**咖啡因口香糖对常压低氧环境下长时间重复冲刺运动表现的影响**

《Frontiers in Nutrition》：Effects of caffeinated chewing gum on prolonged repeated-sprint performance in normobaric hypoxia

　　

本研究旨在探讨咖啡因口香糖对常压低氧条件下长时间间歇冲刺测试（IST）中运动表现的影响。研究人员采用双盲、随机交叉试验设计，招募了十名团队运动运动员（六名男性、四名女性），分别在相隔7天清洗期的两次实验中咀嚼含咖啡因口香糖（6 mg/kg）或安慰剂口香糖。咀嚼10分钟后，受试者在低氧环境（吸入氧分数：16.5 ± 0.2%，相当于海拔约2,000米）中完成IST方案。IST由两个各40分钟的半场组成，中间间隔15分钟中场休息，每个半场包含二十个2分钟循环块，每个循环块包括8秒全力冲刺、100秒以35%峰值摄氧量进行的主动恢复及12秒被动休息。研究人员记录了总做功量、功率输出以及肌肉和脑部氧合参数。结果显示，与安慰剂相比，摄入咖啡因口香糖后总做功量显著增加，第一半场提高4.4%[平均差 = 6 kJ，95% CI (2.71, 10.08)]，第二半场提高2.9%[平均差 = 4 kJ，95% CI (1.18, 6.57)]（所有p值均小于0.05）。咖啡因口香糖还显著提高了峰值和平均功率输出（所有p值均小于0.05）。咖啡因条件下，两个半场的脑总血红蛋白和氧合血红蛋白均较高，而第一半场的肌肉脱氧血红蛋白和再氧合能力较安慰剂组显著提高（所有p值均小于0.05）。研究得出结论：咖啡因口香糖（6 mg/kg）可增强常压低氧环境下长时间重复冲刺表现，伴随脑氧合和肌肉再氧合能力的提升。

**论文解读：咖啡因口香糖对常压低氧环境下长时间重复冲刺运动表现的影响**

**一、研究背景与目的**

大多数团队运动（如足球、橄榄球和曲棍球）要求运动员在比赛中反复进行高强度冲刺，期间穿插短暂恢复。在连续冲刺过程中恢复并维持冲刺表现的能力被视为间歇性运动项目表现的关键决定因素。然而，当运动员在低氧条件下比赛或训练时，氧气可用性降低会对重复冲刺运动施加额外的生理压力。已有研究表明，低氧会加速重复冲刺过程中的表现下降，这可能与脑氧合受损和恢复期肌肉再氧合能力降低有关。因此，识别能够在低氧条件下维持重复冲刺表现的有效营养策略，对团队运动运动员具有重要的实践意义。

咖啡因是使用最广泛的营养补充剂之一，对耐力运动、团队运动和抗阻运动表现均有益处。研究人员既往研究表明，咖啡因胶囊摄入（6 mg/kg）在常压低氧条件下可提高长时间间歇冲刺测试（IST）中的总做功量和功率输出。然而，传统的咖啡因胶囊形式通常需要在运动前45至60分钟摄入以保证充分吸收和代谢，这限制了其在赛前快速补剂或替补球员上场时的实用性。作为一种新型咖啡因递送策略，咖啡因口香糖通过口腔黏膜实现咖啡因的快速吸收，从而在运动中更迅速地提供咖啡因。尽管已有研究报告了咖啡因口香糖在常氧条件下对多种运动表现的积极作用，但这种快速吸收的咖啡因制剂是否能有效维持低氧条件下的长时间IST表现仍不清楚。此外，既往研究缺乏近红外光谱（NIRS）测量，限制了对咖啡因诱导的功率输出改善是否与脑氧合和肌肉再氧合反应增强相关的判断。

因此，本研究旨在通过NIRS测量，探讨咖啡因口香糖（6 mg/kg）对中度常压低氧条件下长时间IST表现的影响。研究人员假设，咖啡因口香糖会增强常压低氧条件下的长时间重复冲刺表现，并伴随脑氧合和肌肉再氧合能力的提升。该研究为咖啡因补充相关的潜在氧合反应提供了见解，可能有助于优化在低氧环境中的运动员的咖啡因递送策略。

**二、研究方法概述**

本研究获得上海体育大学伦理委员会批准，并遵循赫尔辛基宣言。研究人员招募了十名大学团队运动运动员（六男四女，来自篮球、排球和足球项目）。采用双盲、随机、安慰剂对照、平衡交叉设计，两次试验间隔7天清洗期。试验在常压低氧帐篷（吸入氧分数16.5 ± 0.2%，模拟海拔约2,000米）中进行。IST由两个40分钟半场组成，中间有15分钟中场休息，每半场包含二十个2分钟循环块（8秒全力冲刺、100秒35%峰值摄氧量主动恢复、12秒被动休息）。主要技术方法包括：递增负荷自行车测试测定峰值摄氧量（V°O2peak）；近红外光谱（NIRS）监测脑前额叶皮层和股外侧肌的氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白及总血红蛋白变化；代谢气体分析系统逐口测定呼吸交换参数；血乳酸分析、心率监测和感觉量表评估。咖啡因和安慰剂口香糖均经研磨、称重制成外观一致的丸剂，由独立研究人员进行分配和编码。统计方法采用双因素重复测量方差分析（ANOVA），以总做功量为主要结局指标，峰值和平均功率输出为次要结局指标。

**三、研究结果**

**3.1 长时间间歇冲刺表现**

**总做功量：** 条件主效应和时间主效应均显著。事后分析显示，咖啡因条件在第一半场（143 ± 28 kJ 对比 137 ± 25 kJ；平均差6 kJ，p = 0.003）和第二半场（131 ± 24 kJ 对比 127 ± 22 kJ；平均差4 kJ，p = 0.009）的总做功量均显著高于安慰剂条件，第一半场和第二半场分别增加4.4%和2.9%。两种条件下总做功量均从第一半场到第二半场显著下降，但下降百分比在条件间无显著差异。

**功率输出：** 咖啡因显著提高第一半场（1,015 ± 209 W 对比 976 ± 207 W；p < 0.001）和第二半场（977 ± 207 W 对比 948 ± 190 W；p = 0.009）的峰值功率输出。平均功率输出同样在咖啡因条件下于第一半场（743 ± 144 W 对比 711 ± 140 W；p = 0.004）和第二半场（679 ± 132 W 对比 657 ± 124 W；p = 0.012）显著提高。

**3.2 NIRS测量结果**

**脑氧合指标：** 咖啡因条件下，第一半场和第二半场的脑氧合血红蛋白（[O2Hb]）和总血红蛋白（[THb]）均显著高于安慰剂条件（所有p值均小于0.05）。脑脱氧血红蛋白（[HHb]）无显著条件差异。

**肌肉氧合指标：** 咖啡因显著提高第一半场的肌肉[HHb]（37.8 ± 13.0% 对比 20.6 ± 17.2%；p = 0.010）和再氧合能力（ΔReoxy：68.0 ± 15.3% 对比 48.0 ± 12.2%；p = 0.005），但第二半场无显著差异。

**3.3 血乳酸浓度**

咖啡因条件下，第一半场（13.5 ± 5.0 mmol/L 对比 10.0 ± 2.9 mmol/L；p = 0.048）和第二半场（10.1 ± 3.4 mmol/L 对比 7.8 ± 2.5 mmol/L；p = 0.038）后的血乳酸浓度均显著高于安慰剂条件。

**3.4 感觉量表与生理反应**

整体感知劳累度、呼吸困难和下肢沉重感评分在两种条件间无显著差异。咖啡因显著提高冲刺期的分钟通气量、潮气量、O2和CO2的通气当量、呼末O2分压及心率，同时降低呼末CO2分压。恢复期同样观察到咖啡因显著提高O2摄取、CO2排出量、分钟通气量等参数。

**四、讨论与结论**

本研究首次证明咖啡因口香糖可增强低氧条件下长时间重复冲刺表现。与安慰剂相比，咖啡因口香糖在IST两个半场均增加了总做功量、峰值功率输出和平均功率输出，改善幅度为4.4%和2.9%，与既往使用咖啡因胶囊的研究结果一致。这些表现提升伴随脑氧合和肌肉再氧合能力的增强。肌肉再氧合能力增强可能部分归因于咖啡因引起的通气反应增强，改善了肺部氧交换，从而增加了骨骼肌内的氧气可用性。同时，咖啡因可能通过增加一氧化氮可用性和调节血管平滑肌张力来改善外周血管功能，进一步增强局部血液氧可用性。脑氧合指标增加可能反映了咖啡因诱导的中枢激活和潜在血管效应的综合影响。然而，较低的空间分辨率NIRS测量（无短分离通道）和缺乏直接脑血流测量限制了对机制的确定性解释。

实际应用方面，在比赛中营养准备时间有限的情况下，参加间歇性高强度团队运动的运动员，特别是在中度海拔比赛的运动员，可考虑使用咖啡因口香糖作为支持重复冲刺表现的咖啡因递送策略。研究不足之处包括：固定恢复间隔的IST方案不能完全模拟真实比赛的可变恢复需求；样本量相对较小（n = 10）且包含男女运动员，限制了对性别特异性差异的分析；缺乏血浆咖啡因浓度测量和胶囊对照，无法确定观察到的效果是否特定于口香糖制剂或归因于咖啡因本身。未来研究需要在更大样本中直接比较不同递送形式，并纳入血浆咖啡因测量以精确验证剂量效应关系。

**五、结论**

咖啡因口香糖（6 mg/kg）可增强常压低氧条件下的长时间重复冲刺能力，伴随脑氧合和肌肉再氧合能力的提升。这些发现凸显了咖啡因口香糖作为咖啡因递送策略，可在低氧条件下支持团队运动运动员的高强度间歇性运动表现。