运动优势与非优势手臂肱二头肌微血管反应性变化研究

朱 欢，胡庆华，周术锋

(湖北民族大学体育学院，湖北 恩施 445000)

0 引言

作为机体物质与能量交换的唯一场所，微循环与机体健康水平关系密切.微循环的病理性变化将诱发高血压、糖尿病、冠心病等疾病的发生，而微循环功能的改善可作为疾病康复的重要标志[1-2].研究表明，有氧运动能有效地改善慢性病患者、中老年人微循环功能，促进心血管疾病、代谢性疾病的康复[3-4]及延缓衰老[5-6]的发生；此外，微循环功能与运动员身体机能状态也有着密切的关系，当微循环功能下降时身体机能随之下降并导致运动性疲劳的发生[7-8].因此通过对微循环功能的检测与评价可了解不同人群身体机能及微循环功能的异常.但人体不同部位毛细血管的分布与功能差异较大，如何选取科学的测试位点是研究首要考虑的问题；同时运动对微循环功能的干预效应是否为非特异性的全身性影响以及运动造成两侧肢体肌肉体积的不均衡性对微血管功能的影响是否具有差异，尚存在争论.皮肤作为机体的重要器官，是反映机体机能的窗口.研究发现，皮肤微血管反应性与皮下肌肉所承受的负荷特点有关.朱欢研究指出，赛艇运动员专项运动特点使身体不同部位微血管反应性有着较大差异(肱二头肌显著高于股四头肌)[9]；Copeland指出，运动对皮肤微循环功能的影响与肌肉体积有关[10].若运动对微血管的影响与肢体肌肉发达程度有关，那么当左右肢体肌肉体积不对称时，测试部位的选择可能直接影响结果的准确性.

不同刺激下微循环血流量的变化(微血管的反应性)是评价微循环最常用的方法，可准确地反映出微血管功能的变化.目前，微血管反应性已成为相关领域评价微循环功能统一手段.本研究通过对运动优势手臂与非优势手臂微血管反应性变化特点研究，探讨运动对对称性肢体同一解剖空间微血管反应性的影响是否与肌肉发达程度有关，并从血流速度和血流浓度的变化，分析差异产生的因素，为相关研究测试部位的选择提供参考.

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

从湖北民族大学体育学院羽毛球专项中招募受试者17名为运动组(大三学生)，要求两侧上肢肱二头肌隆起最高点的臂围有明显的差异(>1 cm)，15名无运动习惯的非体育专业学生为对照组，研究对象均为男性.所有研究对象的优势手臂均为右侧，且身体健康，无影响微血管功能的疾病(史)，如皮肤病、静脉曲张、糖尿病、高血压等，在明白本试验流程和目的后自愿加入.研究对象基本情况见表1.

表1 研究对象基本情况Tab.1 Basic situation of the research object

1.2 研究方法

1.2.1 检测仪器、测试指标与测试部位选取依据

使用第六代(最新一代)激光多普勒血流检测仪(PF6010，瑞士)对研究对象两上肢肱二头肌隆起最高点(避开大血管)皮肤进行检测，该仪器在第五代基础之上开发了双通道功能，能同时测量同一个体两个部位的微血管血流灌注量，同一时间对受试者两个部位进行双通道检测，避免了血流空间异质性对测量结果的影响.测试指标包括基础皮肤温度(Basal skin temperature，BKT)、血细胞平均运动速度(Average velocity of blood cells，AVBC)、运动血细胞浓度(Concentrationof moving blood cells，CMBC)、微血管血流灌注量(Microcirculatory blood perfusion，MBP)、回光总量(Total backscatter，TB)等，其中回光总量是激光扫射血细胞后返回探头的激光总量，包括发生多普勒频移和未发生多普勒频移两部分.测试值包括基线值和局部皮肤加热到44 ℃值，当局部肌肉加热到44 ℃时，微血管达到最大的舒张状态，微血管的血流达到峰值.其中，MBP=AVBC×CMBC/100(PU)；微血管的反应性=(加热后值-基础值)/基础值×100，微血管最大血流储备能力=加热后值-基础值.

国外学者的相关研究多以前臂桡骨茎突和肘窝连线的中点为测试部位，该测试部位有利于肱动脉的血流阻断，通过测定血流阻断后微血管血流值来评价微血管反应性.目前用于微血管反应性评价的手段有局部组织加热、血流阻断、药物渗透、改变体位等，但研究得出局部皮肤加热法重复性和依从性最好且测试最方便，该方法已成为评价微血管功能必不可少的手段.第五代激光多普勒血流(PF5000)便开发了加热探头[11].但不同运动项目由于专项特点的不同，身体机能改变具有一定的特异性.前期的研究发现，赛艇运动员肱二头肌皮肤微血管反应性高于身体其他部位，因此赛艇运动员肱二头肌皮肤表面的微血管反应性可能更具有代表性[11].本研究所选取的羽毛球项目主要靠优势手臂肱二头肌发力或上臂带动前臂发力，所以肱二头肌的变化最明显.虽然选取肱二头肌皮肤最高点不利于血流阻断法评价微血管反应性，但由于局部加热法能更好地评价微血管反应性的大小，所以本研究位点的选取具有一定的可行性.

1.2.2 具体试验步骤

(1)受试者(晨起)提前20 min进入指定实验室进行休息，确保受试者身体状态在正式测试时保持相对稳定状态，实验室温度控制在25 ℃左右；(2)受试者按照标准人体解剖学姿势平躺，测量两侧肱二头肌隆起最高点的臂围，要求手臂自然放松伸直；(3)用酒精将受试者肱二头肌最高处擦拭干净，将两个探头分别置于受试者测试部位进行基础值测试(测量5 min)，5 min后开启加热探头进行加热测试(15 min).

测试前一天要求受试者不饮用咖啡、酒及不进行剧烈运动，保证所有受试者身体机能状态相对稳定，避免身体机能对微血管反应性的影响.

1.2.3 数据处理

2 结果

2.1 不同组别受试者两侧肱二头肌基础皮温比较

如表2所示，运动组和对照组各手臂肱二头肌皮温各值相比均无显著差异(P>0.05).

表2 不同组别受试者两侧肱二头肌基础皮温比较Tab.2 Comparison of basal skin temperature of biceps on both sides of subjects in different groups /℃

2.2 不同组别受试者两侧肱二头肌皮肤微循环反应性比较

如表3—表5所示，运动组和对照组两侧手臂皮肤CMBC均为显著差异(P>0.05)，运动组与对照组相应指标比较也均无显著性差异(P>0.05)；运动组优势手臂肱二头肌皮肤AVBC加热后值、差值及增加率显著高于非优势手臂相应指标值(P<0.05)，对照组优势手臂与非优势手臂指标各值无显著差异(P>0.05)，运动组优势手臂加热后值、差值显著高于对照组优势、非优势手臂相应值(P<0.05)，运动组优势手臂增加率显著高于对照组非优势手臂相应值(P<0.05)；运动组优势手臂肱二头肌皮肤MBP加热后值、差值及增加率均高于非优势手臂相应指标值，但只有增加率具有显著差异(P<0.05)；运动组优势手臂加热后值、差值及增加率显著高于对照组优势、非优势手臂相应指标值(P<0.05).

表3 不同组别受试者两侧肱二头肌皮肤CMBC比较Tab.3 Comparison of CMBC skin of biceps on both sides of subjects in different groups

表4 不同组别受试者两侧肱二头肌皮肤AVBC比较Tab.4 Comparison of AVBC skin of biceps on both sides of subjects in different groups

表5 不同组别受试者两侧肱二头肌皮肤MBP(PU)比较Tab.5 Comparison of MBP (PU) of biceps skin on both sides of subjects in different groups

2.3 不同组受试者肱二头肌表面皮肤TB的比较

如表6所示，运动组优势手臂与非优势手臂肱二头肌皮肤TB各值无显著差异(P>0.05)，运动组优势手臂基础值、加热后值显著高于对照组优势手臂、非优势手臂相应指标值(P<0.05).

表6 不同组别受试者两侧肱二头肌皮肤TB比较Tab.6 Comparison of skin TB of biceps on both sides of subjects in different groups

3 讨论与分析

在影响微循环血流灌注量的各类因素中，皮肤温度是最敏感、最直接的因素.皮肤温度升高1℃便可引起血流灌注量的显著变化.当皮肤温度变化时，微循环血流灌注量随之改变.安静状态下，只有5%的心输出量流向皮肤血管，但当运动使机体温度增加到40℃左右时，50%—70%的心输出量将流向皮肤血管参与散热，因此测量微血管基础血流时应让受试者处于相对稳定的内(身体温度)、外(环境温度)温度环境.本研究中，整个测试过程中室内温度维持在25℃左右，而不同组别不同手臂皮肤无显著差异，故本研究微循环血流的基线值的准度较好.

3.1 体育运动对微血管反应性的影响

受研究手段制约，国内关于运动与微循环关系的研究较少，大多数研究成果来自国外.不同能量代谢的运动对微循环的影响尚存在一定分歧.Lantinga (2016)的meta(5个RCT，2个CT)分析表明，有氧运动能提高高血压、糖尿病、冠心病、静脉曲张等慢性病人群微血管反应性，是改善成年人皮肤微血管反应性经济、有效的途径.但研究也指出纳入的样本量较少，缺乏足够的数据证明运动对微血管反应性的影响具有临床意义[12].另外，高强度间歇性运动、力量抗阻运动微循环反应性的研究结果也存在争论.Morrissey研究指出，中等强度持续训练和高强度间歇训练都不能提高微血管反应性[13].Renata 研究显示，耐力性运动员微血管反应性高于普通人，但力量训练不能引起微血管反应性发生同等程度的改变.刘婷婷研究指出，短距离自行车运动员微血管反应性小于普通人，以有氧运动为主的赛艇运动显著高于普通人[14].Beynard得出相似结论，该研究发现耐力运动员微血管反应性大于举重运动员[13].而Copeland发现，3周有氧耐力训练对微血管反应性的影响大于相同时间的力量训练，但6周力量的效应大于相同周次的耐力训练，该研究认为微血管反应性与肌肉发达程度有关，6周力量训练后受试者肌肉量明显增大[10].作者认为，高强度运动对微血管反应性的影响取决于无氧运动对肌肉微循环的负效应与肌肉质量改变对微循环的正效应的平衡.当正效应大于负效应时，力量训练引起微血管反应性的正向变化，反之为反向效应.

本研究显示，对照组优势手臂与非优势手臂微血管反应性无显著差异，说明人体对称肢体对称空间解剖位点微血管功能不存在差异.虽然对照组优势手臂在日常生活中承受的体力负荷大于非优势手臂，但由于运动强度较小，故未能引起微血管反应性的显著变化.运动组两侧肱二头肌表面皮肤微血管反应性均高于对照组相应位点，说明长期的运动训练提高了微血管反应性.本研究的运动组受试者为大三体育专业羽毛球专项学生，专项系统运动训练时间为2—3年.羽毛球属于混合供能方式的运动，扣杀球瞬间和快速移动过程属于高强度的无氧运动，而多拍相持、吊球等技术环节属于有氧运动，混合型供能方式对运动员身体机能影响较为复杂，但研究显示运动组受试者微血管反应性显著高于同龄对照组，说明专项训练对微血管的正效应大于负效应.对于运动影响微血管反应性的生物学机制，多数学者认为内源性NO舒张能力的提高起到了主要作用.但也有研究认为，外源性NO舒张能力的提高在长时间运动中也起到重要作用，因此运动影响微循环更为精确的生物学机制仍需进一步研究[5].

3.2 运动优势手臂与非优势手臂微血管反应性变化分析

虽然已有学者指出，不同部位皮肤(如有毛区和无毛区)微循环结构、血管紧张性及神经控制类型等不尽相同，导致不同部位皮肤微血管反应性有着较大的差异，但关于身体对称性解剖空间位点微血管反应性特点的研究较少[15-16].长期单侧肢体运动(如乒乓球、羽毛球等)易造成肢体肌肉体积不均衡，使不同肢体运动能力差异较大，但这种差异是否与微循环功能有关尚不明确.运动对微循环的影响包括功能(血管平滑肌和内皮细胞的表型改变)和结构适应(血管生成和重塑)[17]，但是否与身体不同部位承受的运动强度和运动负荷有关需要进一步研究.若运动对微血管反应性的影响与肌肉的发达程度有关，那么研究中如何选择合适的检测部位才更为科学.科学并具有代表性位点的选择是研究微血管反应性的首要环节，也是决定研究结果客观性的重要一步.本研究结果显示，长期的单侧上肢发力造成两侧上臂臂围差异显著，表明肢体承受的运动负荷越多，肌肉体积变化越明显；同时优势手臂肱二头肌皮肤微血管反应性显著高于非优势手臂.从影响血流量的子指标判断，两侧肢体微血管反应性的差异主要与血流速度有关(两侧上肢肱二头肌皮肤血流浓度储备能力较为接近).安静状态下，两侧肢体微血管血流速度无显著差异，甚至非优势手臂略高于优势手臂，但加热后优势手臂血流速度显著高于非优势手臂，表明刺激后优势手臂微血管舒张能力更强、血流速度的储备能力更高，这可能是导致优势手臂运动能力高于非优势手臂的重要原因.本研究提示，微血管反应性与肌肉发达程度有关，对运动群体微血管检测时应考虑优势肢体和非优势肢体之间的差异.

综上，当两侧肢体体积均衡时，人体对称肢体对称空间解剖位点微血管功能不存在差异；长期运动训练增大了肱二头肌体积，提高了皮肤微血管反应性，且优势手臂大于非优势手臂，因此当运动造成两侧肢体肌肉体积不均衡时，微血管功能的检测应考虑优势肢体和非优势肢体之间的差异.