高溫高濕環(huán)境下補液對有氧耐力的影響

呂志輝

高溫高濕環(huán)境下補液對有氧耐力的影響

呂志輝

目的：研究高溫高濕環(huán)境下運動時補液對有氧耐力的影響。方法：隨機(jī)選取吉 林 體 育 學(xué) 院 運 動 訓(xùn) 練 專 業(yè) 學(xué) 生 30 名 ， 年 齡 、 身 高 、體 重 、 肺 活 量 、VO2max等 指 標(biāo) 均無差異，分為常溫常濕組、高溫高濕組、高溫高濕補液組，測試實驗過程中的心率（HR）、肌氧含量的變化、運動持續(xù)的時間以及恢復(fù)時間。結(jié)果：對高溫高濕環(huán)境下運動進(jìn)行補液干預(yù)，發(fā)現(xiàn)與高溫高濕組相比，補液組體溫、HR 相對較低，肌氧飽和度下降幅度小，運動持續(xù)時間延長、恢復(fù)時間縮短。 補液可以提高高溫高濕環(huán)境下有氧運動的能力。

高溫高濕環(huán)境；補液；肌氧飽和度；有氧耐力

高溫高濕環(huán)境，是運動員和熱帶地區(qū)居民經(jīng)常遇到的一種不可避免的特殊環(huán)境，而在高溫高濕環(huán)境下運動員在運動中的身體生理反應(yīng)一直以來都是環(huán)境生理學(xué)和運動醫(yī)學(xué)研究的熱點問題。在運動人體生理學(xué)中高溫高濕環(huán)境常被定義為：通常溫度在 35℃以上的生活環(huán)境和 32℃以上的訓(xùn)練環(huán)境，并 且 空 氣 的 相 對 濕 度 在 60% 以 上[1]。 對 高 溫 高 濕 環(huán)境下運動的研究，經(jīng)歷了從早期對機(jī)體的熱平衡、水鹽代謝以及心血管系統(tǒng)等方面的反應(yīng)，發(fā)展到近幾年來其對血液流變學(xué)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)以及免疫系統(tǒng) 等 方 面 的 研 究[2，3]。 國 內(nèi) 外 眾 多 專 家 學(xué) 者 對 高 溫 高濕環(huán)境下運動做了相應(yīng)的研究。本文主要研究高溫高濕環(huán)境運動過程中補液對肌氧含量以及有氧耐力的影響。

1 研究對象和方法

1.1 研究對象

本實驗受試者為吉林體育學(xué)院運動訓(xùn)練專業(yè)學(xué)生 30 名，隨機(jī)分組中各組別學(xué)生年齡、身高、體重、肺 活 量 、VO2max等 指 標(biāo) 組 間 無 顯 著 差 異 ， 且 身 體 健康，無髖、膝、踝關(guān)節(jié)等下肢運動損傷史及腰背病史，實驗前未經(jīng)過系統(tǒng)踏蹬訓(xùn)練。實驗期間保持常規(guī)作息和飲食， 每次實 驗前 24 h 內(nèi)不進(jìn)行 劇烈 運 動，且本人簽署知情同意書。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻(xiàn)資 料法

通過吉林體育學(xué)院圖書館、長春市圖書館進(jìn)行圖書查閱，并利用中國知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)庫等知名網(wǎng)站平臺，輸入“高溫高濕環(huán)境與運動”“補液”等關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，收集相關(guān)書籍，碩博論文與中英文期刊計50 余篇，對有價值的書籍、文獻(xiàn)進(jìn)行閱讀記錄，并綜合整理總結(jié)出相關(guān)論點。

1.2.2 實 驗 法

1.2.2.1 實 驗 設(shè) 計

該試驗在吉林體育學(xué)院運動人體科學(xué)實驗室環(huán)境艙中完成，實驗分為常溫常濕組[溫度 25℃，相對濕度 50%心率（50%RH）]、高溫高濕組（溫度 35℃，相對濕度為 80%RH）高溫高濕補液組（溫度 35℃，相對濕度為 80%RH）。 補液組按照美國運動醫(yī)學(xué)會推薦，運 動 前 2 h 攝 入 400～500 ml水 ， 補 液 遵 循 少 量 多 次 原則 ， 分 別 在 運 動 前 1 h、30 min 補 充 100 ml， 運 動 6 min時 補 充 200 ml。 補 液使用運 動 飲 料 ，該飲料 電 解質(zhì) 含量 為 碳 水 化 合 物 4.8 g/100ml， 鈉 6 mg/100ml， 其 余 為純 凈 水[4]。 實 驗 分 組 及 受 試 者 基 本 情 況 如 表 1 所 示 。

表1 不同組別受試對象基本情況Table I Basic Information of the Subjects of the Different Groups

1.2.2.2 肌氧 含量的 測試

采用 Moxy 近紅外光肌氧檢測系統(tǒng)來監(jiān)測肌氧含量。監(jiān)測時選擇蹬踏功率自行車訓(xùn)練時的主動肌—股外側(cè)肌以及股內(nèi)側(cè)肌的肌腹中點為監(jiān)測點，將近紅外光測試系統(tǒng)放置于一側(cè)大腿股外側(cè)肌以及股內(nèi)側(cè)肌腹中部的縱向平面上，然后用彈力繃帶固定 ，松 緊 度 適 中 ，每 次 測 試 開 始 約 20 s 后 出 現(xiàn) 穩(wěn) 定值再開始正式記錄。

1.2.2.3 運動 方式

在試驗前 1 周，受試者在熟悉試的驗流程，靜坐30 min 后 ， 佩 戴 呼 吸 面 罩 ， 在 COSMED 氣 體 心 肺 功能測試系統(tǒng)上 做遞 增運 動，功率車從 50 W 開 始，每30 s 遞 增 50 W 的 速 度 運 動 至 力 竭 。 力 竭 的 標(biāo) 準(zhǔn) 為 ：遞增運動過程中攝氧量達(dá)到峰值，即隨著負(fù)荷增加，攝氧量不變或上升幅度不超過 5%； 呼吸商≥1.10；實測心率接近或超過 180 次 /分；同時受試者自我感覺疲乏，呼吸困難，RPE（主觀體力等級）達(dá) 19 級，且一再鼓勵下仍不能堅持運動，然后舉手示意停止運動。運動開始前和運動停止即刻測量腋下皮膚溫度。

1.2.3 數(shù)理統(tǒng) 計法

運用用 MicrosoftExcel2007 及 SPSS19.0 軟件對所有實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，所有統(tǒng)計數(shù)據(jù)均采用（X±S）表示，顯著水平為 P＜0.05，非常顯著水平為 P＜0.01。

2 實驗結(jié)果

2.1 運動前后體溫的變化

由表 2 可知，運動前常溫常濕組 /高溫高濕組和高溫高濕補液組體溫?zé)o顯著差異（P＞0.05）。運動后，與常溫常濕組相比，高溫高濕組體溫有顯著升高（P＜0.05）；而高溫高濕補液組體溫?zé)o顯著差異（P＞0.05）。

表2 運動前后體溫的變化情況Table II Body Temperature Changes before and after the Exercise

2.2 運動前后 HR 的變化

由表3可以看出，3組實驗對象的心率隨著時間的變化均逐漸上升，在運動過程中，高溫高濕組在12 min末 最 先 達(dá) 到 最 大 心 率 ， 高 溫 高 濕 補 液 在 14 min 末 也達(dá) 到 最 大 心 率 ，因 此 ，兩 者 在 15 min 末 HR 變 化 未 做記錄。與常溫常濕相同的時間節(jié)點上 HR 的對比可以發(fā) 現(xiàn) ， 在 9 min 末 高 溫 高 濕 組 和 高 溫 高 濕 補 液 組 的HR 均有顯著性升高（P＜0.05），而高溫高濕組升高非常 顯 著 （P＜0.01）；與 高 溫 高 濕 組 相 比 ，在 12 min 末 ，高溫高濕補液組 HR 顯著性升高（P＜0.05）。

表3 不同環(huán)境下運動過程中心率變化（單位：次 /分）Table III Heart Rate Changes in the Course of Exercise in Different Environment

圖1～3 分別所表示的運動至力竭時常溫常濕組、高溫高濕組以及高溫高濕補液組的肌氧飽和度隨時間的變化曲線?？v坐標(biāo)代表肌氧飽和度，橫坐標(biāo)代表時間，兩條曲線分別代表股內(nèi)側(cè)肌和股外側(cè)肌的肌氧飽和度隨時間的變化情況。由圖中可以看出，在常溫常濕組運動至力竭持續(xù)的時間最長，高溫高濕組運動至力竭持續(xù)時間最短，而在高溫高濕補液組，運動持續(xù)時間短于常溫常濕組，但相比于高溫高濕組，運動持續(xù)時間有所延長。 運用單因素方差分析可以發(fā)現(xiàn)，與常溫常濕組相比，高溫高濕和高溫高濕補液組運動至力竭持續(xù)時間有非常顯著差異（P＜0.01），兩兩比較發(fā)現(xiàn)，與高溫高濕組相比，高溫高濕補液組運動持續(xù)時間顯著延長（P＜0.05）。

2.3 不同組別運動持續(xù)時間

圖1 運動至力竭時常溫常濕組肌氧飽和度隨時間的變化曲線Figure 1 Variation Curves of the Muscle Oxygen Saturation following the Changes of Time in Exercise to Exhaustion of the Normal Temperature and Normal Humidity Group

圖2 運動至力竭時高溫高濕組肌氧飽和度隨時間的變化曲線Figure 2 Variation Curves of the Muscle Oxygen Saturation following the Changes of Time in Exercise to Exhaustion of the High Temperature and High Humidity Group

圖3 運動至力竭時高溫高濕補液組的肌氧飽和度隨時間的變化曲線Figure 3 Variation Curves of the Muscle Oxygen Saturation following the Changes of Time in Exercise to Exhaustion of the High Temperature and High Humidity Fluid Replacement Group

2.4 運動后肌氧飽和度恢復(fù)所需時間

表4為不同組別恢復(fù)時間的比較。由表 4可知，常溫常濕組運動恢復(fù)時間最短，高溫高濕組恢復(fù)時間最長，高溫高濕補液組恢復(fù)時間介于兩者之間。運用單因素方差分析發(fā)現(xiàn)，與常溫常濕組相比，高溫高濕和高溫高濕補液組恢復(fù)時間均有非常顯著性差異（P＜0.01），而與高溫高濕組相比，高溫高濕補液組恢復(fù)時間顯著加快（P＜0.01）。

表4 不同組別肌氧飽和度恢復(fù)至正常所需時間Table IV Time of the Different Groups for the Recovery of Muscle Oxygen Saturation

3 分析與討論

體溫是機(jī)體進(jìn)行熱調(diào)節(jié)反應(yīng)的重要生理學(xué)指標(biāo)。骨骼肌在運動時需要較大的血流量來運輸氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)，在常溫下，心輸出量的 80%將用于滿足運動時的生理需求。 在濕熱環(huán)境中，血液循環(huán)和肌肉血流量會分配至調(diào)節(jié)體溫的部分，因此，體溫會隨著機(jī)體的運動強度等比升高。 一方面，濕熱環(huán)境下運動脫水會導(dǎo)致體液流失，進(jìn)而使血漿量、體表血流量減少，同時，濕熱環(huán)境影響汗液蒸發(fā)，使得機(jī)體散熱能力降低；另一方面，機(jī)體在運動中的肌肉活動累積熱量的速率快于機(jī)體排熱的速率，也使得體溫升高。而體溫升高將直接導(dǎo)致機(jī)體產(chǎn)生一系列生理功能紊亂，影響生理機(jī)能，增加疲勞感。 有研究顯示，體溫過高是導(dǎo)致濕熱環(huán)境下運動性疲勞、運動持續(xù)時間短的關(guān)鍵因素[5]。

肌氧的變化可以反映肌組織中氧代謝的狀況。骨骼肌在工作時會利用肌肉和血液中的氧，當(dāng)肌肉和血液中的氧供應(yīng)不足時，會加速肌組織的疲勞，最終 導(dǎo) 致 機(jī) 體 工 作 能 力 下 降[6]。 而 在 高 溫 高 濕 環(huán) 境 下運動過程中肌氧飽和度的下降可能由以下原因引起：首先，在高溫高濕環(huán)境下運動，機(jī)體體溫迅速升高導(dǎo)致能量的消耗增加；其次，高溫高濕環(huán)境促使機(jī)體能量代謝加快，產(chǎn)生了大量的 CO2，使得局部組織PCO2升高，肌氧減少；再次，高溫高濕環(huán)境下運動過程中肌組織在短時間內(nèi)糖酵解產(chǎn)生的乳酸會使 PH值低，2,3-DPG 增加，使肌組織中 氧和 血紅 蛋白 解離速 度 加 快 ， 肌 氧 飽 和 度 下 降[7]； 此 外 ， 高 溫 高 濕 環(huán) 境下運動過程中微血管循環(huán)受影響，線粒體數(shù)目和有氧代謝酶的活性有所下降，肌氧減少。

在長時間的持續(xù)運動過程中，高溫高濕環(huán)境會使得機(jī)體有氧耐力下降。在高溫高濕環(huán)境下運動時無氧代謝加強，乳酸堆積而糖原儲備量減少，血糖濃度下降、體溫升高、內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定性失調(diào)、肌氧供應(yīng)量減少，神經(jīng)系統(tǒng)活動能力也有所下降，這些因素均能引起有氧耐力的下降，加速疲勞的發(fā)生。

運動前后及時補充水分和電解質(zhì)可以防止脫水，使神經(jīng)系統(tǒng)的活動能力得以維持，還可以維持內(nèi)環(huán) 境相 對 穩(wěn) 定 ，降 低 體 溫 ，Na+、Ca2+等 可 以 提 高 肌 組織中氧的工作能力，外源性補糖能增加糖原儲備，從而提高高溫高濕環(huán)境下的運動能力，延長運動時間以及緩解運動疲勞。

4 結(jié)論

與常溫常濕環(huán)境相比，高溫高濕環(huán)境下運動，機(jī)體的體溫、HR 會明顯升高， 肌氧飽和度下降較快，運動持續(xù)時間縮短，恢復(fù)時間延長；對高溫高濕環(huán)境下運動進(jìn)行補液干預(yù)對比發(fā)現(xiàn)，補液組體溫、HR 上升較高溫高濕組更低，肌氧飽和度下降幅度更小，運動持續(xù)時間延長、恢復(fù)時間縮短。補液可以提高高溫高濕環(huán)境下有氧運動的能力。

[1] 邱 仞 之.環(huán)境高 溫 與熱損傷[M].北 京:軍 事 醫(yī) 學(xué)科學(xué) 出版 社,2000:57.

[2] Goulet E.D.Effect of exercise-induced dehydration on time-trial exercise performance:a meta-analysis[J].Br.J. Sports Med.,2011,45(14):1149-1156.

[3] Tripette J.,Loko G.,Samb A.,et al.Effects of hydration and dehydration on blood rheology in sickle cell trait carriers during exercise[J].Am.J.Physiol Heart Lirc.Physiol,2010,299(3):908-914.

[4] 侯希賀,王人衛(wèi),吳衛(wèi)兵,等.高溫高濕環(huán)境下高水平古典式摔跤運動員運動熱調(diào)節(jié)反應(yīng)及補液干預(yù)的作用[J].成都體育學(xué)院學(xué)報,2016,42(3):122-126.

[5] Nybo L.Brain temperature and exercise performance[J]. Exp.Physiol.,2012,97(3):333-339.

[6] 馬 國 東,羅 冬 梅,徐 飛,等.模 擬 海 拔 4800m 急 性低 氧 運動 對 肌 氧 飽 和 度 的 影 響[J].北 京 體 育 大 學(xué) 學(xué) 報,2011, 34(1):54-57.

[7] 王 瑞 元.運 動 生 理 學(xué)[M].北 京:人民 體 育 出 版社,2012.

（責(zé)任編輯：何聰）

Effect of Fluid Replacement on Aerobic Endurance in High Temperature and High Humidity Environment

LV Zhihui
(Jilin Sport University,Changchun Jilin 130022,China)

To study the effect of fluid replacement on aerobic endurance during exercise in high temperature and high humidity environment.Method:30 athletes from Jilin Institute of Physical Education were randomly selected.There was no difference between the indexes of age,height, weight,vital capacity and VO2max.The subjects were divided into normal temperature and normal humidity group,high temperature and high humidity group,high temperature and high humidity fluid replacement group.HR,muscle oxygen content changes and the duration of exercise and recovery time were measured in the process of the experiment.Result:Compared with the high temperature and high humidity group,the body temperature and heart rate of the fluid replacement group were lower.The decrease of muscle oxygen saturation was lower.The duration of exercise was prolonged,while the recovery time was shortened.So fluid replacement can improve the ability of aerobic exercise in high temperature and high humidity environment.

high temperature and high humidity environment;fluid replacement;muscle oxygen saturation;aerobic endurance

G804.5

A

1006-1207（2017）03-0084-04

10.12064/ssr.20170313

2017-03-30

呂 志 輝 ，男 ，碩 士 生 。 主 要 研 究 方 向 ：運 動 人 體 科 學(xué) 。 E-mail： 1095689177@qq.com 。

吉林體育學(xué)院，吉林長春 130022。