人體在濕熱條件下運(yùn)動的汗鹽成分變化規(guī)律研究,運(yùn)動生理學(xué)論文

人體在濕熱條件下運(yùn)動的汗鹽成分變化規(guī)律研究,運(yùn)動生理學(xué)論文濕熱環(huán)境下人體汗液分泌量很大,蒸發(fā)卻很少,進(jìn)而造成帶走熱量較少的同時(shí)身體失水。在濕熱環(huán)境下,由于大量出汗,人體體液減少,礦物元素丟失,加上機(jī)體代謝機(jī)能的下降,最終致使作業(yè)能力降低。開展?jié)駸岘h(huán)境下的適應(yīng)性訓(xùn)練,是減少濕熱環(huán)境帶來不良影響的重要途徑之一。而在進(jìn)行大規(guī)模人群訓(xùn)練前,把握訓(xùn)練中人體的生理生化變化至關(guān)重要,也是訓(xùn)練安全的保證。熱習(xí)服指機(jī)體對高溫環(huán)境的適應(yīng)及耐受經(jīng)過,熱習(xí)服后,機(jī)體運(yùn)動后的核心溫度、心率將會降低,而出汗率將升高。邱仞之等的研究發(fā)現(xiàn),熱習(xí)服后,汗液中鉀、納、鈣、鎂、銅、鐵等電解質(zhì)都有不同程度降低,但其未對汗鹽濃度在整個熱習(xí)服訓(xùn)練經(jīng)過中的變化情況及丟失情況做相關(guān)描繪敘述。為把握人體在濕熱環(huán)境訓(xùn)練中的汗鹽成分變化規(guī)律,并為進(jìn)一步訓(xùn)練研究做準(zhǔn)備,我們進(jìn)行了濕熱環(huán)境下的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。1材料和方式方法11受試者的選擇選取某高校60名18~24歲體能合格的健康男性志愿者作為受試對象,年齡21311歲,所有受試者均已了解人工濕熱環(huán)境訓(xùn)練設(shè)備及其使用方式方法,所有受試對象知情同意并簽署知情同意書,實(shí)驗(yàn)期間受試者飲食規(guī)律良好,睡眠充裕,未患任何疾病。12場地與設(shè)施模擬環(huán)境實(shí)驗(yàn)室(見本專欄(濕熱環(huán)境習(xí)服訓(xùn)練對12min負(fù)重跑的影響〕12)。13組織方式與測試方式方法本試驗(yàn)于冬季進(jìn)行,將60名志愿者隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組30人、對照組30人。實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行濕熱環(huán)境訓(xùn)練,訓(xùn)練內(nèi)容為熱環(huán)境下負(fù)重訓(xùn)練,包括濕熱環(huán)境靜坐、踏步機(jī)徒手踏步、小功率自行車騎行、大功率自行車騎行,每日訓(xùn)練1次,持續(xù)一周,訓(xùn)練時(shí)濕熱環(huán)境的溫度、濕度始終分別控制為39℃/80%。試驗(yàn)期間,試驗(yàn)組除每日進(jìn)行一次熱習(xí)服訓(xùn)練外,其余與對照組一樣。對照組在試驗(yàn)組訓(xùn)練期間繼續(xù)日常活動。在實(shí)驗(yàn)組熱習(xí)服訓(xùn)練前一天和訓(xùn)練結(jié)束后一天,兩組受試者統(tǒng)一著體能作訓(xùn)服在濕熱環(huán)境下進(jìn)行12min大功率自行車騎行,并在測試經(jīng)過中收集汗液。除此之外,實(shí)驗(yàn)組每日熱習(xí)服訓(xùn)練時(shí)在大功率自行車騎行經(jīng)過中進(jìn)行汗液收集(故連續(xù)9天收集實(shí)驗(yàn)組受試者的汗液樣本)。測試或訓(xùn)練前,所有受試者均進(jìn)行上肢和頭面部清潔,收集汗液時(shí)優(yōu)先選擇下頜部,若頜面部出汗量較少,則選擇雙肘。出汗量用BCA-2A人體成分析儀結(jié)合飲水量測定。有研究發(fā)現(xiàn)增加營養(yǎng)攝入不會對人體冷熱習(xí)服及汗液成分造成影響,故本次試驗(yàn)未對受試者進(jìn)行飲食控制。14數(shù)據(jù)采集和統(tǒng)計(jì)學(xué)處理汗液樣本一部分送至第二軍醫(yī)大學(xué)附屬長海醫(yī)院實(shí)驗(yàn)診斷科檢驗(yàn),另一部分送至第二軍醫(yī)大學(xué)海醫(yī)系衛(wèi)生教研室檢驗(yàn)。介入檢測人員及數(shù)據(jù)錄入人員均不介入試驗(yàn)組織與設(shè)計(jì)。對兩組人員訓(xùn)練前的各組數(shù)據(jù)進(jìn)行t檢驗(yàn),兩組人員實(shí)驗(yàn)后汗鹽成分的增值進(jìn)行重復(fù)測量資料的方差分析。對實(shí)驗(yàn)組汗鹽成分的每日測量值進(jìn)行單因素重復(fù)測量設(shè)計(jì)資料的方差分析,并對習(xí)服訓(xùn)練期間的每次測量結(jié)果與第一次測量結(jié)果進(jìn)行比擬。2實(shí)驗(yàn)結(jié)果21濕熱環(huán)境訓(xùn)練對汗鹽成分的影響表1顯示,濕熱環(huán)境訓(xùn)練前各組數(shù)據(jù)進(jìn)行成組資料的t檢驗(yàn)后,所得P均大于005,講明訓(xùn)練前試驗(yàn)組和對照組尿素、鈉、鉀、氯和乳酸等汗鹽成分的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。隨后對各汗鹽成分采用本身前后對照的配對t檢驗(yàn)和重復(fù)測量資料的方差分析。試驗(yàn)組濕熱環(huán)境訓(xùn)練前后鈉、氯和乳酸濃度下降值具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,而尿素和鉀濃度下降無意義。對照組兩次標(biāo)準(zhǔn)測試樣本僅發(fā)現(xiàn)尿素濃度有所降低。兩次標(biāo)準(zhǔn)測試中試驗(yàn)組與對照組相比擬,鉀鹽和乳酸差異不同無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,鈉和氯差異不同有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,可以為實(shí)驗(yàn)組鈉、氯濃度較對照組明顯降低。而實(shí)驗(yàn)組和對照組尿素濃度差異不同有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,對照組相比實(shí)驗(yàn)組尿素濃度有所下降,造成這種情況的可能原由于實(shí)驗(yàn)對象的個體差異。22濕熱環(huán)境訓(xùn)練中汗鹽成分的動態(tài)變化表2顯示,實(shí)驗(yàn)組受試者汗鹽中尿素、納、氯、乳酸濃度隨著訓(xùn)練的進(jìn)行逐步下降,除乳酸外均在訓(xùn)練第6天到達(dá)最低值,隨后出現(xiàn)上升;乳酸濃度在訓(xùn)練第7天才到達(dá)最低值;鉀濃度于訓(xùn)練第3天出現(xiàn)小幅上升,隨后繼續(xù)下降,并于訓(xùn)練第6天到達(dá)最低值。對尿素、鈉、鉀、氯、乳酸等汗鹽成分濃度的測量結(jié)果進(jìn)行單因素重復(fù)測量資料的方差分析,其球?qū)ΨQ假設(shè)檢驗(yàn)結(jié)果p均小于005,資料的協(xié)方差矩陣不知足球?qū)ΨQ條件。采用校正系數(shù),檢驗(yàn)結(jié)果顯示,各組分析結(jié)果P均小于005,講明實(shí)驗(yàn)經(jīng)過中汗鹽成分不是維持在一個相對穩(wěn)定的水平。對訓(xùn)練期間各汗鹽成分每日測試濃度與訓(xùn)練前1天測量結(jié)果進(jìn)行比擬,采用LSD方式方法檢驗(yàn),各汗鹽成分在最低濃度時(shí)相較初始濃度均是降低的(各組P均小于0001),華而不實(shí)尿素在訓(xùn)練第2天測量值開場出現(xiàn)明顯下降,鈉、氯在訓(xùn)練第4天測量值出現(xiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,鉀的測量值在訓(xùn)練第1天便與訓(xùn)練前測試結(jié)果出現(xiàn)差異,而乳酸在訓(xùn)練第2天結(jié)果較初始結(jié)果明顯降低。訓(xùn)練前后鈉、氯、乳酸濃度測量值有明顯差異(P005),其余成分改變則無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表3)。3討論熱習(xí)服一直是軍事和運(yùn)動訓(xùn)練的重要研究方向,早前已有相當(dāng)多的研究者對熱習(xí)服的訓(xùn)練方式方法、條件進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),并提出熱習(xí)服的標(biāo)準(zhǔn),但仍存在爭議,這些實(shí)驗(yàn)主要對南海區(qū)域的濕熱環(huán)境進(jìn)行模擬,然而對熱習(xí)服經(jīng)過中人體汗液成分的研究則相對較少。Armstrong等曾經(jīng)指出人體在熱應(yīng)激下,出汗率會出現(xiàn)相應(yīng)的變化以改善機(jī)體的適應(yīng)能力。尿素、納、鉀、氯和乳酸是人體汗鹽的最主要成分,極有可能成為熱習(xí)服的標(biāo)準(zhǔn)。為了解熱習(xí)服經(jīng)過中肛溫與汗鹽成分變化的關(guān)系和規(guī)律,我們開展了通過利用人工模擬濕熱環(huán)境對學(xué)員進(jìn)行熱習(xí)服訓(xùn)練汗鹽成分分析的研究。熱運(yùn)動應(yīng)激中,機(jī)體有氧代謝能力下降,無氧代謝比例升高,蛋白質(zhì)分解代謝加強(qiáng)。熱習(xí)服是機(jī)體對熱應(yīng)激不斷調(diào)整直至適應(yīng)的經(jīng)過,因而熱習(xí)服經(jīng)過中無氧代謝和蛋白分解水平也是在不斷調(diào)整的。而乳酸和尿素分別為糖無氧酵解和蛋白分解的終產(chǎn)物,因而其濃度變化情況可反響機(jī)體的代謝水平及訓(xùn)練負(fù)荷。邱仞之等[4]曾發(fā)如今血清Na+仍在正常范圍之內(nèi)時(shí),熱習(xí)服訓(xùn)練前后汗液的Na+濃度反而會增加。萬為人等[9]發(fā)現(xiàn)到達(dá)熱習(xí)服并非是相應(yīng)指標(biāo)的上升或下降至極值后并保持不變,而是測試指標(biāo)如血?dú)庵笜?biāo)和血乳酸含量等隨著訓(xùn)練的進(jìn)行呈非單增或單減的直線變化,而是隨著訓(xùn)練的進(jìn)行某些指標(biāo)會先出現(xiàn)上升或下降,而后在11天時(shí)回復(fù)到訓(xùn)練前水平,但其未研究相關(guān)汗液成分的變化趨勢。MichaelJ.Buono研究指出,為了構(gòu)成熱習(xí)服,外泌汗腺會主動加強(qiáng)分泌能力以適應(yīng)熱環(huán)境,構(gòu)成熱習(xí)服后,由于機(jī)體對Na+重吸收的功能加強(qiáng),人體汗腺分泌的Na+會顯著減少,但未闡述人體其余汗液成分變化。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)隨著濕熱訓(xùn)練的進(jìn)行,訓(xùn)練組的汗鹽主要成分均呈下降趨勢,而且除乳酸外均第6天到達(dá)極值,隨后出現(xiàn)回升,考慮該時(shí)間為熱習(xí)服經(jīng)過中機(jī)體適應(yīng)程度的變化節(jié)點(diǎn)。Consolazio等研究表示清楚熱習(xí)服后,汗液中Na+、K+成分丟失量明顯減少。本研究發(fā)現(xiàn)兩次測試汗鹽鈉、氯測量值存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,與上述研究相符。本次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鉀測量值于訓(xùn)練后測試時(shí)回升至訓(xùn)練前水平,Knochel研究表示清楚由于腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)的存在,在熱環(huán)境下,機(jī)體缺Na+不如缺K+嚴(yán)重。本實(shí)驗(yàn)中尿素訓(xùn)練前后雖有減少,但是其變化值無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在熱應(yīng)激下,人體排尿會減少,相應(yīng)汗液的尿素排出量會因此升高,由于尿素主要為代謝來源,邱仞之，研究表示清楚在熱習(xí)服之后,人體的代謝率會下降,因而,汗液中尿素的升降對熱習(xí)服的參考意義可能不大。同理,乳酸的下降值也應(yīng)予以考慮能否有意義。本次試驗(yàn)由于受試者數(shù)量較少,訓(xùn)練時(shí)間較短,沒有能完全模擬出熱習(xí)服經(jīng)過,對于汗鹽中各種成分變化與熱習(xí)服程度沒有能作出解釋,宜在后續(xù)研究中針對性地設(shè)計(jì)試驗(yàn)。以下為參考文獻(xiàn):.[1]張雷,房曉,雷德橋,等濕熱環(huán)境訓(xùn)練中人體血壓、心率變化的功能評價(jià)[J]第二軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào),2018,(11):1272-1274.[2]ERNadel,KBPandolf,MFRoberts,etalMechanismsofthermalacclimationtoexerciseandheat[J]JournalofAppliedPhysiology,1974,37(4):515-520.[3]PLMoseley,Heatshockproteinsandheatadaptationofthewholeorganism[J]JavrnalofAppliedPhysiology,1997,83(5):1413-1417.[4]邱仞之,伍超英,胡德泉,等高濕熱環(huán)境習(xí)服鍛煉對全身汗液中營養(yǎng)成分含量的影響[J].航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程,1992(5):193-200.[5]邱仞之,萬為人,華旭初,等夏季訓(xùn)練時(shí)汗液中16種無機(jī)元素流失的觀察[J]微量元素與健康研究,1995(12):39-40.[6]CFConsolazio,DDSchnakenberg.Nutritionandtheresponsestoextremeenvironments[J]FedProc,1977,36(5):1673-1678.[7]ShirreffsSM,RJMaughanWaterandsaltbalanceinyoungmalefootballplayersintrainingduringtheholymonthofRamadan[J]JSportsSci,2008,26(Suppl3):S47-54.[8]ArmstrongE,SzlykPC,SilsIV,etal.Predictionoftheexercise-heattoleranceofsoldierswearingprotectiveovergarment[J]AviatSpaceEnvironMed,1991,62(7):673.[9]萬為人,鄒飛,羅病德,等著雨衣熱習(xí)服鍛煉對血乳酸與血?dú)獾挠绊慬J]中國工業(yè)醫(yī)學(xué)雜志,2000(13):262-264.[10]MichaelJ.Buono,KimberlyD.Ball,FredW.Kolkhorst.Sodi-umionconcentrationvs.sweatraterelationshipinhumans[J]JournalofAppliedPhysiology,2007,103(3):990-994.[11]MichaelJ.Buono,TravisR.Numan,RyanM.Claros,etalIsactivesweatingduringheatacclimationrequiredforimprovementsinperipheralsweatglandfunction[J]AmJPhysiolRegulInte-grCompPhysiol,2018,297(4):1082-1085.[12]ConsolazioCF,Matoushlo,NelsonRA,etal.Excretionofsodi-um,potassium,magnesiumandironinhumansweatandthere-lationofeachtobalanceandrequirement[J]Nutr,1963,79(4):407-41