李建辉
低氧训练中糖——电解质饮料补充对血清CK活性的影响*
李建辉
(广州科技贸易职业学院体育教研室,广东 广州 511442)
探讨低氧训练中糖——电解质饮料补充对血清肌酸激酶CK活性的影响,为低氧训练中的合理补液提供参考依据。8名健康的体育学院学生在常氧和低氧环境(低氧帐篷模拟2500米海拔,氧浓度为15.4%以下70%VO2max负荷进行不补液和补充佳得乐运动饮料运动至力竭,测定受试者运动前、运动后即刻和运动后30分钟心率、血压、血乳酸、血清CK活性,并记录运动过程中每5分钟的心率变化。(1)运动后即刻,NC组和HE组血清CK均升高,但只有NC组血清CK升高具有显著性(P<0.05),NF组和HF组血清CK较运动前均略有降低(P>0.05);(2)和对应的不补液组比较,补液组血乳酸和心率升高幅度较小,运动时间显著较长。70%VO2max低氧训练中糖——电解质饮料补充能降低运动后血清CK浓度,降低运动中心率上升幅度,延缓疲劳出现的时间,提高运动能力。
低氧训练;糖——电解质饮料;肌酸激酶;血乳酸;心率
血清肌酸激酶( Creatine Kinase,CK)与哺乳动物能量代谢密切相关,亦是一种肌细胞新陈代谢过程中的关键酶。大多数研究表明,剧烈运动后血清CK活性显著升高[1],CK活性的升高,因典型地表现在仅从有损伤的肌肉中漏出,故一直作为肌细胞膜损伤或细胞膜渗透性改变的指示剂,被广泛应用于运动训练的监控当中[2]。低氧环境下模拟高原训练(低住高练)是在传统高原训练和高住低练训练法基础上发展起来的,这种训练法既可发挥高原缺氧和运动双重刺激对机体的有益影响,又能避免高原低氧不利于身体恢复的缺点,并越来越多地应用于运动训练中,但急性低氧暴露可导致急性利尿,引起低氧环境下的脱水,降低运动能力[3],因此,低氧训练时的合理补液就显得尤为重要。截至目前,虽然已有不少关于低氧训练的研究,但有关低氧训练时补液的研究则较少,低氧运动时糖——电解质饮料补充对血清CK活性影响的研究鲜见报道。本研究拟结合环境变化(常氧和低氧)以及补液与否对受试者70%VO2max恒定负荷运动至力竭时的运动时间、心率、血压、血乳酸、血清CK活性进行研究,以期为低氧训练和低氧健身时的合理补液提供生理学依据,也为进一步完善低氧训练理论提供实验参考。
8名健康的华南师范大学体育科学学院运动人体科学男生,年龄(24.9±1.3)岁,身高(173.4±4.5)cm,体重(67.43±8.04)kg,最大吸氧(44.2±3.9)mL/(kg.min),自愿参加试验。根据试验条件分为:常氧不补液运动(常氧对照NC)、常氧补液运动(NF)、低氧不补液运动(低氧对照组HE)、低氧补液运动(HF)4个实验,四次实验的常氧和低氧环境根据随机分配的原则进行,但同一环境下不补液组先进行实验。
1.2.1 实验采用直立蹬车运动,蹬踏功率自行车的频率为60转/分,以70%VO2max对应的负荷运动至力竭。每名受试者按实验分组分别进行四次运动,各次运动实验在同一时间段进行(上午08∶30—11∶30),每次运动间隔一周。
1.2.2最大吸氧量(VO2max)测定及运动负荷的确定: 正式实验前1W测试受试者VO2max。测试前在功率自行车上进行2min热身运动,使心率达到110次/min左右,休息2min后以80W为起始负荷,以60r/min的频率蹬车,每分钟递增10W,用自动气体分析仪测定最大摄氧量。根据VO2max的测试结果,确定摄氧量和运动负荷的线性方程,由线性方程来找出70% V02max相对应的运动负荷[4]。
1.2.3 力竭判定标准
大汗,呼吸困难;本次实验的蹬速控制在60转/分,力竭时蹬速不能维持在>45转/分,受试者主观达到力竭。
1.2.4 补液组补液方式: 按美国运动医学会(ACSM)推荐量补液,运动中每15min补充一次糖——电解质饮料150-200ml (佳得乐运动饮料,糖质量分数6%,钠离子质量浓度0.12 mg/mL,钾离子质量浓度0.12mg/mL,渗透压290 mOsm/kg),具体补液量为同一氧环境下不补液运动出汗量的80%。
1.3 运动环境:常氧和低氧2个运动环境。低氧运动在低氧帐篷内进行,低氧氧含量为15.4%,相当于海拔2500m高度,大气压为常压,低氧运动时采用PM-8000便携式多参数监护仪进行血氧饱和度的检测,实验期间温度控制在(20±2)℃,湿度控制在(60±5)%。
受试者在每次实验日前三天不进行大强度剧烈运动,前一晚22:00后禁食禁水。实验当天先测定体重(裸重)、晨尿比重(如果出现自然脱水,尿比重大于1.02,则在实验前适量补充水)、并分别于运动前、运动后即刻、运动后15分钟和运动后30分钟测受试者心率、血压、血乳酸、血浆渗透压、裸重并抽肘静脉血2mL测血清CK活性,记录运动中每5分钟的心率和受试者的主观感觉,以上指标试剂盒购自南京建成生物工程研究所,并严格按试剂盒要求进行操作。
如表1所示,运动后即刻,NC组血清CK活性显著升高(P<0.05),HE组血清CK活性虽然也升高,但和运动前比较无显著性差异(P>0.05),NF组和HF组血清CK均略有降低(P>0.05);运动后30分,NC、HE和HF组血清CK基本恢复到运动前的水平(P>0.05),而NF组血清CK呈继续下降趋势。
如表2所示,运动后即刻,实验各组的血乳酸浓度均显著升高(P<0.05),HE组血乳酸浓度显著高于NC组(P<0.05),和相同环境的不补液组比较,补液组血乳酸升高幅度相对较小,但组间差异不具有显著性(P>0.05);运动后15min,各组血乳酸浓度均有所下降,但只有HE组和HF组表现明显(P<0.05);至运动后30min,各组血乳酸浓度较其运动后即刻都有显著性下降(P<0.05)。
表1 实验各组运动前后血清中CK活性变化(±S) u/L
注:(1)表示与运动前比较p<0.05
表2 实验各组运动前后血乳酸浓度变化(±S) mmol/L
注:(1)与运动前比较P<0.05;(2)与运动后即刻比较P<0.05;(3)与NC组比较P<0.05
如图1所示,HE组运动过程中心率增加较NC组快,NF组心率上升最缓慢,HE组和HF组心率——时间曲线在开始阶段几乎重合,而随运动时间的持续,HF组曲线右移,心率上升相对缓慢。NF组运动时间显著长于NC组(P<0.05),HF组运动时间显著长于HE组(P<0.05)。
图1 运动中心率——时间曲线
肌酸激酶(Creatine kinase,CK)是机体ATP-CP系统代谢的关键酶之一,是骨骼肌中重要的代谢酶,是骨骼肌渗出物,它可通过催化ATP与肌酸可逆反应生成ADP和磷酸肌酸,而参与细胞内的能量供应活动。在正常情况下,肌细胞膜结构完整、功能正常,肌细胞内的CK极少透过肌细胞膜,血清CK活性得以维持在正常范围。由于CK与其他酶相比,不仅分子量小,容易脱离细胞,而且能通过肝脏网状内皮细胞系统得到较快的分解,所以大强度[5]或/和长时间运动后[6],出现肌细胞膜通透性增加和结构完整性的受损,CK易漏出肌细胞进入周围血液循环的量增加,血清CK水平也相应增高[5]。吴秀琴等[9]的研究表明,一次力竭游泳运动后SD大鼠血清CK、LDH含量显著升高(P<0.05),与单纯力竭游泳运动组大鼠比较,先进行4周茶多酚补充 (300 mg/kg/d茶多酚灌胃)再进行1次游泳力竭运动的大鼠血清CK、LDH活性显著降低(P<0.05),运动时间也明显较长,提示,茶多酚补充能有效降低骨骼肌损伤程度,提高运动能力。另有研究表明,低氧环境下一次性跑台力竭运动后,SD大鼠血清CK显著升高[7],且不同模式的低氧训练均能引起血清CK的增高[8]。本实验中,运动后即刻,常氧不补液组NC组血清CK显著升高(P<0.05)(见表1),与上述研究结果基本相同,HE组血清CK虽然也升高,但和运动前比较无显著性差异(P>0.05),分析可能是低氧运动至力竭的时间相对较短,还不足以引起血清CK的显著变化有关。NF组血清CK较运动前略有降低(P>0.05),这与吴秀琴等的研究结果基本相符,低氧补液力竭运动组(HF组)血清CK略有降低,但和运动前比较并无显著性差异(P>0.05)。本实验中,运动后即刻,补液组NF和HF的血乳酸浓度虽然也升高,但升高幅度较对应的不补液组相对较低,血乳酸恢复也相对较快,运动中心率的上升幅度相对较小,运动时间显著较长(见图1),提示,运动中糖——电解质饮料补充均能降低运动后血清CK的浓度,延缓心率上升速度和疲劳出现的时间,提高运动能力。运动后即刻,低氧补液组HF组血清CK 略有降低的原因可能是由于运动过程中,外源性补充糖——电解质饮料补充改善了运动中的血糖状况,降低运动中能量消耗速度和乳酸堆积程度(见表2),间接使细胞膜通透性降低,进而降低了血清CK浓度有关。运动后30分钟,HF组、NC和HE组血清CK浓度基本恢复到运动前,而NF组血清CK 浓度呈持续下降趋势,分析可能是由于NF组由于补液使细胞通透性降低有关,具体原因尚不清除,有待进一步研究探讨。
70%VO2max低氧训练中糖——电解质饮料补充能降低运动后血清CK的浓度,降低运动中心率上升速度,推迟疲劳出现的时间,提高运动能力。
[1]袁青.血清肌酸激酶的运动训练负荷监控作用研究述评[J].体育学刊,2007,14(6):40-43.
[2]Lee J,Goldfarb A H,Rescino M H, et al. Eccentric exercise effect on blood oxidative stress markers and delayed onset of muscle soreness[J].Med Sci Sports Exerc,2002,34(3):443-448.
[3] Hildebrandt W, Ottenbacher A, Schuster M, et al. Diuretic effect of hypoxia, hypocapnia, and hyperpnea in humans: relation to hormones and O(2) chemosensitivity[J].J Appl Physiol,2000,88(2):599-610.
[4]马国东.渐进式低氧训练后急性低氧暴露对健康男性大学生脑氧饱和度的影响[J].天津体育学院学报,2010,25(5):385-387 .
[5]田振军,石磊,刘小杰,等.过度训练对大鼠血清CK、LDH、SOD、SDH活性及UMb含量影响的研究[J].中国运动医学杂志,2000,19(1):49-50.
[6]常凤,陈德明,李彦龙,等.不同负荷运动对小鼠骨骼肌HO-1 mRNA表达及血清CK,BUN的影响[J].南京体育学院学报(自然科学版),2012,11 (1):14-17.
[7]杨海平.低氧力竭运动后大鼠血清CK与骨骼肌XOD的活性[J].2005,12(5):43-45.
[8]高炳宏,陈坚,王道,等.女子赛艇运动员HiLo,LoHi和HiHiL o三种模式低氧训练前后血清CK和BUN的变化[[J].中国运动医学杂志,2006,25(2):192-195.
[9]吴秀琴,杨威,尹玉娇,等.茶多酚对一次性力竭运动大鼠氧化应激和炎症反应的影响[J].中国体育科技,2016,52(1):92-94.
Effect of the Supplement of Carbohydrate-Electrolyte Drink on the Activity of Serum CK During Hypoxic Training
LI Jianhui
(Guangzhou Vocational College of Technology & Business, Guangzhou 511442, Guangdong, China)
美国佳得乐运动科学学院资助项目,项目编号:330256。
李建辉(1979-),广东肇庆人,硕士,讲师,研究方向:运动人体科学。