不同運動對伊犁馬血氣指標的影響

王建文，姚新奎,3，李林玲，孔麒森，任萬路，王川坤，閆 睛，孟 軍,3*

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學 動物科學學院,新疆 烏魯木齊 830052；2.新疆馬繁育與運動生理重點實驗室,新疆 烏魯木齊 830052；3.新疆農(nóng)業(yè)大學 馬產(chǎn)業(yè)研究院,新疆 烏魯木齊 830052)

不同強度和持續(xù)時間的運動會使得馬匹的血液生理生化[1]、電解質(zhì)水平[2-3]、血液參數(shù)[4]、激素及代謝[5]等各種指標發(fā)生改變，這主要是由于當馬匹在運動的過程當中，消耗的能量較多[6]，導致馬匹需要增強新陳代謝從而適應(yīng)環(huán)境的變化及運動過程中的能量損失。如果馬匹未能制定適宜的調(diào)教訓練方案，調(diào)教訓練過程中運動負荷過大或比賽強度過強時，會使得馬匹的體能消耗超過身體負荷[7]，從而給馬匹的組織與器官帶來超負荷的壓力，當馬匹機體不能適應(yīng)該強度運動時，機體則會出現(xiàn)損傷，從而表現(xiàn)出體內(nèi)的代謝動態(tài)平衡被打破[8]。相關(guān)的研究結(jié)果顯示，當馬匹體能儲備不足時進行長距離比賽或訓練的過程中會導致血清結(jié)合珠蛋白的含量出現(xiàn)顯著上升[9]，當馬匹熱身不夠等比賽前準備不足時參加耐力比賽時會使得馬匹血液中肌酸激酶及乳酸脫氫酶的濃度升高[10]。同時，當馬匹進行20 km的比賽時可能會導致馬匹出現(xiàn)電解質(zhì)與酸堿失衡[11]。隨著我國馬產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，國內(nèi)賽馬場次與種類越來越多[12]，速度賽與速歩賽常出現(xiàn)在各種大型慶典活動中，伊犁馬是我國自主培育的優(yōu)秀運動馬品種[13]，但其運動過程中不同運動對其生理影響尚不清楚，有待于深入的研究。

本試驗以參加1 km速步賽、1 km速度賽和12 km 速度賽的2歲伊犁馬為研究對象，通過組織測試賽，分別測定運動前、后馬匹血氣指標，分析不同運動馬匹運動前、后血氣指標差異性，探究不同運動對伊犁馬酸堿平衡及電解質(zhì)平衡的影響，為伊犁馬調(diào)教訓練方案制定及比賽后馬匹恢復提供參考數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗動物試驗選擇健康、體尺接近的2歲伊犁馬母馬31匹，其中參加1 km速歩賽9匹，參加1 km 速度賽12匹，參加12 km速度賽10匹。其中1 km速步測試賽的平均速度為(8.69±0.27)m/s，1 km 速度測試賽的平均速度為(12.56±0.19)m/s，12 km速度賽的平均速度為(7.46±0.36)m/s。所選馬匹均采用集中飼養(yǎng)管理的方式進行統(tǒng)一管理。試驗所需馬匹、場地等均由昭蘇馬場提供，測試場地為1 km沙地跑道。

1.2 樣品采集與指標測定對所選擇馬匹進行為期1周的適應(yīng)性訓練后，分別組織1 km速歩賽、1 km 速度賽和12 km速度賽測試賽，并在測試賽前和測試賽后即刻分別采用無抗凝劑真空管采集馬匹頸靜脈血液樣本5 mL。

對所采集的血液樣本立即通過i-STAT血氣分析儀(采用Ca18測試試片)進行檢測，檢測指標包括：pH值、碳酸氫鹽(HCO3-)、剩余堿(Beecf)、二氧化碳分壓(PCO2)、二氧化碳總量(TCO2)、氧分壓(PO2)、血氧飽和度(SO2)、K+、Na+、Ca2+、血糖(Glu)、血細胞比容(Hct)和血紅蛋白(Hb)。

1.3 數(shù)據(jù)分析對所采集與計算的指標通過Excel進行整理，使用SPSS 18.0軟件對不同運動類型伊犁馬運動前和運動后即刻血氣指標進行獨立樣本t檢驗，結(jié)果以平均數(shù)±標準差表示。

2 結(jié)果

2.1 不同運動對伊犁馬血液酸堿平衡的影響由表1可知，1 km速步賽后即刻伊犁馬頸靜脈血中pH值和剩余堿濃度極顯著低于運動前(P<0.01)，HCO3-濃度顯著低于運動前(P<0.05)；1 km速度賽后即刻伊犁馬頸靜脈血中pH值、HCO3-濃度和剩余堿濃度均極顯著低于運動前(P<0.01)；12 km速度賽后即刻伊犁馬頸靜脈血中HCO3-濃度和剩余堿濃度均極顯著低于運動前(P<0.01)，pH值低于運動前，但差異不顯著(P>0.05)。

2.2 不同運動對伊犁馬血液氣體指標的影響由表2可知，1 km速步賽后即刻伊犁馬頸靜脈血中TCO2顯著低于運動前(P<0.05)，PCO2、PO2和SO2均與運動前差異不顯著(P>0.05)；1 km速度賽后即刻PCO2和TCO2極顯著低于運動前(P<0.01)，PO2極顯著高于運動前(P<0.01)，SO2與運動前差異不顯著(P>0.05)；12 km速度賽后即刻PCO2和TCO2極顯著低于運動前(P<0.01)，PO2和SO2極顯著高于運動前(P<0.01)。

表1 不同運動對伊犁馬血液酸堿平衡的影響

表2 不同運動對伊犁馬血液氣體指標的影響

2.3 不同運動對伊犁馬血液生理指標的影響由表3可知，1 km速步賽后即刻伊犁馬頸靜脈血中Hct和Hb濃度顯著高于運動前(P<0.05)，K+、Na+、Ca2+和Glu濃度均與運動前差異性不顯著(P>0.05)；1 km速度賽后即刻伊犁馬頸靜脈血中Ca2+濃度極顯著低于運動前(P<0.01)，Hct、Glu和Hb濃度均極顯著高于運動前(P<0.01)，K+和Na+濃度與運動前差異性不顯著(P>0.05)；12 km速度賽后即刻伊犁馬頸靜脈血中Ca2+濃度極顯著低于運動前(P<0.01)，Hct和Glu濃度均極顯著高于運動前(P<0.01)，K+、Na+和Hb濃度與運動前差異性不顯著(P>0.05)。

3 討論

血氣分析現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于人及動物疾病的檢測方面[14-15]，其本質(zhì)是以測定血液中pH值、CO2和O2及其代謝產(chǎn)物為主[16]，隨著技術(shù)的發(fā)展，該分析可檢測指標增加了乳酸、剩余堿及多種電解質(zhì)離子濃度和部分血液指標，增加了該技術(shù)的使用范圍，同時，由于開發(fā)出了小型、便攜式的設(shè)備，更是為該技術(shù)的推廣提供了方便[17]。本研究采用便攜式分析設(shè)備對馬匹運動前后血氣指標進行測定，能夠更好地保證所檢測數(shù)據(jù)的準確性，同時可以為馬匹的現(xiàn)場診斷提供方便、可靠的數(shù)據(jù)支撐。

針對運動馬的研究結(jié)果顯示，在運動后馬匹血液pH值、PCO2和HCO3-濃度較運動前會有所降低[18-19]。這主要是由于在劇烈運動過程中，機體產(chǎn)生的乳酸會有所上升，從而使得馬匹的酸堿平衡會被暫時的破壞[20]。同時也有研究認為當機體出現(xiàn)高強度的運動時，由于需要消耗大量的能量，在此過程中需要代謝產(chǎn)生較多的ATP，從而增加了H+的產(chǎn)生[21]，使得血液中pH值出現(xiàn)下降。本試驗研究結(jié)果顯示，在1 km速步賽和1 km速度賽馬匹中運動前后其靜脈血pH值均出現(xiàn)了極顯著的下降，這與先前研究者的結(jié)果基本一致。相關(guān)研究結(jié)果顯示，馬匹血液中乳酸的積累與運動強度呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系[22]。有研究者認為劇烈運動過程中血乳酸的積累導致了馬匹pH值的降低[23]。本研究的結(jié)果高速運動馬匹的血液pH值出現(xiàn)顯著降低可能是由于血乳酸的積累所致。本研究結(jié)果顯示在12 km 速度賽馬過程中也出現(xiàn)pH值降低的現(xiàn)象，但運動前后差異性不顯著，針對90 km耐力賽馬的研究結(jié)果顯示運動后馬匹的pH值并未出現(xiàn)顯著降低的現(xiàn)象[24]。本研究結(jié)果與此基本一致，這可能是由于在該運動強度下，馬匹從無氧運動為主轉(zhuǎn)為有氧運動為主，運動過程中部分乳酸被消耗或者被血液中剩余堿等堿性物質(zhì)所中和，從而使得pH值下降不顯著；也可能是本次試驗過程中樣本量較少所致，具體原因有待于進一步的試驗進行驗證，但在本運動強度下馬匹的酸堿平衡并未被打破。伴隨著血液pH值的降低，血液中HCO3-濃度和剩余堿的含量也出現(xiàn)了顯著下降，其中碳酸氫鹽濃度的降低可能與機體內(nèi)的酸堿緩沖環(huán)境有關(guān)[25]由于在運動過程中馬匹產(chǎn)生的H+及乳酸等酸性物質(zhì)增多[26]，機體為了維持正常的酸堿平衡，從而消耗了部分的碳酸氫鹽和血液中的剩余堿，導致剩余堿含量及HCO3-濃度出現(xiàn)了顯著性下降[27]。因此，為了提高運動馬匹的酸堿平衡能力及對乳酸等酸性物質(zhì)的耐受能力，需要加強馬匹的調(diào)教訓練及提高馬匹的飼養(yǎng)管理水平，從而提升馬匹性能及降低受傷風險。

表3 不同運動對伊犁馬血液生理指標的影響

肺部主要有兩大功能：血液氧合及肺部通氣，一般情況下以PCO2和PO2為指標來進行判斷，且兩者呈現(xiàn)出相反的變化，因此可以通過這些參數(shù)來對肺部通氣的情況來進行評估。在運動過程中可能會引起馬匹或人產(chǎn)生低血氧癥，這主要是由于運動過程中使得馬匹或人呼吸速率增加及心率上升，從而使得紅細胞通過肺毛細血管的時間減少，降低了氣體通過肺毛細血管時的氣體交換時間，使得氣體交換效率有所下降[24]。在運動前12 km速度賽馬匹PO2較阿拉伯馬低(37～56 mmHg)[28]，這可能與馬匹的品種有關(guān)。在本次試驗中，1 km速步賽馬匹PO2出現(xiàn)了下降的現(xiàn)象，這可能是由于在短時間的高強度運動過程當中，由于馬匹的心輸出量增加從而氣體和血液交換時間縮短，影響到了氧氣的平衡[29]，但并未出現(xiàn)顯著的差異，表明馬匹并未出現(xiàn)低血氧癥狀。在1 km速度賽和12 km速度賽時，馬匹出現(xiàn)了PO2極顯著升高的現(xiàn)象，這可能是由于在運動的過程中，馬匹產(chǎn)生了較多的乳酸等酸性物質(zhì)，為了維持機體的酸堿平衡而出現(xiàn)了呼吸代償現(xiàn)象[30]，從而使得PO2出現(xiàn)極顯著升高而PCO2出現(xiàn)了極顯著下降。當動物或人由于運動而出現(xiàn)代謝性酸堿失衡而導致呼吸改變屬于正常的生理現(xiàn)象[31]，并不會引起機體發(fā)生病變。

在3種不同類型的運動中Hct均出現(xiàn)了極顯著或顯著上升的現(xiàn)象，這可能是由于在運動的過程中，馬匹產(chǎn)生了較多的汗液，同時過度的通氣也會使得水分出現(xiàn)流失，出汗較多及過度通氣都會使得血液出現(xiàn)一定的濃縮[32]，從而導致了馬匹血液Hct出現(xiàn)了上升的現(xiàn)象。同時，血液濃縮還可能引發(fā)脾臟產(chǎn)生收縮現(xiàn)象(運動馬常見的反應(yīng)之一)導致大量的紅細胞進入血液[33]，引起血紅細胞壓積上升。這些紅細胞被釋放到血液中可能與運動時產(chǎn)生的壓力有關(guān)[34]，促進腎上腺素釋放，腎上腺素作用于脾臟，誘導紅細胞釋放。同時Hct的升高與其他研究結(jié)果也基本一致[35-36]，這表明在該強度的運動下，并未造成馬匹的運動性機體損傷。

通過對不同運動前、后馬匹血氣指標進行差異性分析結(jié)果顯示，1 km速步賽和1 km速度賽在試驗強度下會造成馬匹血液短暫酸堿失衡，12 km速度賽在試驗強度下未使得馬匹出現(xiàn)酸堿失衡的現(xiàn)象。應(yīng)加強1 km速步賽和1 km速度賽馬匹的調(diào)教訓練，提高馬匹的運動適應(yīng)性，降低馬匹運動過程中機體損傷，提高馬匹運動性能。