自1880年莫索（mosso）研究人体疲劳开始，运动疲劳就成为运动生理学和运动医学的核心问题之一。疲劳是一种机体的整体机能水平或工作效率低下的生理现象，应同疾病和运功训练中的过度训练相区别。运动疲劳是一个特别复杂的生理过程。它是由运动引起的全身多器官和系统机能变化的综合结果。运动性疲劳是人体在运动过程中一次性强有力的负荷或持续运动负荷后，靠应力集中的运动器官(关节、韧带、骨骼、肌肉)和与之密切相关的脏器和调节功能下降、能量不足等所引起的一系列生理性、功能性的变化为特点的导致运动负荷器官功能下降、感觉不适、能量缺乏和代谢产物堆积等现象。根据超量恢复理论、应激理论和运动训练理论，运动水平的提高就是一个“疲劳—恢复—再疲劳—再恢复”的这样的一个超量恢复的良性过程。故而一般的运动性疲劳是一种正常生理现象。如果运动性疲劳没有得到及时的恢复而使疲劳累积导致疲劳过度，或者发生运动性疲劳时没有及时地进行调整，继续保持原有的运动，使疲劳程度加深导致力竭，这都会使运动性疲劳变成一种病理观象，从而对健康造成不良影响。所以根据疲劳的产生机理，原因分析疲劳并采用一定的客观判断方法测试疲劳，进而运用一些消除运动性疲劳的方法，使机体快速有效地进行超量恢复，以便再更好的投入训练、工作和学习，进行更高水平的恢复，提高人体功能能力达到更高水平的运动能力贮备和保持并增强人体健康。
运动疲劳可分为中枢疲劳和外周疲劳。从中枢到骨骼细胞再到细胞内的物质代谢过程，中间任何一个环节或这些过程综合变化，都可造成疲劳。近年来提出的疲劳控制链或运动性疲劳突变理论，都力图从多方面说明运动性疲劳的发生原因，使运动性疲劳的理论更完善。目前，对运动性疲劳产生机制的认识已从单纯的能量消耗或代谢产物堆积，向多因素综合作用的认识发展。研究水平也已由细胞、亚细胞的结构与功能变化深入到生物分子或离子水平。上世纪80年代以来陆续提出多种学说，最具代表性的有以下几种：衰竭学说、堵塞学说、内环境稳定性失调学说、保护性抑制学说、突变理论、自由基损伤学说等。其中自由基研究是近年来的焦点，尽管有关自由基与运动疲劳的产生机理的研究工作时间还不长，但已经肯定了自由基（特别是氧自由基）的毒性作用在疲劳发生机理中的重要地位。
运动性疲劳对于竞技体育来说是最大的阻碍，世界高水平竞技及耐力性竞技，特别是国内外篮球足球的联赛（如NBA，中超等）疲劳的恢复事关重要。另外，对于军事训练，宇航人员的培训怎样来消除疲劳，达到最好的训练效果也是及其关键的。运动性疲劳的研究更是对上述人员的身体健康的有力保证。
那么自由基与运动性疲劳到底有怎样的联系呢？又如何能清除自由基使身体疲劳得以恢复呢？
自由基，化学上也称为“游离基”，是含有一个不成对电子的原子团。其中在生物医学方面主要是是氧自由基，例如超氧阴离子自由基、羟自由基、脂氧自由基、二氧化氮和一氧化氮自由基，加上过氧化氢、单线态氧和臭氧，通称活性氧，这些与人体的各种生理病理现象极为密切。体内活性氧自由基具有一定的功能，如免疫和信号传导过程。但过多的活性氧自由基就会有破坏行为，导致人体正常细胞和组织的损坏，从而引起多种疾病。如心脏病、老年痴呆症、帕金森病和肿瘤。要了解自由基对人体的作用机理，就要先看它的化学性质。自由基外层轨道具有的不成对电子，使其化学性质极为活泼，极易夺取或者失去一个电子以构成成对电子。目前研究的自由基理化学性主要有以下几个方面：
自由基具有三个显著特点，即反应性强、具有顺磁性和寿命短。在所有分子成键过程中，电子都是倾向配对的，自由基中的未成对电子也有配对的倾向，因此大多数自由基都很活泼，反应性极强，容易反应生成稳定分子，这一重要性质导致自由基极易进攻细胞、蛋白质、酶和核酸等，这也正是自由基容易造成机体损害的直接原因。自由基的未成对电子具有顺磁性的自旋磁矩，这一特性为研究自由基的电子自旋共振（ESR）技术提供了理论依据。多数自由基反应性很强，寿命很短，如羟基自由基的寿命只有10-6秒；但也有少数自由基反应性不强，寿命较长，并相当稳定，如多环芳烃自由基和醌类自由基以及自由基自旋标记物(吡啶类自旋标记物、吡咯啉类标记物)等。
氢抽取反应，氧自由基（如OH`）可将有机物分子中的氢原子抽取出来，与之结合成水，从而生成有机自由基，并触发了自由基的链式反应。与嘌呤或嘧啶碱的加成反应，可引起核酸结构破坏或点突变。与巯基化合物的反应，这是自由基破坏酶激素抗体受体等功能蛋白以及细胞结构但蛋白的重要方式。再就是自由基的过氧化反应，与体内蛋白质核酸多糖等发生各种氧化还原反应。
氧自由基连锁反应过程及其与抗氧化系统的关系（图1）
运动时会发生比平常多的自由基, 因为我们的身体在大量运用氧气, 会意外地发生单电子氧自由基。体内产生状况可以通过电子自旋共振（ESR）直接测定，或通过测定脂质过氧化物降解产物（LPO）中的丙二醛（MDA），间接获取自由基水平信息。近年来有关运动与自由基及抗氧化系统的报道不断增多。
上世纪90年代，美国一研究小组让大鼠进行亚极限平板运动直至衰竭，然后用ESR技术在22℃下检测其肝脏和肌肉匀浆中的自由基信号。结果发现运动后自由基信号（g=2.004）明显增强，其波幅约为对照组的2－3倍。对持续30分钟的大鼠腓肠肌过度收缩活动，进行低温ESR技术检测，发现组织中的自由基信号峰值增加70％。国内实验室也用ESR技术进行过类似的研究。大鼠下坡跑90分钟，坡度16°，速度16m/min,运动后即刻深层浅层红白肌均见一个新生的自由基信号产生，3小时后信号减弱，表层的信号24－48小时候消失，深层的信号仍看见。
但是运动使体内自由基生成增加的机理目前还不是十分清楚，
分析与运动时组织相对缺氧，组织器官氧化代谢增强有关。缺血组织中黄嘌呤脱氢酶激活成黄嘌呤氧化酶，同时ATP分解加剧，使AMP生成增加，进一步使黄嘌呤生成增加，在黄嘌呤氧化酶的作用下，产生超氧化物阴离子自由基。另外运动时线粒体呼吸链电子传递加快，呼吸链可以产生自由基，辅酶Q作为氧化呼吸链的汇合点，就可以自由基形式进行电子传递，运动时氧化代谢加快，促使呼吸链产生更多自由基。在氧运输过程中，血红蛋白和肌红蛋白自动氧化成高铁血红蛋白和高铁肌红蛋白过程中也可以产生自由基。
知道了运动与自由基的关系之后，我们来分析一下运动疲劳的自由基损伤原理。
研究发现，在众多自由基中，氧自由基与运动的关系最为密切。运动时氧自由基的增加是导致运动性疲劳发生的一个重要因素。多不饱和脂肪酸是易受氧自由基进攻的靶物质。而在细胞的膜系统中就含有丰富的多不饱和脂肪酸。因而当生物体内氧自由基的含量增加时，氧自由基就会与生物膜中的多不饱和脂肪酸发生脂质过氧化反应。脂质过氧化反应是一个产生自由基和自由基参与的链式反应。可造成恶性循环。细胞膜系统脂质过氧化的结果就会使膜的液态性、流动性改变，膜上的酶、受体及离子通道受损，内质网结构改变，甚至破坏
三羧酸循环的电子传递，最终导致运动性疲劳的发生。徐冬青、郭林的研究又一次为此结果提供了证据。脂质过氧化的最终产物有丙二醛(MDA)、戊烷、乙烷和乙烯等多种物质。其中，丙二醛的寿命与自由基相比相对较长，在科研工作中常常通过测量其含量来反映自由基的生成情况及脂质过氧化的程。最新研究其具体作用机理可能是：肌纤维的工作原理是肌细胞的电位变化兴奋过程和肌丝滑行的收缩过程（此过程称为肌纤维的兴奋－收缩耦联）。此动作的过程中动作电位引起肌纤维终末池膜及肌质网膜上的大量Ca离子通道开放，Ca离子流入胞浆与肌钙蛋白亚单位C结合之后导致肌丝滑行，使肌肉产生动作。完成后Ca离子会在Ca-Mg依赖式ATP酶（钙泵）作用下转运回肌质网中储存。而在激烈运动时，由于肌纤维破裂和内质网膜变性，同时在自由基及其代谢产物的作用下，使血浆中脂质过氧化（LPO）水平增高。LPO不仅对调节Ca-Mg依赖式ATP酶产生影响，造成胞浆中Ca离子的堆积，影响肌纤维的兴奋－收缩耦联；还对线粒体呼吸链ATP的释放、氧化酶的活性造成影响（因为线粒体呼吸链是细胞内主要的发生器之一，又易被自由基损伤，其结果使ATP生产减少从而影响肌细胞功能）。上述原因导致肌肉工作能力下降产生疲劳。
要想消除或减轻运动疲劳，达到理想的训练效果和取得好的运动竞技成绩、保护人员的身体健康，就要去清除体内过多的自由基。有氧生物在进化过程中形成了抗氧化酶如超氧化物歧化酶（SOD），谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）和过氧化氢酶（CAT）等，共同形成自由基防御体系，可以清除自由基。同时很多报道的研究结论表明运动时SOD，GSH-PX酶活性增高，自由基清除能力增强，但仍然不足以平衡运动应激情况下产生的自由基及脂质过氧化物。那么我们就有两种方式清除体内的自由基：一是提高机体本身的自由基防御体系，二是补充外源性抗自由基物质。
首先，我们来看怎样用中药来提高机体的自由基防御体系。
根据中医整体观念，无论劳倦伤脾，劳伤气血，过劳筋疲，劳极伤肾，都必然累及五脏六腑。如肝主筋的运动与脾胃之间功能有着不可分离的作用，肝转输的精华是脾胃消化水谷精微而产生的，若劳倦伤脾，中宫受遏，脾胃运化失司，势必导致精血生化乏源。中医认为只有“脾气旺，才能气血充”，血的运输必须依靠气的推动、气行血行，气滞血淤。所以脾的虚损必然累及气血的虚损。再则肾藏精，主骨生髓，肝肾同源，无论肝病殃肾，还是肾病及肝，同样影响精血转化，影响到肝主筋的功能，表现不同程度的乏力疲劳，运动能力降低，甚至卧床不起。内经《宣明五气论》中记载:“五劳所伤，久视伤血，久卧伤气，久坐伤肉，久立伤骨，久行伤筋”是谓五劳所伤。此外，学者陈家旭提出运动疲劳除与中医虚损证有关外，还应注意肝郁。在此知道下我们就可以给运动员或其他人员，运用中药来消除劳倦。明代医家张景岳在《景岳全书》对虚劳的补法。在立方选药方面，他认为：“丹气虚者，宜补其上，人参、黄芪之属是也；精虚者，宜补其下，熟地、枸杞之属是也；阳虚者宜补兼暖，桂、附、干姜之属是也；阴虚者，宜补兼清，门冬、芍药、生地之属是也。”张氏在《景岳全书》、《新方八阵》中，首列补阵，研究新方29首，且以大补元煎、左归饮、左归丸、右归饮、右归丸为群方之冠。纵观消除疲劳的中药制剂，也多以补益类药物为主组成，或补气助阳，或滋补阴血，或调补脾胃肝肾，或养心安神等。大量研究已证实，补益类中药能促进运动性疲劳的消除，有效地改善运动能力，对运动员恢复体能，防治疲劳综合征有着重要而深远的意义。如李健康等以灵芝、肉苁蓉组成的中药复方补剂进行小鼠的耐缺氧及游泳试验，显示该补剂具有抗疲劳作用；焦颖等将益气养血中药用于竞走运动员，发现中药补剂能明显改善运动员的功能状态，提高其运动能力。典型的成方有补中益气汤。
另外研究表明：实验条件下制作大鼠的肝气郁结模型，可发现其组织中丙二醛（MDA）和SOD的水平及肝细胞超微结构变化，导致消除自由基能力下降，以逍遥散治疗作反证后得出结论，肝郁可导致机体抗自由基能力，可用逍遥散疏肝解郁，从而提高机体抗自由基的能力。
再来看中药作为外源性自由基清除剂的情况。
自由基清除剂及所谓的抗氧化物质，如维生素E、维生素C、谷胱甘肽、硒酸钠、多酚化合物等。国内外研究人员，通过中药提纯萃取作用于动物实验模型，得出在抗自由基方面的中药有
何首乌 ：宋代《开宝本草》称之“久服长筋骨，益精髓，延年不老”。现代研究发现，何首乌能够促进神经细胞的生长，对神经衰弱及其他神经系统疾病有辅助治疗作用。并可调节血清胆固醇，降低血糖，提高肝细胞转化和代谢胆固醇的能力。何首乌还具有良好的抗氧化作用。
黄芪：中医认为“脾为后天之本”。脾胃派代表人物李杲认为黄芪“益元气而补三焦”，清代的黄宫绣称黄芪为“补气诸药之最”。现代研究发现，黄芪不仅能扩张冠状动脉，改善心肌供血，提高免疫功能，而且能够延缓细胞衰老的进程。
人参：《神农本草经》认为，人参能“补五脏，安精神，定魂魄，止惊悸，除邪气，明目开心益智。久服轻身延年”。现代研究发现，它还具有抗氧化、抗衰老、抗疲劳、保肝、调节心血管功能、兴奋造血系统功能等作用。吉林中医研究所霍玉书等用人参果皂甙对50岁以上年龄的人进行抗衰老研究，证实人参果皂甙有“返老还童”的功效。
三七：清代名医赵学敏在他所著的《本草纲目拾遗》中说：“人参补气第一，三七补血第一，味同而功亦等”，称三七为“中药之最珍贵者”。现代研究发现，三七的化学成分、药理作用和临床应用与人参有相似之处。其人参总皂甙含量超过人参。三七可扩张血管，降低血管阻力，增加心输出量，减慢心率，降低心肌耗氧量和毛细血管的通透性，在心血管病防治方面比人参有明显的优势。
剌五加：《本草纲目》称之“久服轻身耐老”，“宁得一把五加，不用金玉满车”。现代研究发现，剌五加有抗衰老、抗疲劳（其抗疲劳作用比人参皂甙还强）、强壮作用，还能调节神经系统、内分泌系统、心血管系统功能，且有抗菌消炎和一定的抗癌作用。
灵芝：《神农本草经》认为，灵芝能“补肝气，安魂魄”，“久食，轻身不老，延年神仙”。现代研究证实，灵芝对神经系统、呼吸系统、心血管系统功能都有调节作用，具有免疫调节、清除自由基、平衡代谢等功能，直接影响人体衰老进程。
枸杞子：《神农本草经》称枸杞子“久服坚筋骨，轻身不老，耐寒暑”。《本草汇言》赞之“使气可充，血可补，阳可生，阴可长”。枸杞子有类似人参的“适应原样”作用，且能抗动脉硬化、降低血糖、促进肝细胞新生等作用，服之有增强体质，延缓衰老之功效。
红景天：在古代本草中没有红景天的记载，是近代才发现的抗衰老新秀。它有补益元气，清热，解毒，止血，宁神益智的功效。现代药理和临床研究发现，红景天有类似人参的补益作用，能抗缺氧、抗寒冷、抗疲劳、抗辐射、抗病毒、抑制癌细胞生长，提高工作效率，延缓机体衰老。
绞股蓝：绞股蓝为葫芦科植物，在古代本草中不见其名。日本科学家发现其组成中有多种成分与部分人参皂甙结构相同，近年来发现，绞股蓝具有抗衰老、抗疲劳、抗癌、调节内分泌功能，能提高人体应变能力和免疫力，降低胆固醇和转氨酶，预防肿瘤，抑制溃疡，缓解紧张，镇静、镇痛。
蜂王浆：蜂王浆是蜂制品中的珍品，含有丰富的营养成分，可促进蛋白质合成，促进细胞生长，增进机体的新陈代谢，增强组织再生能力。同时，因其含有丰富的超氧化物歧化酶及维生素C、E，是不可多得的抗衰老良药。
结论与分析：运动性疲劳是人体在运动过程中一次性强有力的负荷或持续运动负荷后，靠应力集中的运动器官(关节、韧带、骨骼、肌肉)和与之密切相关的脏器和调节功能下降、能量不足等所引起的一系列生理性、功能性的变化为特点的导致运动负荷器官功能下降、感觉不适、能量缺乏和代谢产物堆积等现象。运动过程中自由基及其链锁反应产物对机体整体作用和对肌纤维的毒性损伤导致运动性疲劳。运用中医理论对运动性疲劳进行辨证，可用中药调整人员机体的机能，调动机体的自由基防御体系。中药治疗主要着重于整体调节，调动内因最终达到消除运动员疲劳，提高身体机能，创造优异运动成绩。但使用中药和中成药应特别注意“兴奋剂”，运动员常因疾病和过度训练，使用中草药和中成药是安全，但也有不少中草药、中成药含有禁用物质。运动员赛前治疗用药要极为慎重，密切注意，不要误服。
此外，运动疲劳的恢复过程并不是单纯的清除自由基这么简单。要运用多种促进恢复的措施，如运动手段，睡眠，物理手段和营养学手段等。
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