運(yùn)動(dòng)時(shí)的環(huán)境溫度對(duì)人體能量代謝的影響

王嫚嫚

運(yùn)動(dòng)時(shí)環(huán)境溫度對(duì)人體的體溫調(diào)節(jié)機(jī)制的及能量代謝的影響。在不同的環(huán)境溫度下時(shí)，機(jī)體為維持自身體溫的穩(wěn)定并適應(yīng)環(huán)境，對(duì)自身體溫進(jìn)行調(diào)控，同時(shí)能力代謝也受到影響。為體育運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域環(huán)境溫度和體感溫度的設(shè)置及監(jiān)測(cè)提供參考。

1 人體的體溫調(diào)節(jié)機(jī)制

1.1 產(chǎn)熱與散熱

在高溫環(huán)境下人體運(yùn)動(dòng)，體內(nèi)可以基于實(shí)時(shí)調(diào)整中樞神經(jīng)系統(tǒng)的溫度自動(dòng)控制內(nèi)分泌，如汗腺，骨骼肌和皮膚細(xì)微血管等進(jìn)行體溫的自動(dòng)調(diào)節(jié)，使得機(jī)體的熱量產(chǎn)熱與體溫散熱活動(dòng)過程相對(duì)均勻。因此人體的代謝率和環(huán)境溫度變化直接性地影響到了人體溫度的正常變化。長期持續(xù)的高低熱環(huán)境可使人體心血管中樞系統(tǒng)、體溫調(diào)節(jié)、體液調(diào)節(jié)達(dá)到人體可承受的最佳極限。機(jī)體很可能自然地出現(xiàn)心血管緊張程度顯著升高、核心體溫升高、中樞神經(jīng)系統(tǒng)疲勞、肌糖原消耗明顯減少、大量體液流失等一系列強(qiáng)烈的應(yīng)激作用。隨著熱應(yīng)激和運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間不斷地延長，導(dǎo)致局部肌肉氧含量急劇減少，代謝物大量堆積，造成局部肌肉出現(xiàn)疲勞、痙攣等不良反應(yīng)。而且當(dāng)我們?nèi)梭w內(nèi)部保持安靜的活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，骨骼肌也會(huì)產(chǎn)出熱量，但是所產(chǎn)出的熱量僅僅占到了我們機(jī)體全部活動(dòng)產(chǎn)出的總熱量的20%。在進(jìn)行人體活動(dòng)時(shí)，骨骼肌組織所需要消耗的熱量約有75%被轉(zhuǎn)換成了熱能，產(chǎn)生的熱量明顯增多，占全部骨骼機(jī)組織總熱量的90%左右。當(dāng)身體在高溫環(huán)境中運(yùn)動(dòng)時(shí)，肌肉上產(chǎn)生的熱量不是通過傳導(dǎo)的方式消散，而是通過汗液的蒸發(fā)帶走。而蒸發(fā)散熱主要依賴于其周圍的水分飽和度，即體表周圍相應(yīng)區(qū)域的濕度。

1.2 脫水

當(dāng)體內(nèi)環(huán)境氣候溫度過高時(shí)，機(jī)體為了有效地保證體內(nèi)核心體溫的恒定，以大量水分向體外排出的途徑把體內(nèi)多余的水分和熱量向體外快速地排出，使體液大量流入或遺漏，丟失增多，造成機(jī)體脫水。此時(shí)由于體內(nèi)水鹽代謝紊亂而出現(xiàn)失衡，血腦細(xì)胞透明度也就會(huì)隨之有所改變，大腦中某些關(guān)鍵地方的人體血流就很有可能因此而有所幅度的減少。研究通過對(duì)斷層掃描進(jìn)一步觀察我們可以清楚地發(fā)現(xiàn)，在口渴或者是脫水受到誘導(dǎo)時(shí)，大腦前部皮層的全部血流量都會(huì)重新均勻地分布，使初級(jí)人的軀體前部能夠感知到運(yùn)動(dòng)皮層、運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)、頭骨和大腦額葉前部能夠感知到運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)發(fā)生變化。脫水反應(yīng)可直接嚴(yán)重影響某些單胺酸中樞神經(jīng)遞質(zhì)的分泌，破壞膽堿，間接影響中樞神經(jīng)過敏癥各肌神經(jīng)接點(diǎn)。此外，脫水可直接激活下丘腦-垂體-腎上腺皮質(zhì)的軸，使其產(chǎn)生一系列垂體應(yīng)激激素。這些反應(yīng)都可能是對(duì)于進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的某些機(jī)體有負(fù)面作用。脫水率一旦達(dá)到了5%以上，那么運(yùn)動(dòng)員的體重可能就有所輕微減少、精神失常、昏迷甚至可能是突然死亡。

1.2.1 高溫對(duì)能量代謝的影響

研究表示，機(jī)體的溫度可以在一定范圍內(nèi)適度地升高，引起體內(nèi)部分代謝酶活性的升高，促進(jìn)了機(jī)體正常的新陳代謝。Febbraio等讓13名耐力運(yùn)動(dòng)員分別在環(huán)境氣候溫度分別設(shè)定為20℃、40℃，相對(duì)濕度分別設(shè)定為20%的環(huán)境中，以70% VO2max的最佳人群運(yùn)動(dòng)時(shí)間和強(qiáng)度，進(jìn)行40分鐘的運(yùn)動(dòng)，結(jié)果表明，環(huán)境氣候溫度分別設(shè)定為40℃的一組人群在運(yùn)動(dòng)后，血液中所含的兒茶酚胺濃度較高。明顯地比較低于其他環(huán)境氣候溫度20℃的人群。血漿中的兒茶酚胺酶含量增多可以通過激活磷酸酶，加快肌內(nèi)糖原的轉(zhuǎn)移，使血糖和血乳酸水平升高。在這種高溫的環(huán)境下進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于體溫的各個(gè)調(diào)節(jié)點(diǎn)都向上移，此時(shí)如果體溫的調(diào)節(jié)點(diǎn)升高，心率就有機(jī)會(huì)逐漸增加，體內(nèi)部分激素的水平就有機(jī)會(huì)發(fā)生變化，這些各種受到影響的因素均很有可能也就會(huì)直接引起人體內(nèi)新陳代謝功能的減退和增高。一般認(rèn)為，體溫每升高1℃，基礎(chǔ)代謝率就可能提高13%。Consolazio等的研究表明，當(dāng)士兵們?cè)谏衬泄ぷ鲿r(shí)，熱能的消耗量就會(huì)隨著氣候和溫度的不同而有所改變。在環(huán)境溫度范圍內(nèi)為21℃以上，29.4℃以下時(shí)，能量的消耗與傳統(tǒng)方法沒有太大差異。但當(dāng)溫度提高到29.4-37.8℃時(shí)，能源的消耗比就會(huì)明顯地提高。另外，機(jī)體為了能夠保持散熱，心血管系統(tǒng)的活動(dòng)緊張程度的加劇，汗腺的活動(dòng)和功能的增強(qiáng)等也會(huì)導(dǎo)致代謝率的增加。分析認(rèn)為高溫高濕下機(jī)體的呼吸頻率和每分通氣量提高，促進(jìn)機(jī)體進(jìn)行有氧代謝能力。

1.2.2 低溫對(duì)能量代謝的影響

Flore等人研究發(fā)現(xiàn)，在低溫10℃和30℃兩種不同的環(huán)境下，低溫10℃下機(jī)體內(nèi)的血乳酸濃度升高，分析認(rèn)為在10℃機(jī)體內(nèi)糖類會(huì)參與供能，由于糖類物質(zhì)是產(chǎn)熱的主要供能物質(zhì)，因此，在低溫條件下，糖類物質(zhì)會(huì)被大量消耗。Ganon等人對(duì)采用65% VO2max強(qiáng)度對(duì)健康男性在3℃和20℃環(huán)境下進(jìn)行持續(xù)90min運(yùn)動(dòng)后發(fā)現(xiàn)，在股外側(cè)取肉樣顯示在3℃肌糖原量利用減少，但呼吸商升高，分析認(rèn)為可能是因?yàn)榈蜏丨h(huán)境下機(jī)體戰(zhàn)栗對(duì)糖的利用增加導(dǎo)致肌肉內(nèi)糖含量減少，進(jìn)而來維持機(jī)體的核心溫度。

2 結(jié)語

綜上所述，運(yùn)動(dòng)時(shí)的環(huán)境溫度對(duì)人體能量代有一定的影響，在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練時(shí)應(yīng)注意其影響。

（作者單位：南京體育學(xué)院）