位時(shí)間需氧量與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度正相關(guān)；但總需氧量主要受運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間決定。成人安靜時(shí)的需氧量與體重正相關(guān)。攝氧量（oxygenuptake）單位時(shí)間內(nèi)，機(jī)體攝取并被實(shí)際消耗或利用的氧量。安靜時(shí)，需氧量=攝氧量（約3.5ml/kg/min）隨運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增加，需氧量>攝氧量測(cè)量攝氧量計(jì)算需氧量運(yùn)動(dòng)的凈需氧量（單純由運(yùn)動(dòng)引起的額外耗氧量）

=(運(yùn)動(dòng)時(shí)每分?jǐn)z氧量-安靜時(shí)每分?jǐn)z氧量)×運(yùn)動(dòng)時(shí)間+(恢復(fù)期每分?jǐn)z氧量-安靜時(shí)每分?jǐn)z氧量)×恢復(fù)時(shí)間運(yùn)動(dòng)的總需氧量

=運(yùn)動(dòng)時(shí)每分?jǐn)z氧量×運(yùn)動(dòng)時(shí)間+(恢復(fù)期每分?jǐn)z氧量-安靜時(shí)每分?jǐn)z氧量)×恢復(fù)時(shí)間即：運(yùn)動(dòng)時(shí)耗氧量+運(yùn)動(dòng)后過(guò)量氧耗舉例：計(jì)算某人蹬車(chē)5分鐘的需氧量安靜攝氧量：300ml/min蹬車(chē)5分鐘攝氧量：3300ml/min

恢復(fù)時(shí)間30分鐘

攝氧量：500ml/min凈需氧量=（3300ml/min-300ml/min）×5min+（500ml/min-300ml/min）×30min=21升總需氧量=3300ml/min×5min+（500ml/min-300ml/min）×30min=22.5升當(dāng)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度增大時(shí)，需氧量上升，攝氧量也隨之上升，但攝氧量不能滿足需氧量時(shí)，出現(xiàn)氧的虧欠。糖酵解磷酸原有氧氧化需氧量運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度時(shí)間（分鐘）04210.51.532.53.5

氧虧（oxygendeficit）

運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，機(jī)體攝氧量滿足不了運(yùn)動(dòng)實(shí)際需氧量，造成氧的虧欠稱為氧虧。較低運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的開(kāi)始階段，由于內(nèi)臟器官（氧運(yùn)輸系統(tǒng)）生理惰性，導(dǎo)致攝氧量不能及時(shí)提高到需氧量水平；較高運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，除開(kāi)始階段生理惰性因素外，即便是整個(gè)機(jī)體興奮性達(dá)到高峰，攝氧量也不能滿足需氧量；氧虧和運(yùn)動(dòng)后過(guò)量氧耗示意圖

運(yùn)動(dòng)后過(guò)量氧耗（excesspost-exerciseoxygenconsumption,EPOC）運(yùn)動(dòng)后的恢復(fù)期，機(jī)體的耗氧水平高于運(yùn)動(dòng)前（安靜狀態(tài)）耗氧水平的現(xiàn)象稱為運(yùn)動(dòng)后過(guò)量氧耗運(yùn)動(dòng)后過(guò)量氧耗影響因素1）運(yùn)動(dòng)使體溫升高，參與代謝的酶類(lèi)活性增強(qiáng)

占運(yùn)動(dòng)后過(guò)量氧耗的60-70%（Hegberg）2）兒茶酚胺、甲狀腺素和腎上腺皮質(zhì)激素的升高

促使Na-K泵活性增強(qiáng)，使機(jī)體處于高代謝水平3）運(yùn)動(dòng)后磷酸肌酸的再合成和乳酸的清除4)肌細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度增加，刺激線粒體呼吸和誘發(fā)肌肉震顫第二節(jié)代謝當(dāng)量及其應(yīng)用代謝當(dāng)量:運(yùn)動(dòng)的耗氧量與安靜時(shí)耗氧量的比值稱為代謝當(dāng)量(MetabolicEquivalent，MET)。1MET相當(dāng)于耗氧量250ml/min或3.5ml/kg·minMET是以安靜時(shí)機(jī)體的耗氧量（能量消耗）水平為基準(zhǔn)，可以衡量運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，亦可以用于評(píng)價(jià)機(jī)體運(yùn)動(dòng)時(shí)的相對(duì)能量代謝水平，在運(yùn)動(dòng)處方的制定和計(jì)算運(yùn)動(dòng)中能量消耗具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。計(jì)算舉例某體重85kg受試者完成5min蹬車(chē)運(yùn)動(dòng)的氣體分析如下，計(jì)算該項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的MET值和能量消耗。時(shí)間內(nèi)容攝氧量(L)CO2產(chǎn)量(L)5分鐘安靜1.5001.3005分鐘蹬車(chē)16.50016.50030分鐘恢復(fù)15.00013.0001.MET的計(jì)算安靜耗氧量：300ml/min運(yùn)動(dòng)耗氧量：運(yùn)動(dòng)時(shí)耗氧量+運(yùn)動(dòng)后過(guò)量氧耗5min蹬車(chē)過(guò)程中耗氧量：16.5L恢復(fù)期的過(guò)量氧耗：15L-0.3L/min×30min=6L5min蹬車(chē)總耗氧量：16.5+6=22.5L單位時(shí)間運(yùn)動(dòng)耗氧量：4500ml/min本項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的MET值：4500/300=15MET時(shí)間內(nèi)容攝氧量(L)CO2產(chǎn)量(L)5分鐘安靜1.5001.3005分鐘蹬車(chē)16.50016.50030分鐘恢復(fù)15.00013.000常用日常生活、娛樂(lè)及工作活動(dòng)MET量表生活活動(dòng)MET職業(yè)活動(dòng)MET娛樂(lè)活動(dòng)MET進(jìn)食1.4秘書(shū)1.6打牌1.5-2.0坐便3.6機(jī)械組裝3.4拉小提琴2.6穿衣2磚瓦工3.4有氧舞蹈6站立1織毛衣1.5-2.0跳繩12洗手2寫(xiě)作2網(wǎng)球6淋浴3.5焊接工3.4乒乓球4.5上下床1.65油漆工4.5桌球2.3掃地4.5開(kāi)車(chē)2彈鋼琴2.5拖地7.7縫紉1.6吹長(zhǎng)笛2鋪床3.9木工4.5打鼓3.8做飯3挖掘工7.8羽毛球5.5散步(4Km/h)3

游泳(慢)4.5下樓5.2

游泳(快)7上樓9

跑步(9.7km/h)10.2

騎車(chē)（慢速）3.5

騎車(chē)（快速）5.7

資料來(lái)源：曲綿域等.實(shí)用運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)手冊(cè).北京：北京大學(xué)醫(yī)學(xué)出版社，2003.2.運(yùn)動(dòng)能量消耗的計(jì)算直接計(jì)算法間接計(jì)算法直接計(jì)算：測(cè)吸入、呼出氣成分

分析運(yùn)動(dòng)耗氧量、二氧化碳呼出量

求出呼吸商

據(jù)呼吸商查出氧熱價(jià)

氧熱價(jià)×該時(shí)間內(nèi)的耗氧量求出總能耗總能耗-安靜能耗運(yùn)動(dòng)中的凈能耗呼吸商與氧熱價(jià)呼吸商氧化百分比（％）

氧熱價(jià)（kJ）糖脂肪0.711.1098.919.6370.7515.684.419.8420.8033.466.620.1020.8136.963.120.1520.8240.359.720.2020.8343.856.220.2570.8447.252.820.3070.8550.749.320.3570.8654.145.920.4120.8757.542.520.4620.8860.839.220.5120.8964.235.820.5620.9067.532.520.6170.9584.016.020.8721.00100.00.021.132氧熱價(jià)（kcal）4.6904.7394.8014.8134.8254.8384.8504.8624.8754.8874.8994.9114.9244.9855.047

5min安靜時(shí)的呼吸商=1.3÷1.500=0.87

5min安靜時(shí)的能耗=耗氧量×氧熱價(jià)

=1.500×4.9Kcal/L=7.4（kcal）

5min運(yùn)動(dòng)時(shí)呼吸商=16.500÷16.500=1.005min運(yùn)動(dòng)時(shí)總能耗=16.500×5.0Kcal/L=82.5（kcal）30min恢復(fù)期呼吸商=13.00÷15.00=0.8730min恢復(fù)期額外能耗=15.00×4.9-7.4÷5×30=73.5-44.4=29.1（kcal）本次運(yùn)動(dòng)的總能量消耗=運(yùn)動(dòng)時(shí)能耗+恢復(fù)期額外消耗

=82.5+29.1=111.6（kcal）時(shí)間內(nèi)容攝氧量(L)CO2產(chǎn)量(L)5分鐘安靜1.5001.3005分鐘蹬車(chē)16.50016.50030分鐘恢復(fù)15.00013.000活動(dòng)種類(lèi)活動(dòng)時(shí)間MET活動(dòng)能量消耗(KCal)睡覺(jué)12：00am~8:00am=8h0.90.9×80×8=576淋浴8:00~8:15=0.25h44×80×0.25=80洗換8:15~8：25=1/6h1.51.5×80×1/6=20進(jìn)餐8:25~9:00=7/12h1.51.5×80×7/12=70駕車(chē)9:00~9:30=0.5h22×80×0.5=80計(jì)算機(jī)伏案工作9:30~12:00=2.5h1.81.8×80×2.5=360散步談話12：00~12：30=0.5h44×80×0.5=160進(jìn)餐12:30~13:30=1h1.51.5×80×1=120快步走13:30~13:45=0.25h4.54.5×80×0.25=90腦力工作13:45~16:45=3h1.81.8×80×3=432駕車(chē)16:45~17:30=0.75h22×80×0.75=120看電視17:30~18:30=1h11×80×1=80準(zhǔn)備晚餐18:30~19:00=0.5h2.52.5×80×0.5=100進(jìn)餐19:00~19:30=0.5h1.51.5×80×0.5=60駕車(chē)19:30~20:00=0.5h22×80×0.5=80搏擊鍛煉20:00~21:30=1.5h1010×80×1.5=1200駕車(chē)21:30~21~45=0.25h22×80×0.25=40快步走21:45~22:00=0.25h4.54.5×80×0.25=90洗換22:00~22:15=0.25h2.52.5×80×0.25=50看電視22：15~24：00=1.75h11×80×1.75=140合計(jì)3948KCal間接計(jì)算法體重80kg的男子一天內(nèi)的活動(dòng)和能耗情況表引自：譚思潔等.運(yùn)動(dòng)處方理論與應(yīng)用.人民體育出版社.2007運(yùn)動(dòng)能量消耗(Kcal)=MET值×體重(kg)×?xí)r間(h)1MET代表的耗氧量=3.5ml/kg/min=3.5×60ml/kg/h1MET代表的能量消耗=3.5×60×10-3L/kg/h×4.86Kcal/L=1.02Kcal/kg/h≈1Kcal/kg/h

由于安靜時(shí)混合食物共同氧化供能，呼吸商0.85左右，對(duì)應(yīng)氧熱價(jià)約4.86

nMET強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)的能量消耗=nKcal/kg/h體重85kg運(yùn)動(dòng)者進(jìn)行5min,15MET強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)的能量消耗=15×85kg×5/60h=106.3Kcal

運(yùn)動(dòng)能量消耗(Kcal/min)=（METs×3.5Kcal/kg/min×體重(kg)/200

（該公式將氧熱價(jià)按照5Kcal/L來(lái)計(jì)算）1MET代表的耗氧量=3.5ml/kg/min=3.5×10-3L/kg/min1MET代表的能量消耗=3.5×10-3L×5Kcal/Lkg.min