立姿振動對男青年運動員血管活性物質(zhì)的影響

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(1.聊城大學(xué) 體育學(xué)院, 山東 聊城 252059；2.國家體育總局 體育科學(xué)研究所，北京 100061)

立姿振動對男青年運動員血管活性物質(zhì)的影響

徐樹禮1,林琳1,張雪臨1,李祥臣2

(1.聊城大學(xué) 體育學(xué)院, 山東 聊城 252059；2.國家體育總局 體育科學(xué)研究所，北京 100061)

目的：探討立姿振動引起男青年運動員血管活性物質(zhì)濃度的變化。方法：將運動員隨機(jī)平分為2個實驗組和1個對照組，均站在振動臺上深蹲訓(xùn)練，實驗組受到同振幅和頻率、不同加速度的振動，上、下午的相同時間段各1次，10分鐘/次，但對照組不受振動，12周后測定6種血管活性物質(zhì)濃度。結(jié)果：實驗組2的血管活性物質(zhì)濃度與對照組的差異有顯著性(P<0.05)，其他組間的差異均不顯著；實驗組2與振動病患者血管活性物質(zhì)濃度的變化趨勢是一致的。結(jié)論：現(xiàn)在常用參數(shù)的立姿振動使男青年運動員血管活性物質(zhì)向引起血管損傷的趨勢變化。

立姿振動；血管活性物質(zhì)；男青年運動員

近20年來，振動訓(xùn)練研究主要集中在肌肉力量、柔韌性、彈性成分、即時效應(yīng)與結(jié)構(gòu)性效應(yīng)、增長機(jī)制、疲勞進(jìn)程、康復(fù)治療、肌電圖和振動模式等方面，我們利用振動對訓(xùn)練或康復(fù)治療等有利的訓(xùn)練效果，但很少關(guān)注甚至忽略振動訓(xùn)練對機(jī)體各方面的不利影響。事物是有兩面性的，如振動引起外周血管損傷[1](如血管收縮、痙攣及管腔變細(xì)、小血栓形成、內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生凋亡[2]、中膜平滑肌細(xì)胞損傷和炎癥)，但此方面的相關(guān)報道主要集中在長期從事振動作業(yè)工人血管活性物質(zhì)的職業(yè)病研究，而振動訓(xùn)練也需要長期進(jìn)行來產(chǎn)生適應(yīng)性，工人和運動員經(jīng)受振動的過程中，神經(jīng)肌肉系統(tǒng)都表現(xiàn)出較大力量，這是二者相同的方面，但二者振動參數(shù)差別較大，振動對血管活性物質(zhì)的影響趨勢是否一致的研究可以深化對振動訓(xùn)練效果的辯證認(rèn)識，有利于科學(xué)地利用振動訓(xùn)練。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

上海體育學(xué)院運動訓(xùn)練專業(yè)男生45人，世居平原，實驗前體檢，無血液性疾病和遺傳病，無長期駕駛和振動訓(xùn)練的生活經(jīng)歷。

表1 實驗對象的基本情況

1.2 實驗法

1.2.1 試驗儀器及試劑

東莞艾思荔檢測儀器有限公司生產(chǎn)的AS-25型機(jī)械振動試驗臺、美國Vicon科技公司生產(chǎn)的Ucon系列振動控制儀、北京京立有限公司生產(chǎn)的LD4-2D型血液離心機(jī)、海爾生產(chǎn)的DW-86W100型低溫保存箱、西化儀(北京)科技有限公司生產(chǎn)的M-SN-6105型γ放射免疫計數(shù)器、深圳新產(chǎn)業(yè)生物醫(yī)學(xué)工程有限公司生產(chǎn)的MAGLUMI 2000 PLUS型全自動化學(xué)發(fā)光免疫分析儀、試劑(盒)若干。

1.2.2 實驗方案

隨機(jī)平均分為2個試驗組和1個對照組，每組應(yīng)用一或兩套同型儀器，以赤腳(暴露足趾)立正姿勢(露出手指)站在不同的房間的AS-25型機(jī)械振動試驗臺上深蹲訓(xùn)練，通過Ucon系列振動控制儀調(diào)控振動參數(shù)：頻率40 Hz，振幅1 cm；加速度：實驗組1為4.9 m/s2，實驗組2為14.7m/s2；實驗組1為5分鐘/次，實驗組2為10分鐘/次，上午和下午的相同時間各1次，總時間同為90天；4小時等能量頻率計權(quán)加速度[ahw(4)]：實驗組1為13.89 m/s2，實驗組2為19.83 m/s2；噪聲強(qiáng)度：實驗組1為56 dB(A)，實驗組2為87 dB(A)；對照組站在一臺不振動的機(jī)械振動臺上，由另一振動臺按實驗組2振動強(qiáng)度產(chǎn)生噪聲。

為減小實驗結(jié)果的測量誤差，采用雙盲法：命名對照組、試驗組1和實驗組2實驗前、后分別為第1、4，2、5，3、6組。受試者和實驗執(zhí)行者均不知道設(shè)計方案、哪組是實驗組、哪組是對照組，也不知道預(yù)期結(jié)果是什么。

1.2.3 標(biāo)本的制備及測定

分別在實驗前1天和實驗后1天后，清晨安靜時7:00-8:00空腹貴要靜脈抽血10 ml，立即注入1～5號試管(各試管內(nèi)盛質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為10%的EDTA-Na2 30 μl和抑肽酶 40 μl)中2 ml，混勻；均在4 ℃、4 000 r/min(離心半徑為6 cm)的條件下離心15 min；1～4號試管分離血漿，5號試管分離血清，均保存于-70℃冰箱中；1號試管用酶聯(lián)分析法測定ET濃度，2號試管用硝酸還原酶法測定NO濃度，3、4、5號試管用放射免疫法分別測定血漿降鈣素基因相關(guān)肽的濃度、血漿ANGⅡ濃度、血清ANP濃度；同次實驗，用同批次試劑。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用SPSS17.0在95%置信區(qū)間，采用單因素方差齊性、均數(shù)多重比較檢驗。

2 結(jié)果

表2 實驗前、后血管活性物質(zhì)濃度

實驗前，各組血漿活性物質(zhì)濃度的方差齊性檢驗表明，PET=0.718、PON=0.881，PCGRP=0.753，PANGⅡ=0.789，PANP=0.643，均P>0.10，方差齊性；方差分析結(jié)果表明，PET=0.729、PON=0.908，PCGRP=0.869，PANGⅡ=0.974，PANP=0.528，均P>0.05，各組間的差異不顯著。

實驗后，各組血漿活性物質(zhì)濃度的方差齊性檢驗表明，PET=0.637、PON=0.523，PCGRP=0.618，PANGⅡ=0.631，PANP=0.539，均P>0.10，方差齊性；方差分析結(jié)果PET=0.022、PON=0.036，PCGRP=0.024，PANGⅡ=0.043，PANP=0.047，均P<0.05，表明各組間的差異顯著；多重比較結(jié)果中，第6組與第4組：PET=0.018、PON=0.029，PCGRP=0.021，PANGⅡ=0.038，PANP=0.041，均P<0.05，表明在0.05顯著性水平下，第6組與第4組之間的差異顯著，其他組內(nèi)、間均P>0.05，表明其他組內(nèi)、間的差異均不顯著。

3 分析與討論

3.1 傳統(tǒng)適當(dāng)訓(xùn)練對血管內(nèi)皮活性物質(zhì)的影響

對照組深蹲訓(xùn)練時，首先，使機(jī)體耗氧量增加，氧化代謝增強(qiáng)，血液中血紅蛋白的氧含量降低，血細(xì)胞缺氧；同時與身體運動關(guān)系最為密切的內(nèi)分泌功能軸-應(yīng)激軸產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)，兒茶酚胺釋放增加，這些都刺激內(nèi)皮素原的轉(zhuǎn)錄，引起收縮血管的ET濃度升高；在正常情況下，血漿ET濃度與血清NO濃度比值維持相對穩(wěn)定的動態(tài)平衡，而且二者有生理拮抗作用，血漿ET濃度的增加，抑制了一氧化氮合酶的活性，引起血清NO濃度減少；其次，使腎缺血、缺氧，同時因汗液分泌增加，Na+濃度降低，使腎臟細(xì)胞內(nèi)的顆粒增加，因此腎素分泌增加，腎素進(jìn)入血液后將血漿中的血管緊張素原轉(zhuǎn)變成有活性的ANGⅡ，血清血管緊張素濃度增加；第三，使心內(nèi)交感神經(jīng)增強(qiáng)，心房充盈程度和牽拉程度加強(qiáng)，心肌收縮加強(qiáng)，心率和血壓的增高、細(xì)胞外液滲透壓升高，促進(jìn)心內(nèi)交感神經(jīng)亢進(jìn)，腎上腺髓質(zhì)釋放兒茶酚胺增強(qiáng)，血管緊張素、內(nèi)皮素、抗利尿激素、和腎上腺皮質(zhì)激素的濃度增加，引起降鈣素基因相關(guān)肽和血漿ANP釋放增加。

眾所周知，血漿ET是體內(nèi)最強(qiáng)、最持久的縮血管物質(zhì)[3]，血清血管緊張素是重要的縮血管物質(zhì)，CGRP 是人體最強(qiáng)的舒血管物質(zhì)[4]，NO是重要的血管舒張因子，ANP具有較強(qiáng)的擴(kuò)張血管作用。

對照組深蹲訓(xùn)練時，血漿ET濃度和血清血管緊張素濃度升高，CGRP濃度、血清NO濃度和ANP濃度降低，表現(xiàn)為收縮血管的主要活性物質(zhì)濃度升高，舒張血管的主要活性物質(zhì)濃度降低，導(dǎo)致正常狀態(tài)下收縮和舒張血管的血管活性物質(zhì)維持的相對穩(wěn)定的動態(tài)平衡向血管收縮方向偏移，血管收縮占優(yōu)勢，這樣有助于運動時容量血管收縮，體循環(huán)平均動脈壓升高，也有利于心輸出量增大、動脈血壓的維持和回心血量的增加。

12周的深蹲訓(xùn)練后，血漿ET濃度和血清血管緊張素濃度降低1.83%、1.07%，CGRP濃度、血清NO濃度和ANP濃度升高2.09%、1.57%、0.73%，表現(xiàn)為收縮血管的主要活性物質(zhì)濃度降低，舒張血管的主要活性物質(zhì)濃度升高，表明血管原來保持的相對穩(wěn)定的動態(tài)平衡向血管舒張的方向偏移，血管舒張占優(yōu)勢，可以解釋為是機(jī)體對運動時收縮血管的主要活性物質(zhì)濃度升高、舒張血管的主要活性物質(zhì)濃度降低的一種代償反應(yīng)。運動時，血管活性物質(zhì)升高或降低，運動后的恢復(fù)期不僅使血管活性物質(zhì)降低或升高到正常水平，還降低或升高到超正常水平，使收縮血管的主要活性物質(zhì)濃度相對降低，舒張血管的主要活性物質(zhì)濃度相對升高，這樣在一定程度上能減輕機(jī)體下一次運動時收縮血管的主要活性物質(zhì)濃度升高、舒張血管的主要活性物質(zhì)濃度降低，這種變化有利于運動時機(jī)體的機(jī)能需要，促進(jìn)運動能力，是對運動的一種適應(yīng)。

3.2 振動對內(nèi)皮活性物質(zhì)的影響

3.2.1 訓(xùn)練附加振動因素的目的

運動負(fù)荷的本質(zhì)是一種非常強(qiáng)烈的外部刺激，導(dǎo)致機(jī)體幾乎每一系統(tǒng)和器官的機(jī)能狀態(tài)都會受到程度不等的應(yīng)答性變化。振動是使機(jī)體的全部或一部分在不同方向上經(jīng)受一定周期的直線或曲線式來回顫動。對機(jī)體有系統(tǒng)地施加振動負(fù)荷，目的并非僅僅追求機(jī)體的應(yīng)答性反應(yīng)更加強(qiáng)烈，而是希望通過機(jī)體強(qiáng)烈的反應(yīng)引起身體機(jī)能的更大變化，希望機(jī)體能夠產(chǎn)生所預(yù)期的更大程度的身體結(jié)構(gòu)與機(jī)能的破壞與重建。雖然身體機(jī)能具有耐受性，但施加的振動負(fù)荷不應(yīng)超出其耐受性的生理范圍，表現(xiàn)為身體機(jī)能產(chǎn)生變化，并可以恢復(fù)到原來狀態(tài)，這樣的負(fù)荷是真正適當(dāng)?shù)摹?/p>

3.2.2 垂直振動的容許標(biāo)準(zhǔn)、振動訓(xùn)練常用參數(shù)與本實驗參數(shù)關(guān)系

世界各國還沒有統(tǒng)一的振動評價指標(biāo)，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的ISO 2631/1《人承受全身振動的評價指南》[5]，是量化振動與人體健康的最新研究成果，但不提供振動的疲勞、健康界限值。因此，我們不能從振動訓(xùn)練最大累計劑量與血管發(fā)生病理性變化所需劑量的差距進(jìn)行分析，但可以從振動容許標(biāo)準(zhǔn)、實際振動訓(xùn)練參數(shù)與振動性血管損傷的交叉性入手。

振動對人體影響最重要的參數(shù)是加速度，其次是頻率、振幅、累計時間。ISO 2631/1規(guī)定的垂直振動容許標(biāo)準(zhǔn)是：加速度0.63～23.0米/秒2，頻率1～80Hz，振幅0.1～2cm，累計時間80小時，對于振動間歇接觸不考慮間斷次數(shù)。振動訓(xùn)練采用的加速度范圍是0.5～150米/秒2[6-7]，可以看出，振動訓(xùn)練加速度比人垂直振動容許標(biāo)準(zhǔn)有明顯的超越。振動訓(xùn)練采用的頻率集中在1～60 Hz，符合人體垂直振動容許范圍，而人體各種器官特別敏感的共振頻率在0.5～80 Hz，1～30 Hz的振動因與各器官的自振動頻率相同引起全身多處共振，振動損傷最強(qiáng)，甚至引起神經(jīng)、肌肉等的直接損傷[8-9]；現(xiàn)在振動訓(xùn)練采用的振幅在0.5～1.5cm之間[7]，但振幅0.8～1.0cm引起神經(jīng)、肌肉等的直接損傷。訓(xùn)練是通過自身形態(tài)、結(jié)構(gòu)和機(jī)能的變化，產(chǎn)生對負(fù)荷的適應(yīng)過程，這個過程是長期的，因此振動訓(xùn)練時間往往超出80小時，自然超出垂直振動容許累計時間標(biāo)準(zhǔn)?？梢钥闯?，本實驗選取的振動參數(shù)能體現(xiàn)現(xiàn)在振動訓(xùn)練的常用參數(shù)，兩者與產(chǎn)生振動病的參數(shù)有明顯交叉。

3.2.3 立姿振動對血管及其活性物質(zhì)的影響

立姿振動對血管內(nèi)皮產(chǎn)生機(jī)械性刺激和振動能量，被機(jī)體吸收后而發(fā)生繼發(fā)性變化，一方面微循環(huán)缺血、缺氧，造成內(nèi)皮細(xì)胞的大量破壞[10]，引起血管內(nèi)皮功能損害。而血漿ET與NO主要由血管內(nèi)皮細(xì)胞合成、分泌，進(jìn)而使血漿ET 基因表達(dá)增強(qiáng)，使ET釋放增多、濃度升高[3]，同時合成、釋放的NO明顯減少[11]；另外，振動使交感神經(jīng)功能亢進(jìn)、迷走神經(jīng)功能下降型的植物神經(jīng)功能紊亂，導(dǎo)致去甲腎上腺素濃度增加，進(jìn)一步引起合成與釋放ET增加。

血漿ET水平與血管損傷的嚴(yán)重程度成正相關(guān)[12]，這表明振動在血管損傷的發(fā)生和發(fā)展過程中有一定作用，相互影響而形成惡性循環(huán)。但也有相反的報道：Nakamura等認(rèn)為振動刺激改變了局部血管的反應(yīng)，從而減弱了機(jī)體對ET釋放[13]。短時間的振動導(dǎo)致了血管切應(yīng)力的增加，繼而使NO合酶基因上調(diào)，NO 合成增多[14]。

振動負(fù)荷初期，降鈣素基因相關(guān)肽成為體內(nèi)最強(qiáng)的內(nèi)源性舒張血管的活性物質(zhì)，由于體內(nèi)最強(qiáng)的內(nèi)源性收縮血管的活性物質(zhì)ET濃度升高，機(jī)體通過某種代償性機(jī)制，合成和釋放降鈣素基因相關(guān)肽增多。由于振動使血管損傷，隨著振動時間的延長，其代償性機(jī)制逐漸削弱[10]，損傷的積累增加，血管內(nèi)皮的適應(yīng)性代償機(jī)制弱化，合成和釋放降鈣素基因相關(guān)肽減少。

振動深蹲使交感神經(jīng)興奮性增高，一方面刺激腎上腺髓質(zhì)細(xì)胞分泌一定量的腎上腺素和少量去甲腎上腺素進(jìn)入血液，引起有活性血管緊張素Ⅰ在血管緊張素轉(zhuǎn)化酶的作用下轉(zhuǎn)化成有活性血管緊張素Ⅱ，血管緊張素Ⅱ濃度升高。另一方面使去甲腎上腺素濃度升高，減少血管對去甲腎上腺素的再攝取，提高對去甲腎上腺素的反應(yīng)性[15]，交感神經(jīng)興奮性增高[16]、心率加快均使ANP的合成與分泌增加。

可以看出，振動引起毛細(xì)血管形態(tài)、機(jī)能和功能異樣，導(dǎo)致血管內(nèi)皮損傷[17]，血管活性物質(zhì)主要是血管內(nèi)皮細(xì)胞合成、分泌，所以振動使血漿ET濃度、ANGⅡ濃度和ANP濃度升高2.69%、5.20%，2.13%、3.74%，1.64%、4.37%，CGRP濃度和血漿NO濃度(降低)1.97%、3.11%，1.81%、5.03%。由于血液中ANP量很少，其作用主要在心臟，范圍很小，其濃度升高后舒張血管的作用是很有限的，因此，立姿振動后表現(xiàn)為收縮血管的主要活性物質(zhì)濃度升高，舒張血管的主要活性物質(zhì)濃度降低，表明血管原來保持的相對穩(wěn)定的動態(tài)平衡向血管收縮的方向偏移，血管收縮占優(yōu)勢。在血管內(nèi)皮損傷修復(fù)之前，這種血管收縮占優(yōu)勢的趨勢依然存在。但長時間血管收縮，使外周循環(huán)阻力增高，阻礙血液循環(huán)和營養(yǎng)的供應(yīng)、廢物的排除，持續(xù)緊張神經(jīng)，加重組織缺氧，容易引起血管痙攣，導(dǎo)致血管內(nèi)皮進(jìn)一步損傷。振動病的血管活性物質(zhì)表現(xiàn)為血漿ET濃度[3,10]、ANGⅡ濃度[10,15]和ANP濃度[15]明顯升高，CGRP濃度[4,10]和血漿NO濃度[11]明顯降低，本實驗結(jié)果與振動病的血管活性物質(zhì)的變化趨勢是一致的，說明振動訓(xùn)練使血液活性物質(zhì)向引起血管損傷的方向變化。

4 結(jié)論

現(xiàn)在常用參數(shù)的立姿振動使男青年運動員血管活性物質(zhì)向引起血管損傷的趨勢變化。

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Effects of standing vibration on vascular active substances in young male athletes

XU Shu-li1,LIN Lin1,ZHANG Xue-lin1,LI Xiang-chen2

(1.P. E. Department,Liaocheng University,Liaocheng 252059,Shandong; 2. China Institute of Sport Science, Beijing 100061, China)

Objective: To study the effects of standing vibration on the concentration of vascular active substances in young male athlete.Methods:Volunteers were divided randomly into 2 experimental groups and 1 control group. Squat training was carried out while they were standing on the vibration tables, the experimental groups are carried on with different acceleration amplitude and frequency of vibration, 5 to 10 minutes per time, one time every morning and one time every afternoon on the same time, but control group is not be vibrated, the concentration of 6 vascular active substances was measured and analyzed after 12 weeks.Result:The concentration difference of vascular active substances of experimental group 2 and control group was statistically significant (P<0.05), the differences between the other groups are not significant; the concentration changing trends of vascular active substances of experimental group 2 and vibration patients is consistent.Conclusion:Standing vibration of present commonly used parameters make vascular active substances in young male athletes a trend change that causes vascular injury.

standing vibration; vascular active substance; male athlete

2013-10-15

國家體育總局奧運科研攻關(guān)課題(編號:09B070)。

徐樹禮(1970- )，男，山東諸城人，碩士，講師，研究方向振動刺激訓(xùn)練。

G804.22

A

1009-9840(2014)01-0072-04