郭熙胜阎守扶王培勇邢瑜
摘要：
目的：
观察一次性递增负荷力竭运动前后血乳酸与红细胞指标变化情况及相关性。
方法：
选取6名民体系2005级男生，在跑台上进行一次性递增负荷力竭运动。于安静时、运动后即刻、运动结束后5分钟、运动结束后10分钟分别取手指末梢血，用YSI-1500血乳酸仪测定血乳酸浓度、用CA6200-20血细胞仪测定红细胞指标，用excel软件进行统计分析。
结论：
一次性递增负荷力竭运动后血乳酸和红细胞指标均有显著性变化，但血乳酸和红细胞指标之间的相关性不很明确。
关键词：运动人体科学；力竭运动；血乳酸；红细胞；相关性
作者简介：郭熙胜，（1987-），男，清华大学体育部硕士研究生
通信联系人：阎守扶（1956-），男，教授。主要研究方向，一是运动性疲劳的主观感受与客观指标的相关性研究；二是中药微量元素的地域特征与人体运动能力的关系；三是在在体育生物科学研究方法的理论与实践方面的研究工作。迄今为止，主持和参与省部级科研项目7项，参加编写专著、高校统编教材10部，发表论文30余篇。
0引言
大强度运动会引起肌肉乳酸生成增多。乳酸在体内容易蓄积，乳酸堆积可通过多种途径影响肌肉张力和ATP生成，引起疲劳。尤其在缺氧状态下(吸氧减少或红细胞运氧减少)，使活动肌群和血液中乳酸量增加。不同运动强度和运动持续时间所产生的血乳酸浓度不同。
红细胞作为血液中运输氧气和二氧化碳的载体，对机体运动功能的维持起着重要的作用。运动对红细胞的影响主要表现为急性运动可引起红细胞压积、红细胞数量、红细胞膜等的变化。
血乳酸与血液流变性之间有密切关系。可能原因是血液黏度升高，使氧运输受阻，无氧代谢比例加大，则血乳酸生成增多，反过来血乳酸浓度升高，血液PH下降，H+通过细胞膜上的蛋白-3对红细胞产生影响，使红细胞变硬，变形能力降低，易产生溶血、及运动性贫血。
本研究通过一次性力竭运动后血乳酸、红细胞指标的对比分析，观察一次性力竭运动对机体血乳酸、红细胞指标的影响情况，初步探讨一次性力竭运动的应激对血乳酸和红细胞的造成的急性变化和运动性疲劳发生的内在联系。
1研究对象与研究方法
1．1研究对象
选取6名首都体育学院民体系2005级男生，其中专项为武术套路的有3人，散打专项的有3人，均有训练基础。年龄23±0．93岁，身高172．75±3．54cm，体重66．38±7．58kg。
1．2研究方法
1．2．1测试指标
血乳酸(BLA)、红细胞数量(RBC)、红细胞平均体积(MCH)、红细胞压积(HCT)、血红蛋白浓度(HGB)、平均血红蛋白量(MCH)、平均血红蛋白浓度(MCHC)。
1．2．2实验方法
一次性力竭运动：6名受试实验前两天均未从事剧烈运动。受试在实验室跑台上按照Bruce方案进行一次性递增负荷力竭运动，运动时，对心率、至大摄氧量等生理指标进行监控。
取血：于安静时、运动后即刻、运动结束后5分钟、运动结束后10分钟分别取手指末梢血，在30s内完成取血。32ul毛细抗凝管取血用于血乳酸的测定，20ul普通毛细管取血用于血细胞的测定。
1．2．3指标测定
用YSI-1500血乳酸仪测定血乳酸浓度、用CA6200-20血细胞仪测定红细胞指标，用excel软件进行统计分析。各项数据用平均数±标准差(x±s)表示。显著性水平为p<0．05，非常显著性水平为p<0．01。
2数据处理和结果
2．1生理指标的监控
用RPE主观用力感觉登记表进行自我判断，运动后期受试对象主观用力等级超过19分，经多次激励仍不能维持一定负荷运动，则立即停下休息。受试持续运动时间为15．92±0．32min，至后一级负荷强度为：速度2．25m/s，18％坡度。停止运动时，受试对象的心率为195．8±5．98次/min，至大吸氧量为4．52±0．25L/min。
2．2血乳酸指标的变化
表-1显示，运动后即刻、运动结束后5分钟、运动结束后10分钟的血乳酸浓度较安静时升高，有非常显著性(P<0．01)：运动结束后5分钟、运动结束后10分钟的血乳酸浓度较运动后即刻的血乳酸降低，非常有显著性(P<0．01)。
2．3红细胞指标的变化
表-2显示，一次性递增负荷运动后即刻的红细胞计数RBC、红细胞压积HCT和血红蛋白浓度HGB均较安静时显著升高(P<0．05，0．01)；运动结束后5分钟、运动结束后10分钟的红细胞计数RBC、红细胞压积HCT和血红蛋白浓度HGB较运动结束后即刻均有显著降低(P<0．05，0．01)：运动结束后5分钟、运动结束后10分钟平均血红蛋白量MCH较运动后即刻均有显著降低<P<0．05)。
2．4运动结束后5分钟与运动结束后10分钟各指标的对比
表-3显示，运动结束后10分钟血乳酸BLA较运动结束后5分钟显著降低<P<0．01)；运动结束后10分钟血红蛋白浓度HGB、平均血红蛋白量MCH、平均血红蛋白浓度MCHC较运动结束后5分钟显著升高(P<0．05，0．01)；运动结束后10分钟红细胞计数RBC较运动结束后5分钟有所升高但没有显著性(P=0．057)；运动结束后10分钟红细胞压积HCT较运动结束后5分钟有所升高但没有显著性(P=0．061)。
3分析与讨论
3．1运动前后血乳酸变化
据文献报告，正常人在空腹、休息时动脉血乳酸为0．4～0．8mmol/L；空腹、休息时静脉血乳酸为0．45～1．30mmol/L。本研究所取血样为手指末梢血，血乳酸浓度为1．05±0．09mmol/L，在合理范围之内，可以接受。
运动时及运动后血乳酸的浓度变化是机体骨骼肌、心肌、肝脏等组织中乳酸生成速率、乳酸进入血液的速率和血液中乳酸消除速率之间平衡的综合表现。递增负荷运动开始阶段，负荷强度较小，机体供氧充足，肌肉主要动用Ⅰ型肌纤维，以有氧代谢为主，肌乳酸生成很少。随着负荷的逐渐增大，要求肌肉提供更大的做功功率，肌肉Ⅱ型肌纤维利用比率逐渐加大，故Ⅱ型肌纤维中乳酸生成相应增多，同时乳酸被转移到Ⅰ型肌纤维内氧化供能，并且由肌内转移入血，在肝脏进入糖异生途径被清除，在一定运动强度范围内乳酸生成速率等于乳酸清除速率，血乳酸浓度维持不变。当负荷进一步增大，肌肉募集更多的Ⅱ型肌纤维，乳酸生成速率大于清除速率，造成血乳酸浓度不断上升，血中PH值下降，使机体CO2排出量增多、摄氧量增多。
停止运动后肌细胞不再维持大功率供能，乳酸生成大大减少，但肌内堆积的乳酸向血液弥散需要一定的时间。一般从肌细胞有内向外转运开始到肌细胞内外乳酸达到平衡约需4～10min，也就是从运动到达至大预定强度开始到血乳酸升高到至高水平需要4～10min，依据不同个体的差异而不同。血乳酸峰值高表明：无氧代谢能力强，耐乳酸能力强，训练水平高。本实验在运动结束后5分钟以前出现血乳酸峰值，且峰值大于8mmol/L。
血乳酸浓度达到峰值后，血乳酸清除速率大于血乳酸弥散速率，开始持续下降。在短时间大强度运动后肌乳酸大约以指数函数的形式转移，其半时反应(Half time reaction)为9．5分钟。血乳酸消失速率也同样以指数函数下降，血乳酸消失的半时反应大约为10～15分钟，基本恢复至安静时水平约为30分钟左右，且与训练水平有关。因此，测定运动后血乳酸的半时反应速率可评定机能状态或训练水平。运动后的整理活动或轻微运动，即积极休息，也能有助于血乳酸的消除。本研究也可以推断出血乳酸清除的半时反应约为10～15分钟。
3．2运动前后红细胞指标的变化
3．2．1递增负荷运动对红细胞的影响
Vandewalle等研究报道，运动中血液的变化主要表现在血容量、红细胞数量、红细胞压积等方面，其变化与运动时机体体温升高，汗液蒸发增多而形成高渗性脱水等因素有关。进行长时间大强度运动或长时间力竭性运动时，血容量则表现为减少。Collins等报道，进行11～18 min举重练习力竭后即刻血浆容量平均减少13％，15min后仍少7％，直到休息30min后血浆容量才恢复正常。关于运动时红细胞数量的变化报道不一，Wells等认为，急性运动并不影响血液循环中红细胞的总数，细胞不会从血管透出，骨髓制造也不会在短时间内发生显著变化。运动后红细胞增加，其原因是运动时血液中的水分从毛细血管中渗出到组织间液或细胞中或体外，引起血浆容量减少，产生血液浓缩现象。但Gillen等研究发现，100％VO2max强度运动时红细胞数量(RBC)在运动后即刻便增加10％，30min后还有5％的增加，而且运动后红细胞数量增加的程度与运动强度有关，运动强度越大，红细胞增加越多。并且指出运动时红细胞增多的原因是由于运动应激反应，交感缩血管神经兴奋性提高、肾上腺素分泌增多引起容量血管收缩，浓缩的储存血液进入血液循环，以及长时间的运动导致血容量的减少及血液浓缩。本实验通过递增负荷运动，由表-2可知运动后即刻红细胞计数RBC、血红蛋白浓度HGB显著升高(P<0．01)，可能是由于运动引起血液浓缩引起的。平均血红蛋白量MCH、平均血红蛋白浓度MCHC变化不显著。
运动会引起内环境急剧变化，如pH值下降，渗透压升高等，这些因素的改变使红细胞的变形能力下降。运动强度和持续时间的不同对红细胞变形能力的影响程度不同。而李可基发现中小强度运动时红细胞的变形能力没有变化，而30s的极限负荷运动或100m跑后红细胞的变形能力明显下降。递增负荷的力竭运动会使红细胞的变形能力显著降低，且在15min后仍没有恢复，并加速红细胞的老化，致使红细胞膜刚性和机械脆性增加。表-1可知，递增负荷运动后即刻、运动结束后5分钟、运动结束后10分钟的红细胞平均体积MCV变化都不甚明显，说明红细胞变形性降低，甚于暂时失去变形性。因此递增负荷力竭运动可使红细胞的变形性降低，红细胞变形性降低不仅影响运动时氧的供应，使运动能力降低，而且使红细胞破坏增加。运动应激使血液浓缩，红细胞数量增多，但变形性降低、刚性增高的红细胞平均体积变化不大，故而红细胞压积HCT在运动后即刻(HCT=RBCMCV，HCT为RBC与MCV的乘积)显著升高(P<0．05)。运动后HCT的升高，可以使单位体积内红细胞数量及血红蛋白数量升高，从而提高血液载氧量，适应剧烈运动后的代谢需要，具有重要的生理意义。
本实验发现运动结束后5分钟的红细胞计数RBC、红细胞压积HCT和血红蛋白浓度HGB较运动结束后即刻均有显著降低(P<0．05，0．01)，见表-2，可能原因是休息期随着运动应激的解除，血浆容量上升、血液得到稀释。运动结束后10分钟的红细胞计数RBC、红细胞压积HCT、血红蛋白浓度HGB、平均血红蛋白量MCH和平均血红蛋白浓度MCHC较运动结束后5分钟有升高的趋势，其中血红蛋白浓度HGB、平均血红蛋白量MCH和平均血红蛋白浓度MCHC的升高有显著性<P<0．05)，见表-3。可能原因是红骨髓对红细胞和血红蛋白的补偿作用，由于大强度的剧烈运动对红细胞造成损害，红细胞破损死亡增多，使机体主动对红细胞进行应激补偿。由研究发现，血红蛋白、红细胞压积浓度相对下降可刺激、动员红细胞生成素系统，加速红细胞生成，以维持其血液中血红蛋白，红细胞等成份的动态平衡。我们知道红细胞生成素系统主要由组织的需氧量和供氧量之间的相对关系进行调节，任何减少组织供氧和增加需氧量的情况均可促进红细胞生成素的生成。当机体缺氧时，血氧向组织释放能力加强，这种刺激作用于肾小球的近球细胞，使红细胞生成素分泌增加。后者刺激骨髓中原血细胞，促进分化增殖，加速血红蛋白的合成，缩短红细胞的成熟时间和促进红细胞的释放。从而维持血液中血红蛋白，红细胞等成份的动态平衡。
3．2．2递增负荷运动中血乳酸对红细胞指标的影响
运动时肌肉产生的乳酸进入血液，使血中H+增多，PH值降低，内环境发生急剧变化。因为血液粘度升高，使氧运输受阻，无氧代谢比例加大，则血乳酸生成增多。反过来血乳酸浓度升高，血液PH下降，H+通过细胞膜上的蛋白3对红细胞产生影响，使红细胞变硬，变形能力降低。影响红细胞流变性的因素有细胞膜的粘弹性、几何形状、内粘度、切变率、血浆渗透压、ATP含量和PH值等，且各因素都是相互联系、相互作用的。1996年魏安奎报道递增负荷的力竭运动会使红细胞的变形能力显著降低，且在15分钟后仍没有恢复。因此，短时间的极限强度运动和长时间的衰竭运动都可能使红细胞的变形性降低。红细胞变形性降低不仅影响运动时氧的供应，使运动能力降低，而且使红细胞破坏增加，使红细胞数量降低。Bchere报道，在进行90min 50％至大能力运动后，血乳酸的上升同红细胞变形能力的下降成正相关，并认为血乳酸的升高是变形能力下降的原因之一。血乳酸的升高影响红细胞平均体积MCV，进而对红细胞压积HCT造成影响。陈刚(1998)研究指出，运动时血乳酸浓度增高引起血液系统的反射型调节使血红蛋白有明显升高，不仅增加对氧的运输，并且可以对H离子和挥发性酸的缓冲发挥十分重要的作用。本研究发现血乳酸和红细胞压积HCT之间呈正相关，与此前报道一致。但本研究并没有观察到红细胞计数RBC、红细胞平均体积MCV、血红蛋白浓度HGB有十分明显的相关性，原因可能是因为样本量太小、运动后的连续取样。
4结论与建议
递增负荷力竭运动中，肌肉中生成的乳酸弥散入血，进入肝脏被清除。但运动强度超出无氧阈强度时，乳酸生成速率大于乳酸弥散速率，乳酸弥散速率大于乳酸清除速率，肌肉中乳酸堆积，造成运动持续能力下降，发生肌肉酸痛及疲劳；同时血乳酸浓度大幅升高，可能对血液流变产生影响。有研究发现血乳酸与全血低、高切黏度，HCT和血浆黏度之间呈现高度正相关(P<0．05)，认为可能是因为血液黏度升高，使氧运输受阻，无氧代谢比例加大，则血乳酸生成增多。反过来血乳酸浓度升高，血液PH下降，H+通过细胞膜上的蛋白-3对红细胞产生影响，使红细胞变硬，变形能力降低。不过本研究没有发现血乳酸和红细胞指标之间有明显的相关性。
递增负荷力竭运动中，运动应激造成血容量减少、血液浓缩使红细胞计数RBC、血红蛋白浓度HGB和红细胞压积HCT升高，有利于CO2和O2运输，有利于运动的持续进行。运动结束后的5分钟，人体处于休息状态，红细胞计数RBC、红细胞压积HCT和血红蛋白浓度HGB较运动结束后即刻均降低。运动结束后的10分钟，血红蛋白浓度HGB、平均血红蛋白量MCH、平均血红蛋白浓度MCHC较运动结束后5分钟升高，提示血红蛋白的合成作用逐渐加强。运动结束后5分钟以及结束后10分钟的红细胞指标变化的具体确切原因还需作进一步深入的研究和探讨。