缺血预处理作为运动增强剂的潜在短期和长期生理效应：重新审视基础机制与应用

运动科学中缺血预处理（IPC）的作用机制尚不明确。为探究其作为运动增强剂的潜力，研究人员分析了 IPC 对运动表现和恢复的短 / 长期影响，发现其通过改善血管功能、抗氧化及抗炎反应等发挥作用，为运动领域应用提供了新方向。

　　

在运动医学领域，如何安全有效地提升运动表现并促进运动后的恢复，一直是研究者和运动员关注的焦点。缺血预处理（Ischemic Preconditioning, IPC）作为一种通过短暂缺血再灌注刺激诱导机体产生保护性反应的技术，自 20 世纪 80 年代在心脏保护领域被发现以来，其潜在的运动增强作用逐渐进入人们的视野。然而，尽管临床研究已广泛证实 IPC 对多种组织的保护效应，但在运动科学领域，其作为运动增强剂（Ergogenic Aid）的生理机制仍不明确，相关研究结果也常存在分歧，部分研究甚至因缺乏对潜在机制的深入探索，难以解释 IPC 在不同运动模型中效果差异的原因。例如，早期关于 IPC 对肌肉性能影响的研究中，不同学者得出了有益、无效甚至有害的矛盾结论，这使得 IPC 的实际应用价值备受争议。因此，系统梳理 IPC 在运动场景中的作用机制，明确其短期和长期效应的时间窗及关键通路，成为推动该技术在运动训练中落地的关键科学问题。

为解决上述问题，德国鲁尔大学波鸿体育科学学院（Department of Training and Exercise Science, Ruhr University Bochum）与巴西朱伊兹迪福拉联邦大学综合生理与性能实验室（Integrated Laboratory of Physiology and Performance, LABIFID, Federal University of Juiz de Fora）的研究人员开展了相关研究。他们通过整合临床前动物实验、人体干预研究以及运动表现测试等多维度数据，结合分子生物学和生理学指标的动态监测，系统分析了 IPC 对运动相关生理适应的影响。研究成果发表在《Sports Medicine》，为阐明 IPC 的运动增强机制提供了新的理论框架。

研究主要采用了以下关键技术方法：

1. 动物模型实验：通过啮齿类动物模型评估 IPC 对心肌、骨骼肌等组织的保护效应，监测线粒体功能、氧化应激标志物（如活性氧 ROS）等指标。
2. 人体干预研究：招募健康受试者进行急性和重复 IPC 干预，采用近红外光谱（NIRS）监测肌肉氧合状态，测量血流动力学参数（如肱动脉血流介导的舒张功能 FMD）、红细胞变形能力等。
3. 运动表现测试：包括骑行、等长收缩、时间 Trial 等运动模式，评估 IPC 对最大 workload、功率输出、疲劳抵抗能力及恢复速率的影响。
4. 分子机制分析：检测炎症因子（如 IL-6、TNFα）、抗氧化酶（如超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶）、信号通路分子（如 HIF-1α、PGC-1α）的表达变化。

2 现有证据支持 IPC 作为运动增强剂

2.1 短期效应：神经驱动与血管变化

IPC 的短期效应主要体现在干预后 10 分钟至 6 小时内。研究发现，末次袖带释放后的充血期会引发短暂的血流增加（约 60 秒）和肌肉氧合水平升高，但随后迅速恢复基线。这提示 IPC 与运动测试的时间间隔需严格控制在血流动力学效应的时间窗内，否则可能因热身等环节的延迟导致效果衰减。例如，54% 的相关研究采用了 30 分钟内的测试间隔，仅少数研究延长至 1 小时以上。

在血管功能方面，IPC 可诱导对侧动脉血管舒张，维持高强度运动后的肱动脉 FMD，增加血管 conductance 及一氧化氮（NO）衍生亚硝酸盐水平，改善内皮细胞线粒体呼吸调控。同时，IPC 能在 15-40 分钟内提升红细胞变形能力，降低细胞直径以优化微循环，尤其在结合规律运动训练时效果更显著。这些变化可能通过激活腺苷、缓激肽等体液因子及神经自主活动介导，但部分研究显示安慰剂效应（如低压力袖带干预）可能通过心理预期影响结果，提示需在实验设计中严格区分生理效应与心理因素。

2.2 长期效应：抗氧化与抗炎通路介导的肌肉修复

长期效应（干预后 12-24 小时至数天）则与抗氧化和抗炎反应密切相关。急性或重复 IPC 可上调肌肉组织内源性抗氧化酶（如超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶、过氧化氢酶）的表达，减少运动诱导的 ROS 生成。同时，IPC 通过抑制 IL-6、TNFα 等促炎细胞因子的释放，激活 PI3K/Akt 和 MAPK 信号通路，促进细胞存活和应激适应，减轻运动性肌肉损伤（EIMD）后的肌纤维紊乱和线粒体损伤。例如，在跳跃落地实验中，急性和重复 IPC 可加速最大自主等长收缩的恢复，降低血清肌酸激酶（CK）水平，而运动后 IPC 干预虽不影响 CK 反应，但能改善骑行至力竭的恢复速率。

形态学层面，IPC 可促进血管生成和肌原纤维排列，增强线粒体活性（如柠檬酸合成酶和细胞色素 C 氧化酶含量增加），提升肌肉能量代谢效率。此外，对离子通道（如钾、钙通道）的调节可能通过稳定细胞膜电位、减少钙超载，进一步保护肌肉细胞免受损伤。

3 IPC 对运动性肌肉损伤修复的作用

尽管 IPC 在临床组织保护中效果显著，但其在运动性肌肉损伤（EIMD）中的应用研究仍有限。少数研究表明，急性（3×5 分钟，220 mmHg）和重复 IPC 可缩短 EIMD 后的恢复时间，减少 CK 释放，尤其在离心运动前应用效果更优。机制上，IPC 通过促进血管新生、优化肌纤维结构及抑制炎症凋亡通路，为受损肌肉创造修复微环境。然而，不同研究中 Protocol 的差异（如袖带压力、循环次数）导致结果不一致，提示需进一步标准化实验设计。

4 研究挑战与未来方向

当前研究面临多重挑战：首先，个体对 IPC 的反应存在异质性，可能与遗传、生理状态等因素相关，需深入探讨 “应答者” 与 “非应答者” 的分子特征；其次，性别差异对 IPC 效果的影响尚未充分研究，现有证据显示女性可能对 IPC 更敏感；此外，多数研究采用短间隔（<60 分钟）测试，忽略了 IPC 长期效应的时间窗（如 12-24 小时后的适应性变化），未来需延长观测周期以捕捉完整效应谱。

研究建议，未来实验应重点关注以下方向：

1. 优化 IPC Protocol，如确定最佳袖带压力、循环次数及时序安排；
2. 拓展研究对象，纳入不同性别、训练水平的受试者；
3. 深入解析分子机制，尤其是 HIF-1α、PGC-1α 等关键转录因子的调控网络；
4. 探索 IPC 在临床运动康复中的应用，如缓解运动员慢性肌肉损伤。

结论与意义

本研究系统揭示了 IPC 作为运动增强剂的双重时间效应：短期通过改善血管功能、红细胞变形能力和神经驱动提升运动表现，长期则通过抗氧化、抗炎及结构重塑促进恢复。尽管机制复杂性和个体差异仍需进一步阐明，但研究为运动训练中精准应用 IPC 提供了理论依据，例如在高强度间歇训练（HIIT）或比赛前合理安排 IPC 干预以优化表现，或在赛后通过重复 IPC 加速恢复。此外，研究强调了跨学科整合的重要性，需结合运动生理学、分子生物学和临床转化研究，推动 IPC 从实验室走向实际应用，为运动医学领域开发安全有效的非药物增强策略开辟新路径。