β阻断剂与运动能力
1.缓解外周紧张状态
β阻断剂用于运动兴奋剂的首要效应就是缓解外周神经肌肉的过分紧张状态,这往往对射击运动员来说是有利的。
让受试者在早晨口服50mgβ阻断剂美多心安(美托洛尔,Metoprolol),在上午进行射击训练前2小时,再服100 mg。然后开始进行25米标准手枪射击。按照这种方法实施的训练组与不服药射击的训练组相比较,服药组的射击成绩有明显提高。而且水平愈高的运动员,成绩提高的幅度也愈大。其原因被认为是,β阻断剂抑制了通常情况下手平举时产生的不随意性颤抖,使射击运动员持枪平举的稳定性提高了,从而增加了瞄准的能力。从生理药理上讲,β阻断剂能抑制肌肉的颤抖,多汗等,对缓解外周的紧张状态是有效的。因此,β阻断剂仅仅对那些比赛时需要高度协调性和稳定性的运动项目是有正性作用的。禁用这类药物是为了维护比赛的公正性,排除运动员生理能力以外的其他因素的干扰。
2.降低心率和摄氧量
多数研究结果表明,服用β阻断剂后,运动员在运动过程中的心率和最大摄氧量明显降低。
一项实验报道说,口服80 mg心得安,2小时后在自行车功量计上进行最大摄氧量的测定,发现其最高心率和最大摄氧量与对照组相比,均有显著降低。心率由193次/分降至142次/分,最大摄氧量由3.81L/min降至3.29L/min,统计学处理确认为非常显著差异。
采用同样的方法服药后,进行渐增负荷的亚极量运动实验,发现最大摄氧量的变化从3.79L/min降至3.26L/min,心率也有所降低。有人证实,使用β受体阻断剂后,最大摄氧量普遍减少约5%,无氧阈降低75%。
在服用心得安后,运动员在运动过程中的实际耗氧量也有所下降。一项结果显示,服药后的耗氧量从服药前的2.76L/min降至2.59L/min,减少6%。当进行负荷为65%VO2max的亚极量运动时,耗氧量减少了3%。
至于耗氧量和摄氧量减少的生理机制,一般认为是,β阻断剂抑制了交感神经系统,使心率下降,心输出量随之减少,因此最大摄氧量出现明显减低;耗氧量的减少则不仅与供氧量减少有关,另一更重要的因素是服药后肌肉物质代谢的相应改变。β阻断剂可以抑制脂肪分解过程,因此使得糖供能的比例增加,耗氧量下降,因为糖的生理氧热价相对较低。
3.抑制运动过程中能源物质的动员
有一项运动生理实验是这样设计的:令接受动静脉插管手术的狗在活动跑台上进行长时间的运动,速度为100m/min,坡度为15%,时间为3~3.5小时。用同位素示踪法测定动物血液中自由脂肪酸和葡萄糖的生成率,并另外进行肌糖原分解的实验。
在动物被注射心得安后发现,自由脂肪酸的生成率急剧下降,葡萄糖的生成率则在极短的时间内出现不大的增加。这样,使葡萄糖的生成率与脂肪酸的生成率的比值有所上升。可见这时肌糖原分解受阻,肌肉大量摄取血糖用以供能。由于血液中葡萄糖生成率不能满足糖代谢率的增加,过早出现的低血糖使运动中断。其原因可能是肝糖原的分解也受到了阻抑。
可见β阻断剂最突出的效果是抑制了自由脂肪酸的释放,另一个效果是几乎完全抑制了肝外糖原的分解。这样一方面肌肉因运动加剧而需糖增加;但另一方面糖供不及时,形成低血糖。正常情况下,运动强度增大时,脂解过程应加强,血浆的甘油水平上升,去甲肾上腺、促肾上腺皮质激素和生长激素的浓度应增加,而胰岛素的浓度则应降低。但服用β阻断剂后,脂解作用减弱达27%,可见β阻断剂阻抑了正常情况下运动引起的能源物质动员加强的过程。
4.降低运动时能源物质的代谢速率(https://www.daowen.com)
肌肉收缩的直接能源是三磷酸腺苷(ATP),而磷酸肌酸(CP)的分解可以补充ATP的重新合成。正常情况下,运动时肾上腺素能受体的激活,可以使肌肉的代谢反应向着有利于CP动用的方向进行。然而β阻断剂却能阻碍这种作用,使CP的利用减少。这种效应在快肌纤维中较慢肌纤维中更为显著。
运动时,肾上腺素可以通过加速肝糖原的分解,抑制其合成,以使血糖升高。这种糖能量的来源对长时间耐力性运动是很重要的。但β阻断剂可以减弱肾上腺素的这种升血糖效应。
心得安对糖酵解的过程也有抑制作用。在服用心得安之后,进行亚极量运动试验,同时测定肌肉中6-磷酸葡萄糖的浓度,发现有明显下降,因为该物质是糖酵解速率的标志物,故其浓度的下降表示糖酵解速率的减慢。
服用β阻断剂后,肌糖原浓度的下降幅度明显减少。这说明肌肉此时对血糖的摄取增加。口服100mgβ阻断剂后,在活动跑台上进行力竭性亚极量运动,速度为22km/h,坡度为7.5%时,可测得血糖的增加与对照组相比有显著下降,同时乳酸的增加也显著下降。这些均证明,β阻断剂在运动过程中引起了血糖利用的增加和糖酵解速率的下降。实际上是抑制了体内能源储备物质的代谢和利用,因而对耐力运动是绝对不利的。
5.减慢乳酸的转运速度
β阻断剂对运动过程中的血乳酸、肌乳酸影响的研究结果提示,它能减慢乳酸的转运和清除速率。
高强度运动时,酵解过程产生的乳酸使肌细胞疲劳。而肌肉运动的正常维持依赖于乳酸的转运和清除。但口服100mgβ阻断剂后,在电动跑台上进行力竭性亚极量运动,可测得其血乳酸比对照组的增加幅度有所下降。其原因是肌乳酸释放入血减少(因为糖酵解过程受到抑制),以及肌肉血流量的下降。这样反而导致肌肉中的乳酸排除不畅,形成肌乳酸的堆积,于是高乳酸的肌疲劳因素又使持续运动的时间显著缩短。有人报道在大强度的滑雪比赛时,心得安可使乳酸的血浓度下降。
然而,在亚极量运动强度下,进行同负荷的运动实验,服药组在运动前2小时服用80mg心得安,运动后的测定表明,与不服药组相比,服药组的血乳酸浓度显著升高,而肌乳酸浓度则呈现反向变化。研究的结论认为,β阻断剂所引起的血乳酸浓度的增加,并不一定说明其生成或转运的速度加快了,因为并未发现肌乳酸的浓度下降。
另一项小白鼠的游泳实验表明,喂吸1mg/100g体重的心得安,血乳酸浓度降低。研究结果提示,β阻断剂减慢了乳酸的转运率以及改变了血细胞的通透性。
6.降低有氧和无氧耐力
运动实验显示,14名受试运动员在电动跑台上运动,跑速为22km/h,坡度为7.5%,运动前60~90分钟时服用一次常规量的心得安,以跑到力竭程度的持续时间为指标,服药组比不服药组的持续时间有明显缩短。
高山滑雪运动员口服β阻断剂后进行最大肌力测试,与不服药的对照组相比,服药组的肌力平均降低4%~6%,障碍滑雪优秀运动员的成绩也发生显著下降或有下降的趋势。
不同类型的肌纤维对β阻断剂的敏感性不同。慢肌纤维中β受体的密度分布比在快肌纤维组中高,因此它比快肌纤维对β阻断剂的敏感性更高。慢肌含量高的受试者在最大肌力测定和200m跑的试验中,所受β阻断剂影响而成绩下降的幅度,比快肌含量高的受试者要大。
在一项30秒内最大强度自行车运动的平均输出功率测试中发现,60%最大功率的持续时间可以被β阻断剂所缩短,实际上反映了β阻断剂降低了肌肉高强度的主动收缩的持续时间。而体现有氧能力的最大摄氧量,体现有氧耐力的2000m跑的成绩,也都会因服用β阻断剂而有明显的降低。也就是说,β阻断剂严重有碍机体的无氧耐力,静力耐力,有氧能力和有氧耐力的正常发挥,使肌肉对疲劳的敏感性大大增加。这对于几乎所有的力量型和耐力型项目的运动成绩,都只能起负面效应。