高温条件下改善耐力运动表现的策略与风险

赵翠翠, 覃 飞, 徐旻霄, 瞿超艺, 赵丽娜, 耿 雪, 赵杰修

(1.曲阜师范大学,山东 曲阜 273165; 2.国家体育总局体育科学研究所,北京100061;3.暨南大学,广东 广州 510032; 4.上海体育学院,上海 200438;5.北京体育大学,北京 100084)

即将到来的东京奥运会及许多重要国际赛事都在炎热的夏季举行,可能使运动员暴露在一个极具挑战的环境条件下。高温环境下进行耐力运动会对机体造成不同程度的损害,对耐力运动表现产生负面影响[1],从而影响运动成绩及运动员的健康。运动员在高温下运动会发生明显的生理、免疫和心理方面的变化。这些变化包括循环和内分泌系统的温度调节改变、糖原消耗和代谢产物积累增加等[2]。这与高温相关的综合体温调节反应有关,包括运动心率(HR)增加、核心体温(Core temperature,Tc) 和皮肤温度升高、热应变、口渴和水分流失导致的脱水等,使运动员的身体和精神表现下降,严重时甚至中暑或免疫衰竭[3]。

在高温高湿的热带环境中运动是一项艰巨的生理挑战,需要特别的准备。要在这样的环境下完成耐力比赛,需要对全身温度进行适当管理。例如:在热带气候条件下比赛的铁人三项运动员,相较于游泳和骑行,跑步阶段限制了身体热量的散失,可能造成体温过高[4]。尤其是在马拉松运动中,高温环境对跑步表现产生强烈的负面影响[1]。因此,须利用一系列策略来对抗热应力的不利影响,提高运动表现。

1 高温环境下优化运动员耐力运动表现的措施

1.1 补 液

在高温下进行长时间运动,充足的水合作用对机体健康和耐力运动表现至关重要。液体摄入是一种常见的策略,用于减少高温下的温度调节应变。研究[5]表明,运动过程中摄入液体可提高运动员的运动能力和运动表现。在超级马拉松比赛中运动员增加钠的摄入可以刺激口渴,增加液体摄入,增强肠道对葡萄糖和水的吸收,维持细胞外和细胞内液体平衡,减轻临床低钠血症的发生[6]。这可以通过在高温环境中锻炼前2～3 h饮用水(6 mL/kg体重)来实现[7]。运动中,水主要通过出汗流失。出汗率可能因个体特征、环境条件和热适应而不同。练习者应在高温环境下锻炼前确定出汗率,进而明确水分或液体的摄入量,这对减少生理压力和优化运动表现是必要的。

1.2 冷 却

当体温上升到高热水平时,运动员面临成绩下降和劳力性中暑(Exertional heat illness,EHI)的风险。研究[8]表明,如果体温持续升高,运动员无法在连续的锻炼之间完全恢复。因此,要采取一系列冷却策略使运动员在运动期间和运动后减缓体温快速上升,防止成绩下降。

1.2.1 运动前

运动前冷却的主要目的是降低运动前Tc,增强蓄热能力,延迟疲劳的发生。预冷是降低Tc的一种有效和实用的方法。各种运动前的冷却方法包括冷水浸泡、冷空气暴露、冷液摄入和冰浆摄入,显示出持久性及高度实用性等优点[9]。研究也支持运动前冰浆/冷水摄入对降低Tc的有效性,并证明这种情况在运动期间仍然存在。Siegel等[10]提出,摄入冰浆可能影响了温度感受器,导致“大脑温度有生理意义的降低”。中枢神经驱动能导致高温环境下机体性能的下降,然而摄入冰块使Tc降低,可能阻止中枢神经驱动能力的下降。此外,摄入冰浆可能会减弱传入反馈,导致中枢肌肉激活减少,从而能耐受更大的温度调节负荷[10]。所以,运动前预冷主要通过提高机体的蓄热能力来改善高温环境下的耐力运动表现。

1.2.2 运动中

在运动过程中摄入冷水或冰浆进行预冷似乎是一种非常有效的干预措施,尤其对训练有素的运动员,可提高其在高温环境中的运动表现。越野运动员(27 km)和多级越野运动员(6天127 km)比赛后会出现严重的脱水,可在运动过程中自动增加水分吸收,从而减少脱水[11]。在运动过程中,冰的摄入对Tc的下降和提高耐力运动表现也很有效。Stevens等[12]研究表明,在模拟奥林匹克铁人三项比赛的循环赛段中,摄入10 g/kg体重的冰浆可以降低胃肠道温度,使10 km跑步成绩提高2.5%。在脸或身体上喷洒水或浇水可提高运动员在热带环境下的运动表现。皮肤上浇冷水可以通过吸收周围的热量来降低皮肤温度,暂时改善热舒适性[13]。将薄荷醇混合到冷饮中不会降低核心体温,但对热带气候下运动时运动员的热感觉和跑步/骑车表现有积极影响[14]。在高温条件下跑步时,薄荷醇漱口水 (25 mL/km,质量分数为0.01%)可使5 km的用时提高3%。薄荷醇漱口水的摄入会影响热感知和热舒适,有助于提高机体在炎热气候下的运动表现。

Hasegawa等[15]报道,在运动中使用预冷和饮水(14～16 ℃)的组合方法,扩大了临界Tc的温度调节阈度,从而提高运动员高温环境下的运动能力。运动前和运动中摄入冷水(4 ℃),可使直肠温度降低(0.5±0.1) ℃,显著延长精疲力竭的时间。运动期间通过摄入液体进行内部降温,可提高高温环境下的耐力运动表现。

1.2.3 运动后

Stanley等[16]报道,在75 min稳态循环运动后的恢复过程中,摄入冰泥(-0.8 ℃)比摄入冷液降低0.4 ℃的直肠温度。使用冰可以延迟达到临界Tc和增加循环时间,从而大大增强散热器效应。

1.3 热适应

热适应是指由于长时间、反复暴露于热环境下而产生的生理适应,是一种在高温环境下限制成绩下降的有效方法,其生理适应范围为5～14天[3]。运动员(男性或女性)对热适应的反应存在个体差异。热适应能提高出汗率、扩大血浆体积及通过出汗减少钠的流失,更好地提高心血管功能(心率下降,心输出量和血浆体积增加),降低休息和运动期间的核心温度[17]。

在热适应方案中,有氧训练可通过增强机体的热调节效应从而优化耐力运动表现。Ravanelli等[18]研究表明,高温潮湿条件(38 ℃,65%相对湿度)下进行有氧训练能提高皮肤感知能力的最大值。Kuwahara等[19]发现,在30 min的自行车运动中,经过训练的人出汗率明显高于未经训练的人,而且出汗发生的时间也更早。经过高度有氧训练的人能忍受更大的末端Tc而没有任何病理生理影响[20]。总的来说,热适应通过提高心血管效率和散热机制,有助于降低机体运动期间Tc的上升速度。

2 不同干预措施的注意事项及风险防范

相关研究表明,不同干预措施虽能改善高温环境下机体的耐力运动表现,但也可能对机体造成不同程度的危害。

水合作用方面,在高温环境下,不充分或不正确的补水策略造成的低钠血症影响30%～50%的超级马拉松完成者[21]。

冷却策略方面,运动前进行预冷对改变Tc的有效性可能是有限的,其好处可能无法在整个运动期间持续。高温环境下机体热量的储存及运动期间较高的Tc可能与热量蒸发相抵消。然而,运动前摄入大量的冰浆/冷水可能通过限制汗腺的活动从而减弱热量流失对机体造成的不利影响[22]。与潮湿环境相比,在干燥环境中冰浆/冷水摄入的潜在负面影响可能更令人担忧。

热适应方面,不同强度的热适应策略可能会对机体造成不同的影响。相关研究[23]表明,高强度热适应可能导致机体疲劳。

因此,优化高温环境下的耐力运动表现,应从整体上考虑不同的干预策略,评估运动员对不同干预策略的知觉和生理反应,使教练员和科研人员在选择散热策略时能做出客观的判断。反复暴露在极端温度下可能对健康有害,如果采用冷却策略在一个赛季或训练周期内反复出现这样的暴露,应对运动员的健康进行相应监测。

3 小 结

不同干预措施对高温环境下机体的耐力运动表现有一定的积极作用,补液、冷却和热适应策略是有效常用的干预手段。由于运动员存在个体差异,不同措施在优化机体耐力运动表现的效果方面存在差异。因此,建议教练员在训练中根据运动员的实际情况选择合适的干预策略,避免运动风险的发生。此外,关于高温环境下改善耐力运动表现的后续研究可考虑液体摄入量、冷疗或热适应持续时间、热适应的运动训练强度等方面,研究过程应考虑条件控制的严格性和受试对象的差异性等,为高温环境下减少生理压力和优化耐力运动表现提供理论支持和依据。