高原运动效能降低及防治措施

Abstract

高原是一个低压、低氧、低温、高紫外线的特殊环境，人们在高原的运动效能普遍下降，严重影响驻守高原和进入高原人群的生活及身体健康。近年来，高原性缺氧所致损伤与防治引起了广泛关注。研究发现，急进海拔高度越高、运动持续时间越久、进驻越迅速，人的运动效能受到的影响越大。急进高原与长期驻扎高原对人的爆发力、耐力、精细化操作都存在影响。医疗技术的进步使众多预防方法已被用作习服高原环境。然而，体外干预方法成本高、易反弹且效果有限，因此，药物防治显然是更加经济的选择。化学药物通过改善心脏和大脑的缺血缺氧状态，增加肺通气量和动脉血氧合能力以及加速消除运动后不良产物堆积等机制改善高原运动效能；单味中药、中成药和复方制剂等通过促进身体新陈代谢、提高肌肉耐力、增强免疫力等机制提高运动效能。中药在改善高原运动效能损伤方面具有独特的优势和应用前景。

氧气是线粒体呼吸链高效产生能量的重要物质，对维持肌肉做功和机体运动效能起重要作用。海拔每升高100 m，大气压下降1 kPa。5 000 m海拔高度空气中的氧分压大约相当于海平面的50%。人群从平原进入高原后，缺氧会对肌肉爆发力、耐力以及精细化运动造成严重影响，导致人体运动效能下降。

缺氧不仅直接降低线粒体的能量生成，更可能阻碍氧化呼吸链的电子传递，导致过氧化物质堆积和炎症爆发。大量研究^[1-12]表明：药物特别是中药可以通过抗氧化、抗炎以及提高能量代谢酶活性等多途径改善缺氧环境下的运动效能。目前，对于高原性缺氧引起的运动效能损伤的防治研究主要集中在低氧预适应、运动预防与阶梯习服方面。药物防治是一种便捷可行的方法，然而，对于药物尤其是中成药和单味中药，尚缺乏系统性的研究。因此，笔者综述近年来相关研究结果，旨在探讨高原性缺氧所致的运动效能损伤的防治策略的可行性和有效性。

1. 缺氧对运动效能的影响

1.1. 急进高原对不同类型运动的影响

高原活动和急救等频率正不断增加，同时随着科技的发展，人们进入高原的速度也在不断加快。而急进高原可能引起头痛、心悸、恶心、眩晕等一系列的急性高原疾病(acute high-altitude sickness，AHAS)^[3]。低压低氧环境下，一系列的氧化应激与机体对抗环境的代偿将会发生，机体线粒体氧化呼吸链受到影响，能量代谢过程受到抑制，必然导致人体运动效能下降，使高原工作者无法达到工作目的甚至无法进行工作。

1.1.1. 爆发力运动

爆发力运动需要短时间内以最大做功运动。爆发力运动与肌肉间的相互协调和募集直接相关^[4]。在缺氧条件下，不同的运动时间对运动表现的影响也不同。Deb等^[5]将实验对象以运动类型分为计时组、疲劳组、间歇运动组和冲刺运动组，结果发现急进海拔3 000 m后运动持续时间较短的冲刺运动并未受到显著影响。吴洲等^[6]发现50名男性参与者从370 m急进至4 200 m时，1 000 m和100 m跑成绩均显著下滑，而立定跳远和立定投球等短时间爆发性运动未呈现明显差异。在高原开展爆发力运动时，机体主要以无氧代谢途径提供能量。无氧代谢占比升高时，乳酸堆积加重和血红蛋白(haemoglobin，Hb)氧合降低^[7-8]，影响氧运输的同时还会导致血液酸中毒，加重身体负担。高原环境对于持续的爆发力运动是存在负面影响的，对瞬时爆发性运动无显著影响。在高原连续开展爆发力运动时会由于运动产生的代谢产物堆积和氧合下降而出现运动效能的降低。

1.1.2. 耐力运动

耐力运动需要机体强大而持续的有氧氧化能力，该运动一般是将糖原和脂肪等有氧氧化分解供给能量^[9]。最大摄氧量(maximal oxygen consumption，VO_2max)作为有氧耐力运动的经典评价指标^[10]，在高强度运动负荷下呈现降低趋势。在急进高原后开展运动训练，VO_2max将出现下降，但经过适应之后，呼吸功能会得到改善，摄氧能力提高^[11]。Neya等^[12]发现14名男性大学生在模拟海拔3 000 m处每日进行10 h跑步训练后VO_2max比在1 300 m时下降8.6%。然而，单以VO_2max无法全面反映有氧运动能力，人体在心率为170次/min时的做功能力(physical work capacity at heart rate of 170 beat per minute，PWC₁₇₀)常用来综合评价高原运动效能。PWC₁₇₀表示人体心率为170次/min时的做功能力，是评价有氧运动能力的重要指标^[13]。研究^[14]发现，135名驻防官兵在平原及3 000、3 700、4 300 m时PWC₁₇₀随海拔高度增加而降低。在急进高原时，机体为了适应高原环境会产生一系列代偿反应，导致有氧代谢关键酶活性的抑制及Hb代偿性增多等。这些改变降低氧气输送效率，并抑制整个有氧代谢过程。这种急进高原导致的有氧代谢水平降低与线粒体功能和血氧结合率直接相关^[15-16]。

1.1.3. 精细化操作

精细化操作需要体力和脑力紧密结合的联合工作能力。在高原性缺氧的特殊环境中，缺氧会导致对氧气相当敏感的脑部出现一系列的功能障碍，而影响精细化操作。一项神经行为测试^[17]发现：相较于1 000 m，停留在海拔3 493 m时，人的作业后听阈显著升高，握力无显著差异，而肢体动作频率和手臂稳定性显著降低。高原性缺氧可能会引起肌肉精细协调能力下降，从而导致肢体稳定性降低^[18]。另一项研究^[19]通过模拟不同海拔高度进行各种工作项目的测试并对研究参与者进行主观感受问卷调查，结果发现：在缺氧环境下，手的协调作业能力、手的灵活性、反应时间和主观感受都受到不同程度的负面影响。短期的高原暴露导致反应能力、感知运动能力、短期听记忆能力和运动稳定性出现短暂提高后下降。急进高原会导致进入人群心率加速、搏出量减少、记忆力下降、思维判断能力减弱、反应时间延长等^[20]；也会导致身体产生一系列氧化应激反应和炎症反应，从而对大脑认知能力和肌肉协调募集能力造成不利影响^[21]。然而，在一些驾驶、遥感操纵和手术等重要工作中，任何失误都可能带来严重的后果，因此必须保证操作的准确无误。

1.1.4. 小结

急性低压缺氧后对瞬时的高爆发力运动没有显著影响，但随运动时间延长或连续进行爆发力运动后，在更依赖肌耐力的情况下，运动效能仍然可能出现下降；与此同时，海拔高度的上升和动脉血氧饱和度(oxygen saturation，SaO₂)的降低也将加剧不利影响^{[5, 14, 22]}。对耗氧量大的有氧耐力运动而言，急进高原后血液流变参数的改变、有氧代谢速率的降低和运动时间延长会加剧高原环境带来的不利影响。急性进入高原后对于完成精细化操作所需的体力和脑力联合作业能力要求极高，认知功能或肌肉募集能力的下降都会导致精细化操作的效率降低。综上，急进高原不仅会对运动效能产生负面影响，而且可能会导致认知障碍和神经功能受损。因此，通过长时间的高原适应以提高机体对高原低氧环境的耐受性是必要的。

1.2. 长期驻扎高原对不同类型运动的影响

随着青藏铁路的建设和对高原研究的深入，越来越多的建设者开始向高原进发，长期从事建设、保障以及驻守等活动。相较于急进高原发生代偿反应，长期驻扎高原后，机体将主动适应环境，这一过程称作习服。人体会通过生理和代谢适应机制，逐渐增加红细胞数量和Hb含量，增强心肺功能，提高肺泡换气效率和氧利用率，并逐渐适应高原环境的低温、低氧、低压等不利因素，从而提高运动效能。

1.2.1. 爆发力运动

任雨笙等^[23]研究发现：在不同驻守高原时间的人群中，立定跳远成绩无显著差异，而驻守高原超过1年的人群引体向上成绩显著高于驻守高原4个月的人群；同时，在100 m跑测试中，驻守高原4个月人群的成绩显著低于驻守超过1年的人群。另外，急进高原(3 680 m)人群与平原(500 m)人群的俯卧撑、仰卧起坐、握力成绩无显著差异，急进人群1 000 m跑成绩低于平原人群，但习服高原人群1 000 m跑成绩出现回升^[24]。长期高原暴露对于瞬时的爆发性运动没有显著影响，但可以显著提高连续爆发运动的运动表现。研究^[25]表明：通过对高原环境的习服，可以显著提高无氧代谢供能时重复做功及消除疲劳能力。提示高原习服能够改善连续爆发性运动效能。

1.2.2. 耐力运动

马强等^[26]选取常住海拔500 m、3 700 m参与人群在进驻4 400 m 2周之后以VO_2max评价其体能。结果发现，进驻4 400 m之后，原500 m驻地参与人群的VO_2max显著低于原3 700 m驻地参与者。在进驻更高海拔初期，参与者体能均会出现下降(据GJB4301—2002《高原习服评价指标与方法》)^[27]，原驻地海拔较低人群的体能表现受高原环境影响更严重。一项现场评价高原部队作业能力的研究^[28]发现，常驻平原部队的VO_2max和PWC₁₇₀>常驻高原部队>急性进驻高原部队。对需要良好有氧耐力能力的高原作业来说，习服虽然可改善运动效能，但无法达到平原水平。相对进驻海拔更高的人群需要更多时间去适应高原环境。诸多研究^[29-30]表明：长期的高海拔暴露后VO_2max、Hb含量和氧亲和力显著提升，这一定程度上改善了高原有氧耐力效能。

1.2.3. 精细化操作

一项肢体敲击测试的研究^[31]发现：急进高原参与者和移居高原参与者在测试中的敲击正确次数与频率均低于平原参与者，且与具有移居史的参与者相比，急进高原参与者的神经功能损伤更为严重。另一项测试进驻高原3 700 m人群脑力作业能力的研究^[32]发现：在客体工作记忆实验、颜色选择反应时间实验和听觉反应时间实验中，高原7 d组反应时间>高原2 d组>平原组，但在高原30 d组中反应时间有所恢复；注意力和动作敏捷性在高原各组别都低于平原组。以上研究表明：长期的高原暴露对精细化操作效能呈负效应，但由于机体的适应和习服，其肌肉协调募集能力和认知能力将得到改善。然而，初入高原人群可能会遭受一定程度的神经功能损伤。习服高原环境后，机体氧化应激与炎症水平显著降低，认知和行为能力都会得到极大提升^[33-34]。因此，习服高原环境对于改善精细化操作能力下降极其重要。

1.2.4. 小结

长期暴露在高原环境下会对多种运动能力产生负面影响，包括连续爆发运动、有氧耐力运动、认知和协调能力等。然而，这种长期暴露对机体来说是一种被动习服，这种习服对于运动效能具有一定的改善作用，且习服时间越长运动成绩越好，但无法达到平原水平^[35-37]。对于较低海拔生活人群而言，进入高原时上升的相对海拔高度越高，高原带来的负效应更强，则需要更久的习服时间来适应这种影响^[26-27]。长期驻守高原后人体会出现适应性变化，但这种适应对于运动效能的提升作用非常有限，机体因长期的高原暴露运动效能依旧会受到损害。在急进高原与长期驻守高原的情况下，有必要采取措施来提高高原运动效能。

2. 提高高原运动效能的措施

高原对运动效能的负面影响非常显著，目前的主要防治措施包括提前的体外干预、化学药物防治、中药及复方制剂防治。体外干预包括阶梯习服、复合运动训练和低氧预适应等方式，通过这些方式提高机体对缺氧的耐受性和适应性。

2.1. 阶梯习服

相比于急进高原，预习服能够有效降低高原环境对人体运动效能的影响。研究^[35]表明：阶梯法进入组AHAS发病率为15.88%，非阶梯法进入组发病率为74.96%，组间比较有明显差异。阶梯习服的方法可有效提高高原运动效能并预防AHAS。阶梯习服相较于急进高原可以显著改善人群Hb和肺动脉氧合指数^[38-39]；进行短期的阶梯式适应性训练可以有效地降低路易斯湖急性高原病评分(Lake Louise Acute Mountain Sickness Score，LLS)、急性高原反应(acute mountain sickness，AMS)发生率，主要通过减轻缺氧引起的低通气反应、降低氧合水平和改善血液流变性提高运动效能^[40]。

2.2. 复合运动锻炼习服

复合运动锻炼是指进行一系列的适应性运动锻炼来增强机体对于缺氧下运动的适应性，包括高强度间歇训练(high-intensity interval training，HIIT)和耐力训练(endurance exercise，END)，这也是国内外公认的预防AHAS和促进高原习服的有效措施。在平原地区坚持HIIT、长时间END，可提高机体对高原低氧环境的习服能力^[35]。开展复合运动训练能够提高机体无氧糖酵解能力，同时，通过增加肌肉线粒体密度来增强有氧代谢，从能量代谢途径改善运动效能^[41]。除此之外，复合运动训练能够促进细胞代谢和血管生成，加速乳酸代谢，提高运动员的抗氧化能力和耐乳酸能力。

2.3. 低氧预适应习服

低氧预适应是指机体通过一种对抗缺氧或缺血的内源性保护机制来提高缺氧耐力，以通过1次或多次短暂、非致死性低氧刺激后，机体获得的对缺血或缺氧的耐受性。低氧预适应结合高原训练可以使人体铁代谢、红细胞数(red blood cell，RBC)、Hb含量和2,3-二磷酸甘油酸保持在较高水平。低氧预适应结合亚高原训练可以提高自行车运动员机体血液氧向组织扩散能力及载氧能力^[36-37]。低氧预适应在提高作业效能方面与生理高度的高原习服等效^[42]，可以显著提高预适应人员急进高原后的VO_2max和PWC₁₇₀ ^[43]。

2.4. 小结

对比3种体外干预措施，低氧预适应需要机体提前承担缺氧带来的代偿反应，逐渐建立缺氧耐受性，但设备与经济成本高且推广效果有限；复合运动锻炼对于高原习服的改善效果有限，虽然是成本最低的预习服方式，但只能加速人体进入高原后的整个习服过程，并不能提前完成习服；相比之下，阶梯习服是一种被广泛报道的进驻高原的有效方式，许多登山队、建设队伍以及军队常以这种方式进入高原。相较于低氧预适应与复合运动锻炼的方式，阶梯习服整体成本低、习服效果更好且直接利用高原环境完成习服的方式可减轻人们进入高原时的心理压力。

3. 提高高原运动效能的治疗药物

尽管体外干预对提高高原运动效能有显著效果，但使用成本高、适用性有限以及治疗周期长等缺点限制了其推广应用。而使用药物不仅经济成本更低，而且便于携带、使用方便、适用范围广、起效快，在提高运动效能方面具有更为明显的效果。

3.1. 化学药物

3.1.1. β₂受体激动药

吸入沙美特罗常用剂量的250%，可以改变肺细胞上皮钠离子转运，使肺泡-毛细血管屏障收缩，肺动脉压降低，一氧化氮(nitric oxide，NO)生成增加^[44]。沙美特罗能显著改善肺通气功能与血氧水平^[45]；短效β₂受体激动药沙丁胺醇可使脉搏加速，血氧水平升高^[46]；沙丁胺醇可以减少缺氧肌肉的力损失并促进力的恢复，从而提升缺氧运动水平，这种效应是由cAMP刺激钠钾离子泵介导的^[47]。β₂受体激动药可通过改善钠钾离子转运改善肺组织通气，提升SaO₂，从而提升运动水平。

3.1.2. β受体阻断药

该类药包括阿替洛尔、醋丁洛尔、卡维地洛、拉贝洛尔、美托洛尔、奈比洛尔、吲哚洛尔、普萘洛尔。运动中使用这些药物时，将出现心动过缓和负性肌力作用，这些变化降低了心肌氧需求。服用β受体阻断药后运动时心率降低、舒张期充盈时间延长、心肌灌注更好，运动耗氧量降低，缺氧运动效能得到改善^[48]。Valentini等^[49]认为，奈比洛尔是提高高原心肺功能的优质选择，每日服用5 mg奈比洛尔片能更好地维持VO_2max、增加峰值通气量并使外周血管舒张，能有效保持高原运动效能。

3.1.3. 利尿药

乙酰唑胺是一种碳酸酐酶抑制药，通过抑制碳酸酐酶，阻断NaHCO₃形成，产生利尿作用，显著减少 ${\text{HCO}}_{\mathrm{3}}^{-}$ 和高氯血代谢性酸中毒，从而获得更好的动脉血氧合水平。McLellan等^[50]的研究显示急进高原后服用乙酰唑胺后运动成绩仅下降37%，而安慰剂组下降45%。一项对一支16人登山队在0、3 700、5 700 m海拔处测试心率、脑氧合水平、LLS评分的研究^[51]发现，每日分3次服用乙酰唑胺250 mg者在高海拔下脑氧合水平降低程度更小，LLS评分明显降低。这提示乙酰唑胺可能有助于改善认知与运动能力。

3.1.4. 糖皮质激素

地塞米松是一种合成类固醇药物，可有效降低急进高原过程中AMS的发生率^[52]。在一项探究摄入地塞米松对高原肺水肿易感人群在海拔4 559 m几小时后的VO_2max变化的研究^[53]中，每24 h服用地塞米松8 mg显著提高高原肺水肿患者VO_2max，同时对SaO₂有显著的改善作用^[53]，这将改善高原运动效能。在乙酰唑胺不耐受的情况下，地塞米松是提升高原运动效能的更好选择。

3.1.5. 磷酸二酯酶抑制药

用于改善高原运动的2种主要磷酸二酯酶抑制药是西地那非和他达拉非。西地那非在急性缺氧时可以提高心脏搏出、SaO₂和运动表现，但在常氧环境下并没有此类作用^[54]。在一项探究西地那非对低氧运动能力影响的研究^[55]中，每日服用西地那非50 mg可提高16名健康参与者急性常压缺氧下的运动能力，西地那非能提高VO_2max和SaO₂，而不是通过减轻心脏负荷来提升运动能力；此外，在急性缺氧时，西地那非可降低肺血管阻力；然而，在慢性缺氧下，西地那非并未对最大氧摄取量或血氧饱和度产生影响。

3.2. 中成药及复方制剂

3.2.1. 复方丹参滴丸

复方丹参滴丸是从丹参、三七、冰片中提取有效成分后以载体熔融制成的滴丸。曾仁杰等^[56]对小鼠灌胃给药复方丹参滴丸7 d，对比红景天强身剂，发现两者均可以等效延长小鼠游泳时间和小鼠抗亚硝酸钠化学性缺氧的时间。Li等^[57]发现复方丹参滴丸可有效降低人群AMS发生率，延长高原跑步力竭时间。复方丹参滴丸可以升高Hb与红细胞中抗氧化因子水平，降低炎症因子水平，并通过改善机体动脉血氧合水平和能量供给达到良好的抗运动效能损伤作用。

3.2.2. 大株红景天胶囊

大株红景天胶囊以红景天苷为主要成分，以多种维生素和必需微量元素为补充剂。连续给小鼠灌胃7 d大株红景天胶囊可延长大鼠常压密闭实验存活时间，相较于复方丹参滴丸和红景天苷，大株红景天胶囊延长小鼠力竭游泳时间和旋杆实验次数更加显著^[1]。大株红景天可以明显提高记忆力与乳酸消除能力，从而达到抗疲劳作用^[2]。这表明大株红景天胶囊也拥有不俗的改善氧合水平和抗运动效能损伤之功效。

3.2.3. 玛咖复方制剂

复方玛咖胶囊由玛咖、枸杞、淫羊藿组成。杨小洁等^[58]发现灌胃复方玛咖胶囊30 d可以有效延长小鼠游泳力竭时间，减少运动后乳酸堆积，增加能量物质储备。朱红康^[59]以黄芪、黄精等七味中药配伍组成复方玛咖口服液，小鼠灌胃给药4周后，对比咖啡因阳性对照组能显著提高小鼠前肢握力，增加旋杆测试次数，延长游泳力竭时间。复方玛咖制剂能通过减少运动所致不良产物堆积，加快能量供给，减少氧化应激等机制来改善高原运动效能。

3.2.4. 其他复方制剂

研究^[60]表明在高原跑步训练期间服用红景天-冬虫夏草补充剂可延长人体跑步力竭时间5.7%。张莎莎^[61]研究表明：小鼠灌胃给药复方冬虫夏草，药物主要活性成分虫草素可以显著延长小鼠跑步力竭时间，减少运动后不良产物堆积和氧化应激，提高能量物质储备，具有良好的抗氧化、抗疲劳功效。

中药复方高原舒颗粒由柳茶、当归和黄芪组成。王云^[62]报道：对小鼠灌胃给药中药复方高原舒颗粒30 d可减少乳酸和尿素氮的产生，从而延长小鼠力竭游泳的时间，高剂量组较模型组延长了38%，较红景天制剂阳性对照组延长了42%，说明高原舒颗粒具有抗疲劳的功效。

3.3. 单味中药

3.3.1. 清热药

清热药是中药分类中的一种，主要用于治疗热性疾病，如感冒、发热、口渴、咽喉肿痛等。中医学认为，清热药大多归经于肺、胃、大肠、小肠等经脉。这些药物可以清除体内的热毒邪气，调节人体内部的阴阳平衡，以达到治疗热性疾病的目的。清热药对改善高原运动效能的主要机制包括减少运动后不良产物堆积、抵消氧化应激和减少细胞凋亡，从而改善能量供给，提升认知能力，延长大鼠游泳时间等(表1)。

表1.

清热药改善运动效能的作用及机制

Table 1 Effects and mechanisms of heat-clearing drugs to improve exercise performance

药物名称	主要成分	作用与机制	文献
栀子	栀子黄色素、 栀子油	减少尿素氮、血肌酐、血尿酸、血乳酸积累，降低NO与MDA等自由基水平，增加相关代谢酶活性，减少细胞凋亡，提高血乳酸消除能力，增强人体无氧运动表现和无氧运动最大输出功率	[63-64]
黄芩	去甲汉黄芩素、黄芩苷	减少LDH释放、清除，降低ROS和MDA生成，维持SOD、CAT和GPx活性，降低HIF-1α和VEGF表达；随着氧化应激水平降低，细胞缺氧保护能力提高，海马组织神经细胞凋亡减少，从而提高缺氧下精细化操作能力与大鼠认知功能	[65-67]
金莲花	荭草苷	激活AMPK和Akt，可下调mTOR的磷酸化，上调自噬相关因子Beclin-1的磷酸化，降低Bcl-2的磷酸化；促进低氧下细胞存活，降低缺氧条件下线粒体凋亡，保证能量供给，提高运动效能	[68-69]
苦参	氧化苦参碱、 苦参多糖	抑制HIF-1α、NF-κB的mRNA的表达，降低过氧化氢、ROS水平，SOD、GSH、抗氧化转录因子Nrf2、HO-1蛋白水平升高；减少氧化应激，避免线粒体结构损伤，延长大鼠游泳力竭时间	[70-71]
螃蟹甲	螃蟹甲苯乙醇苷	上调SOD、GSH水平，降低MDA、IL-1β、TNF-α含量；减少低氧诱导的氧化应激和炎症反应，减轻低压缺氧导致的运动效能低下	[72-73]
马齿苋	马齿苋醇提物、马齿苋多糖	抑制小鼠肺组织NF-κB水平的上调，降低缺氧诱导HIF-1α水平；增加小鼠旋杆测试次数，有效延长大鼠力竭游泳时间	[74-76]

NO：一氧化氮；MDA：丙二醛；LDH：乳酸脱氢酶；ROS：活性氧；SOD：超氧化物歧化酶；CAT：过氧化氢酶；GPx：谷胱甘肽过氧化物酶；HIF-1α：缺氧诱导因子-1α；VEGF：血管内皮生长因子；AMPK：单磷酸腺苷活化蛋白激酶；Akt：蛋白激酶B；mTOR：哺乳动物雷帕霉素靶蛋白；Beclin-1：苄氯素1；Bcl-2：B淋巴细胞瘤2；NF-κB：核因子κB；Nrf2：转录核因子2；HO-1：血红素氧合酶1；IL-1β：白介素1β；TNF-α：肿瘤坏死因子α；GSH：谷胱甘肽。

3.3.2. 补虚药

补虚药大多归经于脾、肺、肾，主要用于治疗气、血、阴、阳等方面的虚损和调节身体机能。中医学认为，身体机能低下常常与气血不足、阴阳失衡有关，而补虚药能够滋养身体，增强体质，以达到治疗虚损的作用。补虚药可以通过抑制缺氧诱导的炎症、减少细胞凋亡、提高线粒体能量转化效率等机制，改善认知能力、增加能量物质储备，从而提高高原负荷运动时的运动效能(表2)。

表2.

补虚药改善运动效能的作用及机制

Table 2 Effects and mechanisms of deficiency-nourishing medicines to improve exercise performance

药物名称	主要成分	作用与机制	文献
枸杞	枸杞多糖	降低血清中HIF-1α浓度，显著延长小鼠力竭游泳时间	[77-78]
黄芪	黄芪水提物	抑制IL-1β、IL-6的表达，抑制NF-κB信号转导，降低缺氧诱导HIF-1α的上调；延长大鼠在模拟高原环境下游泳力竭时间，改善认知能力	[79-80]
白术	白术多糖、二乙酰基苍术二醇	下调缺氧神经元中Caspase-3蛋白质水平和Bax mRNA表达，上调Bcl-2蛋白水平，抑制HIF-1α；减少氧化应激，提高人体有氧耐力能力，有效延长小鼠游泳力竭时间	[81-83]
鹿茸	鹿茸多肽、鹿茸核苷	降低ROS与海马组织中炎症细胞因子IL-1β、IL-6、TNF-α和Caspase 3、Bcl-2表达水平；提高线粒体能量转化效率，有效延长大鼠游泳力竭时间	[84-85]
肉苁蓉	肉苁蓉苯乙醇苷	上调GSH水平，下调HIF-1α水平；减少运动所致不良产物堆积，提高有氧糖酵解能力，有效延长小鼠力竭游泳时间	[86-88]
淫羊藿	淫羊藿总黄酮、淫羊藿苷	上调SOD、LDH水平，降低ROS、MDA和SOD的生成与活性；增加负荷运动时能量物质储备，延长大鼠游泳力竭时间	[89-91]

HIF-1α：缺氧诱导因子-1α；IL-1β：白介素1β；IL-6：白介素6；Caspase-3：半胱氨酸蛋白酶-3；NF-κB：转录核因子κB；ROS：活性氧； TNF-α：肿瘤坏死因子α；SOD：超氧化物歧化酶；LDH：乳酸脱氢酶；MDA：丙二醛。

3.3.3. 收涩药

收涩药大多归经于大肠、小肠、脾经，主要用于治疗脾胃功能失调、肠道松弛等情况。中医学认为，人体内部的津液和气血必须平衡才能维持身体的正常状态，但脾胃功能失调或肠道松弛等情况可能会导致气血不足。收涩药主要通过兴奋中枢与抑制炎症来缩短高原环境的疲劳时间和改善细胞存活能力，从而提高作业效能(表3)。

表3.

收涩药改善运动效能的作用及机制

Table 3 Effects and mechanisms of astringent drugs to improve exercise performance

药物名称	主要成分	作用与机制	文献
银杏叶	(EGB761)银杏叶提取物	抑制SKca通道的激活，激活ERK/钙调蛋白激酶II；减少氧化应激，兴奋中枢神经，延长大鼠游泳力竭时间	[92-93]
五味子	五味子素A、五味子多糖	抑制MDA、TNF-α、IL-1β和IL-6的表达；增加小鼠旋杆测试次数，增强小鼠前肢握力，小鼠负重游泳时间显著延长	[94-95]

SKca：小电导钙激活钾；ERK：细胞外信号调节激酶；MDA：丙二醛；TNF-α：肿瘤坏死因子α；IL-1β：白介素1β；IL-6：白介素6。

3.3.4. 活血化瘀药

活血化瘀药归经于心、肝、脾、胃，有疏通经络、活血化瘀的功效。中医学认为，气滞血瘀是许多疾病发生的根本原因，而活血化瘀药物可以通过刺激血液循环，调节气血平衡，促进瘀血消散，从而达到治疗疾病的效果。活血化瘀药能通过抑制血管与平滑肌细胞的不良增殖，减少氧化应激，提高有氧糖酵解能力，从而达到改善高原运动效能的作用(表4)。

表4.

活血化瘀药改善运动效能的作用及机制

Table 4 Effects and mechanisms of blood circulation drugs to improve exercise performance

药物名称	主要成分	作用与机制	文献
红花	羟基红花黄色素A	抑制肺动脉平滑肌细胞增殖，降低LDH与MDH水平，增加SOD、GSH、CAT、GPx活性和Bcl-2蛋白表达，能延长大鼠游泳力竭时间，具有抗运动疲劳作用	[96-97]
丹参	丹参酮I、丹参酮IIA	抑制血管生成及缺氧诱导的HIF-1α增加，减少氧化应激，提高有氧糖酵解水平，有效延长大鼠游泳力竭时间，实现低氧运动供能和抗疲劳	[98-99]

LDH：乳酸脱氢酶；MDH：苹果酸脱氢酶；SOD：超氧化物歧化酶；GSH：谷胱甘肽；CAT：过氧化氢酶；GPx：谷胱甘肽过氧化物酶；Bcl-2：B淋巴细胞瘤2；HIF-1α：缺氧诱导因子1α。

3.3.5. 消食药

消食药主要归经于脾、胃、大肠经，有调和脾胃、助消化的功效。中医学认为，脾胃为后天之本，它们的功能正常与否直接影响着人体的健康状况。消食药可减少运动后不良产物堆积，改善细胞电信号传导和肌肉收缩，减少HIF-1α诱导的缺氧代偿，从而改善高原运动效能(表5)。

表5.

消食药改善运动效能的作用及机制

Table 5 Effects and mechanisms of digestive drugs to improve exercise performance

药物名称	主要成分	作用与机制	文献
山楂	山楂叶黄酮	降低NO与Ca+水平，提高人体自行车骑行完成率，延长自行车骑行所致的力竭时间，有效减少人体运动后不良产物堆积，提高抗疲劳能力	[100-101]
芜菁	芜菁多糖、对香豆酸、 葡萄糖苷	抑制ET-1释放与HIF-1α、VEGF表达；提高小鼠前5 min游泳速率，显著延长小鼠游泳力竭时间，提高运动效能	[102-103]

NO：一氧化氮；ET-1：内皮素1；HIF-1α：缺氧诱导因子1α；VEGF：血管内皮生长因子。

3.3.6. 其他类别中药

除了上述中药能够改善运动效能外，还有许多其他类型中药可通过降低氧化应激水平、减少细胞凋亡和运动后不良产物堆积及提高糖原储备的方式来改善机体能量供给，达到抗疲劳、抗认知损伤的作用，有效提高高原运动的耐力和表现(表6)。

表6.

其他中药改善运动效能的作用及机制

Table 6 Effects and mechanisms of other herbal medicines to improve exercise performance

药物名称	主要成分	作用与机制	文献
紫苑	对羟基苯乙酸	降低TNF-α、IL-1β和IL-6水平，抑制HIF-1α	[104]
三七	三七皂苷	降低ROS、MDA和NO的水平，增加超氧化物歧化酶活性，抑制HIF-1α水平， 延长高原性缺氧条件下大鼠游泳力竭时间，有效延长运动疲劳时间	[105-107]
吴茱萸	吴茱萸碱	抑制HIF-1α、COX-2和iNOS的水平；吴茱萸碱具有与长春西汀等效的抗缺氧能力，加强缺氧脑供血，具有改善记忆的作用	[108-109]
厚朴	厚朴酚、厚朴 挥发油	抑制缺氧刺激的过氧化氢形成、HIF-1α相关mRNA和蛋白的表达、VEGF的分泌；抑制Jak/Stat信号通路减轻低氧诱导的氧化应激，减少运动后不良产物堆积，提高糖原储备，有效延长大鼠游泳力竭时间	[110-112]
葛根	葛根素、葛根 总黄酮	降低IL-1β、TNF-α水平和肺水通道蛋白含量，抑制NF-κB通路和IκB活性，减少氧化应激和运动后不良产物堆积，有效延长小鼠游泳力竭时间	[113-114]
酸枣	酸枣仁蛋白	降低C-反应蛋白、促红细胞生成素、VEGF水平，从而抑制炎症反应；减少氧化应激和运动后不良产物堆积，提高小鼠运动糖原储备，提高运动效能	[115-116]

TNF-α：肿瘤坏死因子α；IL-1β：白介素1β；IL-6：白介素6；HIF-1α：缺氧诱导因子1α；ROS：活性氧；MDA：丙二醛；NO：一氧化氮；VEGF：血管内皮生长因子；Jak/Stat：Janus激酶/信号转导及转录激活因子；NF-κB：转录核因子；IκB：核因子κB抑制蛋白；COX-2：环氧合酶2；iNOS：诱导型一氧化氮合酶。

3.4. 小结

化学药物或中(藏)药及复方制剂等常被用于提高高原运动的能力。化学药物主要是通过改善心脏和大脑的缺血缺氧状态，增加肺通气量、提高动脉血氧合能力，以及加速消除运动后不良产物堆积等机制来提高高原运动能力。这些药物对于促进身体代谢和提高运动效能具有一定的作用，但化学药物可能导致人体出现不良反应。

相比之下，中(藏)药及复方制剂则采用配伍天然成分或单体物质调节HIF-1α等信号通路的方式，在减少细胞凋亡的同时提高运动效能和身体对缺氧的耐受性。这些中药成分可以降低氧化应激水平和DNA损伤，还具有抗疲劳、抗氧化、抗炎及修复组织损伤等功能。中(藏)药及复方制剂对于促进身体新陈代谢、提高肌肉耐力、增强免疫力、预防疾病以及提高运动效能具有一定的作用，在预防和治疗高原运动效能损伤方面具有多层次、多靶点、整体调节的优势^[117]。

4. 结语及展望

高原是低压、低氧、低温、高紫外线的特殊环境。人体急进高原后进行运动会因缺氧发生代偿反应，如氧化应激增加、能量物质加大消耗、组织修复损伤，运动后不良产物堆积引起的疲劳将会导致人体运动效能的下降。长期暴露于高原环境的机体将适应高原环境，出现一定程度的缺氧耐受性，但诸如代偿性RBC增多和线粒体功能及形态的改变仍无可避免。虽然长期驻守高原产生的习服效应可以改善运动效能，但仍然无法回归平原水准。科学的高原进入方式和药物可提高运动效能并预防高原疾病的发生。通过阶梯习服、低氧预适应或者复合运动锻炼的方式能预防运动效能降低，然而这种外部干预手段成本高、耗时长且可能反弹，药物防治被认为是更经济、高效的方法。化学药物防治时，改变机体内环境的化学物质可能会给机体带来更多负担；中药往往配伍使用，发挥综合调理作用，且组方可根据个体情况进行调整。中药秉承悠久的使用历史和广泛的应用经验，在传统医学中积累了大量高原性缺氧损伤防治经验。中药作为天然药物，具有天然、温和、安全的特点，其复方可调节机体代谢、免疫、神经等多方面，提高缺氧耐受性和适应性，降低高原性缺氧损伤发生率并减轻损伤程度，中药及其复方在改善高原运动效能损伤方面表现出了优势和广阔应用前景。

目前国内能实现高原模拟环境的实验条件匮乏，仅少数科研机构具备支持多人开展模拟高原环境动物实验的大型实验氧舱；同时，在研究层面上缺少药物或者更多的改善高原运动效能的临床研究。未来高原运动效能降低及其防治措施的研究需要从多个层面入手，综合应用医学、生理学、运动学、心理学、营养学等多学科的知识，开展跨学科、综合性研究。除此之外，在祖国医学的经典著作中，中(藏)药作为一种重要的药物资源被应用于高原疾病的防治；同时，许多中(藏)药是药食同源药物，具有广泛的应用价值。通过多成分、多靶点筛选，在符合目前防治机制的基础上深入研究中(藏)药及其复方制剂，是一个值得大力推进的方向。未来对于高原性缺氧损伤防治药物的研究也将朝向无毒、无害、无不良反应的方向开发，中(藏)药作为天然产物充满着无限潜力。

基金资助

西北中藏药省部共建协同创新中心开放基金(Xbzzy-2022-06)；甘肃省卫生行业科研计划项目(GSWSKY2020-41)；后勤科研项目(CLB21J036)；拔尖培育项目(2021yxky001)；青年培育项目(2021yxky060)。

This work was supported by the Open Foundation of Northwest Collaborative Innovation Center for Traditional Chinese Medicine Co-constructed by Gansu Province & MOE of PRC(Xbzzy-2022-06), Scientific Research Program of Health Industry in Gansu Province (GSWSKY 2020-41), Logistics Research Project (CLB21J036), Top-notch Cultivation Project (2021yxky001), and Youth Development Program (2021yxky060), China.

利益冲突声明

作者声称无任何利益冲突。

作者贡献

李勃深 论文构思和撰写；杨军、王芃 文献查阅和整理；李晓琳、张宇轩 论文审阅和修改；李茂星 写作指导和校正。所有作者阅读并同意最终的文本。

原文网址

http://xbyxb.csu.edu.cn/xbwk/fileup/PDF/2023101464.pdf