郭熙勝閻守扶王培勇邢瑜
摘要：
目的：
觀察一次性遞增負荷力竭運動前后血乳酸與紅細胞指標變化情況及相關性。
方法：
選取6名民體系2005級男生，在跑臺上進行一次性遞增負荷力竭運動。于安靜時、運動后即刻、運動結束后5分鐘、運動結束后10分鐘分別取手指末梢血，用YSI-1500血乳酸儀測定血乳酸濃度、用CA6200-20血細胞儀測定紅細胞指標，用excel軟件進行統(tǒng)計分析。
結論：
一次性遞增負荷力竭運動后血乳酸和紅細胞指標均有顯著性變化，但血乳酸和紅細胞指標之間的相關性不很明確。
關鍵詞：運動人體科學；力竭運動；血乳酸；紅細胞；相關性
作者簡介：郭熙勝，（1987-），男，清華大學體育部碩士研究生
通信聯(lián)系人：閻守扶（1956-），男，教授。主要研究方向，一是運動性疲勞的主觀感受與客觀指標的相關性研究；二是中藥微量元素的地域特征與人體運動能力的關系；三是在在體育生物科學研究方法的理論與實踐方面的研究工作。迄今為止，主持和參與省部級科研項目7項，參加編寫專著、高校統(tǒng)編教材10部，發(fā)表論文30余篇。
0引言
大強度運動會引起肌肉乳酸生成增多。乳酸在體內容易蓄積，乳酸堆積可通過多種途徑影響肌肉張力和ATP生成，引起疲勞。尤其在缺氧狀態(tài)下(吸氧減少或紅細胞運氧減少)，使活動肌群和血液中乳酸量增加。不同運動強度和運動持續(xù)時間所產生的血乳酸濃度不同。
紅細胞作為血液中運輸氧氣和二氧化碳的載體，對機體運動功能的維持起著重要的作用。運動對紅細胞的影響主要表現(xiàn)為急性運動可引起紅細胞壓積、紅細胞數(shù)量、紅細胞膜等的變化。
血乳酸與血液流變性之間有密切關系?？赡茉蚴茄吼ざ壬?，使氧運輸受阻，無氧代謝比例加大，則血乳酸生成增多，反過來血乳酸濃度升高，血液PH下降，H+通過細胞膜上的蛋白-3對紅細胞產生影響，使紅細胞變硬，變形能力降低，易產生溶血、及運動性貧血。
本研究通過一次性力竭運動后血乳酸、紅細胞指標的對比分析，觀察一次性力竭運動對機體血乳酸、紅細胞指標的影響情況，初步探討一次性力竭運動的應激對血乳酸和紅細胞的造成的急性變化和運動性疲勞發(fā)生的內在聯(lián)系。
1研究對象與研究方法
1．1研究對象
選取6名首都體育學院民體系2005級男生，其中專項為武術套路的有3人，散打專項的有3人，均有訓練基礎。年齡23±0．93歲，身高172．75±3．54cm，體重66．38±7．58kg。
1．2研究方法
1．2．1測試指標
血乳酸(BLA)、紅細胞數(shù)量(RBC)、紅細胞平均體積(MCH)、紅細胞壓積(HCT)、血紅蛋白濃度(HGB)、平均血紅蛋白量(MCH)、平均血紅蛋白濃度(MCHC)。
1．2．2實驗方法
一次性力竭運動：6名受試實驗前兩天均未從事劇烈運動。受試在實驗室跑臺上按照Bruce方案進行一次性遞增負荷力竭運動，運動時，對心率、至大攝氧量等生理指標進行監(jiān)控。
取血：于安靜時、運動后即刻、運動結束后5分鐘、運動結束后10分鐘分別取手指末梢血，在30s內完成取血。32ul毛細抗凝管取血用于血乳酸的測定，20ul普通毛細管取血用于血細胞的測定。
1．2．3指標測定
用YSI-1500血乳酸儀測定血乳酸濃度、用CA6200-20血細胞儀測定紅細胞指標，用excel軟件進行統(tǒng)計分析。各項數(shù)據(jù)用平均數(shù)±標準差(x±s)表示。顯著性水平為p<0．05，非常顯著性水平為p<0．01。
2數(shù)據(jù)處理和結果
2．1生理指標的監(jiān)控
用RPE主觀用力感覺登記表進行自我判斷，運動后期受試對象主觀用力等級超過19分，經(jīng)多次激勵仍不能維持一定負荷運動，則立即停下休息。受試持續(xù)運動時間為15．92±0．32min，至后一級負荷強度為：速度2．25m/s，18％坡度。停止運動時，受試對象的心率為195．8±5．98次/min，至大吸氧量為4．52±0．25L/min。
2．2血乳酸指標的變化
表-1顯示，運動后即刻、運動結束后5分鐘、運動結束后10分鐘的血乳酸濃度較安靜時升高，有非常顯著性(P<0．01)：運動結束后5分鐘、運動結束后10分鐘的血乳酸濃度較運動后即刻的血乳酸降低，非常有顯著性(P<0．01)。
2．3紅細胞指標的變化
表-2顯示，一次性遞增負荷運動后即刻的紅細胞計數(shù)RBC、紅細胞壓積HCT和血紅蛋白濃度HGB均較安靜時顯著升高(P<0．05，0．01)；運動結束后5分鐘、運動結束后10分鐘的紅細胞計數(shù)RBC、紅細胞壓積HCT和血紅蛋白濃度HGB較運動結束后即刻均有顯著降低(P<0．05，0．01)：運動結束后5分鐘、運動結束后10分鐘平均血紅蛋白量MCH較運動后即刻均有顯著降低<P<0．05)。
2．4運動結束后5分鐘與運動結束后10分鐘各指標的對比
表-3顯示，運動結束后10分鐘血乳酸BLA較運動結束后5分鐘顯著降低<P<0．01)；運動結束后10分鐘血紅蛋白濃度HGB、平均血紅蛋白量MCH、平均血紅蛋白濃度MCHC較運動結束后5分鐘顯著升高(P<0．05，0．01)；運動結束后10分鐘紅細胞計數(shù)RBC較運動結束后5分鐘有所升高但沒有顯著性(P=0．057)；運動結束后10分鐘紅細胞壓積HCT較運動結束后5分鐘有所升高但沒有顯著性(P=0．061)。
3分析與討論
3．1運動前后血乳酸變化
據(jù)文獻報告，正常人在空腹、休息時動脈血乳酸為0．4～0．8mmol/L；空腹、休息時靜脈血乳酸為0．45～1．30mmol/L。本研究所取血樣為手指末梢血，血乳酸濃度為1．05±0．09mmol/L，在合理范圍之內，可以接受。
運動時及運動后血乳酸的濃度變化是機體骨骼肌、心肌、肝臟等組織中乳酸生成速率、乳酸進入血液的速率和血液中乳酸消除速率之間平衡的綜合表現(xiàn)。遞增負荷運動開始階段，負荷強度較小，機體供氧充足，肌肉主要動用Ⅰ型肌纖維，以有氧代謝為主，肌乳酸生成很少。隨著負荷的逐漸增大，要求肌肉提供更大的做功功率，肌肉Ⅱ型肌纖維利用比率逐漸加大，故Ⅱ型肌纖維中乳酸生成相應增多，同時乳酸被轉移到Ⅰ型肌纖維內氧化供能，并且由肌內轉移入血，在肝臟進入糖異生途徑被清除，在一定運動強度范圍內乳酸生成速率等于乳酸清除速率，血乳酸濃度維持不變。當負荷進一步增大，肌肉募集更多的Ⅱ型肌纖維，乳酸生成速率大于清除速率，造成血乳酸濃度不斷上升，血中PH值下降，使機體CO2排出量增多、攝氧量增多。
停止運動后肌細胞不再維持大功率供能，乳酸生成大大減少，但肌內堆積的乳酸向血液彌散需要一定的時間。一般從肌細胞有內向外轉運開始到肌細胞內外乳酸達到平衡約需4～10min，也就是從運動到達至大預定強度開始到血乳酸升高到至高水平需要4～10min，依據(jù)不同個體的差異而不同。血乳酸峰值高表明：無氧代謝能力強，耐乳酸能力強，訓練水平高。本實驗在運動結束后5分鐘以前出現(xiàn)血乳酸峰值，且峰值大于8mmol/L。
血乳酸濃度達到峰值后，血乳酸清除速率大于血乳酸彌散速率，開始持續(xù)下降。在短時間大強度運動后肌乳酸大約以指數(shù)函數(shù)的形式轉移，其半時反應(Half time reaction)為9．5分鐘。血乳酸消失速率也同樣以指數(shù)函數(shù)下降，血乳酸消失的半時反應大約為10～15分鐘，基本恢復至安靜時水平約為30分鐘左右，且與訓練水平有關。因此，測定運動后血乳酸的半時反應速率可評定機能狀態(tài)或訓練水平。運動后的整理活動或輕微運動，即積極休息，也能有助于血乳酸的消除。本研究也可以推斷出血乳酸清除的半時反應約為10～15分鐘。
3．2運動前后紅細胞指標的變化
3．2．1遞增負荷運動對紅細胞的影響
Vandewalle等研究報道，運動中血液的變化主要表現(xiàn)在血容量、紅細胞數(shù)量、紅細胞壓積等方面，其變化與運動時機體體溫升高，汗液蒸發(fā)增多而形成高滲性脫水等因素有關。進行長時間大強度運動或長時間力竭性運動時，血容量則表現(xiàn)為減少。Collins等報道，進行11～18 min舉重練習力竭后即刻血漿容量平均減少13％，15min后仍少7％，直到休息30min后血漿容量才恢復正常。關于運動時紅細胞數(shù)量的變化報道不一，Wells等認為，急性運動并不影響血液循環(huán)中紅細胞的總數(shù)，細胞不會從血管透出，骨髓制造也不會在短時間內發(fā)生顯著變化。運動后紅細胞增加，其原因是運動時血液中的水分從毛細血管中滲出到組織間液或細胞中或體外，引起血漿容量減少，產生血液濃縮現(xiàn)象。但Gillen等研究發(fā)現(xiàn)，100％VO2max強度運動時紅細胞數(shù)量(RBC)在運動后即刻便增加10％，30min后還有5％的增加，而且運動后紅細胞數(shù)量增加的程度與運動強度有關，運動強度越大，紅細胞增加越多。并且指出運動時紅細胞增多的原因是由于運動應激反應，交感縮血管神經(jīng)興奮性提高、腎上腺素分泌增多引起容量血管收縮，濃縮的儲存血液進入血液循環(huán)，以及長時間的運動導致血容量的減少及血液濃縮。本實驗通過遞增負荷運動，由表-2可知運動后即刻紅細胞計數(shù)RBC、血紅蛋白濃度HGB顯著升高(P<0．01)，可能是由于運動引起血液濃縮引起的。平均血紅蛋白量MCH、平均血紅蛋白濃度MCHC變化不顯著。
運動會引起內環(huán)境急劇變化，如pH值下降，滲透壓升高等，這些因素的改變使紅細胞的變形能力下降。運動強度和持續(xù)時間的不同對紅細胞變形能力的影響程度不同。而李可基發(fā)現(xiàn)中小強度運動時紅細胞的變形能力沒有變化，而30s的極限負荷運動或100m跑后紅細胞的變形能力明顯下降。遞增負荷的力竭運動會使紅細胞的變形能力顯著降低，且在15min后仍沒有恢復，并加速紅細胞的老化，致使紅細胞膜剛性和機械脆性增加。表-1可知，遞增負荷運動后即刻、運動結束后5分鐘、運動結束后10分鐘的紅細胞平均體積MCV變化都不甚明顯，說明紅細胞變形性降低，甚于暫時失去變形性。因此遞增負荷力竭運動可使紅細胞的變形性降低，紅細胞變形性降低不僅影響運動時氧的供應，使運動能力降低，而且使紅細胞破壞增加。運動應激使血液濃縮，紅細胞數(shù)量增多，但變形性降低、剛性增高的紅細胞平均體積變化不大，故而紅細胞壓積HCT在運動后即刻(HCT=RBCMCV，HCT為RBC與MCV的乘積)顯著升高(P<0．05)。運動后HCT的升高，可以使單位體積內紅細胞數(shù)量及血紅蛋白數(shù)量升高，從而提高血液載氧量，適應劇烈運動后的代謝需要，具有重要的生理意義。
本實驗發(fā)現(xiàn)運動結束后5分鐘的紅細胞計數(shù)RBC、紅細胞壓積HCT和血紅蛋白濃度HGB較運動結束后即刻均有顯著降低(P<0．05，0．01)，見表-2，可能原因是休息期隨著運動應激的解除，血漿容量上升、血液得到稀釋。運動結束后10分鐘的紅細胞計數(shù)RBC、紅細胞壓積HCT、血紅蛋白濃度HGB、平均血紅蛋白量MCH和平均血紅蛋白濃度MCHC較運動結束后5分鐘有升高的趨勢，其中血紅蛋白濃度HGB、平均血紅蛋白量MCH和平均血紅蛋白濃度MCHC的升高有顯著性<P<0．05)，見表-3?？赡茉蚴羌t骨髓對紅細胞和血紅蛋白的補償作用，由于大強度的劇烈運動對紅細胞造成損害，紅細胞破損死亡增多，使機體主動對紅細胞進行應激補償。由研究發(fā)現(xiàn)，血紅蛋白、紅細胞壓積濃度相對下降可刺激、動員紅細胞生成素系統(tǒng)，加速紅細胞生成，以維持其血液中血紅蛋白，紅細胞等成份的動態(tài)平衡。我們知道紅細胞生成素系統(tǒng)主要由組織的需氧量和供氧量之間的相對關系進行調節(jié)，任何減少組織供氧和增加需氧量的情況均可促進紅細胞生成素的生成。當機體缺氧時，血氧向組織釋放能力加強，這種刺激作用于腎小球的近球細胞，使紅細胞生成素分泌增加。后者刺激骨髓中原血細胞，促進分化增殖，加速血紅蛋白的合成，縮短紅細胞的成熟時間和促進紅細胞的釋放。從而維持血液中血紅蛋白，紅細胞等成份的動態(tài)平衡。
3．2．2遞增負荷運動中血乳酸對紅細胞指標的影響
運動時肌肉產生的乳酸進入血液，使血中H+增多，PH值降低，內環(huán)境發(fā)生急劇變化。因為血液粘度升高，使氧運輸受阻，無氧代謝比例加大，則血乳酸生成增多。反過來血乳酸濃度升高，血液PH下降，H+通過細胞膜上的蛋白3對紅細胞產生影響，使紅細胞變硬，變形能力降低。影響紅細胞流變性的因素有細胞膜的粘彈性、幾何形狀、內粘度、切變率、血漿滲透壓、ATP含量和PH值等，且各因素都是相互聯(lián)系、相互作用的。1996年魏安奎報道遞增負荷的力竭運動會使紅細胞的變形能力顯著降低，且在15分鐘后仍沒有恢復。因此，短時間的極限強度運動和長時間的衰竭運動都可能使紅細胞的變形性降低。紅細胞變形性降低不僅影響運動時氧的供應，使運動能力降低，而且使紅細胞破壞增加，使紅細胞數(shù)量降低。Bchere報道，在進行90min 50％至大能力運動后，血乳酸的上升同紅細胞變形能力的下降成正相關，并認為血乳酸的升高是變形能力下降的原因之一。血乳酸的升高影響紅細胞平均體積MCV，進而對紅細胞壓積HCT造成影響。陳剛(1998)研究指出，運動時血乳酸濃度增高引起血液系統(tǒng)的反射型調節(jié)使血紅蛋白有明顯升高，不僅增加對氧的運輸，并且可以對H離子和揮發(fā)性酸的緩沖發(fā)揮十分重要的作用。本研究發(fā)現(xiàn)血乳酸和紅細胞壓積HCT之間呈正相關，與此前報道一致。但本研究并沒有觀察到紅細胞計數(shù)RBC、紅細胞平均體積MCV、血紅蛋白濃度HGB有十分明顯的相關性，原因可能是因為樣本量太小、運動后的連續(xù)取樣。
4結論與建議
遞增負荷力竭運動中，肌肉中生成的乳酸彌散入血，進入肝臟被清除。但運動強度超出無氧閾強度時，乳酸生成速率大于乳酸彌散速率，乳酸彌散速率大于乳酸清除速率，肌肉中乳酸堆積，造成運動持續(xù)能力下降，發(fā)生肌肉酸痛及疲勞；同時血乳酸濃度大幅升高，可能對血液流變產生影響。有研究發(fā)現(xiàn)血乳酸與全血低、高切黏度，HCT和血漿黏度之間呈現(xiàn)高度正相關(P<0．05)，認為可能是因為血液黏度升高，使氧運輸受阻，無氧代謝比例加大，則血乳酸生成增多。反過來血乳酸濃度升高，血液PH下降，H+通過細胞膜上的蛋白-3對紅細胞產生影響，使紅細胞變硬，變形能力降低。不過本研究沒有發(fā)現(xiàn)血乳酸和紅細胞指標之間有明顯的相關性。
遞增負荷力竭運動中，運動應激造成血容量減少、血液濃縮使紅細胞計數(shù)RBC、血紅蛋白濃度HGB和紅細胞壓積HCT升高，有利于CO2和O2運輸，有利于運動的持續(xù)進行。運動結束后的5分鐘，人體處于休息狀態(tài)，紅細胞計數(shù)RBC、紅細胞壓積HCT和血紅蛋白濃度HGB較運動結束后即刻均降低。運動結束后的10分鐘，血紅蛋白濃度HGB、平均血紅蛋白量MCH、平均血紅蛋白濃度MCHC較運動結束后5分鐘升高，提示血紅蛋白的合成作用逐漸加強。運動結束后5分鐘以及結束后10分鐘的紅細胞指標變化的具體確切原因還需作進一步深入的研究和探討。