長(zhǎng)時(shí)間大負(fù)荷軍事訓(xùn)練對(duì)血漿生化標(biāo)志物的影響

彭 朋,薄 海,王大寧,刁秋霞,張 磊,秦永生

長(zhǎng)時(shí)間大負(fù)荷軍事訓(xùn)練對(duì)血漿生化標(biāo)志物的影響

彭 朋,薄 海,王大寧,刁秋霞,張 磊,秦永生

目的觀察長(zhǎng)時(shí)間大負(fù)荷軍事訓(xùn)練前后血漿生化標(biāo)志物的變化，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)亞臨床運(yùn)動(dòng)性橫紋肌溶解癥(exertional rhabdomyolysis ，ERM)及預(yù)防并發(fā)癥提供依據(jù)。方法選取30名武裝行軍士兵，由于訓(xùn)練中途退出7名隊(duì)員(感染、外傷等)，因此最終的樣本量為23名。分別測(cè)定訓(xùn)練前安靜時(shí)、訓(xùn)練后即刻和次日晨血鉀、血鈉、血漿晶體滲透壓、血漿肌酸激酶(CK)、血漿肌紅蛋白(Mb)和血漿游離DNA(cf-DNA)。結(jié)果血鉀、血鈉和血漿晶體滲透壓滲透壓在訓(xùn)練后即刻稍有增加(P<0.05或P<0.01)，在次日晨即恢復(fù)至訓(xùn)練前水平。訓(xùn)練后即刻CK升高了58.4%，Mb升高了2倍，次日晨CK達(dá)到訓(xùn)練前的5倍，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，Mb則明顯下降，但仍稍高于訓(xùn)練前水平，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05) 。cf-DNA在訓(xùn)練后明顯升高(P<0.01)，次日晨則恢復(fù)至訓(xùn)練前水平。結(jié)論長(zhǎng)時(shí)間大負(fù)荷軍事訓(xùn)練中常發(fā)生亞臨床性橫紋肌溶解癥(subclinical exertional rhabdomyolysis，SERM)，應(yīng)加強(qiáng)醫(yī)務(wù)監(jiān)督工作，監(jiān)測(cè)血漿生化標(biāo)志物對(duì)早期發(fā)現(xiàn)ERM并預(yù)防并發(fā)癥具有積極意義。

軍事訓(xùn)練；亞臨床橫紋肌溶解癥；肌酸激酶；肌紅蛋白；血漿游離DNA

由于武警部隊(duì)執(zhí)行任務(wù)的特殊性與突發(fā)性，經(jīng)常進(jìn)行連續(xù)數(shù)天的軍事訓(xùn)練演習(xí)或拉練，訓(xùn)練后有時(shí)會(huì)出現(xiàn)肌痛、肌無(wú)力和黑尿等癥狀，即橫紋肌溶解癥(rhabdomyolysis，RM)[1]，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致急性腎衰竭，病死率較高。美軍的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，在各種原因?qū)е碌腞M中，運(yùn)動(dòng)性ERM發(fā)生率高達(dá)35.6%，其次是創(chuàng)傷性RM為20.1%[2]，且發(fā)病率逐年增多。國(guó)內(nèi)尚無(wú)權(quán)威的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，只有零散的病例報(bào)道[3]。由于發(fā)生ERM的患者只有50%具有上述典型癥狀，而出現(xiàn)黑尿者占25%，因此對(duì)士兵血生化指標(biāo)進(jìn)行適時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)SERM，并給予適當(dāng)處理[4]。本研究擬觀察一次長(zhǎng)時(shí)間大負(fù)荷軍事訓(xùn)練對(duì)武警士兵心率(heart rate，HR)、血乳酸(lactic acid，LA)、血鉀、血鈉、血漿晶體滲透壓、血漿肌酸激酶(creatine kinase，CK)、肌紅蛋白(myoglobin，Mb)和血漿游離DNA(cell-free plasma DNA, cf-DNA)的影響，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)SERM及預(yù)防并發(fā)癥提供依據(jù)。

1 對(duì)象與方法

1.1 對(duì)象 選取武警某部武裝行軍士兵30名，均為男性，年齡(23.8±2.2)歲，身高(173±6)cm，體重(75.3±5.1)kg，參訓(xùn)年限(4.2±1.5)年。受試者均為平原士兵，繼往身體健康，無(wú)心血管疾病、糖尿病、慢性感染、骨骼肌病史，無(wú)其他嚴(yán)重疾患遺傳病史，無(wú)常規(guī)用藥史(包括營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)劑)，無(wú)煙酒嗜好。

1.2 訓(xùn)練安排 所有受試者負(fù)重30 kg進(jìn)行山地武裝行軍，訓(xùn)練時(shí)間10 h。訓(xùn)練過(guò)程中每名受試者均佩戴遙測(cè)心率表(Polar FS1，芬蘭)以監(jiān)測(cè)訓(xùn)練強(qiáng)度(心率表可對(duì)訓(xùn)練中的心率進(jìn)行積分并計(jì)算訓(xùn)練時(shí)的平均心率)。

1.3 取血和指標(biāo)測(cè)定 受試者于清晨安靜空腹?fàn)顟B(tài)下，前臂肘正中靜脈取血5 ml，離心取血漿。取血時(shí)間點(diǎn)分別為訓(xùn)練前安靜時(shí)、訓(xùn)練后即刻和次日清晨安靜時(shí)。血漿CK用酶動(dòng)力學(xué)法測(cè)定，半自動(dòng)生化分析儀(A6，北京)，血漿Mb用酶聯(lián)免疫法測(cè)定，酶標(biāo)儀(BIO-RAD 680，美國(guó))。血鉀、血鈉濃度利用酶法測(cè)定，測(cè)定儀器同CK。

血漿晶體滲透壓(mmol/L)=2×[血鈉(mmol/L)+血鉀(mmol/L)]+血糖(mmol/L)。

1.4 cf-DNA含量測(cè)定 用微量基因組DNA提取試劑盒(QIAamp DNA Blood Mini Kit，Qiagen，德國(guó))提取cf-DNA，方法按試劑盒中說(shuō)明進(jìn)行。取20 μl cf-DNA用Quant-iT dsDNA HS試劑盒和Qubit熒光儀測(cè)定cf-DNA含量[5]。

2 結(jié) 果

2.1 樣本量與臨床癥狀 由于訓(xùn)練中途退出7名隊(duì)員(感染、外傷等)，最終樣本量為23名。受試者訓(xùn)練結(jié)束后出現(xiàn)肌肉酸痛并隨時(shí)間推移而逐漸加重，但并無(wú)發(fā)熱、嘔吐、腹瀉，以及其他不適癥狀。未出現(xiàn)臨床癥狀性ERM及ERM并發(fā)癥(急性腎衰竭、電解質(zhì)紊亂等)。

2.2 各指標(biāo)的時(shí)程變化 訓(xùn)練前除血漿CK稍高于正常值上限(200 U/L)外，其他各指標(biāo)均在正常范圍內(nèi)，說(shuō)明身體功能處于良好狀態(tài)。訓(xùn)練后即刻HR為心率表記錄的整個(gè)訓(xùn)練過(guò)程的平均HR為161 次/min，訓(xùn)練后LA為5.9 mmol/L；次日晨HR較訓(xùn)練前升高了11 次/min(P<0.01)，LA亦高于訓(xùn)練前，提示身體處于疲勞狀態(tài)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01，表1)。

血鉀、血鈉和血漿晶體滲透壓在訓(xùn)練后即刻稍有增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，在次日晨即恢復(fù)至訓(xùn)練前水平。訓(xùn)練后即刻CK升高了58.4%，Mb升高了2倍，次日晨CK達(dá)到訓(xùn)練前的5倍，Mb則明顯下降，但仍稍高于訓(xùn)練前水平。cf-DNA在訓(xùn)練后明顯升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05，表1)。次日晨則恢復(fù)至訓(xùn)練前安靜時(shí)水平，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表1 武警士兵長(zhǎng)時(shí)間大負(fù)荷軍事訓(xùn)練各指標(biāo)的時(shí)程變化 ±s；n=23)

注：與訓(xùn)練前安靜時(shí)比較，①P<0.05，②P<0.01；與訓(xùn)練后即刻比較，③P<0.05，④P<0.01

3 討 論

ERM往往由于長(zhǎng)時(shí)間大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練引起，嚴(yán)重時(shí)可發(fā)生危及生命的并發(fā)癥，如肌紅蛋白尿?qū)е碌募毙阅I衰竭、電解質(zhì)紊亂引起的心律失常甚至心臟驟停、彌漫性血管內(nèi)凝血、多器官功能障礙綜合征等[6]，美軍報(bào)道其總病死率高達(dá)8%[7]。在本研究中，整個(gè)訓(xùn)練的平均HR為161 次/min，約為最大心率(220-年齡)的82%，乳酸稍高于4 mmol/L(無(wú)氧閾)，因此屬于大強(qiáng)度有氧訓(xùn)練為主、無(wú)氧訓(xùn)練為輔的混合供能訓(xùn)練方式。次日晨HR和乳酸均較訓(xùn)練前明顯升高，提示身體處于疲勞狀態(tài)。所有受試者并無(wú)典型的臨床癥狀(三聯(lián)征即肌無(wú)力、肌痛和黑尿)，由于血生化標(biāo)志物升高(CK、Mb等)，故稱(chēng)為亞臨床性ERM[4]。

安靜時(shí)，肌細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)完整、功能正常，CK極少透出細(xì)胞膜。本研究中受試者訓(xùn)練前安靜時(shí)血漿CK稍高于正常范圍(20～195 U/L)，接近運(yùn)動(dòng)員水平(300 U/L)，可能是長(zhǎng)期訓(xùn)練使安靜時(shí)的肌肉組織處于輕度損傷/凋亡狀態(tài)[8]。新生的更具生命力的細(xì)胞不斷代替異常肌細(xì)胞這一過(guò)程，是長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練提高身體運(yùn)動(dòng)能力的重要原因，也是機(jī)體的一種自我調(diào)節(jié)機(jī)制[9]。運(yùn)動(dòng)時(shí)，特別是長(zhǎng)時(shí)間大強(qiáng)度劇烈運(yùn)動(dòng)通過(guò)機(jī)械牽拉(機(jī)械性損傷)及肌細(xì)胞內(nèi)能量代謝紊亂，如ATP生成減少、鈉泵功能障礙、自由基產(chǎn)生、鈣超載等(代謝性損傷)造成肌節(jié)降解、膜通透性增加，甚至發(fā)生細(xì)胞凋亡與壞死，細(xì)胞內(nèi)容物漏出入血從而造成血清CK增高。本研究結(jié)果表明，血漿CK在訓(xùn)練后緩慢升高，訓(xùn)練后恢復(fù)期(次日晨)仍持續(xù)上升。一般認(rèn)為24～48 h達(dá)到峰值[10]，4～10 d逐漸下降至基礎(chǔ)水平[11]。臨床上將CK升高達(dá)到正常上限的5倍以上或超過(guò)1000 U/L作為ERM的診斷標(biāo)準(zhǔn)，但由于存在個(gè)體差異，加之訓(xùn)練后CK上升緩慢等因素，使用這一標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)造成誤診、漏診及延誤治療，不利于早期診斷。因此，提高診斷的準(zhǔn)確性，并進(jìn)一步探索其發(fā)病機(jī)制是亟待解決的問(wèn)題。

急性腎衰竭是ERM最嚴(yán)重的并發(fā)癥。大負(fù)荷訓(xùn)練后，Mb由骨骼肌細(xì)胞進(jìn)入血液，Mb對(duì)腎小管的直接毒性是急性腎衰竭發(fā)生的重要原因。Mb中的鐵催化自由基形成，亞鐵血紅素促進(jìn)脂質(zhì)過(guò)氧化，進(jìn)而導(dǎo)致腎小管細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的損傷。Mb分子量較小易迅速溢出肌細(xì)胞膜，其半衰期只有2～3 h[12]，因此，本研究中血Mb則在訓(xùn)練后顯著升高，出現(xiàn)峰值較CK早；Mb在次日晨雖仍高于訓(xùn)練前水平，但較訓(xùn)練后明顯下降，提示血中Mb的檢測(cè)對(duì)ERM早期(24 h內(nèi))的診斷具有特殊意義，Mb濃度變化判斷肌肉損傷的敏感性較血CK為好。此外，訓(xùn)練所致的急性腎衰竭可不伴有ERM，而且Mb并不是ERM所致急性腎衰竭的唯一原因，還可能與訓(xùn)練導(dǎo)致的脫水、腎臟缺血-再灌注損傷有關(guān)，所以利用血Mb確診ERM及腎臟損傷并不總是敏感的檢測(cè)指標(biāo)。

最近研究發(fā)現(xiàn)，大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)可導(dǎo)致多種細(xì)胞DNA損傷，非特異性DNA修復(fù)酶切除DNA損傷部位并釋放DNA片段，堿基特異性的修復(fù)酶切除相應(yīng)的堿基[13]，這些產(chǎn)物釋放入血形成cf-DNA[14]。本研究發(fā)現(xiàn)，訓(xùn)練后cf-DNA升高與血漿CK和Mb同步，說(shuō)明骨骼肌細(xì)胞凋亡、DNA片段的釋放可能是cf-DNA的主要來(lái)源。cf-DNA在次日晨即恢復(fù)至訓(xùn)練前水平，這與CK、Mb的變化規(guī)律不同，可能與肝臟和腎臟對(duì)cf-DNA的快速代謝有關(guān)，提示cf-DNA可能是診斷ERM早期、敏感的指標(biāo)之一。有研究指出，骨骼肌細(xì)胞并不是cf-DNA的唯一來(lái)源，訓(xùn)練后發(fā)生凋亡的腎小管細(xì)胞和白細(xì)胞均是cf-DNA的來(lái)源[15]。因此，訓(xùn)練后cf-DNA的升高是多種類(lèi)型細(xì)胞凋亡的結(jié)果，這提示cf-DNA對(duì)于不伴有ERM的急性腎衰竭可能有潛在的診斷價(jià)值。此外，F(xiàn)atouros等[14]指出，cf-DNA在力竭運(yùn)動(dòng)后即刻顯著升高(15倍)，在運(yùn)動(dòng)后30 min仍處于高峰(13倍)，之后開(kāi)始顯著下降，并在數(shù)小時(shí)內(nèi)迅速恢復(fù)至安靜水平，這與本研究結(jié)果一致。因此，采血時(shí)間是研究ERM與cf-DNA關(guān)系的關(guān)鍵因素，訓(xùn)練后30 min內(nèi)是最佳采血時(shí)間。

電解質(zhì)紊亂既是ERM的誘因也是ERM的并發(fā)癥[16]。在本研究中，血鉀、血鈉和滲透壓在訓(xùn)練后即刻稍有增加，但均在正常值范圍內(nèi)波動(dòng)，可能是長(zhǎng)時(shí)間訓(xùn)練發(fā)生高滲性脫水造成的。各指標(biāo)在次日晨即恢復(fù)至訓(xùn)練前水平，提示本研究中發(fā)生亞臨床性ERM同時(shí)并未造成嚴(yán)重的電解質(zhì)紊亂，可能與及時(shí)補(bǔ)充液體(糖鹽水)有關(guān)。但在軍事訓(xùn)練醫(yī)務(wù)監(jiān)督中，應(yīng)密切注意參訓(xùn)者的某些癥狀，如高熱、抽搐、嘔吐、腹瀉等，并及時(shí)對(duì)癥治療并調(diào)整訓(xùn)練計(jì)劃，預(yù)防電解質(zhì)紊亂造成的不良后果[17]。

在軍事訓(xùn)練中ERM時(shí)有發(fā)生(特別是新兵基礎(chǔ)訓(xùn)練期或武裝拉練時(shí))，嚴(yán)重威脅到官兵的生命健康。長(zhǎng)時(shí)間大負(fù)荷訓(xùn)練中發(fā)生ERM，由于早期缺乏特異性臨床表現(xiàn)而易被忽視、漏診、誤診、失治并引起致命性并發(fā)癥，因此積極預(yù)防尤為重要。可通過(guò)訓(xùn)練中的醫(yī)務(wù)監(jiān)督與機(jī)能監(jiān)控，及時(shí)調(diào)整訓(xùn)練負(fù)荷，合理安排組間間歇和恢復(fù)性訓(xùn)練，并加強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)、睡眠等恢復(fù)手段的應(yīng)用，避免出現(xiàn)ERM并發(fā)癥。監(jiān)測(cè)血漿生化標(biāo)志物(CK、Mb)特別是cf-DNA對(duì)于早期發(fā)現(xiàn)ERM、預(yù)防ERM并發(fā)癥具有積極意義。

[1] 刁秋霞,薄 海,秦永生,等. 軍事訓(xùn)練致肌肉損傷的發(fā)生機(jī)制及其生物化學(xué)標(biāo)志物[J]. 武警醫(yī)學(xué), 2013, 24(6): 523-525.

[2] Alpers J P, Jones L K. Natural history of exertional rhabdomyolysis: a population-based analysis[J]. Muscle Nerve, 2010, 42(4): 487-491.

[3] 羅 凱,汪賢聰. 行軍性橫紋肌溶解綜合征并發(fā)急性腎衰竭1例[J]. 武警醫(yī)學(xué), 2012, 23(12): 1088-1089.

[4] Have L, Drouet A. Isolated exercise-induced rhabdomyolysis of brachialis and brachioradialis muscles: an atypical clinical case[J]. Ann Phys Rehabil Med, 2011, 54(8): 525-529.

[5] 馮守東, 牛云杰. 不同訓(xùn)練強(qiáng)度對(duì)血漿游離DNA的影響[J]. 武漢體育學(xué)院學(xué)報(bào), 2012, 46(6): 78-91.

[6] 彭 朋,薄 海,張 磊, 等. 肌紅蛋白基因多態(tài)性與運(yùn)動(dòng)性肌肉損傷的相關(guān)性[J]. 武警醫(yī)學(xué), 2013, 24(2): 97-100.

[7] Krivickas L S. Recurrent rhabdomyolysis in a collegiate athlete: a case report[J]. Med Sci Sports Exerc, 2006, 38(3): 407-410.

[8] 彭 朋, 薄 海, 張 磊, 等. 長(zhǎng)期軍事訓(xùn)練對(duì)氧化應(yīng)激水平和DNA損傷的影響[J]. 中國(guó)急救復(fù)蘇與災(zāi)害醫(yī)學(xué)雜志, 2011, 6(11): 948-950.

[9] Pua H H, Guo J, Komatsu M,etal. Autophagy is essential for mitochondrial clearance in mature T lymphocytes[J]. J Immunol, 2009, 182(7): 4046-4055.

[10] Staubli M, Roessler B, Kochli H P,etal. Creatine kinase and creatine kinase MB in endurance runners and in patients with myocardial infarction[J]. Eur J Appl Physiol Occup Physiol, 1985, 54(1): 40-45.

[11] Ehlers G G, Ball T E, Liston L. Creatine kinase levels are elevated during 2-A-Day practices in collegiate football players[J]. J Athl Train, 2002, 37(2): 151-156.

[12] 章梅華, 盧曉陽(yáng), 楊志海, 等. 橫紋肌溶解癥及其發(fā)病機(jī)制研究進(jìn)展[J]. 中華急診醫(yī)學(xué)雜志, 2010, 19(11): 1226-1228.

[13] Kruger K, Frost S, Most E,etal. Exercise affects tissue lymphocyte apoptosis via redox-sensitive and Fas-dependent signaling pathways[J]. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol, 2009, 296(5): R1518-1527.

[14] Fatouros I G, Jamurtas A Z, Nikolaidis M G,etal. Time of sampling is crucial for measurement of cell-free plasma DNA following acute aseptic inflammation induced by exercise[J]. Clin Biochem, 2010, 43(16-17): 1368-1370.

[15] Breitbach S, Tug S, Simon P. Circulating cell-free DNA: an up-coming molecular marker in exercise physiology[J]. Sports Med, 2012, 42(7): 565-586.

[16] Iversen E, Rostad V. Low-load ischemic exercise-induced rhabdomyolysis[J]. Clin J Sport Med, 2010, 20(3): 218-219.

[17] Hannah-Shmouni F, McLeod K, Sirrs S. Recurrent exercise-induced rhabdomyolysis[J]. CMAJ, 2012, 184(4): 426-430.

(2014-02-08收稿 2014-04-20修回)

(責(zé)任編輯 郭 青)

Exertionalrhabdomyolysisinprolongedstrenuousmilitarytraining

PENG Peng, BO Hai, WANG Daning, DIAO Qiuxia, ZHANG Lei, and QIN Yongsheng. Medical Training Department，Logistics University of Chinese People’s Armed Police Forces, Tianjin 300309, China

ObjectiveTo study the effects of prolonged strenuous military training on plasma biological markers and provide evidence of screening subclinical exertional rhabdomyolysis (ERM) and preventing occurrence of complication.MethodsTwenty-three soldiers had a march in battle gear; and heart rate (HR), blood lactic acid (LA), blood potassium, blood sodium, plasma crystal osmotic pressure, creatine kinase (CK), myoglobin (Mb) and cell-free plasma DNA (cf-DNA) were determined on pre-training at rest, immediately post-training and in the next morning at rest.ResultsBlood potassium, blood sodium and plasma crystal osmotic pressure post-training slightly rose (P<0.05 orP<0.01) and recovered in next morning (P>0.05). CK and Mb post-training increased by 58.4% (P<0.05) and 200% (P<0.01),respectively, while in next morning, CK level reached 5 times that pre-training (P<0.01) and Mb reduced significantly (P<0.01) but was still higher than pre-training (P<0.05). Cf-DNA elevated obviously post-training (P<0.01) and restored to pre-training level in next morning (P>0.05).ConclusionsProlonged strenuous military training usually causes subclinical ERM and medical supervision should be enhanced before and after training. It is significant to monitor plasma biological markers for early detection of ERM and prevention of ERM complication.

military training; subclinical exertional rhabdomyolysis; creatine kinase; myoglobin; cell-free plasma DNA

武警部隊(duì)后勤科研項(xiàng)目(WJHQ2012-21)、武警部隊(duì)后勤部衛(wèi)生部科研項(xiàng)目(WJHQWSB2013-05)

彭 朋，博士，講師，E-mail:doctorpeng2006@126.com

300309天津，武警后勤學(xué)院軍事訓(xùn)練醫(yī)學(xué)教研室

秦永生，E-mail:qinyongshengtj@126.com

R804.23