长时间大负荷军事训练对血浆生化标志物的影响

彭 朋,薄 海,王大宁,刁秋霞,张 磊,秦永生

长时间大负荷军事训练对血浆生化标志物的影响

彭 朋,薄 海,王大宁,刁秋霞,张 磊,秦永生

目的观察长时间大负荷军事训练前后血浆生化标志物的变化，为及时发现亚临床运动性横纹肌溶解症(exertional rhabdomyolysis ，ERM)及预防并发症提供依据。方法选取30名武装行军士兵，由于训练中途退出7名队员(感染、外伤等)，因此最终的样本量为23名。分别测定训练前安静时、训练后即刻和次日晨血钾、血钠、血浆晶体渗透压、血浆肌酸激酶(CK)、血浆肌红蛋白(Mb)和血浆游离DNA(cf-DNA)。结果血钾、血钠和血浆晶体渗透压渗透压在训练后即刻稍有增加(P<0.05或P<0.01)，在次日晨即恢复至训练前水平。训练后即刻CK升高了58.4%，Mb升高了2倍，次日晨CK达到训练前的5倍，差异有统计学意义(P<0.01)，Mb则明显下降，但仍稍高于训练前水平，差异有统计学意义(P<0.05) 。cf-DNA在训练后明显升高(P<0.01)，次日晨则恢复至训练前水平。结论长时间大负荷军事训练中常发生亚临床性横纹肌溶解症(subclinical exertional rhabdomyolysis，SERM)，应加强医务监督工作，监测血浆生化标志物对早期发现ERM并预防并发症具有积极意义。

军事训练；亚临床横纹肌溶解症；肌酸激酶；肌红蛋白；血浆游离DNA

由于武警部队执行任务的特殊性与突发性，经常进行连续数天的军事训练演习或拉练，训练后有时会出现肌痛、肌无力和黑尿等症状，即横纹肌溶解症(rhabdomyolysis，RM)[1]，严重时可导致急性肾衰竭，病死率较高。美军的调查研究发现，在各种原因导致的RM中，运动性ERM发生率高达35.6%，其次是创伤性RM为20.1%[2]，且发病率逐年增多。国内尚无权威的统计数据，只有零散的病例报道[3]。由于发生ERM的患者只有50%具有上述典型症状，而出现黑尿者占25%，因此对士兵血生化指标进行适时监测，能够及时发现SERM，并给予适当处理[4]。本研究拟观察一次长时间大负荷军事训练对武警士兵心率(heart rate，HR)、血乳酸(lactic acid，LA)、血钾、血钠、血浆晶体渗透压、血浆肌酸激酶(creatine kinase，CK)、肌红蛋白(myoglobin，Mb)和血浆游离DNA(cell-free plasma DNA, cf-DNA)的影响，为及时发现SERM及预防并发症提供依据。

1 对象与方法

1.1 对象 选取武警某部武装行军士兵30名，均为男性，年龄(23.8±2.2)岁，身高(173±6)cm，体重(75.3±5.1)kg，参训年限(4.2±1.5)年。受试者均为平原士兵，继往身体健康，无心血管疾病、糖尿病、慢性感染、骨骼肌病史，无其他严重疾患遗传病史，无常规用药史(包括营养补剂)，无烟酒嗜好。

1.2 训练安排 所有受试者负重30 kg进行山地武装行军，训练时间10 h。训练过程中每名受试者均佩戴遥测心率表(Polar FS1，芬兰)以监测训练强度(心率表可对训练中的心率进行积分并计算训练时的平均心率)。

1.3 取血和指标测定 受试者于清晨安静空腹状态下，前臂肘正中静脉取血5 ml，离心取血浆。取血时间点分别为训练前安静时、训练后即刻和次日清晨安静时。血浆CK用酶动力学法测定，半自动生化分析仪(A6，北京)，血浆Mb用酶联免疫法测定，酶标仪(BIO-RAD 680，美国)。血钾、血钠浓度利用酶法测定，测定仪器同CK。

血浆晶体渗透压(mmol/L)=2×[血钠(mmol/L)+血钾(mmol/L)]+血糖(mmol/L)。

1.4 cf-DNA含量测定 用微量基因组DNA提取试剂盒(QIAamp DNA Blood Mini Kit，Qiagen，德国)提取cf-DNA，方法按试剂盒中说明进行。取20 μl cf-DNA用Quant-iT dsDNA HS试剂盒和Qubit荧光仪测定cf-DNA含量[5]。

2 结 果

2.1 样本量与临床症状 由于训练中途退出7名队员(感染、外伤等)，最终样本量为23名。受试者训练结束后出现肌肉酸痛并随时间推移而逐渐加重，但并无发热、呕吐、腹泻，以及其他不适症状。未出现临床症状性ERM及ERM并发症(急性肾衰竭、电解质紊乱等)。

2.2 各指标的时程变化 训练前除血浆CK稍高于正常值上限(200 U/L)外，其他各指标均在正常范围内，说明身体功能处于良好状态。训练后即刻HR为心率表记录的整个训练过程的平均HR为161 次/min，训练后LA为5.9 mmol/L；次日晨HR较训练前升高了11 次/min(P<0.01)，LA亦高于训练前，提示身体处于疲劳状态，差异有统计学意义(P<0.01，表1)。

血钾、血钠和血浆晶体渗透压在训练后即刻稍有增加，差异有统计学意义(P<0.05)，在次日晨即恢复至训练前水平。训练后即刻CK升高了58.4%，Mb升高了2倍，次日晨CK达到训练前的5倍，Mb则明显下降，但仍稍高于训练前水平。cf-DNA在训练后明显升高，差异有统计学意义(P<0.05，表1)。次日晨则恢复至训练前安静时水平，差异无统计学意义。

表1 武警士兵长时间大负荷军事训练各指标的时程变化 ±s；n=23)

注：与训练前安静时比较，①P<0.05，②P<0.01；与训练后即刻比较，③P<0.05，④P<0.01

3 讨 论

ERM往往由于长时间大强度运动训练引起，严重时可发生危及生命的并发症，如肌红蛋白尿导致的急性肾衰竭、电解质紊乱引起的心律失常甚至心脏骤停、弥漫性血管内凝血、多器官功能障碍综合征等[6]，美军报道其总病死率高达8%[7]。在本研究中，整个训练的平均HR为161 次/min，约为最大心率(220-年龄)的82%，乳酸稍高于4 mmol/L(无氧阈)，因此属于大强度有氧训练为主、无氧训练为辅的混合供能训练方式。次日晨HR和乳酸均较训练前明显升高，提示身体处于疲劳状态。所有受试者并无典型的临床症状(三联征即肌无力、肌痛和黑尿)，由于血生化标志物升高(CK、Mb等)，故称为亚临床性ERM[4]。

安静时，肌细胞膜结构完整、功能正常，CK极少透出细胞膜。本研究中受试者训练前安静时血浆CK稍高于正常范围(20～195 U/L)，接近运动员水平(300 U/L)，可能是长期训练使安静时的肌肉组织处于轻度损伤/凋亡状态[8]。新生的更具生命力的细胞不断代替异常肌细胞这一过程，是长期运动训练提高身体运动能力的重要原因，也是机体的一种自我调节机制[9]。运动时，特别是长时间大强度剧烈运动通过机械牵拉(机械性损伤)及肌细胞内能量代谢紊乱，如ATP生成减少、钠泵功能障碍、自由基产生、钙超载等(代谢性损伤)造成肌节降解、膜通透性增加，甚至发生细胞凋亡与坏死，细胞内容物漏出入血从而造成血清CK增高。本研究结果表明，血浆CK在训练后缓慢升高，训练后恢复期(次日晨)仍持续上升。一般认为24～48 h达到峰值[10]，4～10 d逐渐下降至基础水平[11]。临床上将CK升高达到正常上限的5倍以上或超过1000 U/L作为ERM的诊断标准，但由于存在个体差异，加之训练后CK上升缓慢等因素，使用这一标准可能会造成误诊、漏诊及延误治疗，不利于早期诊断。因此，提高诊断的准确性，并进一步探索其发病机制是亟待解决的问题。

急性肾衰竭是ERM最严重的并发症。大负荷训练后，Mb由骨骼肌细胞进入血液，Mb对肾小管的直接毒性是急性肾衰竭发生的重要原因。Mb中的铁催化自由基形成，亚铁血红素促进脂质过氧化，进而导致肾小管细胞结构和功能的损伤。Mb分子量较小易迅速溢出肌细胞膜，其半衰期只有2～3 h[12]，因此，本研究中血Mb则在训练后显著升高，出现峰值较CK早；Mb在次日晨虽仍高于训练前水平，但较训练后明显下降，提示血中Mb的检测对ERM早期(24 h内)的诊断具有特殊意义，Mb浓度变化判断肌肉损伤的敏感性较血CK为好。此外，训练所致的急性肾衰竭可不伴有ERM，而且Mb并不是ERM所致急性肾衰竭的唯一原因，还可能与训练导致的脱水、肾脏缺血-再灌注损伤有关，所以利用血Mb确诊ERM及肾脏损伤并不总是敏感的检测指标。

最近研究发现，大强度运动可导致多种细胞DNA损伤，非特异性DNA修复酶切除DNA损伤部位并释放DNA片段，碱基特异性的修复酶切除相应的碱基[13]，这些产物释放入血形成cf-DNA[14]。本研究发现，训练后cf-DNA升高与血浆CK和Mb同步，说明骨骼肌细胞凋亡、DNA片段的释放可能是cf-DNA的主要来源。cf-DNA在次日晨即恢复至训练前水平，这与CK、Mb的变化规律不同，可能与肝脏和肾脏对cf-DNA的快速代谢有关，提示cf-DNA可能是诊断ERM早期、敏感的指标之一。有研究指出，骨骼肌细胞并不是cf-DNA的唯一来源，训练后发生凋亡的肾小管细胞和白细胞均是cf-DNA的来源[15]。因此，训练后cf-DNA的升高是多种类型细胞凋亡的结果，这提示cf-DNA对于不伴有ERM的急性肾衰竭可能有潜在的诊断价值。此外，Fatouros等[14]指出，cf-DNA在力竭运动后即刻显著升高(15倍)，在运动后30 min仍处于高峰(13倍)，之后开始显著下降，并在数小时内迅速恢复至安静水平，这与本研究结果一致。因此，采血时间是研究ERM与cf-DNA关系的关键因素，训练后30 min内是最佳采血时间。

电解质紊乱既是ERM的诱因也是ERM的并发症[16]。在本研究中，血钾、血钠和渗透压在训练后即刻稍有增加，但均在正常值范围内波动，可能是长时间训练发生高渗性脱水造成的。各指标在次日晨即恢复至训练前水平，提示本研究中发生亚临床性ERM同时并未造成严重的电解质紊乱，可能与及时补充液体(糖盐水)有关。但在军事训练医务监督中，应密切注意参训者的某些症状，如高热、抽搐、呕吐、腹泻等，并及时对症治疗并调整训练计划，预防电解质紊乱造成的不良后果[17]。

在军事训练中ERM时有发生(特别是新兵基础训练期或武装拉练时)，严重威胁到官兵的生命健康。长时间大负荷训练中发生ERM，由于早期缺乏特异性临床表现而易被忽视、漏诊、误诊、失治并引起致命性并发症，因此积极预防尤为重要。可通过训练中的医务监督与机能监控，及时调整训练负荷，合理安排组间间歇和恢复性训练，并加强营养、睡眠等恢复手段的应用，避免出现ERM并发症。监测血浆生化标志物(CK、Mb)特别是cf-DNA对于早期发现ERM、预防ERM并发症具有积极意义。

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(2014-02-08收稿 2014-04-20修回)

(责任编辑 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

武警部队后勤科研项目(WJHQ2012-21)、武警部队后勤部卫生部科研项目(WJHQWSB2013-05)

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

300309天津，武警后勤学院军事训练医学教研室

秦永生，E-mail:qinyongshengtj@126.com

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