一氧化碳重复呼吸法：是尖端诊断工具还是危险的运动禁忌？让我们深入科学，一探究竟。

职业自行车选手和团队一直在寻找提升成绩的方法，从训练、饮食到各种补充剂，只为争取那 1%的优势。在这项竞技水平极其接近的运动中，一个小小的爬坡就可能决定比赛成败。正因如此，一些新的产品和方法总是在规则边缘试探。这项运动的历史上曾出现过不少服用 EPO 和血液兴奋剂的丑闻，这些阴影至今仍未完全散去。

最近，一氧化碳重复呼吸引起了广泛关注，同时也带来了一些争议。

在控制低剂量吸入时，CO 与血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白。这种结合减少了血液的携氧能力，模拟了高海拔环境下经历的低氧条件。身体对此的反应是增加促红细胞生成素（EPO）的产生，刺激红细胞的生成，从而提高总血红蛋白质量。血红蛋白质量的增加可以改善肌肉的氧气输送，可能增强耐力表现。

但什么是一氧化碳重复呼吸，它是如何使用的，它又如何使运动员受益？

历史

在 2024 年，新的争议焦点是一氧化碳重复吸入。今年七月，过去五年环法自行车赛的两位主要主角环法自行车赛，塔德伊·波加卡尔和乔纳斯·温格高，两人都确认他们之前曾使用过它——尽管目前尚不清楚使用量以及是否产生了任何效果。目前，这仍然是合法的，但这是否仅仅是一场训练革命，还是自行车运动中另一条黑暗之路（自行车运动黑历史），仍有待观察。自行车迷自然会对任何可能提高成绩的机制产生怀疑，尤其是那些他们可能不理解的机制。因此，我们想探讨一下一氧化碳的益处，以及车队如何利用它来提升表现。

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并非新鲜事

随着一氧化碳重复吸入突然成为热议话题，你可能会认为这是一个相对较新的现象。但实际上，它已有超过 100 年的历史。

牛津大学的科学家约翰·霍尔丹和洛林·史密斯首次在《生理学杂志》1900 年发表的文章中提出了一种利用它来确定血量的方法。霍尔丹后来与同事克劳德·道格拉斯合作，研究了在特内里费岛和科罗拉多州的派克峰进行试验时，海拔高度对血红蛋白水平的影响。

随后，在 20 世纪 40 年代，瑞典科学家通过一氧化碳重复呼吸更精确地计算了血容量，并将其与运动能力和心血管功能联系起来。

两位奥地利研究人员在 20 世纪 90 年代提出了一种更简单的方法，后来由 Nicole Prommer 和 Walter Schmidt 进行了改进。2005 年，Prommer 和 Schmidt 发现仅需测试后两分钟即可获得基于呼吸的结果。这促使更多团队采用了这种方法。

测试的原理

一氧化碳（CO）重复吸入法是一种能够用于测定人体血红蛋白总量（Hbmass）的技术。

血红蛋白（Hemoglobin，简称 Hb）是红细胞中的一种重要蛋白质，负责将氧气从肺部输送到全身组织。

核心原理是通过重复呼吸含有一氧化碳的气体来进行测量。一氧化碳（CO）作为一种示踪剂，能够与血红蛋白结合，从而为测量血红蛋白质量提供基础。

示踪剂就像往水里滴入一滴墨水，通过观察墨水的扩散，我们就能知道水是怎么流动的。同样的道理，医生给病人注入一些特殊物质（示踪剂）后，追踪这些物质在体内的变化，就能了解人体内部的具体情况。

该方法基于稀释原理，将一定量的示踪剂（一氧化碳）注入循环系统，随后通过血液中一氧化碳的浓度计算血红蛋白质量。由此可轻松计算出红细胞体积、血浆体积和总血量。

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测试时注入的一氧化碳含量大约等于抽一根烟产生的量。当然我不建议任何人吸烟。

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职业车队应用原理

David de Klerk 博士是一名南非医生，先后供职于阿联酋航空车队三年和 Alpecin-Deceuninck 车队一年。他与同事 John Wakefield 在 Science to Sport 机构共同提供医疗、训练和运动表现等专业指导。

他解释说，一氧化碳重复呼吸法本来是一种有效快速测量运动员血量和血红蛋白质量（Hbmass）的方法。CO 对血红蛋白有很高的亲和力，比氧气更容易结合，形成碳氧血红蛋白。碳氧血红蛋白水平升高会减少组织供氧，生理应激接收到信号，促使产生更多的血红蛋白。

一氧化碳重复呼吸有时会使用自动化机器进行，例如一些职业自行车队使用的 Detalo 型号。当然也可以通过手动的过程来完成，使用闭路式一氧化碳重复呼吸系统。

首先，运动员通常会进行一系列呼吸和血液测试，测量他们一氧化碳（CO）基线水平。

这里的“基线水平”是指运动员在未进行任何干预或测试之前，体内自然存在的一氧化碳浓度。这是一个参考值，用于后续测试和分析。

可以避免因个体差异或外部因素（如环境污染）导致的误差。

测试过程中，运动员会吸入少量与氧气混合的一氧化碳。这种混合气体通过封闭回路进行两分钟的吸入和呼出。运动员吸入的一氧化碳随后会与红细胞中的血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白。

两分钟后，再次测量呼气和血液中剩余的一氧化碳血红蛋白含量，并与测试开始时测得的基线水平进行比较。然后利用这些结果计算运动员的总血红蛋白质量。

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血红蛋白质量的重要性

由于血红蛋白是体内输送氧气的主要方式，较高的总血红蛋白质量通常有较高的最大摄氧量。

David de Klerk 博士指出，最大摄氧量还取决于其他因素，如功能良好的心血管系统、肌肉内丰富的血管数量以及大量线粒体。

话虽如此，在健康个体中，血红蛋白质量是决定其携氧能力的最重要因素。这使得它在评估运动员通过训练（如结合高海拔、高温等刺激）的反应时非常有用。

评估海拔适应性

David de Klerk 博士指出，团队过去常常依赖全血细胞计数（一种常见的血液测试）来评估运动员对高原训练的适应情况。这些测试提供了血红蛋白浓度和血细胞比容水平，尽管全血细胞计数是一种传统且常用的方法，但它并不完全准确，因此需要与更先进的一氧化碳重复呼吸法配合使用。

但问题是，如果血容量增加但血红蛋白水平不变，红细胞压积会降低，因此血红蛋白浓度和红细胞压积并不是评估个人高原训练效果的可靠指标。

红细胞计数是一个稍好的指标，但它仍然低估了海拔对血容量的影响。这就是为什么一氧化碳重复呼吸如此有用的原因。

通过吸入少量一氧化碳，科学家可以测量血液中血红蛋白与一氧化碳结合的比例，从而推算出血液的总血红蛋白量和血容量。这种方法比单纯测量红细胞计数更精确，因为它能够直接反映血液的整体容量，而不仅仅是红细胞的数量。

“如果你能把体内的所有血红蛋白拿出来放在秤上称重，那将是最准确的方法，而这本质上就是一氧化碳重复呼吸法所做的。”他说。“结果不受你的总血容量的影响，因为你测量的是血红蛋白的实际质量，与其他因素无关。”

“如果你能把体内的所有血红蛋白都拿出来放在秤上称重，那将是最好的方法，而这本质上就是一氧化碳重复呼吸所做的事情。”

  David de Klerk 博士

David de Klerk 博士指出：一旦计算出血红蛋白质量的增长量，这通常估算为每在高海拔停留 100 小时增加约 1.1%，但个体差异较大——教练团队就能判断谁对高原训练反应好，谁反应不佳。

他们通过逆向分析和观察其他生物标志物，试图找出个体为何能对高海拔训练产生良好反应。因此，一氧化碳再呼吸又是一个很好的切入点。

“众所周知，如果铁含量不足，就无法制造更多的红细胞，因此我们会进行相关检测，”德克勒克博士说。“我们还会评估炎症标志物和疾病指标，因为这些会抑制对高海拔的适应。受伤是另一个阻碍适应的因素。同时，检查碳水化合物的供应情况以及个人是否正确补充能量，以及训练与休息之间的平衡也很重要。”

“众所周知，铁含量不足会导致无法生成更多的红细胞，因此我们会进行相关检测，” David de Klerk 博士表示。“我们还会检查炎症标志物和疾病指标，因为这些会抑制对高海拔的适应。此外，受伤也是影响适应的一个重要因素。同时，我们会关注碳水化合物的供应情况，确保个人能量补充是否得当，以及训练与休息之间的平衡是否合理。”

超越高度的训练应用

评估训练营结束时的高原训练效果是耐力运动中使用一氧化碳重复呼吸的主要应用场景。然而，David de Klerk 博士建议延长测试周期可以更全面地了解高原训练的影响。

他还指出，一氧化碳重复呼吸不仅适用于职业运动员。对于那些能够接触到高海拔、关心自己成绩并希望做出改变的业余竞技者来说，这也是一种有用的方式。

对于对高原训练反应良好的运动员，David de Klerk 博士表示，他们的二氧化碳重复呼吸测试结果和其他生理评估数据可以与他们在 TrainingPeaks 中的功率曲线数据进行比较。这有助于关联血红蛋白质量和其他血液标志物的变化是否可能影响五分钟和十分钟的功率输出值。

David de Klerk 博士提到，对于那些对高原训练反应良好的运动员，可以将他们的一氧化碳重复呼吸测试结果及其他生理评估数据，与 TrainingPeaks 中的功率曲线数据进行对比。这能够帮助分析血红蛋白质量及其他血液标志物的变化是否会对五分钟和十分钟的功率输出值产生影响。

David de Klerk 博士认为，一氧化碳重复呼吸法同样适用于评估不涉及高原环境的其他训练情况。他提到：“研究血红蛋白质量在不同训练阶段的变化将非常有价值。”

他补充说，使用一氧化碳重复呼吸法评估血红蛋白质量还有其他好处，例如评估热训练引起的生理变化。

这项为期 5 周的热训练干预研究证实，参与者的血红蛋白质量（Hbmass）获得了明显提升，并且在运动能力的各项评估指标中展现出小幅到中等程度的进步效果。

“利用热训练来提高血红蛋白质量的方法最近得到了大量学术研究的支持，”David de Klerk 博士说。“最近的出版物表明，热训练也能引起血红蛋白质量的变化，类似于高海拔训练所产生的效果。”

“通过热训练提升血红蛋白质量的方法近期获得了许多学术研究的认可，”David de Klerk 博士表示。“最新的研究表明，热训练也会引发血红蛋白质量的变化，其效果类似于高海拔训练。”

负责任地进行测试并提升性能

如果一氧化碳重复呼吸只是一种评估训练反应的方法，那为什么会有这么多争议呢？

关于一氧化碳再呼吸的一个主要误解是，运动员为了提高表现而吸入它。这是一种风险更大的做法。它要求运动员频繁吸入示踪剂以模拟缺氧状态，并促使血红蛋白和其他表现指标增加。

尽管没有证据显示自行车队正在这样做，但这两项研究的结果可能会促使这种行为的发生。

第一个研究于 2019 年发表在《生理学前沿》上。该研究得出结论，12 名足球运动员在跑步机上每周跑步五次，持续一个月，并在跑步前吸入一氧化碳，他们的血红蛋白质量和最大摄氧量增加幅度超过了仅进行耐力训练的运动员。

两年后发布的第二项研究要求一组业余自行车手每天吸入五次一氧化碳。三周后，他们的血红蛋白质量增加了 4.8%，相应的最大摄氧量也有所提高。

David de Klerk 博士说：“令人失望的是，有研究指出反复吸入一氧化碳能有效制造人工缺氧，理论上可能带来与高原训练相同的好处，”

“如果滥用这种方法，确实可能对运动员造成风险，这也符合世界反兴奋剂机构（WADA）禁止在竞技体育中使用某种方法或特定物质的三大关键标准之一。”

  戴维·德克勒克博士

有人怀疑自行车、铁人三项或其他运动的团队可能会通过吸入一氧化碳来获取优势。一旦获得优势，就可能利用这种方式来取得不公平的竞争优势。

防止滥用与建立道德界限

当意图仅仅是获取测量值时，评估血糖、乳酸或其他任何标记物几乎没有区别。

德克勒克博士表示。“就科学准确性而言，一氧化碳重复呼吸是评估血红蛋白质量最精确的方法，也是判断高原训练营是否成功的一种有效手段。”

  引用文献

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结语

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