濕熱環(huán)境習服訓練的人體汗鹽成分變化

肖 輝,朱釗民,雷德橋

(第二軍醫(yī)大學研究生管理大隊,上海200433)

濕熱環(huán)境下人體汗液分泌量很大,蒸發(fā)卻很少,從而造成帶走熱量較少的同時身體失水。在濕熱環(huán)境下,由于大量出汗,人體體液減少,礦物元素丟失,加上機體代謝機能的下降,最終致使作業(yè)能力降低。開展?jié)駸岘h(huán)境下的適應性訓練,是減少濕熱環(huán)境帶來不良影響的重要途徑之一[1]。而在進行大規(guī)模人群訓練前,掌握訓練中人體的生理生化變化至關重要,也是訓練安全的保證。

熱習服指機體對高溫環(huán)境的適應及耐受過程,熱習服后,機體運動后的核心溫度、心率將會降低,而出汗率將升高[2,3]。邱仞之等的研究發(fā)現,熱習服后,汗液中鉀、納、鈣、鎂、銅、鐵等電解質都有不同程度降低[4,5],但其未對汗鹽濃度在整個熱習服訓練過程中的變化情況及丟失情況做相關描述。為掌握人體在濕熱環(huán)境訓練中的汗鹽成分變化規(guī)律,并為進一步訓練研究做準備,我們進行了濕熱環(huán)境下的相關實驗。

1 材料和方法

1.1 受試者的選擇

選取某高校60名18～24歲體能合格的健康男性志愿者作為受試對象,年齡21.3±1.1歲,所有受試者均已了解人工濕熱環(huán)境訓練設備及其使用方法,所有受試對象知情同意并簽署知情同意書,實驗期間受試者飲食規(guī)律良好,睡眠充裕,未患任何疾病。

1.2 場地與設施

模擬環(huán)境實驗室 (見本專欄 《濕熱環(huán)境習服訓練對12 min負重跑的影響》1.2)。

1.3 組織方式與測試方法

本試驗于冬季進行,將60名志愿者隨機分為實驗組30人、對照組30人。實驗組進行濕熱環(huán)境訓練,訓練內容為熱環(huán)境下負重訓練,包括濕熱環(huán)境靜坐、踏步機徒手踏步、小功率自行車騎行、大功率自行車騎行,每日訓練1次,持續(xù)一周,訓練時濕熱環(huán)境的溫度、濕度始終分別控制為39℃/80%。試驗期間,試驗組除每日進行一次熱習服訓練外,其余與對照組相同。對照組在試驗組訓練期間繼續(xù)日常活動。在實驗組熱習服訓練前一天和訓練結束后一天,兩組受試者統一著體能作訓服在濕熱環(huán)境下進行12min大功率自行車騎行,并在測試過程中收集汗液。此外,實驗組每日熱習服訓練時在大功率自行車騎行過程中進行汗液收集 (故連續(xù)9天收集實驗組受試者的汗液樣本)。測試或訓練前,所有受試者均進行上肢和頭面部清潔,收集汗液時優(yōu)先選擇下頜部,若頜面部出汗量較少,則選擇雙肘。出汗量用BCA-2A人體成分析儀結合飲水量測定。有研究發(fā)現增加營養(yǎng)攝入不會對人體冷熱習服及汗液成分造成影響[6,7],故本次試驗未對受試者進行飲食控制。

1.4 數據采集和統計學處理

汗液樣本一部分送至第二軍醫(yī)大學附屬長海醫(yī)院實驗診斷科檢驗,另一部分送至第二軍醫(yī)大學海醫(yī)系軍隊衛(wèi)生教研室檢驗。參與檢測人員及數據錄入人員均不參與試驗組織與設計。對兩組人員訓練前的各組數據進行t檢驗,兩組人員實驗后汗鹽成分的增值進行重復測量資料的方差分析。對實驗組汗鹽成分的每日測量值進行單因素重復測量設計資料的方差分析,并對習服訓練期間的每次測量結果與第一次測量結果進行比較。

2 實驗結果

2.1 濕熱環(huán)境訓練對汗鹽成分的影響

表1 兩組在實驗前后汗鹽成分變化對比

表1顯示,濕熱環(huán)境訓練前各組數據進行成組資料的t檢驗后,所得P均大于0.05,說明訓練前試驗組和對照組尿素、鈉、鉀、氯和乳酸等汗鹽成分的差異無統計學意義。隨后對各汗鹽成分采用自身前后對照的配對t檢驗和重復測量資料的方差分析。試驗組濕熱環(huán)境訓練前后鈉、氯和乳酸濃度下降值具有統計學意義,而尿素和鉀濃度下降無意義。對照組兩次標準測試樣本僅發(fā)現尿素濃度有所降低。兩次標準測試中試驗組與對照組相比較,鉀鹽和乳酸差別無統計學意義,鈉和氯差別有明顯統計學意義,可認為實驗組鈉、氯濃度較對照組明顯降低。而實驗組和對照組尿素濃度差別有統計學意義,對照組相比實驗組尿素濃度有所下降,造成這種情況的可能原因為實驗對象的個體差異。

2.2 濕熱環(huán)境訓練中汗鹽成分的動態(tài)變化

表2 實驗組濕熱環(huán)境訓練期間及前后汗鹽成分變化情況 (mmol/L)

表3 實驗組濕熱環(huán)境訓練期間汗鹽成分相對訓練前的LSD檢驗

表2顯示,實驗組受試者汗鹽中尿素、納、氯、乳酸濃度隨著訓練的進行逐漸下降,除乳酸外均在訓練第6天達到最低值,隨后出現上升;乳酸濃度在訓練第7天才達到最低值;鉀濃度于訓練第3天出現小幅上升,隨后繼續(xù)下降,并于訓練第6天達到最低值。對尿素、鈉、鉀、氯、乳酸等汗鹽成分濃度的測量結果進行單因素重復測量資料的方差分析,其球對稱假設檢驗結果p均小于0.05,資料的協方差矩陣不滿足球對稱條件。采用校正系數,檢驗結果顯示,各組分析結果P均小于0.05,說明實驗過程中汗鹽成分不是維持在一個相對穩(wěn)定的水平。對訓練期間各汗鹽成分每日測試濃度與訓練前1天測量結果進行比較,采用LSD方法檢驗,各汗鹽成分在最低濃度時相較初始濃度均是降低的(各組P均小于0.001),其中尿素在訓練第2天測量值開始出現明顯下降,鈉、氯在訓練第4天測量值出現統計學差異,鉀的測量值在訓練第1天便與訓練前測試結果出現差異,而乳酸在訓練第2天結果較初始結果明顯降低。訓練前后鈉、氯、乳酸濃度測量值有明顯差異 (P＜0.05),其余成分改變則無統計學意義 (表3)。

3 討論

熱習服一直是軍事和運動訓練的重要研究方向,早前已有相當多的研究者對熱習服的訓練方法、條件進行了實驗,并提出熱習服的標準,但仍存在爭議,這些實驗主要對南海區(qū)域的濕熱環(huán)境進行模擬,然而對熱習服過程中人體汗液成分的研究則相對較少。Armstrong等[8]曾經指出人體在熱應激下,出汗率會出現相應的變化以改善機體的適應能力。尿素、納、鉀、氯和乳酸是人體汗鹽的最主要成分,極有可能成為熱習服的標準。為了解熱習服過程中肛溫與汗鹽成分變化的關系和規(guī)律,我們開展了通過利用人工模擬濕熱環(huán)境對學員進行熱習服訓練汗鹽成分分析的研究。

熱運動應激中,機體有氧代謝能力下降,無氧代謝比例升高,蛋白質分解代謝增強。熱習服是機體對熱應激不斷調整直至適應的過程,因此熱習服過程中無氧代謝和蛋白分解水平也是在不斷調整的。而乳酸和尿素分別為糖無氧酵解和蛋白分解的終產物,因此其濃度變化情況可反應機體的代謝水平及訓練負荷。邱仞之等[4]曾發(fā)現在血清Na+仍在正常范圍之內時,熱習服訓練前后汗液的Na+濃度反而會增加。萬為人等[9]發(fā)現達到熱習服并非是相應指標的上升或下降至極值后并保持不變,而是測試指標如血氣指標和血乳酸含量等隨著訓練的進行呈非單增或單減的直線變化,而是隨著訓練的進行某些指標會先出現上升或下降,而后在11天時回復到訓練前水平,但其未研究相關汗液成分的變化趨勢。Michael J.Buono[10,11]研究指出,為了形成熱習服,外泌汗腺會主動加強分泌能力以適應熱環(huán)境,形成熱習服后,由于機體對Na+重吸收的功能增強,人體汗腺分泌的Na+會顯著減少,但未闡述人體其余汗液成分變化。本試驗發(fā)現隨著濕熱訓練的進行,訓練組的汗鹽主要成分均呈下降趨勢,而且除乳酸外均第6天達到極值,隨后出現回升,考慮該時間為熱習服過程中機體適應程度的變化節(jié)點。

Consolazio等[12]研究表明熱習服后,汗液中Na+、K+成分丟失量明顯減少。本研究發(fā)現兩次測試汗鹽鈉、氯測量值存在統計學差異,與上述研究相符。本次試驗發(fā)現鉀測量值于訓練后測試時回升至訓練前水平,Knochel[13]研究表明由于腎素-血管緊張素-醛固酮系統的存在,在熱環(huán)境下,機體缺Na+不如缺K+嚴重。本實驗中尿素訓練前后雖有減少,但是其變化值無統計學意義。在熱應激下,人體排尿會減少,相應汗液的尿素排出量會因而升高,由于尿素主要為代謝來源,邱仞之[14]研究表明在熱習服之后,人體的代謝率會下降,因此,汗液中尿素的升降對熱習服的參考意義可能不大。同理,乳酸的下降值也應予以考慮是否有意義。

本次試驗由于受試者數量較少,訓練時間較短,未能完全模擬出熱習服過程,對于汗鹽中各種成分變化與熱習服程度未能作出解釋,宜在后續(xù)研究中針對性地設計試驗。

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