不同运动对伊犁马血气指标的影响

王建文，姚新奎,3，李林玲，孔麒森，任万路，王川坤，闫 睛，孟 军,3*

(1.新疆农业大学 动物科学学院,新疆 乌鲁木齐 830052；2.新疆马繁育与运动生理重点实验室,新疆 乌鲁木齐 830052；3.新疆农业大学 马产业研究院,新疆 乌鲁木齐 830052)

不同强度和持续时间的运动会使得马匹的血液生理生化[1]、电解质水平[2-3]、血液参数[4]、激素及代谢[5]等各种指标发生改变，这主要是由于当马匹在运动的过程当中，消耗的能量较多[6]，导致马匹需要增强新陈代谢从而适应环境的变化及运动过程中的能量损失。如果马匹未能制定适宜的调教训练方案，调教训练过程中运动负荷过大或比赛强度过强时，会使得马匹的体能消耗超过身体负荷[7]，从而给马匹的组织与器官带来超负荷的压力，当马匹机体不能适应该强度运动时，机体则会出现损伤，从而表现出体内的代谢动态平衡被打破[8]。相关的研究结果显示，当马匹体能储备不足时进行长距离比赛或训练的过程中会导致血清结合珠蛋白的含量出现显著上升[9]，当马匹热身不够等比赛前准备不足时参加耐力比赛时会使得马匹血液中肌酸激酶及乳酸脱氢酶的浓度升高[10]。同时，当马匹进行20 km的比赛时可能会导致马匹出现电解质与酸碱失衡[11]。随着我国马产业的转型升级，国内赛马场次与种类越来越多[12]，速度赛与速歩赛常出现在各种大型庆典活动中，伊犁马是我国自主培育的优秀运动马品种[13]，但其运动过程中不同运动对其生理影响尚不清楚，有待于深入的研究。

本试验以参加1 km速步赛、1 km速度赛和12 km 速度赛的2岁伊犁马为研究对象，通过组织测试赛，分别测定运动前、后马匹血气指标，分析不同运动马匹运动前、后血气指标差异性，探究不同运动对伊犁马酸碱平衡及电解质平衡的影响，为伊犁马调教训练方案制定及比赛后马匹恢复提供参考数据。

1 材料与方法

1.1 试验动物试验选择健康、体尺接近的2岁伊犁马母马31匹，其中参加1 km速歩赛9匹，参加1 km 速度赛12匹，参加12 km速度赛10匹。其中1 km速步测试赛的平均速度为(8.69±0.27)m/s，1 km 速度测试赛的平均速度为(12.56±0.19)m/s，12 km速度赛的平均速度为(7.46±0.36)m/s。所选马匹均采用集中饲养管理的方式进行统一管理。试验所需马匹、场地等均由昭苏马场提供，测试场地为1 km沙地跑道。

1.2 样品采集与指标测定对所选择马匹进行为期1周的适应性训练后，分别组织1 km速歩赛、1 km 速度赛和12 km速度赛测试赛，并在测试赛前和测试赛后即刻分别采用无抗凝剂真空管采集马匹颈静脉血液样本5 mL。

对所采集的血液样本立即通过i-STAT血气分析仪(采用Ca18测试试片)进行检测，检测指标包括：pH值、碳酸氢盐(HCO3-)、剩余碱(Beecf)、二氧化碳分压(PCO2)、二氧化碳总量(TCO2)、氧分压(PO2)、血氧饱和度(SO2)、K+、Na+、Ca2+、血糖(Glu)、血细胞比容(Hct)和血红蛋白(Hb)。

1.3 数据分析对所采集与计算的指标通过Excel进行整理，使用SPSS 18.0软件对不同运动类型伊犁马运动前和运动后即刻血气指标进行独立样本t检验，结果以平均数±标准差表示。

2 结果

2.1 不同运动对伊犁马血液酸碱平衡的影响由表1可知，1 km速步赛后即刻伊犁马颈静脉血中pH值和剩余碱浓度极显著低于运动前(P<0.01)，HCO3-浓度显著低于运动前(P<0.05)；1 km速度赛后即刻伊犁马颈静脉血中pH值、HCO3-浓度和剩余碱浓度均极显著低于运动前(P<0.01)；12 km速度赛后即刻伊犁马颈静脉血中HCO3-浓度和剩余碱浓度均极显著低于运动前(P<0.01)，pH值低于运动前，但差异不显著(P>0.05)。

2.2 不同运动对伊犁马血液气体指标的影响由表2可知，1 km速步赛后即刻伊犁马颈静脉血中TCO2显著低于运动前(P<0.05)，PCO2、PO2和SO2均与运动前差异不显著(P>0.05)；1 km速度赛后即刻PCO2和TCO2极显著低于运动前(P<0.01)，PO2极显著高于运动前(P<0.01)，SO2与运动前差异不显著(P>0.05)；12 km速度赛后即刻PCO2和TCO2极显著低于运动前(P<0.01)，PO2和SO2极显著高于运动前(P<0.01)。

表1 不同运动对伊犁马血液酸碱平衡的影响

表2 不同运动对伊犁马血液气体指标的影响

2.3 不同运动对伊犁马血液生理指标的影响由表3可知，1 km速步赛后即刻伊犁马颈静脉血中Hct和Hb浓度显著高于运动前(P<0.05)，K+、Na+、Ca2+和Glu浓度均与运动前差异性不显著(P>0.05)；1 km速度赛后即刻伊犁马颈静脉血中Ca2+浓度极显著低于运动前(P<0.01)，Hct、Glu和Hb浓度均极显著高于运动前(P<0.01)，K+和Na+浓度与运动前差异性不显著(P>0.05)；12 km速度赛后即刻伊犁马颈静脉血中Ca2+浓度极显著低于运动前(P<0.01)，Hct和Glu浓度均极显著高于运动前(P<0.01)，K+、Na+和Hb浓度与运动前差异性不显著(P>0.05)。

3 讨论

血气分析现已广泛应用于人及动物疾病的检测方面[14-15]，其本质是以测定血液中pH值、CO2和O2及其代谢产物为主[16]，随着技术的发展，该分析可检测指标增加了乳酸、剩余碱及多种电解质离子浓度和部分血液指标，增加了该技术的使用范围，同时，由于开发出了小型、便携式的设备，更是为该技术的推广提供了方便[17]。本研究采用便携式分析设备对马匹运动前后血气指标进行测定，能够更好地保证所检测数据的准确性，同时可以为马匹的现场诊断提供方便、可靠的数据支撑。

针对运动马的研究结果显示，在运动后马匹血液pH值、PCO2和HCO3-浓度较运动前会有所降低[18-19]。这主要是由于在剧烈运动过程中，机体产生的乳酸会有所上升，从而使得马匹的酸碱平衡会被暂时的破坏[20]。同时也有研究认为当机体出现高强度的运动时，由于需要消耗大量的能量，在此过程中需要代谢产生较多的ATP，从而增加了H+的产生[21]，使得血液中pH值出现下降。本试验研究结果显示，在1 km速步赛和1 km速度赛马匹中运动前后其静脉血pH值均出现了极显著的下降，这与先前研究者的结果基本一致。相关研究结果显示，马匹血液中乳酸的积累与运动强度呈现出显著的正相关关系[22]。有研究者认为剧烈运动过程中血乳酸的积累导致了马匹pH值的降低[23]。本研究的结果高速运动马匹的血液pH值出现显著降低可能是由于血乳酸的积累所致。本研究结果显示在12 km 速度赛马过程中也出现pH值降低的现象，但运动前后差异性不显著，针对90 km耐力赛马的研究结果显示运动后马匹的pH值并未出现显著降低的现象[24]。本研究结果与此基本一致，这可能是由于在该运动强度下，马匹从无氧运动为主转为有氧运动为主，运动过程中部分乳酸被消耗或者被血液中剩余碱等碱性物质所中和，从而使得pH值下降不显著；也可能是本次试验过程中样本量较少所致，具体原因有待于进一步的试验进行验证，但在本运动强度下马匹的酸碱平衡并未被打破。伴随着血液pH值的降低，血液中HCO3-浓度和剩余碱的含量也出现了显著下降，其中碳酸氢盐浓度的降低可能与机体内的酸碱缓冲环境有关[25]由于在运动过程中马匹产生的H+及乳酸等酸性物质增多[26]，机体为了维持正常的酸碱平衡，从而消耗了部分的碳酸氢盐和血液中的剩余碱，导致剩余碱含量及HCO3-浓度出现了显著性下降[27]。因此，为了提高运动马匹的酸碱平衡能力及对乳酸等酸性物质的耐受能力，需要加强马匹的调教训练及提高马匹的饲养管理水平，从而提升马匹性能及降低受伤风险。

表3 不同运动对伊犁马血液生理指标的影响

肺部主要有两大功能：血液氧合及肺部通气，一般情况下以PCO2和PO2为指标来进行判断，且两者呈现出相反的变化，因此可以通过这些参数来对肺部通气的情况来进行评估。在运动过程中可能会引起马匹或人产生低血氧症，这主要是由于运动过程中使得马匹或人呼吸速率增加及心率上升，从而使得红细胞通过肺毛细血管的时间减少，降低了气体通过肺毛细血管时的气体交换时间，使得气体交换效率有所下降[24]。在运动前12 km速度赛马匹PO2较阿拉伯马低(37～56 mmHg)[28]，这可能与马匹的品种有关。在本次试验中，1 km速步赛马匹PO2出现了下降的现象，这可能是由于在短时间的高强度运动过程当中，由于马匹的心输出量增加从而气体和血液交换时间缩短，影响到了氧气的平衡[29]，但并未出现显著的差异，表明马匹并未出现低血氧症状。在1 km速度赛和12 km速度赛时，马匹出现了PO2极显著升高的现象，这可能是由于在运动的过程中，马匹产生了较多的乳酸等酸性物质，为了维持机体的酸碱平衡而出现了呼吸代偿现象[30]，从而使得PO2出现极显著升高而PCO2出现了极显著下降。当动物或人由于运动而出现代谢性酸碱失衡而导致呼吸改变属于正常的生理现象[31]，并不会引起机体发生病变。

在3种不同类型的运动中Hct均出现了极显著或显著上升的现象，这可能是由于在运动的过程中，马匹产生了较多的汗液，同时过度的通气也会使得水分出现流失，出汗较多及过度通气都会使得血液出现一定的浓缩[32]，从而导致了马匹血液Hct出现了上升的现象。同时，血液浓缩还可能引发脾脏产生收缩现象(运动马常见的反应之一)导致大量的红细胞进入血液[33]，引起血红细胞压积上升。这些红细胞被释放到血液中可能与运动时产生的压力有关[34]，促进肾上腺素释放，肾上腺素作用于脾脏，诱导红细胞释放。同时Hct的升高与其他研究结果也基本一致[35-36]，这表明在该强度的运动下，并未造成马匹的运动性机体损伤。

通过对不同运动前、后马匹血气指标进行差异性分析结果显示，1 km速步赛和1 km速度赛在试验强度下会造成马匹血液短暂酸碱失衡，12 km速度赛在试验强度下未使得马匹出现酸碱失衡的现象。应加强1 km速步赛和1 km速度赛马匹的调教训练，提高马匹的运动适应性，降低马匹运动过程中机体损伤，提高马匹运动性能。