补水补盐联合辅助降温对热应激反应的影响

谷利群，韩玉明，李 愿，刘树元，宁 波

高温环境高强度训练是热射病发病主要原因，高温环境下训练有可能导致过度热应激(heat stress)反应发生热损伤(heat injure)，导致器官功能损害，引发热射病(heat stroke)。19世纪初，研究人员就发现人体热应激反应与心率及直肠温度相关，研究显示核心温度升高及心率增快与热损伤成正相关。1998年Moran设计了心率及核心温度结合计算热应激反应程度的公式，命名为生理应激指数(physiological strain index，PSI)，用PSI可以给机体热应激反应分级，此后很多研究使用PSI评价热应激的危险程度。高热环境下训练参训者出现散热能力下降、热蓄积的主要原因是训练中的脱水及钠丢失，多数情况下训练中补水补盐很难实施。本研究使用了训练开始前的预防性补水补盐，及训练中的辅助降温措施减轻热蓄积，利用PSI评价热应激反应，对比观察预防性补水补盐及训练中的辅助降温对5 km、10 km跑步热应激反应的减轻效果，为部队规范高强度训练预防热射病保障方案提供研究依据。现将研究结果汇报如下。

1 对象与方法

1.1 对象 选取2019-08至2019-12间，海南省2个、福建省1个部队共62人，入伍1～2年士兵，均为男性，年龄19～21岁，平均(20.5±1.4)岁，平均身高(175.0±4.3)cm，平均体质量(68.5±6.9)kg。排除标准：拒绝签署知情同意书者，患有感冒、发热、腹泻、疲劳、失眠者。

1.2 方法 每个单位随机抽签完成分组，训练前预补水补盐联合训练中辅助降温的实验组30人(其中5 km跑20人，10 km跑10人)，对照组32人(其中5 km跑21人，10 km跑11人)。运动项目是跑步，在热指数40～42的湿热环境中，着体能服，海南2个单位完成5 km尽力跑，福建单位完成10 km尽力跑。

1.2.1 补水补盐联合辅助降温 实验组跑前30 min饮用60 mmol/L氯化钠溶液500 ml，实验组跑步中每间隔400 m给予用海绵块吸取20 ℃水浇头1次及20 ℃水全身喷雾降温3 s辅助降低体温。对照组跑前30 min饮纯净水500 ml，跑步中无辅助降温措施。

1.2.2 尿液采集方法 两组晨7时排空尿液，9时留尿标本并测量尿量。11时再次留尿标本并测量2 h尿量。留取标本后立即测量尿钠浓度，使用电解法现场测量钠浓度，使用折射计法测量尿比重。

1.2.3 血液标本采集方法 分别于9时、11时两次抽血留血标本，血标本3000 r/min离心10 min，取上清液冰箱冷冻保存，用于测量血钠浓度，使用生化检测方法测量血钠浓度。

1.2.4 汗液采集方法 跑步结束后于颈部使用尿液收集器收集汗液1 ml，立即送检做汗液钠测定。使用电解法现场测量钠浓度。

1.2.5 体重测量方法 9时排尿后立即测量体重。跑步结束间隔60 min后测量体重。测体重前用干毛巾擦干全身汗液，裸体测量体重。

1.2.6 出汗量计算方法 出汗量=跑前裸重-跑后裸重+0.5 kg。

1.2.7 心率测量 采用胸前电极网络遥测方法测量心率，电脑终端实时显示，记录间隔30 s。采集跑前安静心率及跑中最快心率。

1.2.8 核心温度测量 采用封闭式耳蜗温度代表核心温度，统一使用左耳封闭式耳塞持续测温，并使用网络电脑终端实时监测核心温度，记录间隔30 s。记录跑前安静时核心温度(TC)及跑步中最高核心温度(TC)。

1.3 计算生理应激指数 PSI的计算方法为：PSI=5(TC-TC)/(39.5-TC)+5(HR-HR)/(180-HR)，其中39.5为此组人群最大耐受温度，180为此组人群次极量最大心率；TC和HR为运动前的核心温度及心率，TC和HR为运动时的最高核心温度及最快心率。

2 结 果

2.1 预补水补盐联合辅助降温对5 km跑步PSI、出汗量、运动成绩影响 实验组与对照组比较，运动中最高温度、PSI、出汗量差异，有统计学意义(<0.05)；运动中最快心率、平均成绩两组比较差异无统计学意义(>0.05)(表1)。

2.2 预补水补盐联合辅助降温对5 km跑步血钠的影响 实验组与对照组跑前血钠、跑前2 h尿排钠量、跑后2 h尿排钠量差异无统计学意义(>0.05)；跑后血钠、跑后汗液钠浓度有统计学意义(<0.05)，对照组跑后血钠显著减少(表2)。

2.3 预补水补盐联合辅助降温对10 km跑步PSI、出汗量、运动成绩比较 实验组与对照组运动中最高温度、PSI、出汗量、跑步成绩比较，差异有统计学意义(<0.05)；运动中最快心率两组比较差异无统计学意义(>0.05)(表3)。

2.4 预补水补盐联合辅助降温对10 km跑步血钠浓度的影响 两组跑前血钠、跑前2 h尿排钠量、跑后2 h尿排钠量差异无统计学意义(>0.05)；跑后血钠、跑后汗液钠浓度有统计学意义(<0.05)(表4)。

2.5 5 km组与10 km组PSI、出汗量比较 两组间最快心率比较无统计学意义，最高核心温度、PSI、出汗量两组比较差异显著，有统计学意义(<0.05)(表5)。

3 讨 论

高温条件下5 km及10 km跑步项目考核或者对抗比武是目前我军热射病发病最多的训练科目。而且随着实战化需要，训练强度还在进一步提高，陆军部队的全装5 km跑步、特战部队的极限体能训练，发生热射病的危险程度更高。因此，要求医疗综合保障能力进一步提升才能满足部队训练需求。本研究团队针对当前部队最常进行的5 km、10 km跑步训练科目进行了跑前预补水补盐联合跑步中辅助降温预防热射病效果研究，期望对未来极限条件下训练的综合保障方案提供参考。

热射病的病理基础是热应激反应过度。热应激反应主要与体内热蓄积、脱水、电解质紊乱(低钠)相关，因此要在训练中降低体温、避免脱水、维持电解质稳定才能减轻热应激反应，有效预防热射病。本研究的预补水补盐及训练中辅助降温就是从减低热蓄积、改善脱水、避免低钠三方面减低热应激反应，从而达到预防热射病的目的。

高热环境下训练，特别是环境温度接近体温时，会出现散热障碍，热蓄积后核心温度会持续升高。核心温度低于39 ℃时一般不会发生热损伤，高于39.5 ℃时有可能引发热射病，当核心温度>40 ℃且出现神经系统异常时即可诊断热射病。高热环境训练时要采取措施避免核心温度过高。本研究中10 km跑步对照组核心温度达(38.9±0.46)℃，已经达到了很高程度，有发生严重中暑的可能，出于安全考虑，研究中对照组跑前30 min也饮水500 ml，如果不预饮水发生中暑的危险程度会更高。本研究的实验组核心温度的降低幅度与对照组比较均有显著差异，提示采取补水补盐及辅助降温可以有效减少热蓄积，避免发生热损伤。

脱水是高热环境高强度训练过程中难以避免的现象。体重测量是评估脱水状况既方便又准确的方法。体重维持在平时的±1%是最佳水合状态，训练时脱水超过体重2%是诱发热射病的危险阈值，因此训练中应避免脱水超过体重2%。在高温下进行高强度训练的运动员或者士兵，每小时出汗率通常是1.0～2.5 L/h。在高热高强度训练前的预防性补水，可以起到延迟、预防和减轻脱水的作用。通常在训练前30～60 min之内完成预补水，过早的补水会通过尿排出，太迟的补水由于吸收延迟达不到预防脱水的目的。预防的补水量如果使体重增加超过1%时为过度补水。训练前大量的补水也是无益的，大量补水后抗利尿激素会明显减少，尿量会增加达不到预补水的目的。但是，是否需要训练前补水及补多少尚有争议，多数研究倾向于适当补水。 本研究显示夏季5 km或10 km跑步，出汗量在1～1.5 L，训练前30 min补水500 ml，此量不会发生过度补水，而且也可以避免跑步中脱水量超过体重2%。高强度训练中血钠低于135 mmol/L，即为运动相关的低钠血症。训练中发生的低钠血症主要原因是：大量出汗，汗液中主要电解质是氯化钠，导致钠盐丢失过多；补水的同时没有补充盐分(氯化钠)；发生了过度补水的情况；尿液中排钠。轻度的低钠表现为：心情不好，淡漠，头痛，手脚浮肿，肌肉痉挛(热痉挛)。严重的低钠表现是意识丧失、癫痫及昏迷，训练中发生严重的低钠血症威胁生命。高强度训练超过1 h或高强度间歇运动时，在补水液体中应添加电解质(主要成分是氯化钠)，特别是在出汗多以及极端高热环境下训练需要补充钠盐。钠的吸收与补液中钠浓度成反比，低于20 mmol/L的钠盐起不到补钠的作用，而高于80 mmol/L的钠盐影响水分及钠的吸收且口感差不易被接受。本实验采用60 mmol/L的氯化钠溶液，口感被参训者广泛接受。本研究中尿排钠量很少，且各组之间比较无显著差异，提示高强度训练钠的丢失主要是汗液排除导致。本实验的汗液是跑步结束时即刻收集的，所测汗钠浓度为汗液蒸发后的钠浓度，因此高于其它研究中汗液钠浓度20～80 mmol/L的上限，不能用于计算钠丢失量。如果能够采集即刻的汗钠浓度，联合本实验所测汗钠浓度可以计算出汗液蒸发量(有效出汗量)，对减轻热应激研究更有意义。Moran等使用PSI评价热应激反应的强弱，将热应激反应设定在1～10的范围，1～2为轻微应激反应，3～4为轻度应激反应，5～6为中度应激反应，7～8为重度应激反应，9～10为极重度应激反应。按照此理论本研究的5 km跑步为重度应激反应(平均7.4～8.3)，10 km跑步接近极重度应激反应(平均8.0～9.4)，能够起到热射病预警作用。训练前预补水加训练中的辅助降温有显著减轻热应激反应的作用，实验组与对照组PSI比较显著下降(<0.05)。本研究团队还使用PSI对部队官兵热耐受性及热习服效果进行评估研究，研究结果显示PSI在热耐受性评估及热习服效果评价也具有很强的优势。预补水及辅助降温降低热应激反应对体能也有提升作用，这种体能的提升在较长的训练中才能够明显体现。本实验5 km跑步成绩实验组和对照组差异不显著，而10 km跑步时实验组成绩显著好于对照组(<0.05)。本实验虽然在炎热天气下完成实验，为确保实验安全我们采取以下措施：严格限制患病状态下参加实验研究；跑步时穿体能服；对照组训练前30 min饮用纯净水500 ml。所有受试者实验过程中无任何不适现象。