高温不同湿度环境下运动对电解质及血管紧张素Ⅱ和醛固酮的影响

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  摘要:目的:探讨高温不同湿度环境下运动对最大摄氧量、电解质及其调节激素的影响。方法:20名男性受试者随机分成对照组和运动组,实验分4次完成,测定运动组最大摄氧量值,运动和对照组测试后的尿电解质、血清血管紧张素Ⅱ和醛固酮浓度。结果:运动组33℃ 80%相对湿度时的最大摄氧量值明显低于其他湿度。湿度对血管紧张素Ⅱ和醛固酮浓度都有明显的影响(P<0.01);运动能明显升高血管紧张素Ⅱ和醛固酮浓度(P<0.01)。结论:1)高温高湿环境(33℃ 80%RH)中机体运动能力下降。2)运动促进血管紧张素Ⅱ和醛固酮的释放。3)高温时不同湿度对血管紧张素Ⅱ有明显影响。
  关键词:血管紧张素Ⅱ;醛固酮;电解质;高温;相对湿度
  中图分类号:G804.34文献标识码:A文章编号:1007-3612(2011)12-0046-03
  Effects of Acute Exercise in different Relative Humidity Hot Environment on Electrolyte,
  Angiotension Ⅱ and Aldosterone
  MING Changcheng1,ZENG Fanxing1,FENG Wenping2
  (1.Beijing Sport University,Beijing 100084,China;
  2.Institute of Sports Science,General Administration of Sport of China,Beijing 100061,China)
  Abstract:Objective: The purpose of this study was to discuss the effect of acute exercise in hot and different relative humidity environment on electrolyte and serum angiotensionⅡ(AngⅡ) and aldosterone.Methods: Twenty male subjects were randomly divided into control group and exercise group.After the experiment,the VO2max of the exercise,electrolyte,serum ang II and aldosterone concentration.Results:After exercise,exercise group VO2max at 80%RH was lower than other RH.AngⅡ and aldosterone have obvious changes in different relative humidity(P<0.01);Exercise promote serum AngⅡ and aldosterone significantly(P<0.01).Conclusion: 1)Hot and humid environment inhibit exercise ability.2)Exercises promote serum AngⅡ and aldosterone concentration.3)Different humid in hot environment has significant effect in the serum AngⅡ concentration.
  Key words: AngⅡ;aldosterone;electrolyte;hot;relative humidity
  
  机体在高温环境下运动时,在运动应激与热应激(Heat Stress,HS)相互作用下,机体的一些生理生化指标发生变化。高温环境运动时机体生理变化,主要包括体温、机体内电解质及其调节激素的变化。
  目前对运动与高温环境与血管紧张素Ⅱ和醛固酮关系的研究,集中于不同温度或运动时血管紧张素Ⅱ和醛固酮的变化;另外,一些研究还关注水和电解质的补充时血管紧张素Ⅱ和醛固酮的变化[1,2]。
   但是,对高温环境运动时湿度因素的变化对电解质和血管紧张素Ⅱ和醛固酮影响研究还未见报道。本实验旨在研究高温不同湿度下最大摄氧量运动时电解质、渗透压和血管紧张素Ⅱ和醛固酮的变化。探讨高温不同湿度对最大摄氧量的影响,血管紧张素Ⅱ和醛固酮对电解质的调节作用。初步了解高温高湿环境对机体内环境的影响,为运动员在高温环境下的训练和比赛提供一定的指导。
  
  1研究对象与方法
  
  1.1研究对象北京体育大学运动训练专业大二男生20名,身体健康状况良好,无吸烟史和心血管疾病,均为二级运动员,经常参加体育锻炼,能按实验要求完成测试。受试者随机分成对照组(n=10)和运动组(n=10)(表1)。
  表1受试者基本信息
  运动组对照组年龄/岁21.8±1.321.9±0.99体重/kg71.78±8.1467.73±5.85训练年限/a3.6±0.844.1±0.881.2实验方法本研究温度设定为33℃,相对湿度(rela
  投稿日期:2011-01-14
  基金项目:国家体育总局体育科学研究所2007年基本科研业务课题“高温高湿环境下运动前后机体水、电解质和体液调节激素以及体温调节变化特征的研究”。通讯作者:封文平。
  作者简介:明长城,硕士,研究方向运动生理学。tive humid,RH)分别设定为20%、40%、60%、80%四个相对湿度[3]。实验分4周完成,前后两次实验之间间隔一周时间,每次测试均在上午进行。每次实验时,运动组在4种不同湿度环境下进行跑台最大摄氧量测试,对照组则进行相同条件和时间的暴露。为消除前一次试验对后一次实验的影响,前后两次实验间隔一周。
  最大摄氧量的测定方案:实验前运动组受试者以8 km/h的负荷进行5 min的准备活动。正式进行递增负荷运动测试时,起始负荷为8 km/h,0.5%的坡度;每2 min递增2 km/h,坡度保持0.5%;跑台速度增加到16 km/h时不再增加速度,每1 min递增0.5%的坡度。直至受试者不能继续坚持,测试终止。测试过程中收集呼出气体,同时记录心率(HR)等数据。
  最大摄氧量的判断标准:摄氧量不再继续增加而出现平台;RER>1.10 或HR>180次/min;同时不能保持原有的运动负荷和运动速度,此时的VO2即为V·O2max[4]。
  1.3指标样本的采集与测定每次测试后即刻,取静脉血5 mL置于离心管中,血样静置1 h后,常温下3 000转/min离心15 min分离血清,-80℃冰箱保存待测。
  1.3.1血清血管紧张素Ⅱ和醛固酮浓度的测定取受试者-80℃冰箱保存血清,放置室温融化,血清血管紧张素Ⅱ和醛固酮浓度的测定采用酶联免疫法,测试仪器采用Thermo MK3酶标仪(美国)。测试试剂采用北京尚柏公司提供的R&B人体试剂盒。双管测定标准曲线。
  1.3.2尿Na+、K+离子浓度和渗透压的测定测试后即刻,取尿液置于尿杯中,常温3 000转/min离心15 min分离,取上清液完成尿液离子指标的检测。检测由北京德易检验中心完成,测试仪器采用奥林巴斯Au400(日本),测试试剂由一化公司(日本)提供。
   尿渗透压的测定使用美国Advanced公司提供Model2020型渗透压仪完成,测试试剂采用美国Advanced公司生产的配套试剂。取受试者当天尿液进行测试,每次测试前用3种标准液校准仪器。
  1.4统计方法实验数据采用SPSS16.0软件进行统计学处理。数值以均值和标准差(X±S)表示。采用重复测量方差分析检验湿度因素(组内因素)和运动因素(组间因素)对机体造成的应激影响。相同湿度时的组间比较采用独立样本t检验。P<0.05表示有显著性差异,P<0.01表示有非常显著性差异。
  
  2结果
  
  2.1不同湿度测试时运动组最大摄氧量测试结果湿度因素能明显影响高温不同湿度测试时的最大摄氧量值,差异具有非常显著性(P<0.01)。运动组在33℃ 80%RH测试时的最大摄氧量值明显低于33℃ 20%RH、33℃ 40%RH和33℃ 60%RH测试时的数据,差异具有非常显著性(P<0.01)。高温其他各个湿度间未出现明显差异(P>0.05)(表2)。
  2.2不同湿度条件测试时血管紧张素Ⅱ的变化高温33℃时湿度因素对血清血管紧张素Ⅱ浓度有明显影响,差异具有非常显著性(P<0.01),组间运动因素对血清血管紧张素Ⅱ浓度有明显促进作用,差异具有非常显著性(P<0.01)(表3)。
  
  3分析与讨论
  
  3.1高温不同湿度环境对机体最大摄氧量的影响本实验发现,运动组33℃ 80%相对湿度测试时的最大摄氧量值与高温33℃其他湿度时的测试数据比较,出现了明显下降(P<0.01)。表明,在高温(33℃)时只有高湿环境(80%RH)才能使最大摄氧量出现明显降低(P<0.01)。Febbraio等[5]的实验证实,通过让受试者在40℃和20℃环境下,分别进行40 min 70%最大摄氧量运动,发现受试者在40℃环境中运动时的能量消耗、无氧酵解较20℃时明显增加。提示,高温运动时无氧代谢的加强会使机体内的代谢产物堆积,引起机体过早疲劳。Parkin等[6]的实验观察到高温环境中受试者在亚极量运动至力竭时血乳酸较常温大幅增加。提示,无氧代谢增加、能量消耗增加可能是本实验中运动组在高温高湿环境(33℃ 80%RH)测试时机体最大摄氧降低的原因。
  3.2高温不同湿度和运动对血清血管紧张素Ⅱ浓度的影响血管紧张素Ⅱ不仅有收缩血管和升高血压的作用,同时,还能促进肾脏对Na+的重吸收和肾上腺皮质合成和释放。
  本研究发现,运动因素能明显促进机体对血管紧张素Ⅱ的释放(P<0.01)。高温环境下运动时,血液重新分配。大量的血液流向肌肉和机体表层的血管。这可能会导致每搏输出量减少和血压的降低。运动时血清血管紧张素Ⅱ的增加能起到维持血压和心输出量的作用。
   湿度因素对血清血管紧张素Ⅱ浓度也有明显影响(P<0.01),但变化不具有规律性。33℃不同湿度间多重比较结果:高温33℃ 40%RH血清血管紧张素Ⅱ浓度明显低于其他湿度条件(P<0.05)。说明高温33℃时40%RH相对于其他湿度更有利于机体内热量的散失,减少了水和电解质的丢失。从而抑制了作用的RAAS发挥,导致血清肾素和血管紧张素Ⅱ浓度的明显下降。
  3.3高温不同湿度和运动对血清醛固酮浓度的影响本实验结果表明,运动因素能明显增加血清醛固酮浓度(P<0.01)。高温33℃各个湿度条件下,运动组的血清醛固酮均较对照组有大幅升高。Kosunen[7]等的实验也观察到,运动员在进行完3×300 m 冲刺跑后血中醛固酮浓度出现了显著增加(1 600%,P<0.05)。运动组血清醛固酮的增加有助于汗液中Na+的重吸收和循环血量的维持,对维持运动时骨骼肌等运动器官的血液供应有积极的意义。
  同时,本实验也观察到高温不同湿度对血清醛固酮浓度有显著影响(P<0.01)。高温33℃ 80%RH测试时血清醛固酮较高温33℃其他湿度升高,显著高于33℃ 20%RH、33℃ 60%RH测试时血清醛固酮浓度。这与本实验中血清肾素和AngⅡ的变化趋势不一致。提示,可能存在其他调节途径,影响醛固酮的合成和释放[8,9]。
  3.4高温不同湿度环境运动对尿Na+、K+和渗透压的影响肾脏是机体内维持电解质平衡的主要器官。肾脏主要通过肾小管和集合管实现对电解质的调节。同时,在汗液蒸发的情况下,汗液中也含有部分Na+、K+。本实验发现,运动和湿度因素均未对尿K+浓度产生明显影响。HinchCliff[10]的实验观察到在长时间耐力运动后狗的尿液中Na+与K+浓度出现了73%和57%的下降(P<0.05)。提示本实验尿液中电解质浓度未出现明显变化的原因,可能是由于本次测试高温环境中运动和暴露的时间都较短,不足以对尿液中电解质浓度产生明显影响。但是,出现这一结果的具体原因尚不明确,本实验未对此进行针对性研究,还有待于进一步探讨。
  本实验也发现,运动和湿度因素均未对尿渗透压产生明显影响。受试者个体间尿液渗透压差变化范围较大,标准差过大,导致的变化不明显;这可能也是由于,受试者运动和高温暴露的时间较短不足以引起尿液渗透压的明显变化。但是,高温各个湿度条件测试后运动组的尿渗透压较对照组都有下降的趋势。提示运动对尿中离子的重吸收有一定的促进作用。
  
  4结论
  
  1)高温高湿环境(33℃ 80%RH)明显降低机体最大摄氧量,高温高湿环境中机体运动能力下降。2)运动促进血管紧张素Ⅱ和醛固酮的释放,这有助于对Na+的重吸收和血压的维持。3)高温时不同湿度对血管紧张素Ⅱ有明显影响,但未出现规律性变化。
  
  参考文献:
  
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