下體負壓聯合體育鍛煉對血液T、CK和BUN等的影響

002 第四軍醫大學航空航天醫學系，航空航天醫學教育部重點實驗室 盧東源 張玉 王雷 孫喜慶

710600 蘭州軍區臨潼療養院 徐莉2 周林甫4 崔青山6 王爭羊8

下體負壓聯合體育鍛煉對血液T、CK和BUN等的影響

710032 第四軍醫大學航空航天醫學系，航空航天醫學教育部重點實驗室 盧東源1張玉3王雷5孫喜慶7

710600 蘭州軍區臨潼療養院 徐莉2周林甫4崔青山6王爭羊8

目的 探討體育運動、下體負壓及二者聯合鍛煉對相關血液指標的影響，為發展旨在提高療養飛行員抗荷耐力的專項抗荷生理訓練方案提供實驗依據。方法 24名健康男性志愿者，隨機平均分為3組，即體育鍛煉組(EX)，下體負壓訓練組(LBNP)及體育鍛煉聯合下體負壓訓練組(EX+LBNP)，每組8人。EX組每天進行1 h下肢爆發力及肌靜力訓練，LBNP組每天于45°～75°頭高位進行-50 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)下體負壓訓練，持續10 min。EX+LBNP組訓練內容為上述兩組訓練內容總和，訓練為期兩周。訓練前后采靜脈血檢測血紅蛋白(hemoglobin，Hb)，肌酸激酶(creatine kinase，CK)，血尿素氮(blood urea nitrogen，BUN)，睪酮（testosterone，T)，皮質醇(cortisol，Cor)及T/C等血液參數的變化。結果 ①EX組Hb及Cor較鍛煉前顯著降低。②LBNP組CK較鍛煉前顯著降低。③EX+LBNP組Hb、BUN、Cor較鍛煉前顯著降低，T/C比值則顯著升高。結論 體育鍛煉、下體負壓訓練及二者聯合鍛煉對血Hb、CK、BUN、T、Cor及T/C比值影響不一，但影響顯著，體育鍛煉聯合下體負壓訓練可以作為提高療養飛行員抗荷耐力的專項航空生理訓練方案的備選方案。

體育鍛煉；下體負壓；抗荷訓練；血紅蛋白；肌酸激酶；血尿素氮；睪酮；皮質醇

航空生理訓練是飛行員療養期間一項重要的工作，療養體能訓練就是其重要組成部分，它對于增強飛行員體質、防治疾病、消除疲勞、維持抗G耐力具有重要的意義。但目前存在的問題是，療養體能訓練方案過于單一化，以殲擊機飛行員來說，對于抗荷耐力至關重要的肌肉爆發力、肌靜力或靜力協調力的訓練就相對缺乏，已經無法滿足高性能戰斗機的抗荷耐力要求。有實驗表明，坐位下體負壓在一定程度上可以模擬+Gz的生理作用[1]，本實驗室以往的研究也發現，反復的下體負壓暴露可顯著提高下體負壓耐力[2]，而下體負壓耐力與正加速度(+Gz)耐力呈高度正相關[3-4]，反復下體負壓暴露是提高飛行員抗荷耐力的有效方式[2]。因此，本研究擬將體育鍛煉與下體負壓訓練結合起來，選擇血紅蛋白(Hb)、肌酸激酶(CK)、血尿素氮(BUN)、睪酮(T)、皮質醇(Cor)等指標，觀察鍛煉對上述血液指標的影響，為發展旨在提高療養飛行員抗荷耐力的專項航空生理訓練方案提供依據。

1 對象及方法

1.1 實驗對象 24名男性健康被試年齡(19.9±1.9)歲，身高(176±2.0)cm，體質量(68.4±6.0)kg，隨機分為3組：單純體育鍛煉組(EX)、單純下體負壓鍛煉組(LBNP)、體育鍛煉聯合下體負壓鍛煉組(EX+LBNP)，每組8人，無心肺疾患史。實驗期間及測試前后24 h禁用任何藥物，不飲含咖啡因、酒精的飲料，不進行劇烈的體力勞動，正常飲食。

1.2 實驗設備

1.2.1 傾斜床 可變角度旋轉床(北京和平醫療器械廠)，由電腦自動控制，旋轉角度范圍為0°～180°，旋轉速度范圍為5°/s～45°/s。

1.2.2 下體負壓桶 負壓范圍為0～100 mmHg(1 mmHg= 0.133 kPa)。負壓增長率達-30 mmHg/s，負壓控制精度≤2.5 mmHg。與腰部連接處由皮質密封裙密封，負壓桶固定在旋轉床下部。

1.2.3 訓練器材 杠鈴、臥推架(斜板、平板)、山羊架、深蹲架。

1.3 實驗方案

1.3.1 LBNP組 LBNP組進行下體負壓訓練。訓練前5 d，依據受試者在訓練過程中的生理反應，傾斜床傾斜角度可采用45°～75°(重力方向上的矢量分量為0.71～0.97 Gz)，以不出現暈厥前或暈厥癥狀為限。下體負壓桶內負壓維持于-50 mmHg，持續10 min。訓練后5 d，傾斜床角度均為75°。訓練1次/d，持續10 d(中間休息2 d)。當受試者出現心慌、胸悶、惡心、臉色發白等暈厥前表現或暈厥時，訓練終止。

1.3.2 EX組 EX組進行體能訓練。

1.3.2.1 訓練內容 分為肌靜力訓練及爆發力訓練。肌靜力訓練內容包括：平板臥推、負重下蹲(半蹲)及縱跳、負重提踵、負重仰臥起坐(俯臥挺身)。爆發力訓練包括：400 m慢跑及肌肉拉伸，30 m沖刺跑，15 m單腿跳，15 m蛙跳。兩項訓練內容1次/d，每周5 d，連續2周。

1.3.2.2 訓練強度與訓練量 ①訓練強度：肌靜力訓練項目均在訓練前48 h內測定每人最大負荷強度。與負荷強度對應的鍛煉組數、次數及間歇時間(表1)。爆發力訓練項目以訓練時心率快慢劃分負荷強度：90～120次/min為小強度，120～140次/min為中強度，140～160次/min為大強度。間歇時間分別為1、1.5、2 min。②整體訓練強度安排：將10 d訓練時間分為兩個訓練階段，1～5 d為第一階段，6～10 d為第二階段。各階段訓練強度安排(表2～3)。1.3.3 EX+LBNP組 訓練內容為上述下體負壓訓練和體能訓練的總和。訓練安排上，先進行下體負壓訓練，間隔30 min后進行體能訓練。

表1 肌靜力訓練項目鍛煉組數、次數及間歇時間表

表2 肌靜力訓練強度安排

表3 爆發力訓練強度安排

1.4 測試方法 于訓練前1 d清晨及訓練第10天后次晨6：30空腹、靜臥狀態下，分別于肘前靜脈抽取10 mL靜脈血，其中5 mL使用全自動生化分析儀(日立7170全自動生化分析儀，日本)檢測Hb、BUN及CK。另外5 mL血液靜置2 h后分離血清，置-20℃冰箱保存，采用放射免疫試劑盒(北文生物制品研究所)及全自動放免計數儀(核工業部西安檢驗儀器四廠XH-6080全自動放免計數儀，西安)測定血清T及Cor。

1.5 統計分析 數據以均值±標準誤(x±sx)表示，鍛煉前后各參數比較配對t檢驗。采用SPSS 13.0統計分析軟件對實驗數據進行統計，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 Hb及CK含量的變化 與鍛煉前相比，EX組及EX+LBNP組Hb含量明顯降低，差異有統計學意義 (P＜0.05)，LBNP組Hb含量呈下降趨勢，但差異無統計學意義(P＞0.05)。與鍛煉前相比，LBNP組CK含量明顯降低，差異有統計學意義(P＜0.05)，EX組和EX+LBNP組CK含量呈升高趨勢，但差異無統計學意義(P＞0.05，表4)。

2.2 BUN含量的變化 LBNP+EX組鍛煉后BUN含量明顯降低，差異有統計學意義(P＜0.05)，EX組和LBNP組BUN無顯著變化(表5)。

2.3 T及Cor含量的變化 EX組及LBNP組鍛煉后T含量均呈降低趨勢，而EX+LBNP組則呈升高趨勢，但各組變化均無統計學意義(P＞0.05)；各組鍛煉后Cor含量均呈降低趨勢，EX及EX+LBNP組Cor降低顯著，差異有統計學意義(P＜0.05)；鍛煉后各組T/C比值均呈現升高趨勢，EX+LBNP組升高顯著(表6)。

表4 鍛煉前、后心功能相關指標的變化(x±s，n=8)

表5 各鍛煉組鍛煉前、后BUN的變化(x±s，n=8)

表6 各鍛煉組鍛煉前、后T及Cor含量的變化(x±s，n=8)

3 討論

加強飛行員療養期間體能訓練管理對提高飛行員療養質量、增強體能、延長飛行年限具有重要的作用[5]。高性能戰斗機的相繼服役，對飛行員的抗荷耐力的要求也不斷提高，但是療養期間的體能訓練方案單一化，致力于提高飛行員抗G耐力的專項訓練相對缺乏，針對這一實際情況，我們聯合第四軍醫大學體育教研室，將類舉重訓練方法適當精簡，提高運動量，結合下體負壓訓練，以期其成為一套行之有效的療養飛行員專項抗荷訓練方案。在運動醫學里，血液生化指標可以用來監測運動員運動負荷、疲勞程度、機能狀況以及機體恢復能力，從而達到提高運動成績、減少傷病的目的，本研究則選取了Hb、CK、BUN、T、Cor等血液生化指標，觀察了單純體育鍛煉、單純下體負壓訓練、體育鍛煉聯合下體負壓訓練三種鍛煉方式對于被試者上述各血液指標的影響。

Hb是評定個體營養狀況和機能狀態的經典指標之一，通常以醫學上的參考值作為評價標準。本次實驗，3個鍛煉組均呈現Hb濃度降低趨勢，其中EX組和EX+LBNP組顯著降低，差異有統計學意義(P＜0.05)，分析原因，與運動導致部分紅細胞破壞，同時腎通透性增加，使Hb降低有關，并且一段時間的耐力鍛煉可引起血容量增加，血液稀釋，顯示檢測出的實際Hb濃度降低。文獻報道，血紅蛋白濃度下降10%以上可以認為是機體疲勞[6]，本次實驗各組Hb濃度下降均未達到10%，表明各組鍛煉強度均在可以承受的范圍之內，通過鍛煉后各受試對象仍保持良好的身體機能。

CK主要分布于骨骼肌、心肌和腦組織中，以骨骼肌中所占比例最高；生理狀態下，CK很少透出細胞膜。有研究證實無論是大、小強度的運動均會引起CK活性的增加[7]，其機制與運動后肌肉損傷幾率增加，代謝產物堆積，運動后體溫升高及兒茶酚胺分泌等一系列因素所引起骨骼肌細胞膜通透性增加[8-9]，導致CK透過細胞膜進入血液循環增多有關。其活性的變化通常可作為評定肌肉承受刺激和骨骼肌微細損傷及其適應與恢復的一個敏感的生化指標。本次實驗，EX組及EX+LBNP組血清CK均呈現上升趨勢，但差異無統計學意義，符合CK的通常變化規律，表明在本實驗中兩組訓練強度適中，該強度體育鍛煉聯合下體負壓鍛煉不會對心肌及骨骼肌造成過度的損傷。此外本實驗還發現，重復單純直立位下體負壓暴露后，CK濃度顯著降低，差異有統計學意義(P＜0.05)，目前尚未見相關報道，考慮可能跟以下因素有關：首先，下體負壓暴露后，心水平動脈壓降低，引起心肌收縮力增強，外周阻力增加，毛細血管通透性降低，增加了血液回流；加之心水平動脈壓降低激活了神經體液容量調節機制，導致血容量增加，血液稀釋；因此上述兩種因素可能對CK濃度的降低起到一定的作用。

血尿素是體內蛋白質和氨基酸分解代謝的終產物，在健康的機體內，BUN的生成與排泄始終處于平衡狀態。在運動訓練或者是運動比賽中，可以檢測到BUN上升，調整期BUN可逐漸恢復正常，因此BUN水平又通常被用來作為一個反映機體承受負荷能力的指標[10]。運動鍛煉應激引起的血BUN含量變化主要與運動強度、持續時間、運動類型及個體特點有關系。長時間、大強度的運動鍛煉，機體蛋白質代謝增強，血BUN含量可見顯著的升高。有報道認為BUN值超過7.4 mmol/L就可以認為是機體疲勞[11]。本次實驗，EX組鍛煉后BUN呈現上升趨勢，但是未見顯著性差異，表明EX組運動強度不大，在經過鍛煉后肌肉的蛋白質代謝未見明顯增強。有關下體負壓對BUN影響鮮有報道，本次實驗，LBNP組BUN呈現下降趨勢，而EX+LBNP組則顯示出BUN的顯著下降，可能提示下體負壓訓練與體育鍛煉之間發生了協同效應，在BUN的下降中起到了作用。

大量文獻表明T和C是兩種和運動能力密切相關的類固醇激素。T是人體內主要的同化激素之一，對于運動能力、肌肉力量的增長、疲勞的消除具有重要的作用，血T水平從某種意義上反映了機體運動能力、肌肉力量、進取意識及攻擊能力。Cor是人體內重要的異化激素，它能促進脂肪及肌肉組織的蛋白質分解，加速在肝臟糖原的合成，同時還能拮抗胰島素作用，升高血糖，促進心跳及呼吸加快，使能量代謝增強加快，從而維持運動及肌肉活動的持續進行。運動引起血清T及Cor的變化，主要與運動密度、運動負荷強度、負荷量和運動持續時間等相關，大多數文獻報道，短時中等以上強度的訓練及力量訓練可以使T升高[12]，強度適中不引起疲勞的訓練則可使安靜狀態下T含量升高或者不變[13]，長期大運動量訓練或者疲勞訓練，則可使T降低[14]。本次實驗中，各訓練組T含量均無顯著變化，說明各訓練組訓練強度負荷適中，EX組呈現T下降趨勢，可能與本次實驗鍛煉為期兩周，時間較長，但是此時間及訓練強度又不足以引起T發生顯著的變化，下體負壓訓練對血漿T含量的影響鮮見報道，由本實驗可見重復LBNP暴露對血漿T含量影響不大。Davies等[15]認為60% VO2max負荷為運動引起Cor含量上升的強度閾，低于此負荷的運動使C降低，高于此負荷的運動則使Cor升高，郭子淵等[16]研究發現小輕度中等偏小強度的運動對C影響不大，中等訓練強度后則Cor明顯下降，中等偏大強度運動則Cor明顯升高。本次實驗中EX組及EX+LBNP組Cor含量均呈現明顯降低(P＜0.05)，提示各訓練組訓練強度負荷處于中等或偏下的強度，并未達到引起Cor含量升高的強度閾，在此階段皮質醇從血漿中清除的速率要比安靜下快的多[17]，因此也引起Cor含量的降低。而LBNP組Cor含量未見顯著變化。此結果均與血漿T含量變化提示一致。

T和Cor與運動訓練的關系密切，但是研究者發現單一采用T和Cor作為評價機能狀況及疲勞情況都有其片面性，并且在實踐中，有些運動員血漿T含量不高，但是運動能力及機體水平比較高的矛盾現象，孔兆偉等[18]及歐陽孝[19]的研究均表明T/C是評定運動疲勞的理想生化指標。通常認為，此比值下降大于30%或者小于0.35×103是可以診斷為過度疲勞，提示機體機能嚴重下降。本次實驗中，EX組及LBNP組，T/C值均未見明顯變化，而EX+LBNP組T/C比值則顯著升高，表明經過體育鍛煉聯合下體負壓訓練，被試者身體機能得到顯著的增強，可能提示運動耐力、肌肉力量、肌肉協調能力及進取意識的提高。

總之，本研究表明，體育鍛煉聯合下體負壓鍛煉使被試者的運動耐力、肌肉力量及進取意識等得到了顯著的提高，此結果也與本次實驗中各組被試者體能及運動耐力測試結果相一致。因此，本次實驗結果為將體育鍛煉聯合下體負壓訓練發展成一套新的抗G生理訓練方案提供了有力的佐證。

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Objective To investigate the effects of physical exercise，lower body negative pressure and their combination on the blood indexes，and provide experiment basis for special anti-G physical training program which was designed to improve the capacity of the anti-G of pilots.Methods 24 healthy male volunteers were randomly divided into three groups，physical exercise group(EX)，lower body negative pressure group(LBNP)and physical exercise combined with lower body negative pressure group(EX+LBNP)，with 8 cases in each group.EX group carried out explosive force of lower extremity training and static strength of muscle exercise 1 h per day.LBNP group executed-50 mmHg lower body negative pressure training at 45°～75°head up position for 10 min per day.EX+LBNP group performed all the contents of the training course in both groups.Blood biochemical indicators including hemoglobin，creatine kinase，blood urea nitrogen，testosterone，cortisol and T/C were determined before and two weeks after training. Results ①The level of hemoglobin(Hb)and cortisol(C)after training was significantly lower than that before training in the EX group(P＜0.05).②The level of creatine kinase(CK)after training was significantly lower than that before training in the LBNP group (P＜0.05).③The level of Hb，BUN and Cor after training was significantly lower than that before training and the ratio of T/C after training was significantly higher than that before training in the EX+LBNP group(P＜0.05).Conclusion Physical exercise，lower body negative pressure(LBNP)training and combined training of the both have different and obvious effect on blood biochemical indicators.The physical exercise combined with LBNP training may be an alternative program of aviation physiological training to improve the capacity of the anti-G of pilots.

Physical exercise；Lower body negative pressure(LBNP)；Anti-G training；Hemoglobin；Creatine kinase；Blood urea nitrogen；Testosterone；Cortisol

1005-619X(2010)09-0776-04

軍隊后勤科研項目(CLZ09R10，08G107)

2010-04-07)