高溫環境下運動脫水及補液策略

王朝格, 翁錫全(廣州體育學院,廣東 廣州 510500)

在全球變暖的大背景下,高溫對健康的風險正逐漸增加。第32屆夏季奧運會及殘奧會將于明年在東京舉行,預計東京奧運會期間的平均氣溫在30 ℃以上[1],這對戶外項目運動員的耐熱能力構成極大挑戰,大大增加比賽時運動員脫水、中暑等風險。建議教練員及運動員應提前做好熱服習及比賽期間的降溫措施,尤其注意防止脫水及合理補液。本文針對高溫環境下運動時運動員出現熱應激、脫水所引起的機體生理生化變化,提出補液策略,為運動員、教練員高溫環境下訓練和比賽提供參考。

1 高溫環境下運動人體機能變化

1.1 熱應激對身體機能的影響

人體通過體溫調節中樞對內分泌腺、骨骼肌、皮膚血管和汗腺等組織器官的活動進行調控,使機體的產熱和散熱過程相對平衡,因此,人體代謝率和環境溫度都是影響體溫變化的因素。當持續的高溫環境使機體心血管系統、體溫調節、體液調節達到所能承受的極限時,機體會產生血管緊張程度升高、核心體溫上升、中樞神經系統疲勞、肌糖原消耗增加、體液大量流失等一系列應激反應。隨著熱應激和運動時間的增加,導致肌肉氧含量急劇下降,代謝物大量堆積,造成肌肉疲勞、痙攣等反應[2]。其對有氧運動能力的影響最為顯著,主要表現為在一定負荷下運動強度越大,運動員的有氧運動能力指數越低,最大攝氧量下降。但對于短時間等長收縮的小肌肉群,溫度升高可提高磷酸化效率,促進氧從血紅蛋白中解離,降低肌肉的粘滯性,增加收縮能力,減少疲勞的時間。

當核心體溫過高時,中樞神經系統功能減弱,運動神經的疲勞感增加。通過對腦電波(EEG)、運動神經輸出和主觀疲勞感覺(RPE)的相關分析發現,其主要原因可能是腦的血流量減少,且熱應激的增加與RPE呈正相關[3]。高溫下運動熱應激增加時,機體相應地增加肌肉血流量、皮膚血流量及大腦血流量,以維持能量代謝、溫度調節、中樞神經調節。當溫度達到機體所能承受的極限時,皮膚的血流量增多,以增加散熱,達到維持核心體溫穩定的目的,勢必會減少流向肌肉和大腦的血量,從而影響氧的供應,降低機體的運動能力。

1.2 脫水對身體機能的影響

人體內水平衡是保證運動能力發揮和預防疾病發生的重要因素,不管哪種程度的脫水,都意味著機體內環境的穩定被打破。脫水是指體液的輸出超過攝入,在高溫環境中運動時,機體為了維持核心體溫的恒定,以大量排汗的形式將體內多余的熱量排出,使體液丟失增加,造成脫水的發生。當機體脫水時,水鹽代謝失衡,血腦屏障的通透性隨之發生改變,大腦某些區域的血流量減少。通過斷層掃描進一步發現,口渴或脫水誘導時,大腦皮層的血流量會重新分布,使初級軀體感覺皮層、運動皮層、腦額葉前部皮層(執行功能,包括規劃和抑制性控制)、前扣帶皮層(情緒和決策)、顳上回(聽覺處理)發生變化[3]。脫水會影響單胺類神經遞質的分泌(如多巴胺、去甲腎上腺素激素等分泌減少),破壞膽堿影響神經—肌肉接點的傳遞。另外,脫水會激活下丘腦—垂體—腎上腺皮質軸,使其產生應激激素(如皮質醇上、抗利尿激素升高)。這些反應均對運動機體產生負面影響。

當機體體液丟失1%～2%時為輕度脫水,丟失2%～5%時為中度脫水,超過5%為嚴重脫水。機體脫水超過2%,對各項機能(如速度、力量、輸出功率等)都會造成影響;脫水超過5%,運動員體重會明顯下降、精神錯亂、昏迷甚至死亡。但脫水的程度對不同運動項目的影響一直存在很多爭議。大量研究指出,在溫和的環境中運動,脫水超過體重的2%,對運動員的有氧能力有所損害;但有些研究表明,自行車運動員在脫水達體重的4%時并未影響其運動能力。這可能與高水平自行車運動員耐熱能力較強有關。

2 高溫環境下運動的補液策略

2.1 補液時間選擇

高溫環境不僅制約運動員運動能力的發揮,尤其對有氧耐力影響很大,而且可能對運動員的健康造成損傷。對此,教練員及運動員需提前根據比賽地同時段溫度及濕度的變化情況,模擬比賽地氣候環境進行熱服習訓練,做好比賽前預冷、比賽中降溫的準備;戶外項目應充分考慮太陽的紫外線輻射,準備充分的防曬措施,預防運動員運動期間脫水。

一般情況下,在高溫環境下訓練或比賽時,不能僅根據運動員主觀感覺到口渴后再進行補液,為防止脫水的發生,運動前、中、后都應進行合理補液。比賽前暴露在熱環境中,運動員應充分飲水和補充電解質,保證身體的水合狀態,比賽和訓練前30～120 min進行一次補液。運動中補液采取少量多次的方法,通常每隔15～20 min補液一次,但也要根據不同項目的比賽特點而定。比如,球類比賽有暫停休息的時間,運動員可定期補液;田徑、自行車等項目運動員比賽中的補液機會很少。比賽或訓練后的補液對促進機體水合狀態的恢復尤為重要,應在運動后1 h內進行。

2.2 補液量和成分

補液量通常根據機體的水合狀態而定,常用的評定方法包括體重的變化、測定血漿滲透壓及尿比重。運動員處于正常水合狀態時,一般每天體重變化不超過1%、血漿滲透壓小于290 mmol/kg、尿比重小于1.020。同時,也需根據不同運動員的代謝速率、熱服習狀態及出汗量等進行估算。通常,比賽或訓練前一次補液量為300～500 mL,高溫環境中應額外增加250～300 mL,確保運動員處于正常水合狀態。運動中每次補液量為120～240 mL,建議每小時補液總量不超過800 mL。運動后的補液量應是運動中丟失體液的100%～150%,使體液快速恢復到平衡狀態。當然,機體處于過水合狀態,對運動能力的發揮也不利。研究發現,當受試者口渴后補充過量的水,其注意力和反應速度都會降低,腸胃也會出現不適反應;有些運動員甚至因為運動中補液過量而出現低鈉血癥等。

運動或比賽前的補液以補充水分為主,隨著運動中汗液的大量丟失(汗液中丟失的主要電解質是鈉),運動中補液需在補充水的同時增加鈉的攝入量以維持機體的鈉平衡。對于超過1 h的運動,運動員應補充一份含0.5～0.7 g/L鈉、30～60 g/L糖的液體;對于超過2.5 h的運動,糖的攝入量應增加至90 g/L。如果運動中出現肌肉痙攣,建議鈉的補充應增加到1.5 g/L[4]。運動后液體的補充除需保障充足的鈉和糖攝入外,還應增加蛋白質飲品(如牛奶),以更好地恢復體液平衡。

2.3 補液溫度

高溫環境中運動或比賽時,補液溫度不宜過高或過低,一般在5 ℃～15 ℃。研究發現,運動前或比賽時非運動狀態補充冷液(0 ℃～4 ℃)可有效降低機體比賽時的核心體溫,提高耐力性項目的成績;但這也可能激活溫度感受器,減少排汗,使皮膚散熱減少,其對運動效果的影響有待進一步研究。另外,也需考慮運動員腸胃的耐受能力。

3 小結

高溫環境下運動可能造成機體熱應激和脫水,其產生的單一或聯合作用會限制運動員運動能力的正常發揮,嚴重者甚至引發熱射病。教練員及運動員在高溫環境中訓練和比賽時,需根據不同時間,通過補充適量的水、鈉、糖及蛋白質等,使機體處于良好的水合狀態,以應對訓練和比賽。