下体负压联合体育锻炼对血液T、CK和BUN等的影响

002 第四军医大学航空航天医学系，航空航天医学教育部重点实验室 卢东源 张玉 王雷 孙喜庆

710600 兰州军区临潼疗养院 徐莉2 周林甫4 崔青山6 王争羊8

下体负压联合体育锻炼对血液T、CK和BUN等的影响

710032 第四军医大学航空航天医学系，航空航天医学教育部重点实验室 卢东源1张玉3王雷5孙喜庆7

710600 兰州军区临潼疗养院 徐莉2周林甫4崔青山6王争羊8

目的 探讨体育运动、下体负压及二者联合锻炼对相关血液指标的影响，为发展旨在提高疗养飞行员抗荷耐力的专项抗荷生理训练方案提供实验依据。方法 24名健康男性志愿者，随机平均分为3组，即体育锻炼组(EX)，下体负压训练组(LBNP)及体育锻炼联合下体负压训练组(EX+LBNP)，每组8人。EX组每天进行1 h下肢爆发力及肌静力训练，LBNP组每天于45°～75°头高位进行-50 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)下体负压训练，持续10 min。EX+LBNP组训练内容为上述两组训练内容总和，训练为期两周。训练前后采静脉血检测血红蛋白(hemoglobin，Hb)，肌酸激酶(creatine kinase，CK)，血尿素氮(blood urea nitrogen，BUN)，睾酮（testosterone，T)，皮质醇(cortisol，Cor)及T/C等血液参数的变化。结果 ①EX组Hb及Cor较锻炼前显著降低。②LBNP组CK较锻炼前显著降低。③EX+LBNP组Hb、BUN、Cor较锻炼前显著降低，T/C比值则显著升高。结论 体育锻炼、下体负压训练及二者联合锻炼对血Hb、CK、BUN、T、Cor及T/C比值影响不一，但影响显著，体育锻炼联合下体负压训练可以作为提高疗养飞行员抗荷耐力的专项航空生理训练方案的备选方案。

体育锻炼；下体负压；抗荷训练；血红蛋白；肌酸激酶；血尿素氮；睾酮；皮质醇

航空生理训练是飞行员疗养期间一项重要的工作，疗养体能训练就是其重要组成部分，它对于增强飞行员体质、防治疾病、消除疲劳、维持抗G耐力具有重要的意义。但目前存在的问题是，疗养体能训练方案过于单一化，以歼击机飞行员来说，对于抗荷耐力至关重要的肌肉爆发力、肌静力或静力协调力的训练就相对缺乏，已经无法满足高性能战斗机的抗荷耐力要求。有实验表明，坐位下体负压在一定程度上可以模拟+Gz的生理作用[1]，本实验室以往的研究也发现，反复的下体负压暴露可显著提高下体负压耐力[2]，而下体负压耐力与正加速度(+Gz)耐力呈高度正相关[3-4]，反复下体负压暴露是提高飞行员抗荷耐力的有效方式[2]。因此，本研究拟将体育锻炼与下体负压训练结合起来，选择血红蛋白(Hb)、肌酸激酶(CK)、血尿素氮(BUN)、睾酮(T)、皮质醇(Cor)等指标，观察锻炼对上述血液指标的影响，为发展旨在提高疗养飞行员抗荷耐力的专项航空生理训练方案提供依据。

1 对象及方法

1.1 实验对象 24名男性健康被试年龄(19.9±1.9)岁，身高(176±2.0)cm，体质量(68.4±6.0)kg，随机分为3组：单纯体育锻炼组(EX)、单纯下体负压锻炼组(LBNP)、体育锻炼联合下体负压锻炼组(EX+LBNP)，每组8人，无心肺疾患史。实验期间及测试前后24 h禁用任何药物，不饮含咖啡因、酒精的饮料，不进行剧烈的体力劳动，正常饮食。

1.2 实验设备

1.2.1 倾斜床 可变角度旋转床(北京和平医疗器械厂)，由电脑自动控制，旋转角度范围为0°～180°，旋转速度范围为5°/s～45°/s。

1.2.2 下体负压桶 负压范围为0～100 mmHg(1 mmHg= 0.133 kPa)。负压增长率达-30 mmHg/s，负压控制精度≤2.5 mmHg。与腰部连接处由皮质密封裙密封，负压桶固定在旋转床下部。

1.2.3 训练器材 杠铃、卧推架(斜板、平板)、山羊架、深蹲架。

1.3 实验方案

1.3.1 LBNP组 LBNP组进行下体负压训练。训练前5 d，依据受试者在训练过程中的生理反应，倾斜床倾斜角度可采用45°～75°(重力方向上的矢量分量为0.71～0.97 Gz)，以不出现晕厥前或晕厥症状为限。下体负压桶内负压维持于-50 mmHg，持续10 min。训练后5 d，倾斜床角度均为75°。训练1次/d，持续10 d(中间休息2 d)。当受试者出现心慌、胸闷、恶心、脸色发白等晕厥前表现或晕厥时，训练终止。

1.3.2 EX组 EX组进行体能训练。

1.3.2.1 训练内容 分为肌静力训练及爆发力训练。肌静力训练内容包括：平板卧推、负重下蹲(半蹲)及纵跳、负重提踵、负重仰卧起坐(俯卧挺身)。爆发力训练包括：400 m慢跑及肌肉拉伸，30 m冲刺跑，15 m单腿跳，15 m蛙跳。两项训练内容1次/d，每周5 d，连续2周。

1.3.2.2 训练强度与训练量 ①训练强度：肌静力训练项目均在训练前48 h内测定每人最大负荷强度。与负荷强度对应的锻炼组数、次数及间歇时间(表1)。爆发力训练项目以训练时心率快慢划分负荷强度：90～120次/min为小强度，120～140次/min为中强度，140～160次/min为大强度。间歇时间分别为1、1.5、2 min。②整体训练强度安排：将10 d训练时间分为两个训练阶段，1～5 d为第一阶段，6～10 d为第二阶段。各阶段训练强度安排(表2～3)。1.3.3 EX+LBNP组 训练内容为上述下体负压训练和体能训练的总和。训练安排上，先进行下体负压训练，间隔30 min后进行体能训练。

表1 肌静力训练项目锻炼组数、次数及间歇时间表

表2 肌静力训练强度安排

表3 爆发力训练强度安排

1.4 测试方法 于训练前1 d清晨及训练第10天后次晨6：30空腹、静卧状态下，分别于肘前静脉抽取10 mL静脉血，其中5 mL使用全自动生化分析仪(日立7170全自动生化分析仪，日本)检测Hb、BUN及CK。另外5 mL血液静置2 h后分离血清，置-20℃冰箱保存，采用放射免疫试剂盒(北文生物制品研究所)及全自动放免计数仪(核工业部西安检验仪器四厂XH-6080全自动放免计数仪，西安)测定血清T及Cor。

1.5 统计分析 数据以均值±标准误(x±sx)表示，锻炼前后各参数比较配对t检验。采用SPSS 13.0统计分析软件对实验数据进行统计，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 Hb及CK含量的变化 与锻炼前相比，EX组及EX+LBNP组Hb含量明显降低，差异有统计学意义 (P＜0.05)，LBNP组Hb含量呈下降趋势，但差异无统计学意义(P＞0.05)。与锻炼前相比，LBNP组CK含量明显降低，差异有统计学意义(P＜0.05)，EX组和EX+LBNP组CK含量呈升高趋势，但差异无统计学意义(P＞0.05，表4)。

2.2 BUN含量的变化 LBNP+EX组锻炼后BUN含量明显降低，差异有统计学意义(P＜0.05)，EX组和LBNP组BUN无显著变化(表5)。

2.3 T及Cor含量的变化 EX组及LBNP组锻炼后T含量均呈降低趋势，而EX+LBNP组则呈升高趋势，但各组变化均无统计学意义(P＞0.05)；各组锻炼后Cor含量均呈降低趋势，EX及EX+LBNP组Cor降低显著，差异有统计学意义(P＜0.05)；锻炼后各组T/C比值均呈现升高趋势，EX+LBNP组升高显著(表6)。

表4 锻炼前、后心功能相关指标的变化(x±s，n=8)

表5 各锻炼组锻炼前、后BUN的变化(x±s，n=8)

表6 各锻炼组锻炼前、后T及Cor含量的变化(x±s，n=8)

3 讨论

加强飞行员疗养期间体能训练管理对提高飞行员疗养质量、增强体能、延长飞行年限具有重要的作用[5]。高性能战斗机的相继服役，对飞行员的抗荷耐力的要求也不断提高，但是疗养期间的体能训练方案单一化，致力于提高飞行员抗G耐力的专项训练相对缺乏，针对这一实际情况，我们联合第四军医大学体育教研室，将类举重训练方法适当精简，提高运动量，结合下体负压训练，以期其成为一套行之有效的疗养飞行员专项抗荷训练方案。在运动医学里，血液生化指标可以用来监测运动员运动负荷、疲劳程度、机能状况以及机体恢复能力，从而达到提高运动成绩、减少伤病的目的，本研究则选取了Hb、CK、BUN、T、Cor等血液生化指标，观察了单纯体育锻炼、单纯下体负压训练、体育锻炼联合下体负压训练三种锻炼方式对于被试者上述各血液指标的影响。

Hb是评定个体营养状况和机能状态的经典指标之一，通常以医学上的参考值作为评价标准。本次实验，3个锻炼组均呈现Hb浓度降低趋势，其中EX组和EX+LBNP组显著降低，差异有统计学意义(P＜0.05)，分析原因，与运动导致部分红细胞破坏，同时肾通透性增加，使Hb降低有关，并且一段时间的耐力锻炼可引起血容量增加，血液稀释，显示检测出的实际Hb浓度降低。文献报道，血红蛋白浓度下降10%以上可以认为是机体疲劳[6]，本次实验各组Hb浓度下降均未达到10%，表明各组锻炼强度均在可以承受的范围之内，通过锻炼后各受试对象仍保持良好的身体机能。

CK主要分布于骨骼肌、心肌和脑组织中，以骨骼肌中所占比例最高；生理状态下，CK很少透出细胞膜。有研究证实无论是大、小强度的运动均会引起CK活性的增加[7]，其机制与运动后肌肉损伤几率增加，代谢产物堆积，运动后体温升高及儿茶酚胺分泌等一系列因素所引起骨骼肌细胞膜通透性增加[8-9]，导致CK透过细胞膜进入血液循环增多有关。其活性的变化通常可作为评定肌肉承受刺激和骨骼肌微细损伤及其适应与恢复的一个敏感的生化指标。本次实验，EX组及EX+LBNP组血清CK均呈现上升趋势，但差异无统计学意义，符合CK的通常变化规律，表明在本实验中两组训练强度适中，该强度体育锻炼联合下体负压锻炼不会对心肌及骨骼肌造成过度的损伤。此外本实验还发现，重复单纯直立位下体负压暴露后，CK浓度显著降低，差异有统计学意义(P＜0.05)，目前尚未见相关报道，考虑可能跟以下因素有关：首先，下体负压暴露后，心水平动脉压降低，引起心肌收缩力增强，外周阻力增加，毛细血管通透性降低，增加了血液回流；加之心水平动脉压降低激活了神经体液容量调节机制，导致血容量增加，血液稀释；因此上述两种因素可能对CK浓度的降低起到一定的作用。

血尿素是体内蛋白质和氨基酸分解代谢的终产物，在健康的机体内，BUN的生成与排泄始终处于平衡状态。在运动训练或者是运动比赛中，可以检测到BUN上升，调整期BUN可逐渐恢复正常，因此BUN水平又通常被用来作为一个反映机体承受负荷能力的指标[10]。运动锻炼应激引起的血BUN含量变化主要与运动强度、持续时间、运动类型及个体特点有关系。长时间、大强度的运动锻炼，机体蛋白质代谢增强，血BUN含量可见显著的升高。有报道认为BUN值超过7.4 mmol/L就可以认为是机体疲劳[11]。本次实验，EX组锻炼后BUN呈现上升趋势，但是未见显著性差异，表明EX组运动强度不大，在经过锻炼后肌肉的蛋白质代谢未见明显增强。有关下体负压对BUN影响鲜有报道，本次实验，LBNP组BUN呈现下降趋势，而EX+LBNP组则显示出BUN的显著下降，可能提示下体负压训练与体育锻炼之间发生了协同效应，在BUN的下降中起到了作用。

大量文献表明T和C是两种和运动能力密切相关的类固醇激素。T是人体内主要的同化激素之一，对于运动能力、肌肉力量的增长、疲劳的消除具有重要的作用，血T水平从某种意义上反映了机体运动能力、肌肉力量、进取意识及攻击能力。Cor是人体内重要的异化激素，它能促进脂肪及肌肉组织的蛋白质分解，加速在肝脏糖原的合成，同时还能拮抗胰岛素作用，升高血糖，促进心跳及呼吸加快，使能量代谢增强加快，从而维持运动及肌肉活动的持续进行。运动引起血清T及Cor的变化，主要与运动密度、运动负荷强度、负荷量和运动持续时间等相关，大多数文献报道，短时中等以上强度的训练及力量训练可以使T升高[12]，强度适中不引起疲劳的训练则可使安静状态下T含量升高或者不变[13]，长期大运动量训练或者疲劳训练，则可使T降低[14]。本次实验中，各训练组T含量均无显著变化，说明各训练组训练强度负荷适中，EX组呈现T下降趋势，可能与本次实验锻炼为期两周，时间较长，但是此时间及训练强度又不足以引起T发生显著的变化，下体负压训练对血浆T含量的影响鲜见报道，由本实验可见重复LBNP暴露对血浆T含量影响不大。Davies等[15]认为60% VO2max负荷为运动引起Cor含量上升的强度阈，低于此负荷的运动使C降低，高于此负荷的运动则使Cor升高，郭子渊等[16]研究发现小轻度中等偏小强度的运动对C影响不大，中等训练强度后则Cor明显下降，中等偏大强度运动则Cor明显升高。本次实验中EX组及EX+LBNP组Cor含量均呈现明显降低(P＜0.05)，提示各训练组训练强度负荷处于中等或偏下的强度，并未达到引起Cor含量升高的强度阈，在此阶段皮质醇从血浆中清除的速率要比安静下快的多[17]，因此也引起Cor含量的降低。而LBNP组Cor含量未见显著变化。此结果均与血浆T含量变化提示一致。

T和Cor与运动训练的关系密切，但是研究者发现单一采用T和Cor作为评价机能状况及疲劳情况都有其片面性，并且在实践中，有些运动员血浆T含量不高，但是运动能力及机体水平比较高的矛盾现象，孔兆伟等[18]及欧阳孝[19]的研究均表明T/C是评定运动疲劳的理想生化指标。通常认为，此比值下降大于30%或者小于0.35×103是可以诊断为过度疲劳，提示机体机能严重下降。本次实验中，EX组及LBNP组，T/C值均未见明显变化，而EX+LBNP组T/C比值则显著升高，表明经过体育锻炼联合下体负压训练，被试者身体机能得到显著的增强，可能提示运动耐力、肌肉力量、肌肉协调能力及进取意识的提高。

总之，本研究表明，体育锻炼联合下体负压锻炼使被试者的运动耐力、肌肉力量及进取意识等得到了显著的提高，此结果也与本次实验中各组被试者体能及运动耐力测试结果相一致。因此，本次实验结果为将体育锻炼联合下体负压训练发展成一套新的抗G生理训练方案提供了有力的佐证。

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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

军队后勤科研项目(CLZ09R10，08G107)

2010-04-07)