富氧水對(duì)高原人體耐缺氧抗疲勞作用機(jī)制的探討

1、富氧水對(duì)高原人體耐缺氧抗疲勞作用機(jī)制的探討               作者：崔建華，高亮，張西洲，哈振德，馬廣全，王宏運(yùn),，李彬，王偉，馬勇  【摘要】  目的 探討富氧水對(duì)高原人體血液流變學(xué)的影響。方法 （1）在海拔3 700 m 選擇10名已習(xí)服半年的男性士兵，在海拔5 380 m 選擇10名已習(xí)服2個(gè)月的男性士兵，均采用口服富氧水前后的自身對(duì)比運(yùn)動(dòng)負(fù)荷雙盲實(shí)驗(yàn)。第一次運(yùn)動(dòng)口服5%葡萄糖注射液，第二次運(yùn)動(dòng)口服5%葡萄糖注射液制成的富氧水，每

2、次均500 ml，2次/d。運(yùn)動(dòng)結(jié)束后檢測(cè)血中超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)，乳酸（BLA），尿素氮（BUN），一氧化氮（NO）及其合酶（NOS）的含量。（2）對(duì)首次進(jìn)駐海拔5 200 m 的36名男性青年，自海拔1 400 m 駐地乘汽車2 d 到達(dá)海拔3 700 m 當(dāng)日隨機(jī)分實(shí)驗(yàn)組（18人，口服富氧水）和對(duì)照組（18人，口服5%葡萄糖注射液），口服富氧水，方法同前。直至進(jìn)入海拔5 200 m 某哨卡第6天，共服9 d，檢測(cè)血液生化指標(biāo)。結(jié)果 （1）海拔3 700 m和5 380 m 負(fù)荷運(yùn)動(dòng)，口服富氧水后較未服富氧水時(shí)SOD，NO和NOS增高（P0.01或0.05）； MDA

3、，BLA，BUN降低（P0.01或0.05）。（2）進(jìn)駐海拔5 200 m 的青年，實(shí)驗(yàn)組較對(duì)照組NO增高（P0.01）；SOD，NOS也增高（P0.05）；MDA，BLA降低（P0.01）；BUN無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P0.05）。結(jié)論 富氧水可增加組織對(duì)氧的利用，具有耐缺氧、抗疲勞的作用，對(duì)預(yù)防急性高原病有重要意義。 【關(guān)鍵詞】  高海拔；富氧水；運(yùn)動(dòng)；疲勞；自由基代謝當(dāng)今，高原軍事訓(xùn)練后的恢復(fù)越來(lái)越受到重視，因此如何探討高原訓(xùn)練引起的運(yùn)動(dòng)性疲勞機(jī)制和采取恢復(fù)手段已成為高原醫(yī)學(xué)工作者研究的重點(diǎn)。運(yùn)動(dòng)疲勞的產(chǎn)生與機(jī)體自由基有著密切的關(guān)系。大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后，機(jī)體的自由基的濃度顯著增加，因而運(yùn)動(dòng)醫(yī)

4、學(xué)界在抗疲勞研究中，對(duì)提高免疫機(jī)能和糾正自由基代謝失衡給予了較大的關(guān)注。因此，如何探討運(yùn)動(dòng)后機(jī)體自由基的恢復(fù)，成為運(yùn)動(dòng)疲勞研究的一個(gè)熱點(diǎn)。既往對(duì)于抗疲勞的研究多著重于補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和多種中藥提取物或混合制劑抗缺氧、抗疲勞、增強(qiáng)體質(zhì)等方面12，尚無(wú)通過(guò)飲用富氧水提高缺氧耐受功能、緩解體力疲勞的研究報(bào)道。為此，本研究探討口服富氧水對(duì)高原移居青年的抗缺氧、耐疲勞及預(yù)防急性高原病的作用，旨在為高原運(yùn)動(dòng)性疲勞的恢復(fù)和預(yù)防高原缺氧損傷提供新的依據(jù)，為高原供氧開辟一條新的途徑。1  材料和方法1.1  對(duì)象  在海拔3 700 m， 選擇10名已習(xí)服半年的男性士兵，年齡1820歲

5、。 在海拔5 380 m， 選擇10名已習(xí)服2個(gè)月的男性士兵， 年齡1821歲。 選擇首次進(jìn)駐海拔5 200 m 的36名男性青年，年齡1824歲。以上受試者上高原前體檢確認(rèn)健康，均自愿參加本次試驗(yàn)。1.2  實(shí)驗(yàn)方法  均采用雙盲實(shí)驗(yàn)方法（除實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)者外，檢測(cè)者和受試者均不知口服的是何種液體）。1.2.1  在海拔3 700 m 每位受試者進(jìn)行2次自行車功量遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)。用岳陽(yáng)產(chǎn)EGM型踏車式心臟功量機(jī)，受試者于10:0014:00在室內(nèi)（室溫18 ）進(jìn)行第1次漸增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)。試驗(yàn)前受試者靜坐在自行車上進(jìn)入安靜狀態(tài)后開始運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)負(fù)荷從50 W(60 r/min)

6、起，每3 min遞增50 W，到200 W為止。踏車運(yùn)動(dòng)終止，靜息5 min 采肘部靜脈血5 ml，檢測(cè)超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、乳酸（BLA）、尿素氮（BUN）、一氧化氮（NO）及其合酶（NOS）的含量，試劑盒由南京建成生物工程研究所提供。所有標(biāo)本的處理及檢測(cè)均由專人負(fù)責(zé)。第1次踏車運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)結(jié)束，休息1周后，口服富氧水，2次/d，每次500 ml，連服3 d，進(jìn)行第2次自行車漸增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)組），方法和時(shí)間與第1次相同。1.2.2  在海拔5 380 m 的受試者進(jìn)行2次踏階運(yùn)動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)。受試者于10:0014:00在室內(nèi)（室溫18 ）進(jìn)行第1次踏階運(yùn)動(dòng)負(fù)荷

7、試驗(yàn)，階高0.40 m，踏階速度25次/min。踏階速度用節(jié)拍器控制。每次踏階運(yùn)動(dòng)5 min。運(yùn)動(dòng)終止靜息5 min 采肘部靜脈血檢測(cè)SOD，MDA，BLA，BUN，NO和NOS的含量。1周后，口服富氧水，2次/d，每次500 ml，連服3 d，進(jìn)行第2次踏階運(yùn)動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)，方法和時(shí)間與第1次相同。1.2.3  對(duì)首次進(jìn)駐海拔5 200 m 的受試者自海拔1 400 m 駐地乘汽車2 d 到達(dá)海拔3 700 m，當(dāng)日隨機(jī)分為兩組，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組（各18人），翌日進(jìn)入雙盲實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)組口服富氧水，對(duì)照組口服5%葡萄糖注射液，均每次500 m，2次/d，連服3 d，第4天歷時(shí)1 d 乘車進(jìn)駐

8、海拔5 200 m 某邊防哨卡，又連服5 d，共服富氧水9 d。然后清晨空腹采靜脈血檢測(cè)SOD，MDA，BLA，BUN，NO和NOS的含量。1.3  富氧水制作  以5%葡萄糖注射液250 ml 為基液，用西安高氧醫(yī)療設(shè)備有限公司生產(chǎn)的高氧醫(yī)用液體治療儀（專利號(hào)：922412936）進(jìn)行溶氧活化處理，操作過(guò)程嚴(yán)格按儀器使用說(shuō)明進(jìn)行，選用氧流量為3 L/min，溶氧時(shí)間為8 min，制成氧分壓8095 kPa的富氧水。經(jīng)檢測(cè)富氧水保質(zhì)期為3個(gè)月以上。1.4  統(tǒng)計(jì)學(xué)方法  數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示，兩組間比較采用獨(dú)立樣本的t檢驗(yàn)；

9、采用SPSS 11.0統(tǒng)計(jì)軟件處理，P0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。         2  結(jié)果21  海拔3 700 m 和5 380 m 負(fù)荷運(yùn)動(dòng)，口服富氧水后較未服富氧水時(shí)SOD，NO和NOS增高（P0.01或0.05）； MDA，BLA，BUN降低（P0.01或0.05）。見表1，2。表1  海拔3 700 m 10名青年未服富氧水和服富氧水后運(yùn)動(dòng)各指標(biāo)的變化比較（略）表2  海拔5 380 m 10名青年口服富氧水前后運(yùn)動(dòng)各指標(biāo)的變化比較（略）22  進(jìn)駐海

10、拔5 200 m 的青年，實(shí)驗(yàn)組較對(duì)照組NO增高（P0.01）；SOD，NOS也增高（P0.05）；MDA，BLA降低（P0.01）；BUN無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P0.05）。見表3。表3  進(jìn)駐海拔5 200 m 第5天各指標(biāo)的變化（略）3  討論1915年Mosoo提出疲勞發(fā)生的機(jī)制，運(yùn)動(dòng)性疲勞是機(jī)體生理過(guò)程不能維持其機(jī)能在一特定水平上和（或）不能維持預(yù)定的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。運(yùn)動(dòng)后機(jī)體處于缺氧狀態(tài)，體內(nèi)蓄積大量的致疲勞物質(zhì)，主要是乳酸、血氨和血尿素氮。這三種物質(zhì)的消除能使機(jī)體迅速恢復(fù)體能，消除不適感。高原強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中有大比例的無(wú)氧運(yùn)動(dòng)。氧量的不足對(duì)于抑制中樞神經(jīng)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)器官活動(dòng)具有作用

11、。正是氧氣對(duì)機(jī)體的重要性，近年來(lái)，運(yùn)用運(yùn)動(dòng)吸氧的方法來(lái)加快運(yùn)動(dòng)后疲勞的恢復(fù)，減輕訓(xùn)練負(fù)荷引起了研究者的注意。富氧水是經(jīng)高氧液治療儀溶氧活化葡萄糖液制備而成的含有高濃度溶解氧（O2）且有高氧分壓的液體。其特征為：(1)高氧分壓，溶氧后能使基液中的PO2由21 kPa 上升到80100 kPa；(2)高濃度溶解氧，500 ml 富氧水中含有物理溶解氧170 ml，是正常醫(yī)用液體的57倍；(3)血氧彌散半徑大，是正常動(dòng)脈血的2倍，近似于2個(gè)大氣壓時(shí)高壓氧艙中動(dòng)脈血的氧彌散半徑，易于進(jìn)入缺血缺氧組織；(4)含有一定濃度的活性氧（O3），O3在液體中的溶解度較氧分子高約13倍，O3又可轉(zhuǎn)變?yōu)镺2，使液體

12、中的氧含量增高。富氧液制備簡(jiǎn)單，無(wú)毒副作用，易于在邊防連隊(duì)推廣應(yīng)用。富氧水可部分代替肺的功能，向組織供氧，對(duì)急慢性缺氧有一定的預(yù)防和治療作用，成為人體“第二供氧通道”67。本研究的目的是從生活飲用水的角度，研究富氧水在高原耐缺氧、抗疲勞功能。乳酸和尿素氮含量不僅是評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)負(fù)荷強(qiáng)度和量的重要指標(biāo)，同時(shí)也是評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)性疲勞的敏感指標(biāo)。本研究證實(shí)口服富氧水可使海拔3 700 m 和5 380 m 高原青年負(fù)荷運(yùn)動(dòng)及首次急進(jìn)海拔5 200 m 高原青年血中血乳酸和尿素氮明顯降低，這可能是富氧水增加組織和器官的氧供，增強(qiáng)有氧代謝，減少糖酵解；加強(qiáng)了糖原、脂肪在運(yùn)動(dòng)中的供能，相對(duì)減少了肌肉中蛋白質(zhì)參與供能的

13、比例，維持肌肉中能量平衡以使機(jī)體對(duì)負(fù)荷的適應(yīng)性增強(qiáng)，疲勞消除加快。乳酸是糖解的最終產(chǎn)物，也是導(dǎo)致疲勞發(fā)生的重要原因，乳酸含量的降低，表明富氧水具有抗疲勞的作用。隨著自由基生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展，自由基與疾病和疲勞的關(guān)系受到廣泛的重視。在人體生命活動(dòng)過(guò)程中，體內(nèi)不斷產(chǎn)生、也不斷地自動(dòng)清除自由基，使自由基產(chǎn)生與清除維持動(dòng)態(tài)平衡。高原大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練導(dǎo)致機(jī)體免疫機(jī)能降低和自由基代謝失衡，被認(rèn)為是引起運(yùn)動(dòng)性疲勞的諸多因素之一。丙二醛是機(jī)體內(nèi)脂質(zhì)過(guò)氧化的主要代謝產(chǎn)物，是造成細(xì)胞損傷的物質(zhì)基礎(chǔ)，血清丙二醛作為脂質(zhì)過(guò)氧化的代謝產(chǎn)物也可間接反應(yīng)機(jī)體內(nèi)自由基產(chǎn)生與清除自由基能力的情況。一氧化氮是內(nèi)皮細(xì)胞分泌的一種活性物質(zhì)

14、，它具有擴(kuò)張血管、防止血小板聚集、激活，防止白細(xì)胞和血小板黏附于血管內(nèi)皮細(xì)胞等作用。人體內(nèi)一氧化氮代謝及氧化抗氧化系統(tǒng)功能狀態(tài)與健康密切相關(guān)，一旦一氧化氮代謝異常及氧化抗氧化系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡發(fā)生紊亂或破壞，就會(huì)導(dǎo)致體內(nèi)自由基濃度過(guò)高及一系列自由基反應(yīng)病理性加劇，造成生命反應(yīng)異常。在高原或高原運(yùn)動(dòng)時(shí)，體內(nèi)氧自由基增多，使人體內(nèi)SOD消耗性下降。富氧水中含有活性氧成分，在細(xì)胞外給予活性氧可提高細(xì)胞的抗氧化能力，并提高SOD的活性顯著降低MDA含量，說(shuō)明富氧水具有抗氧化的作用。抗氧化能力的高低直接反映機(jī)體的健康程度，抗氧化能力通過(guò)3個(gè)途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)：（1）消除自由基，以免發(fā)生脂質(zhì)過(guò)氧化；（2）分解過(guò)氧化物

15、等，阻斷過(guò)氧化鏈；（3）除去起催化作用的金屬離子。本研究表明，服用富氧水對(duì)進(jìn)駐高原人體和高原負(fù)荷運(yùn)動(dòng)后NO，SOD，NOS活性明顯增強(qiáng)，MDA顯著降低，說(shuō)明富氧水有利于運(yùn)動(dòng)耐力的提高，減少有氧代謝產(chǎn)物的生成，從而降低體內(nèi)能源物資的消耗，延緩疲勞的發(fā)生。使細(xì)胞的代謝能力提高，同時(shí)提高了應(yīng)激能力，增加了抵抗不利因素的潛能，降低急性高原病的發(fā)病率和緩解高原缺氧癥狀。在維持機(jī)體健康，提高機(jī)體防御體系進(jìn)而防止運(yùn)動(dòng)對(duì)機(jī)體損傷方面有良好的效果，增強(qiáng)了機(jī)體對(duì)疲勞的耐受性。富氧水飲用后，經(jīng)胃和小腸的吸收使氧氣直接通過(guò)血液輸送到全身，被各臟器、組織、器官、細(xì)胞充分吸收。飲用水含氧量的提高，對(duì)減輕呼吸系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)、增

16、強(qiáng)人體器官的機(jī)能起到了顯著的作用。通過(guò)消化道給氧，在飲水的同時(shí)也解決了供氧問題，為大部隊(duì)進(jìn)駐高原提供簡(jiǎn)便可行的供氧途徑。作為保健飲用水，富氧水進(jìn)入胃腸道，通過(guò)什么途徑作用于組織細(xì)胞，血中氧含量變化如何，還有待于進(jìn)一步深入研究?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】  1 崔建華,王引虎,張西洲,等.酪氨酸對(duì)海拔3 700 m 高原人體運(yùn)動(dòng)自由基代謝的影響J.中國(guó)應(yīng)用生理學(xué)雜志,2003,19(2):130-131. 崔建華，戰(zhàn)祥總,張西洲,等.乙酰唑胺和高原維康片促進(jìn)高原人體運(yùn)動(dòng)疲勞恢復(fù)的研究.J中國(guó)臨床康復(fù)雜志,2004,8(24):5100-5102. 李建華,陳 珊.黃球葵水提液抗疲勞的藥效學(xué)觀察J.中國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志,2004:23(2):196. 侯春麗,閆守扶,孫紅梅.運(yùn)動(dòng)性疲勞的細(xì)胞機(jī)制及研究進(jìn)展J.首都體育學(xué)院學(xué)報(bào),2003,15(1):89. 崔建華,王引虎,張西洲,等.吸入液氧對(duì)海拔3 700 m 高原人體運(yùn)動(dòng)后血液流變學(xué)的影響J.中國(guó)血液流變學(xué)雜志,2004,14(1):74-101. 張 惠,徐禮鮮,張曉峰.