運(yùn)動(dòng)優(yōu)勢(shì)與非優(yōu)勢(shì)手臂肱二頭肌微血管反應(yīng)性變化研究

朱 歡，胡慶華，周術(shù)鋒

(湖北民族大學(xué)體育學(xué)院，湖北 恩施 445000)

0 引言

作為機(jī)體物質(zhì)與能量交換的唯一場(chǎng)所，微循環(huán)與機(jī)體健康水平關(guān)系密切.微循環(huán)的病理性變化將誘發(fā)高血壓、糖尿病、冠心病等疾病的發(fā)生，而微循環(huán)功能的改善可作為疾病康復(fù)的重要標(biāo)志[1-2].研究表明，有氧運(yùn)動(dòng)能有效地改善慢性病患者、中老年人微循環(huán)功能，促進(jìn)心血管疾病、代謝性疾病的康復(fù)[3-4]及延緩衰老[5-6]的發(fā)生；此外，微循環(huán)功能與運(yùn)動(dòng)員身體機(jī)能狀態(tài)也有著密切的關(guān)系，當(dāng)微循環(huán)功能下降時(shí)身體機(jī)能隨之下降并導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)性疲勞的發(fā)生[7-8].因此通過(guò)對(duì)微循環(huán)功能的檢測(cè)與評(píng)價(jià)可了解不同人群身體機(jī)能及微循環(huán)功能的異常.但人體不同部位毛細(xì)血管的分布與功能差異較大，如何選取科學(xué)的測(cè)試位點(diǎn)是研究首要考慮的問(wèn)題；同時(shí)運(yùn)動(dòng)對(duì)微循環(huán)功能的干預(yù)效應(yīng)是否為非特異性的全身性影響以及運(yùn)動(dòng)造成兩側(cè)肢體肌肉體積的不均衡性對(duì)微血管功能的影響是否具有差異，尚存在爭(zhēng)論.皮膚作為機(jī)體的重要器官，是反映機(jī)體機(jī)能的窗口.研究發(fā)現(xiàn)，皮膚微血管反應(yīng)性與皮下肌肉所承受的負(fù)荷特點(diǎn)有關(guān).朱歡研究指出，賽艇運(yùn)動(dòng)員專項(xiàng)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)使身體不同部位微血管反應(yīng)性有著較大差異(肱二頭肌顯著高于股四頭肌)[9]；Copeland指出，運(yùn)動(dòng)對(duì)皮膚微循環(huán)功能的影響與肌肉體積有關(guān)[10].若運(yùn)動(dòng)對(duì)微血管的影響與肢體肌肉發(fā)達(dá)程度有關(guān)，那么當(dāng)左右肢體肌肉體積不對(duì)稱時(shí)，測(cè)試部位的選擇可能直接影響結(jié)果的準(zhǔn)確性.

不同刺激下微循環(huán)血流量的變化(微血管的反應(yīng)性)是評(píng)價(jià)微循環(huán)最常用的方法，可準(zhǔn)確地反映出微血管功能的變化.目前，微血管反應(yīng)性已成為相關(guān)領(lǐng)域評(píng)價(jià)微循環(huán)功能統(tǒng)一手段.本研究通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)優(yōu)勢(shì)手臂與非優(yōu)勢(shì)手臂微血管反應(yīng)性變化特點(diǎn)研究，探討運(yùn)動(dòng)對(duì)對(duì)稱性肢體同一解剖空間微血管反應(yīng)性的影響是否與肌肉發(fā)達(dá)程度有關(guān)，并從血流速度和血流濃度的變化，分析差異產(chǎn)生的因素，為相關(guān)研究測(cè)試部位的選擇提供參考.

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

從湖北民族大學(xué)體育學(xué)院羽毛球?qū)ｍ?xiàng)中招募受試者17名為運(yùn)動(dòng)組(大三學(xué)生)，要求兩側(cè)上肢肱二頭肌隆起最高點(diǎn)的臂圍有明顯的差異(>1 cm)，15名無(wú)運(yùn)動(dòng)習(xí)慣的非體育專業(yè)學(xué)生為對(duì)照組，研究對(duì)象均為男性.所有研究對(duì)象的優(yōu)勢(shì)手臂均為右側(cè)，且身體健康，無(wú)影響微血管功能的疾病(史)，如皮膚病、靜脈曲張、糖尿病、高血壓等，在明白本試驗(yàn)流程和目的后自愿加入.研究對(duì)象基本情況見(jiàn)表1.

表1 研究對(duì)象基本情況Tab.1 Basic situation of the research object

1.2 研究方法

1.2.1 檢測(cè)儀器、測(cè)試指標(biāo)與測(cè)試部位選取依據(jù)

使用第六代(最新一代)激光多普勒血流檢測(cè)儀(PF6010，瑞士)對(duì)研究對(duì)象兩上肢肱二頭肌隆起最高點(diǎn)(避開(kāi)大血管)皮膚進(jìn)行檢測(cè)，該儀器在第五代基礎(chǔ)之上開(kāi)發(fā)了雙通道功能，能同時(shí)測(cè)量同一個(gè)體兩個(gè)部位的微血管血流灌注量，同一時(shí)間對(duì)受試者兩個(gè)部位進(jìn)行雙通道檢測(cè)，避免了血流空間異質(zhì)性對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響.測(cè)試指標(biāo)包括基礎(chǔ)皮膚溫度(Basal skin temperature，BKT)、血細(xì)胞平均運(yùn)動(dòng)速度(Average velocity of blood cells，AVBC)、運(yùn)動(dòng)血細(xì)胞濃度(Concentrationof moving blood cells，CMBC)、微血管血流灌注量(Microcirculatory blood perfusion，MBP)、回光總量(Total backscatter，TB)等，其中回光總量是激光掃射血細(xì)胞后返回探頭的激光總量，包括發(fā)生多普勒頻移和未發(fā)生多普勒頻移兩部分.測(cè)試值包括基線值和局部皮膚加熱到44 ℃值，當(dāng)局部肌肉加熱到44 ℃時(shí)，微血管達(dá)到最大的舒張狀態(tài)，微血管的血流達(dá)到峰值.其中，MBP=AVBC×CMBC/100(PU)；微血管的反應(yīng)性=(加熱后值-基礎(chǔ)值)/基礎(chǔ)值×100，微血管最大血流儲(chǔ)備能力=加熱后值-基礎(chǔ)值.

國(guó)外學(xué)者的相關(guān)研究多以前臂橈骨莖突和肘窩連線的中點(diǎn)為測(cè)試部位，該測(cè)試部位有利于肱動(dòng)脈的血流阻斷，通過(guò)測(cè)定血流阻斷后微血管血流值來(lái)評(píng)價(jià)微血管反應(yīng)性.目前用于微血管反應(yīng)性評(píng)價(jià)的手段有局部組織加熱、血流阻斷、藥物滲透、改變體位等，但研究得出局部皮膚加熱法重復(fù)性和依從性最好且測(cè)試最方便，該方法已成為評(píng)價(jià)微血管功能必不可少的手段.第五代激光多普勒血流(PF5000)便開(kāi)發(fā)了加熱探頭[11].但不同運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目由于專項(xiàng)特點(diǎn)的不同，身體機(jī)能改變具有一定的特異性.前期的研究發(fā)現(xiàn)，賽艇運(yùn)動(dòng)員肱二頭肌皮膚微血管反應(yīng)性高于身體其他部位，因此賽艇運(yùn)動(dòng)員肱二頭肌皮膚表面的微血管反應(yīng)性可能更具有代表性[11].本研究所選取的羽毛球項(xiàng)目主要靠?jī)?yōu)勢(shì)手臂肱二頭肌發(fā)力或上臂帶動(dòng)前臂發(fā)力，所以肱二頭肌的變化最明顯.雖然選取肱二頭肌皮膚最高點(diǎn)不利于血流阻斷法評(píng)價(jià)微血管反應(yīng)性，但由于局部加熱法能更好地評(píng)價(jià)微血管反應(yīng)性的大小，所以本研究位點(diǎn)的選取具有一定的可行性.

1.2.2 具體試驗(yàn)步驟

(1)受試者(晨起)提前20 min進(jìn)入指定實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行休息，確保受試者身體狀態(tài)在正式測(cè)試時(shí)保持相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)室溫度控制在25 ℃左右；(2)受試者按照標(biāo)準(zhǔn)人體解剖學(xué)姿勢(shì)平躺，測(cè)量?jī)蓚?cè)肱二頭肌隆起最高點(diǎn)的臂圍，要求手臂自然放松伸直；(3)用酒精將受試者肱二頭肌最高處擦拭干凈，將兩個(gè)探頭分別置于受試者測(cè)試部位進(jìn)行基礎(chǔ)值測(cè)試(測(cè)量5 min)，5 min后開(kāi)啟加熱探頭進(jìn)行加熱測(cè)試(15 min).

測(cè)試前一天要求受試者不飲用咖啡、酒及不進(jìn)行劇烈運(yùn)動(dòng)，保證所有受試者身體機(jī)能狀態(tài)相對(duì)穩(wěn)定，避免身體機(jī)能對(duì)微血管反應(yīng)性的影響.

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果

2.1 不同組別受試者兩側(cè)肱二頭肌基礎(chǔ)皮溫比較

如表2所示，運(yùn)動(dòng)組和對(duì)照組各手臂肱二頭肌皮溫各值相比均無(wú)顯著差異(P>0.05).

表2 不同組別受試者兩側(cè)肱二頭肌基礎(chǔ)皮溫比較Tab.2 Comparison of basal skin temperature of biceps on both sides of subjects in different groups /℃

2.2 不同組別受試者兩側(cè)肱二頭肌皮膚微循環(huán)反應(yīng)性比較

如表3—表5所示，運(yùn)動(dòng)組和對(duì)照組兩側(cè)手臂皮膚CMBC均為顯著差異(P>0.05)，運(yùn)動(dòng)組與對(duì)照組相應(yīng)指標(biāo)比較也均無(wú)顯著性差異(P>0.05)；運(yùn)動(dòng)組優(yōu)勢(shì)手臂肱二頭肌皮膚AVBC加熱后值、差值及增加率顯著高于非優(yōu)勢(shì)手臂相應(yīng)指標(biāo)值(P<0.05)，對(duì)照組優(yōu)勢(shì)手臂與非優(yōu)勢(shì)手臂指標(biāo)各值無(wú)顯著差異(P>0.05)，運(yùn)動(dòng)組優(yōu)勢(shì)手臂加熱后值、差值顯著高于對(duì)照組優(yōu)勢(shì)、非優(yōu)勢(shì)手臂相應(yīng)值(P<0.05)，運(yùn)動(dòng)組優(yōu)勢(shì)手臂增加率顯著高于對(duì)照組非優(yōu)勢(shì)手臂相應(yīng)值(P<0.05)；運(yùn)動(dòng)組優(yōu)勢(shì)手臂肱二頭肌皮膚MBP加熱后值、差值及增加率均高于非優(yōu)勢(shì)手臂相應(yīng)指標(biāo)值，但只有增加率具有顯著差異(P<0.05)；運(yùn)動(dòng)組優(yōu)勢(shì)手臂加熱后值、差值及增加率顯著高于對(duì)照組優(yōu)勢(shì)、非優(yōu)勢(shì)手臂相應(yīng)指標(biāo)值(P<0.05).

表3 不同組別受試者兩側(cè)肱二頭肌皮膚CMBC比較Tab.3 Comparison of CMBC skin of biceps on both sides of subjects in different groups

表4 不同組別受試者兩側(cè)肱二頭肌皮膚AVBC比較Tab.4 Comparison of AVBC skin of biceps on both sides of subjects in different groups

表5 不同組別受試者兩側(cè)肱二頭肌皮膚MBP(PU)比較Tab.5 Comparison of MBP (PU) of biceps skin on both sides of subjects in different groups

2.3 不同組受試者肱二頭肌表面皮膚TB的比較

如表6所示，運(yùn)動(dòng)組優(yōu)勢(shì)手臂與非優(yōu)勢(shì)手臂肱二頭肌皮膚TB各值無(wú)顯著差異(P>0.05)，運(yùn)動(dòng)組優(yōu)勢(shì)手臂基礎(chǔ)值、加熱后值顯著高于對(duì)照組優(yōu)勢(shì)手臂、非優(yōu)勢(shì)手臂相應(yīng)指標(biāo)值(P<0.05).

表6 不同組別受試者兩側(cè)肱二頭肌皮膚TB比較Tab.6 Comparison of skin TB of biceps on both sides of subjects in different groups

3 討論與分析

在影響微循環(huán)血流灌注量的各類(lèi)因素中，皮膚溫度是最敏感、最直接的因素.皮膚溫度升高1℃便可引起血流灌注量的顯著變化.當(dāng)皮膚溫度變化時(shí)，微循環(huán)血流灌注量隨之改變.安靜狀態(tài)下，只有5%的心輸出量流向皮膚血管，但當(dāng)運(yùn)動(dòng)使機(jī)體溫度增加到40℃左右時(shí)，50%—70%的心輸出量將流向皮膚血管參與散熱，因此測(cè)量微血管基礎(chǔ)血流時(shí)應(yīng)讓受試者處于相對(duì)穩(wěn)定的內(nèi)(身體溫度)、外(環(huán)境溫度)溫度環(huán)境.本研究中，整個(gè)測(cè)試過(guò)程中室內(nèi)溫度維持在25℃左右，而不同組別不同手臂皮膚無(wú)顯著差異，故本研究微循環(huán)血流的基線值的準(zhǔn)度較好.

3.1 體育運(yùn)動(dòng)對(duì)微血管反應(yīng)性的影響

受研究手段制約，國(guó)內(nèi)關(guān)于運(yùn)動(dòng)與微循環(huán)關(guān)系的研究較少，大多數(shù)研究成果來(lái)自國(guó)外.不同能量代謝的運(yùn)動(dòng)對(duì)微循環(huán)的影響尚存在一定分歧.Lantinga (2016)的meta(5個(gè)RCT，2個(gè)CT)分析表明，有氧運(yùn)動(dòng)能提高高血壓、糖尿病、冠心病、靜脈曲張等慢性病人群微血管反應(yīng)性，是改善成年人皮膚微血管反應(yīng)性經(jīng)濟(jì)、有效的途徑.但研究也指出納入的樣本量較少，缺乏足夠的數(shù)據(jù)證明運(yùn)動(dòng)對(duì)微血管反應(yīng)性的影響具有臨床意義[12].另外，高強(qiáng)度間歇性運(yùn)動(dòng)、力量抗阻運(yùn)動(dòng)微循環(huán)反應(yīng)性的研究結(jié)果也存在爭(zhēng)論.Morrissey研究指出，中等強(qiáng)度持續(xù)訓(xùn)練和高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練都不能提高微血管反應(yīng)性[13].Renata 研究顯示，耐力性運(yùn)動(dòng)員微血管反應(yīng)性高于普通人，但力量訓(xùn)練不能引起微血管反應(yīng)性發(fā)生同等程度的改變.劉婷婷研究指出，短距離自行車(chē)運(yùn)動(dòng)員微血管反應(yīng)性小于普通人，以有氧運(yùn)動(dòng)為主的賽艇運(yùn)動(dòng)顯著高于普通人[14].Beynard得出相似結(jié)論，該研究發(fā)現(xiàn)耐力運(yùn)動(dòng)員微血管反應(yīng)性大于舉重運(yùn)動(dòng)員[13].而Copeland發(fā)現(xiàn)，3周有氧耐力訓(xùn)練對(duì)微血管反應(yīng)性的影響大于相同時(shí)間的力量訓(xùn)練，但6周力量的效應(yīng)大于相同周次的耐力訓(xùn)練，該研究認(rèn)為微血管反應(yīng)性與肌肉發(fā)達(dá)程度有關(guān)，6周力量訓(xùn)練后受試者肌肉量明顯增大[10].作者認(rèn)為，高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)微血管反應(yīng)性的影響取決于無(wú)氧運(yùn)動(dòng)對(duì)肌肉微循環(huán)的負(fù)效應(yīng)與肌肉質(zhì)量改變對(duì)微循環(huán)的正效應(yīng)的平衡.當(dāng)正效應(yīng)大于負(fù)效應(yīng)時(shí)，力量訓(xùn)練引起微血管反應(yīng)性的正向變化，反之為反向效應(yīng).

本研究顯示，對(duì)照組優(yōu)勢(shì)手臂與非優(yōu)勢(shì)手臂微血管反應(yīng)性無(wú)顯著差異，說(shuō)明人體對(duì)稱肢體對(duì)稱空間解剖位點(diǎn)微血管功能不存在差異.雖然對(duì)照組優(yōu)勢(shì)手臂在日常生活中承受的體力負(fù)荷大于非優(yōu)勢(shì)手臂，但由于運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度較小，故未能引起微血管反應(yīng)性的顯著變化.運(yùn)動(dòng)組兩側(cè)肱二頭肌表面皮膚微血管反應(yīng)性均高于對(duì)照組相應(yīng)位點(diǎn)，說(shuō)明長(zhǎng)期的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練提高了微血管反應(yīng)性.本研究的運(yùn)動(dòng)組受試者為大三體育專業(yè)羽毛球?qū)ｍ?xiàng)學(xué)生，專項(xiàng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練時(shí)間為2—3年.羽毛球?qū)儆诨旌瞎┠芊绞降倪\(yùn)動(dòng)，扣殺球瞬間和快速移動(dòng)過(guò)程屬于高強(qiáng)度的無(wú)氧運(yùn)動(dòng)，而多拍相持、吊球等技術(shù)環(huán)節(jié)屬于有氧運(yùn)動(dòng)，混合型供能方式對(duì)運(yùn)動(dòng)員身體機(jī)能影響較為復(fù)雜，但研究顯示運(yùn)動(dòng)組受試者微血管反應(yīng)性顯著高于同齡對(duì)照組，說(shuō)明專項(xiàng)訓(xùn)練對(duì)微血管的正效應(yīng)大于負(fù)效應(yīng).對(duì)于運(yùn)動(dòng)影響微血管反應(yīng)性的生物學(xué)機(jī)制，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為內(nèi)源性NO舒張能力的提高起到了主要作用.但也有研究認(rèn)為，外源性NO舒張能力的提高在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)中也起到重要作用，因此運(yùn)動(dòng)影響微循環(huán)更為精確的生物學(xué)機(jī)制仍需進(jìn)一步研究[5].

3.2 運(yùn)動(dòng)優(yōu)勢(shì)手臂與非優(yōu)勢(shì)手臂微血管反應(yīng)性變化分析

雖然已有學(xué)者指出，不同部位皮膚(如有毛區(qū)和無(wú)毛區(qū))微循環(huán)結(jié)構(gòu)、血管緊張性及神經(jīng)控制類(lèi)型等不盡相同，導(dǎo)致不同部位皮膚微血管反應(yīng)性有著較大的差異，但關(guān)于身體對(duì)稱性解剖空間位點(diǎn)微血管反應(yīng)性特點(diǎn)的研究較少[15-16].長(zhǎng)期單側(cè)肢體運(yùn)動(dòng)(如乒乓球、羽毛球等)易造成肢體肌肉體積不均衡，使不同肢體運(yùn)動(dòng)能力差異較大，但這種差異是否與微循環(huán)功能有關(guān)尚不明確.運(yùn)動(dòng)對(duì)微循環(huán)的影響包括功能(血管平滑肌和內(nèi)皮細(xì)胞的表型改變)和結(jié)構(gòu)適應(yīng)(血管生成和重塑)[17]，但是否與身體不同部位承受的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)負(fù)荷有關(guān)需要進(jìn)一步研究.若運(yùn)動(dòng)對(duì)微血管反應(yīng)性的影響與肌肉的發(fā)達(dá)程度有關(guān)，那么研究中如何選擇合適的檢測(cè)部位才更為科學(xué).科學(xué)并具有代表性位點(diǎn)的選擇是研究微血管反應(yīng)性的首要環(huán)節(jié)，也是決定研究結(jié)果客觀性的重要一步.本研究結(jié)果顯示，長(zhǎng)期的單側(cè)上肢發(fā)力造成兩側(cè)上臂臂圍差異顯著，表明肢體承受的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷越多，肌肉體積變化越明顯；同時(shí)優(yōu)勢(shì)手臂肱二頭肌皮膚微血管反應(yīng)性顯著高于非優(yōu)勢(shì)手臂.從影響血流量的子指標(biāo)判斷，兩側(cè)肢體微血管反應(yīng)性的差異主要與血流速度有關(guān)(兩側(cè)上肢肱二頭肌皮膚血流濃度儲(chǔ)備能力較為接近).安靜狀態(tài)下，兩側(cè)肢體微血管血流速度無(wú)顯著差異，甚至非優(yōu)勢(shì)手臂略高于優(yōu)勢(shì)手臂，但加熱后優(yōu)勢(shì)手臂血流速度顯著高于非優(yōu)勢(shì)手臂，表明刺激后優(yōu)勢(shì)手臂微血管舒張能力更強(qiáng)、血流速度的儲(chǔ)備能力更高，這可能是導(dǎo)致優(yōu)勢(shì)手臂運(yùn)動(dòng)能力高于非優(yōu)勢(shì)手臂的重要原因.本研究提示，微血管反應(yīng)性與肌肉發(fā)達(dá)程度有關(guān)，對(duì)運(yùn)動(dòng)群體微血管檢測(cè)時(shí)應(yīng)考慮優(yōu)勢(shì)肢體和非優(yōu)勢(shì)肢體之間的差異.

綜上，當(dāng)兩側(cè)肢體體積均衡時(shí)，人體對(duì)稱肢體對(duì)稱空間解剖位點(diǎn)微血管功能不存在差異；長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練增大了肱二頭肌體積，提高了皮膚微血管反應(yīng)性，且優(yōu)勢(shì)手臂大于非優(yōu)勢(shì)手臂，因此當(dāng)運(yùn)動(dòng)造成兩側(cè)肢體肌肉體積不均衡時(shí)，微血管功能的檢測(cè)應(yīng)考慮優(yōu)勢(shì)肢體和非優(yōu)勢(shì)肢體之間的差異.