高溫高濕環(huán)境下預(yù)冷對(duì)有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的影響及機(jī)制研究進(jìn)展

許毅梟 趙永才 高炳宏

1 上海體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)科學(xué)學(xué)院（上海200438）

2 上海體育學(xué)院體育教育訓(xùn)練學(xué)院（上海200438）

高溫高濕環(huán)境下運(yùn)動(dòng)會(huì)加重體溫調(diào)節(jié)和體液平衡等生理調(diào)節(jié)的負(fù)擔(dān)，對(duì)有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)產(chǎn)生不利影響，情況嚴(yán)重的甚至增加患熱相關(guān)疾病的風(fēng)險(xiǎn)[1]。研究表明，東京夏季炎熱天氣的黑濕球溫度（wet bulb globe tem?perature，WBGT）在29.9℃至31.5℃之間，WBGT 最高估計(jì)將達(dá)到34.7℃[2]。WBGT是基于環(huán)境的溫度、濕度、風(fēng)速和太陽(yáng)輻射計(jì)算的環(huán)境熱指數(shù)[3，4]，在世界范圍內(nèi)被用作評(píng)估環(huán)境熱負(fù)荷的經(jīng)典指標(biāo)[5]。在WBGT> 28℃的環(huán)境下運(yùn)動(dòng)極有可能產(chǎn)生熱相關(guān)疾病[5，6]。

冷卻被定義為對(duì)身體施加不同的冷卻手段以排除熱量[7]。根據(jù)實(shí)施冷卻措施的時(shí)間可將冷卻分為預(yù)冷、運(yùn)動(dòng)中冷卻、預(yù)冷結(jié)合運(yùn)動(dòng)中冷卻和運(yùn)動(dòng)后冷卻。運(yùn)動(dòng)員早已使用各種預(yù)冷措施來(lái)降低體溫以應(yīng)對(duì)高溫高濕環(huán)境帶來(lái)的挑戰(zhàn)，預(yù)冷已被證實(shí)能改善高溫高濕環(huán)境下的有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)[8]，有氧運(yùn)動(dòng)被定義為持續(xù)時(shí)間為76 秒或更長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)動(dòng)[9]。但目前預(yù)冷改善有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的更優(yōu)實(shí)踐策略還未達(dá)成共識(shí)，預(yù)冷的作用機(jī)制還有待進(jìn)一步闡明。

本文對(duì)高溫高濕環(huán)境下預(yù)冷和有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的關(guān)系進(jìn)行綜述，比較不同預(yù)冷措施間的差異，總結(jié)更優(yōu)的預(yù)冷措施，討論預(yù)冷的相關(guān)機(jī)制，為選擇更優(yōu)的預(yù)冷措施提供參考，幫助運(yùn)動(dòng)員和教練員更好地在高溫高濕環(huán)境下備戰(zhàn)訓(xùn)練和比賽。

1 文獻(xiàn)檢索

從PubMed，Google Scholar，Web of Science 和中國(guó)知網(wǎng)等數(shù)據(jù)庫(kù)檢索以下關(guān)鍵詞：“預(yù)冷”或“pre cool?ing”，“高溫”或“heat”，“高濕”或“humid”，“有氧”或“aerobic”，“冰漿”或“ice slurry”，“生理機(jī)制”或“physi?ology mechanisms”等，并通過(guò)以下標(biāo)準(zhǔn)篩選文獻(xiàn)：首先選擇以成人為研究對(duì)象的文獻(xiàn)；其次是高溫環(huán)境條件＞30℃；此外，研究還需包含預(yù)冷對(duì)核心溫度影響的報(bào)道。

2 預(yù)冷方法

預(yù)冷指在運(yùn)動(dòng)前從身體中快速排出熱量以產(chǎn)生更大的蓄熱能力[8]。了解不同的預(yù)冷措施之間的差異，有利于根據(jù)實(shí)際的需求選擇合適的預(yù)冷措施。如表1所示，根據(jù)預(yù)冷部位不同可將預(yù)冷措施分為內(nèi)部預(yù)冷、外部預(yù)冷和混合預(yù)冷。

內(nèi)部預(yù)冷被定義為通過(guò)口腔、鼻子將降溫媒介或物質(zhì)吸入體內(nèi)，包括吸入冷空氣以及攝入冷飲或冰漿[10，11]。冷飲的溫度通常在1℃～5℃。相較于冷飲，等量冰漿的吸熱能力更強(qiáng)，更能降低核心溫度[12，13]。冰漿是運(yùn)動(dòng)飲料中混合不同比例的糖漿[14]，當(dāng)水中含有溶解物時(shí)，冰點(diǎn)會(huì)降低。溶解物濃度越高，冰點(diǎn)越低。冰漿溫度通常低于0℃。

外部預(yù)冷被定義為將降溫媒介或物質(zhì)應(yīng)用于身體表面[15]，主要措施包括降溫服裝、冷空氣暴露和冷水浸泡。冷空氣暴露是指運(yùn)動(dòng)前長(zhǎng)時(shí)間暴露在0℃～5℃的空氣中，有研究表明冷空氣暴露是降低運(yùn)動(dòng)前體溫的有效措施[16，17]。但由于冷空氣暴露受限于設(shè)備，其在運(yùn)動(dòng)實(shí)踐中普及有一定難度。冷水浸泡是將身體浸入水中逐漸降溫的方法，由于冷水浸泡有較好的預(yù)冷效果，已成為冷空氣暴露的替代方法[18]。冰比水具備更強(qiáng)的吸熱能力，且冰是一種便攜、快速降溫的材料，有研究表明冰服裝是比其他降溫服更有效的預(yù)冷策略[19]。手部負(fù)壓利用亞大氣壓施加在無(wú)毛皮膚的手掌，可以增加手掌的血流量[20]，加速外周血液循環(huán)，增加外周和核心之間的熱傳遞，提高傳熱速率。

混合預(yù)冷是由兩種及以上的預(yù)冷措施組合的預(yù)冷方法[8]，考慮到運(yùn)動(dòng)規(guī)則的限制和可行性等因素，混合預(yù)冷在實(shí)踐應(yīng)用中具有較高的靈活性和實(shí)用性[21]?；旌项A(yù)冷能提供相對(duì)更大的預(yù)冷量，在降低核心溫度以提高有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)方面可能有更大的潛力。使用不同的外部預(yù)冷措施能適當(dāng)增加預(yù)冷覆蓋面積，更好地降低皮膚溫度。內(nèi)部和外部預(yù)冷相結(jié)合可以直接降低核心溫度和皮膚溫度[8，15]。薄荷醇（2-異丙基-5-甲基環(huán)己醇）是一種天然存在的有機(jī)化合物，其本身并不是一種降溫方法，但薄荷醇能激活瞬時(shí)受體電位離子通道Melastatin 8（TRPM8），以提供涼爽的感覺(jué)[22，23]。

表1 不同預(yù)冷措施分類(lèi)及優(yōu)缺點(diǎn)比較

3 預(yù)冷對(duì)有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的影響

預(yù)冷效果受運(yùn)動(dòng)類(lèi)型的影響。Marsh等[24]發(fā)現(xiàn)，冷水浸泡對(duì)70 s 自行車(chē)沖刺功率無(wú)顯著影響。Sleivert等[25]研究表明，全身和軀干預(yù)冷對(duì)45 s 沖刺有不利影響。這些研究提示，預(yù)冷對(duì)無(wú)氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)無(wú)顯著影響，甚至?xí)a(chǎn)生負(fù)面影響。而許多研究表明，預(yù)冷對(duì)有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)有積極影響[26]。

3.1 外部預(yù)冷和內(nèi)部預(yù)冷

3.1.1 外部預(yù)冷和內(nèi)部預(yù)冷的效果比較

外部預(yù)冷直接降低皮膚溫度和外周血液溫度，隨著外周血液循環(huán)到身體的各處，核心溫度會(huì)逐漸降低[10]。外部預(yù)冷可根據(jù)預(yù)冷面積分為大面積預(yù)冷和局部預(yù)冷。大面積預(yù)冷是指預(yù)冷范圍覆蓋身體的大部分面積甚至全身，主要措施包括冷水浸泡、冷空氣暴露。大面積預(yù)冷的不足是預(yù)冷期間皮膚溫度變化明顯會(huì)抑制肌肉代謝酶活性或?qū)е录∪饨M織血管收縮，血液灌注減少，可能對(duì)肌肉和肌腱功能產(chǎn)生負(fù)面影響[15]。局部預(yù)冷是預(yù)冷范圍集中在身體的某些部位，主要措施包括降溫背心、降溫毛巾、降溫帽子等。頸部和頭部已被認(rèn)為是良好的局部預(yù)冷部位[26]。由于頸部和頭部靠近體溫調(diào)節(jié)控制中心下丘腦，故頸部和頭部是熱敏感區(qū)域[27]，對(duì)頸部和頭部降溫可能會(huì)更好地改善熱感知和熱舒適度[10]。盡管頸部和頭部分別僅占體表面積的約1%和8%[28]，但研究證實(shí)預(yù)冷頭頸部比身體其他部位同一表面積能更有效地緩解熱應(yīng)激[27]。局部預(yù)冷比大面積預(yù)冷更實(shí)用，預(yù)冷頸部及以上區(qū)域能獲得更好的預(yù)冷效果。值得注意的是，預(yù)冷期間體溫降低不應(yīng)超過(guò)1.5℃[7]，以防止肌肉溫度過(guò)度降低不利于有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。

研究表明，預(yù)冷期間，許多內(nèi)部預(yù)冷和外部措施被證明能有效降低核心溫度，有利于有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)[29-31]。近些年來(lái)，一些研究比較了內(nèi)部預(yù)冷和外部預(yù)冷措施對(duì)有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的影響。Bongers 等[32]的研究表明，預(yù)冷期間攝入冰漿和冷水浸泡的效果最佳，其次是攝入冷飲和面部預(yù)冷，冰背心和薄荷醇等預(yù)冷措施的效果相對(duì)較弱。此外，Wegmann等[33]的研究表明，預(yù)冷期間攝入冰漿和冷飲的預(yù)冷效果最佳，其次是降溫背心。這兩項(xiàng)研究均表明，在預(yù)冷期間攝入冰漿是改善有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)更有效的措施。如表2所示，Siegel 等[14]以10名健康男性為研究對(duì)象，在34℃、54.9%相對(duì)濕度（rela?tive humidity，RH）的環(huán)境下，對(duì)照組在運(yùn)動(dòng)前每5 min攝入4℃的冷飲1.5 g/kg（“g/kg”指每kg體重?cái)z入多少g的液體或冰漿），共7.5 g/kg；實(shí)驗(yàn)組運(yùn)動(dòng)前每5 min攝入-1℃的冰漿1.5 g/kg，共7.5 g/kg，兩組均在預(yù)冷結(jié)束后5 min 以第一通氣閾值跑至力竭。結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)組的跑步持續(xù)時(shí)間比對(duì)照組延長(zhǎng)19%，預(yù)冷結(jié)束后的直腸溫度降幅增加60%。同樣，Siegel 等[34]以8 名健康男性為研究對(duì)象，在34℃、52%RH的環(huán)境下，對(duì)照組在運(yùn)動(dòng)前將胸骨以下部位浸泡在24℃的冷水中，實(shí)驗(yàn)組運(yùn)動(dòng)前每5 min 攝入-1℃的冰漿1.5 g/kg，共7.5 g/kg，兩組均在預(yù)冷結(jié)束后10 min 以第一通氣閾值跑至力竭。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)組運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間比對(duì)照組延長(zhǎng)了7.7%。以上研究結(jié)果表明，攝入冰漿是提高有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)更有效的單獨(dú)預(yù)冷措施，但冰漿的具體使用方法還有待更細(xì)致地分析討論，為實(shí)踐應(yīng)用提供具體的指導(dǎo)和參考。

表2 不同方式攝入冰漿對(duì)有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)和核心溫度影響

3.1.2 冰漿對(duì)有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的影響

雖然預(yù)冷攝入冰漿改善有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)效果較好，但攝入冰漿的方式也直接影響預(yù)冷的效果。以下3項(xiàng)研究比較了不同方式攝入冰漿對(duì)有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的影響。

Naito等[35]研究了一次性攝入和等量多次攝入冰漿的差異。7 名無(wú)熱習(xí)服的健康男性在35℃、30%RH 的環(huán)境下，對(duì)照組運(yùn)動(dòng)前每5 min 攝入4℃的冷飲1.5 g/kg，共7.5 g/kg；實(shí)驗(yàn)1 組在運(yùn)動(dòng)前一次性攝入1℃的冰漿7.5 g/kg；實(shí)驗(yàn)2組在運(yùn)動(dòng)前每5 min攝入1℃的冰漿1.5 g/kg，共7.5 g/kg。結(jié)果顯示，與對(duì)照組比較，實(shí)驗(yàn)2組的直腸溫度下降0.6℃，降幅顯著高于對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)1 組，表明預(yù)冷期間，等量多次攝入冰漿比一次性攝入冰漿更能降低核心溫度。

Naito等[36]研究了冰漿預(yù)冷后間歇時(shí)間對(duì)有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的影響。7 名無(wú)熱習(xí)服的健康男性在35℃、30%RH 的環(huán)境下，對(duì)照組運(yùn)動(dòng)前每5 min 攝入4℃的冷飲1.5 g/kg，共7.5 g/kg，預(yù)冷結(jié)束后5 min 以65%最大攝氧量騎自行車(chē)至力竭。實(shí)驗(yàn)1 組運(yùn)動(dòng)前每5 min 攝入0.5℃的冰漿1.5 g/kg，共7.5 g/kg，預(yù)冷結(jié)束后5 min以65%最大攝氧量騎自行車(chē)至力竭。實(shí)驗(yàn)2 組運(yùn)動(dòng)前每5 min攝入0.5℃的冰漿1.5 g/kg，共7.5 g/kg，預(yù)冷結(jié)束后20 min以65%最大攝氧量騎自行車(chē)至力竭。結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)2 組的運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間為46 min，比實(shí)驗(yàn)1 組顯著延長(zhǎng)3%。運(yùn)動(dòng)開(kāi)始前實(shí)驗(yàn)2組的直腸溫度比實(shí)驗(yàn)1組顯著降低0.19℃，表明在攝入冰漿后間歇較長(zhǎng)時(shí)間（20 min）比間歇較短時(shí)間（5 min）更能提高有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。

Takeshima等[37]研究了熱身前后攝入冰漿對(duì)有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的影響。10 名健康無(wú)熱習(xí)服的男性在30℃、80%RH 的環(huán)境下，實(shí)驗(yàn)1 組在熱身前每5 min 攝入-1℃的冰漿2.5 g/kg，共7.5 g/kg；實(shí)驗(yàn)2 組在熱身后每5 min攝入-1℃的冰漿2.5 g/kg，共7.5 g/kg。兩組預(yù)冷結(jié)束后5 min 以55%的最大輸出功率騎自行車(chē)至力竭。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)2 組的運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間為60.2 min，比實(shí)驗(yàn)1 組顯著延長(zhǎng)5.7%。運(yùn)動(dòng)前實(shí)驗(yàn)2 組的直腸溫度（37.1℃）顯著低于實(shí)驗(yàn)1 組（37.4℃）和對(duì)照組（37.5℃），表明在熱身后攝入冰漿效果更好。

目前冰漿是提高有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)更有效的單獨(dú)預(yù)冷措施，建議在熱身后等量多次攝入7.5 g/kg 冰漿，并在冰漿攝入結(jié)束后間歇20 min 左右開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，能更好地改善有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。然而，冰漿<0℃，胃腸道的通透性會(huì)隨著體溫的升高而增加[38]，攝入后可能造成胃腸道的不適[32]，有胃腸道疾病的運(yùn)動(dòng)員不適合直接飲用冰漿，可嘗試使用混合預(yù)冷替代冰漿。此外，這3項(xiàng)研究的研究對(duì)象多為健康成人，而有氧運(yùn)動(dòng)能力較好的運(yùn)動(dòng)員比健康成人有更好的環(huán)境適應(yīng)能力，預(yù)冷的效果會(huì)受到影響，建議后續(xù)研究多以優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象，使研究成果能更好地轉(zhuǎn)化應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)員。

3.2 混合預(yù)冷對(duì)有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的影響

不同外部預(yù)冷措施結(jié)合能適當(dāng)增加預(yù)冷覆蓋面積，外部和內(nèi)部預(yù)冷措施結(jié)合可以直接降低皮膚溫度和核心溫度，混合預(yù)冷應(yīng)比單獨(dú)預(yù)冷具備更大的潛力。如表3所示，Minett 等[39]研究了不同外部預(yù)冷措施組合對(duì)有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的影響。10名訓(xùn)練有素的男性團(tuán)體球類(lèi)運(yùn)動(dòng)員在33℃、33%RH 的環(huán)境下，使用降溫包與冰毛巾結(jié)合的外部預(yù)冷措施持續(xù)干預(yù)20 min。結(jié)果表明，降溫包與冰毛巾結(jié)合使用能更有效地改善有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。同樣，Jones等[21]的研究表明，與單獨(dú)的降溫服裝比較，外部混合預(yù)冷能更有效地改善有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。Ross等[40]研究了內(nèi)部結(jié)合外部預(yù)冷措施對(duì)有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的影響。12名訓(xùn)練有素的男性自行車(chē)運(yùn)動(dòng)員在32℃、50%RH 的環(huán)境下，實(shí)驗(yàn)1 組運(yùn)動(dòng)員全身浸泡在10℃的冷水中10 min，然后穿降溫外套20 min；實(shí)驗(yàn)2組運(yùn)動(dòng)員每15 min 攝入-1℃的冰漿7 g/kg，共14 g/kg，并穿冰背心。兩組均在預(yù)冷結(jié)束后騎行46.4 km。結(jié)果發(fā)現(xiàn)攝入冰漿結(jié)合冰背心組的完成時(shí)間顯著延長(zhǎng)1.3%，直腸溫度也顯著下降。Bongers 等[41]的研究同樣發(fā)現(xiàn)，預(yù)冷期間內(nèi)部結(jié)合外部預(yù)冷的效果顯著優(yōu)于外部預(yù)冷措施結(jié)合的效果。這些研究表明，外部和內(nèi)部預(yù)冷措施組合比不同外部預(yù)冷措施組合改善有氧運(yùn)動(dòng)能力的效果更好。

混合預(yù)冷是否比冰漿更能有效地提高有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)尚未達(dá)成共識(shí)。Brade 等[42]研究發(fā)現(xiàn)，預(yù)冷期間冰背心結(jié)合冰漿比單獨(dú)攝入冰漿更能改善有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。Schulze 等[43]的研究比較了預(yù)冷期間攝入冰漿、攝入冰漿結(jié)合冰毛巾覆蓋于腿和軀干對(duì)有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的影響。7名訓(xùn)練有素的男性鐵人三項(xiàng)運(yùn)動(dòng)員在30℃、80%RH的環(huán)境下，實(shí)驗(yàn)1組運(yùn)動(dòng)員每15 min攝入-1℃的冰漿7.5 g/kg，共15 g/kg；實(shí)驗(yàn)2 組運(yùn)動(dòng)員每15 min 攝入-1℃的冰漿7.5 g/kg，共15 g/kg +冰毛巾覆蓋于腿和軀干，結(jié)果表明攝入冰漿結(jié)合冰毛巾覆蓋于腿和軀干與單獨(dú)攝入冰漿的效果無(wú)明顯差異。

混合預(yù)冷在實(shí)踐中具備較好的可操作性，但混合預(yù)冷是否比單獨(dú)攝入冰漿能更有效地改善有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)尚不明確，未來(lái)研究可以比較混合預(yù)冷與冰漿的預(yù)冷效果，探索更好的預(yù)冷實(shí)踐模型。

表3 混合預(yù)冷對(duì)有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)和核心溫度的影響

4 預(yù)冷對(duì)有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)影響的生理學(xué)機(jī)制

預(yù)冷通過(guò)降低運(yùn)動(dòng)前的核心溫度以增加身體蓄熱的能力[41，44]。在運(yùn)動(dòng)前降低核心溫度可以增加運(yùn)動(dòng)中蓄熱量，使運(yùn)動(dòng)員在達(dá)到核心溫度臨界極限前完成更多工作[15]。雖較多研究表明運(yùn)動(dòng)前核心溫度下降后，身體蓄熱能力增強(qiáng)有利于改善高溫高濕環(huán)境下的有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，但預(yù)冷的生理學(xué)機(jī)制仍有待深入研究。

4.1 神經(jīng)調(diào)節(jié)機(jī)制

神經(jīng)系統(tǒng)由中樞神經(jīng)系統(tǒng)和周?chē)窠?jīng)系統(tǒng)組成。高溫對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)影響的研究主要是在認(rèn)知功能、知覺(jué)反應(yīng)和神經(jīng)激活等方面。在周?chē)窠?jīng)系統(tǒng)方面，肌肉溫度的變化會(huì)通過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)直接影響肌肉的收縮[45]，肌肉溫度每變化1℃，其收縮性能會(huì)發(fā)生2%～5%的變化[46]。預(yù)冷對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的影響可以通過(guò)知覺(jué)反應(yīng)、認(rèn)知功能和肌肉收縮等方面進(jìn)行討論分析。

RPE（rating of perceived exertion）是主觀用力程度，被定義為對(duì)身體工作努力程度的有意識(shí)的感覺(jué)[47]。研究表明，預(yù)冷能改善運(yùn)動(dòng)員高溫高濕環(huán)境下運(yùn)動(dòng)中的RPE 以提高有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)[26，48]。RPE 并不是唯一受高溫運(yùn)動(dòng)影響的主觀感覺(jué)程度。熱舒適度（ther?mal comfort，TC）和熱敏感性（thermal sensation，TS）的變化也與高溫高濕環(huán)境下的運(yùn)動(dòng)相關(guān)[22]。熱舒適度被定義為對(duì)熱環(huán)境的主觀感覺(jué)[49]，而熱敏感性是身體感覺(jué)溫度的相對(duì)強(qiáng)度。研究表明，預(yù)冷期間使用薄荷醇可以改善熱敏感性和熱舒適度[50，51]，有助于改善有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)[43，51]。將薄荷醇涂在皮膚表面或者用薄荷醇漱口可以提高熱舒適度，但對(duì)體溫和出汗率沒(méi)有任何影響，有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)同樣可提高[22，52]。另一項(xiàng)研究也證實(shí)，使用薄荷醇漱口使運(yùn)動(dòng)員產(chǎn)生涼爽的感覺(jué)，可提高有氧耐力運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)[53]。

預(yù)冷能改善主觀感覺(jué)程度，提高高溫高濕環(huán)境下的有氧運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間[54]。但過(guò)度增加熱舒適度和降低RPE 可能導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)中代謝產(chǎn)熱過(guò)度增加，超過(guò)體溫調(diào)節(jié)范圍，導(dǎo)致患熱相關(guān)疾病風(fēng)險(xiǎn)增加。盡管鮮有文獻(xiàn)報(bào)道過(guò)度改善高溫高濕環(huán)境下主觀感覺(jué)程度的不利影響，但實(shí)施預(yù)冷時(shí)仍需注意和謹(jǐn)慎。

4.2 體溫調(diào)節(jié)

4.2.1 核心溫度

體溫由核心溫度和外周溫度組成[55]。核心溫度是重要內(nèi)臟器官的溫度，可在全身不同部位監(jiān)測(cè)[56]。而外周溫度則由皮膚、皮下組織和肌肉的溫度組成[57]。皮膚溫度主要是由脂肪和皮膚的溫度組成，并主要受到環(huán)境溫度和濕度的影響[58，59]。

隨著核心溫度的增加，大腦中負(fù)責(zé)運(yùn)動(dòng)激活的區(qū)域逐漸受到抑制，再加上來(lái)自運(yùn)動(dòng)的肌肉和心血管系統(tǒng)的感覺(jué)反饋，容易導(dǎo)致疲勞[60]。運(yùn)動(dòng)引起核心溫度＞40℃被定義為過(guò)熱[61]，過(guò)熱會(huì)導(dǎo)致熱相關(guān)疾病甚至死亡[62]。有研究表明，核心溫度超過(guò)40℃時(shí)，肌肉的輸出功率會(huì)隨著核心溫度的升高而降低，從而減少熱量的產(chǎn)生[63]。核心溫度高于40℃可能存在神經(jīng)保護(hù)機(jī)制來(lái)抑制運(yùn)動(dòng)[64]。以往預(yù)冷研究的主要結(jié)論是降低運(yùn)動(dòng)前的核心溫度從而延緩過(guò)高的核心溫度引起疲勞。然而，近年來(lái)研究表明，在實(shí)際比賽或訓(xùn)練過(guò)程中記錄到的核心溫度通常>40℃，在高溫高濕環(huán)境下馬拉松運(yùn)動(dòng)員在比賽過(guò)程中的核心溫度甚至達(dá)到41℃[65]，過(guò)高的核心溫度不是影響高溫高濕環(huán)境下有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的唯一因素。

4.2.2 核心到皮膚溫度梯度

另一種預(yù)冷的可能機(jī)制是核心到皮膚溫度梯度。核心到皮膚溫度梯度是指核心與皮膚溫度的溫度差，當(dāng)皮膚溫度低于核心溫度時(shí)，身體會(huì)散熱。當(dāng)皮膚溫度高于核心溫度時(shí)，身體會(huì)吸熱[66]。核心到皮膚溫度梯度被認(rèn)為是影響高溫高濕環(huán)境下有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的重要因素，較大的核心到皮膚溫度梯度更有利于散熱[67]。Lee等[68]研究了在8 km和21 km公路跑競(jìng)賽中，盡管核心溫度>40℃，但當(dāng)皮膚溫度保持在26℃～30℃時(shí)，仍能保持較好的有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，維持較理想的跑步速度。此外，Ely 等[69]的研究表明，當(dāng)皮膚平均溫度在36℃，盡管核心溫度<38.5℃，有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)也會(huì)受到不利影響。這些研究結(jié)果表明，保持較大的核心到皮膚溫度梯度有利于有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。當(dāng)核心溫度>40℃時(shí)，可以通過(guò)降低皮膚溫度，增加核心到皮膚溫度梯度，保證散熱能力，維持有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。預(yù)冷主要是降低核心溫度以擴(kuò)大運(yùn)動(dòng)中身體的蓄熱能力，若預(yù)冷期間過(guò)度降低皮膚溫度，會(huì)影響肌肉溫度，導(dǎo)致肌肉收縮性能下降。而運(yùn)動(dòng)過(guò)程中核心溫度會(huì)不可避免地升高，若能降低運(yùn)動(dòng)中的皮膚溫度以增大核心到皮膚溫度梯度，可能有助于保持機(jī)體的散熱能力，從而改善高溫高濕環(huán)境下的有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。運(yùn)動(dòng)中降低皮膚溫度可能更有利于高溫高濕環(huán)境下的有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。

4.2.3 熱量平衡

在長(zhǎng)時(shí)間的有氧運(yùn)動(dòng)中，新陳代謝大幅提高，其產(chǎn)生的能量20%～30%轉(zhuǎn)化為機(jī)械能做功，而70%～80%的能量被轉(zhuǎn)化成熱量，需要被散布到周?chē)h(huán)境中以保持核心溫度相對(duì)穩(wěn)定[32，70，71]。為了保持核心溫度的相對(duì)穩(wěn)定，人體需要維持產(chǎn)熱和散熱的平衡[72]，可用熱量平衡方程描述產(chǎn)熱和散熱平衡：S=M-W-E±K±C±R。其中S為蓄熱量，M（metabolic energy expenditure）代表代謝產(chǎn)熱，W（external work）表示外部做功。K（conduc?tion）表示熱傳導(dǎo)，C（convection）表示對(duì)流的熱交換，R（radiation）表示輻射的熱交換，E（evaporation）表示蒸發(fā)的熱交換。蓄熱量的變化取決于代謝產(chǎn)熱（M-W）和皮膚到周?chē)h(huán)境的凈散熱量（E±K±C±R）。值得注意的是，呼吸可以進(jìn)行額外的對(duì)流換熱，但在高溫環(huán)境下的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可忽略不計(jì)[73]。傳導(dǎo)散熱、對(duì)流換熱和輻射換熱不是高溫高濕環(huán)境下運(yùn)動(dòng)中散熱的主要方式[74]。蒸發(fā)散熱是運(yùn)動(dòng)中主要的散熱方式，每蒸發(fā)1克汗液會(huì)釋放2430 J的熱量，當(dāng)環(huán)境溫度超過(guò)皮膚溫度時(shí)，皮膚表面的熱量需通過(guò)汗液的蒸發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)[75]。高濕環(huán)境會(huì)阻礙運(yùn)動(dòng)中的蒸發(fā)散熱，額外的汗液分泌是從身體上滴下來(lái)而無(wú)助于蒸發(fā)，蒸發(fā)散熱效率降低，導(dǎo)致人體內(nèi)部持續(xù)不斷的熱量積累，核心和皮膚溫度持續(xù)升高。

預(yù)冷期間熱量平衡方程可以表示為：蓄熱量=代謝產(chǎn)熱－身體表面散熱－預(yù)冷散熱[75]。通過(guò)比較蓄熱量的變化，能較直接地反映不同預(yù)冷措施的效果差異。但目前用蓄熱量來(lái)解釋預(yù)冷效果的研究比較缺乏[49]。許毅梟等[76]的研究報(bào)道，預(yù)冷降低運(yùn)動(dòng)前的蓄熱量，可提高運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)中的蓄熱能力，延緩疲勞的出現(xiàn)，提高有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。同樣，Watkins等[77]的研究表明，預(yù)冷減少身體的蓄熱量，能改善有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。未來(lái)可嘗試研究預(yù)冷溫度、預(yù)冷持續(xù)時(shí)間、預(yù)冷的身體表面積等與蓄熱量的關(guān)系，豐富預(yù)冷機(jī)制的研究。

4.3 心血管系統(tǒng)

高溫高濕環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)，心血管系統(tǒng)需要滿足人體體溫調(diào)節(jié)和新陳代謝的雙重需求。運(yùn)動(dòng)期間大量血液會(huì)流向劇烈活動(dòng)的肌肉，肌肉血液流動(dòng)有助于將熱量從肌肉傳遞到皮膚。此外，運(yùn)動(dòng)中皮膚血流量也會(huì)明顯增加，促進(jìn)排汗散熱。盡管進(jìn)行了血液動(dòng)力學(xué)的調(diào)節(jié)，但仍無(wú)法防止高溫高濕環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)中核心溫度的逐漸升高。核心溫度超過(guò)40℃時(shí)，心率幾乎達(dá)到最大值，縮短的心動(dòng)周期會(huì)加劇心臟充盈和舒張末期容積下降，每搏輸出量下降最終導(dǎo)致心輸出量下降，平均動(dòng)脈壓下降，流向骨骼肌的血流量下降。這些血液動(dòng)力學(xué)的改變最終影響了高溫環(huán)境下的有氧運(yùn)動(dòng)能力。Filingeri 等[78]的研究顯示，預(yù)冷期間使用降溫背心不會(huì)顯著降低運(yùn)動(dòng)中的心率。許毅梟等[76]的研究也表明，混合預(yù)冷沒(méi)有顯著降低運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的心率，另外兩項(xiàng)研究同樣表明預(yù)冷沒(méi)有顯著降低運(yùn)動(dòng)中的心率[27，28]。預(yù)冷降低運(yùn)動(dòng)前的核心溫度，并延緩運(yùn)動(dòng)中核心溫度的升高，理論上核心溫度降低能一定程度上延緩心率升高，從而改善高溫高濕環(huán)境下的有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，但這些研究均發(fā)現(xiàn)預(yù)冷并未延緩心率的升高，可能還存在其他預(yù)冷生理學(xué)機(jī)制調(diào)節(jié)高溫高濕環(huán)境中的有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。

5 結(jié)論與建議

預(yù)冷期間，攝入冰漿是目前提高有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)更有效的單獨(dú)預(yù)冷措施，攝入7.5 g/kg冰漿能降低0.4℃～0.66℃的核心溫度，改善有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。熱身后，等量多次攝入7.5 g/kg冰漿，再進(jìn)行較長(zhǎng)的休息間隔后開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，能更好地提高有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。預(yù)冷可以降低運(yùn)動(dòng)前的核心溫度，增加運(yùn)動(dòng)中的蓄熱能力，延緩過(guò)高的核心溫度引起的疲勞，從而提高有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。盡管預(yù)冷能延緩運(yùn)動(dòng)中核心溫度的升高，但運(yùn)動(dòng)中的心率沒(méi)有明顯降低，提示可能還存在其他預(yù)冷的生理學(xué)機(jī)制參與調(diào)控高溫高濕環(huán)境中的有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。

當(dāng)運(yùn)動(dòng)員由于身體原因無(wú)法直接攝入冰漿時(shí)，可嘗試采用混合預(yù)冷，哪些混合預(yù)冷措施比冰漿更能改善有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)還尚不可知。未來(lái)研究可以比較混合預(yù)冷與冰漿的預(yù)冷效果，探索更好的預(yù)冷實(shí)踐模型。預(yù)冷延緩疲勞的機(jī)制研究還十分缺乏，開(kāi)展此類(lèi)研究將有助于建構(gòu)更好的預(yù)冷模式，提高有氧運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。