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自行车公路多日赛简称TOUR,是连续3—21天,每天进行几km-200km以上距离不等的公路自行车比赛。由于赛段之间间隔不超过24小时,参赛运动员没有足够的时间为第二天的比赛储备能量,消除乳酸,氧自由基和血清酶也来不及恢复到安静水平。环法赛是世界上赛程最长、难度最大,也是最著名的公路多日赛。多年来,很多人都非常关注一个问题:象环法赛这种公路多日赛是否有损于参赛运动员的健康?国际自行车联盟(UCI)公布的历年环法赛兴奋剂检查资料显示:从环法赛第一天开始,参赛车手的血红蛋白逐日下降。在长距离的自行车比赛和马拉松比赛期间或赛后,偶尔发生运动员猝死的事件,运动性猝死的病因与发病机制尚不清楚。但这种现象引起运动员和教练员置疑:是否大强度运动对心脏存在损伤作用?心脏是由心肌细胞、细胞外基质及其脉管系统组成,长期的运动会引起心脏重塑,导致心脏肥大。心脏肥大主要是由心肌细胞肥大造成的,而心肌细胞理化状态的变化又会导致整个心脏功能的变化。研究早期诊断心脏疲劳的敏感、简易指标,对于保障运动员的健康,延长运动寿命,都具有重要的现实意义。连续几天的自行车多日赛对于参赛运动员心脏功能影响评估的报道在国际上并不多见,而对于连续参加几场多日赛的运动员心脏疲劳的早期诊断报道,目前尚未见到。对于女子公路运动员高原训练期间心脏疲劳的早期诊断的研究也未见报道。本研究以备战奥运会的中国优秀女子公路自行车运动员为研究对象,观察这些优秀女自行车运动员在长期多日赛和高原训练期间心肌损伤标志物和心率变异性的变化及人参和果糖的营养干预作用。探讨心率变异性和肌钙蛋白早期诊断心脏疲劳的实效性和敏感性,对于预防运动员心脏出现运动性疲劳,延长运动寿命具有现实意义。同时用动物实验作为人体实验的重要补充,通过动物实验结合心脏的氧化损伤、心肌损伤标志物变化等相关因素,寻求大强度运动与心脏损伤之间的内在关系,从组织学和分子生物学的角度探讨人参和果糖营养干预效果的作用机制。
本研究分为以下三部分
第一部分长时间连续比赛对心肌肌钙蛋白和心率变异性的影响及人参和果糖的疲劳恢复作用
本研究以中国优秀女子公路自行车运动员为研究对象,研究长期比赛对她们的心肌损伤标志物和心率变异性的影响,探讨心率变异性[HRV]和肌钙蛋白[cTnI]早期诊断心脏疲劳的实效性,同时对人参和磷酸果糖的营养干预效果做动态观察。比赛组经过30天的多日赛后,心肌损伤标志物CK、CK—MB、CK—MB／CK、AST明显升高,cTnI平均值在正常范围。和比赛组相比,比赛+人参组和比赛+果糖组的心肌损伤标志物CK、CK—MB、CK—MB／CK、AST水平明显降低,表明人参和果糖有益于保持心肌细胞膜的稳定性。但比赛组cTnI平均值在正常范围,所以三个比赛组间cTnI差别不明显。连续30天的多同赛后总体心率变异性没有产生明显改变,比赛+果糖组和比赛+人参组比赛后心率变异性和比赛组相比,也没有明显区别。说明30天的多日赛及人参和果糖对心脏的交感和副交感神经支配都未产生明显影响。心率变异性作为检测心脏自主神经功能的一种敏感、精确的非侵入性定量方法,单独评估迷走神经活动,准确性较高。在国内,心率变异性用于心脏运动性疲劳和过渡训练的诊断和评价,还需要结合运动项目进行大量的实践研究。比赛+人参组心电图异常发生率降低,与人参能增强机体对各种有害刺激的反应能力,加强机体适应性有关。比赛组经30天的比赛后cTnI均值在正常范围,只有2个运动员超出正常范围。心电图检查结果也只有这2个运动员出现异常。表明以cTnI诊断心肌疲劳的特异性和敏感性高于CK、CK—MB、CK—MB／CK、AST。
第二部分:高原训练期间心肌损伤标志物和心率变异性的变化及人参和果糖的营养效果观察
本研究以我国优秀女子公路自行车运动员15人为研究对象,观察25天高原训练前后心率变异性(HRV),心肌肌钙蛋白I(cTn I)、CK、CK—MB、AST、HRV、ECG的变化,同时观察人参和1,6-二磷酸果糖对专业运动员高原训练期间的营养干预效果。结果显示:高原训练后心肌损伤标志物cTn I、CK、CK—MB、CK—MB／CK、AST都明显增加,但三个组别cTn I平均值都未超出正常范围。说明高原缺氧和训练强度的双重刺激,对心肌细胞的组织结构和理化性质都产生了深刻的影响,但并未造成心肌损伤。高原训练+人参组和高原训练+果糖组的cTn I、CK、CK—MB、AST都明显降低。显示人参和果糖可以改善高原低氧环境中心肌细胞的缺氧程度,有益于保持细胞膜的完整性。本研究中,与对照组高原训练后HRV相比,高原训练+人参组HRV的频域指标TP、VLF有升高趋势,VHF有降低趋势,时域指标SDNN,rMSSD有降低趋势,差别也不明显。与对照组高原训练前HRV相比,高原训练+人参组HRV频域指标TP、VLF有降低趋势,但差别都不显著。时域指标SDNN,有升高趋势,rMSSD有降低趋势,差别都也不明显。本研究显示高原训练对于总体HRV没有明显影响,说明本研究中高原训练的量、强度、时间对于支配心脏的植物性神经功能还没有产生明显的影响。与高原对照组相比,高原训练+人参组和高原训练+果糖组的总体HRV都没有明显区别。增加受试运动员人数,提高人参中人参皂甙含量,增加果糖的剂量,或许对HRV的干预作用会增加。服用人参组运动员没有发现S—T段异常,2人发现早搏,2人出现传导阻滞。服用果糖组的运动员心电图检查发现2人右束枝传导阻滞,并出现早搏。3人发现早搏。与高原对照组相比,服用人参和果糖组心电图异常发生率明显降低。cTnI和心电图检查结果相吻合,说明cTnI在早期诊断心肌细胞疲劳方面具有敏感性和特异性。
第三部分:大强度运动对大鼠心肌损伤标志物和氧化损伤的作用机制及人参和果糖的营养干预效果观察
本实验以SD大鼠为研究对象,观察6周大强度训练前后大鼠心肌损伤标志物、氧化损伤和组织结构的变化,同时观察人参和果糖的营养干预效果及作用机制。六周大强度运动组适应性训练一周,水温30±2℃,游泳池水深为26～35cm,第1天进行尾部负重8％体重的游泳训练15min,在一周内逐渐增加游泳时间至每天120min负重8％的游泳运动。每周6天维持此运动量,共进行6周。第6周术进行一次性负重8％的力竭运动,24小时后取材。6周大强度训练+果糖组和6周大强度+人参皂甙组的运动方案同6周大强度组,每天运动前半小时灌胃:果糖剂量为0.05g／100g体重／天,人参皂甙剂量为O.01g／100g体重／天。第6周末进行同样方式处理。对照组常规饲养,与其他组同期取材。结果显示:六周大强度运动组心肌损伤标志物CK、CK—MB、AST显著高于安静对照组。六周大强度+人参组和六周大强度+果糖组的CK、CK—MB、AST比运动组稍有降低,但差别不显著。反映本研究中人参和果糖并未对血清CK、CK—MB、AST产生明显的营养干预效果。六周大强度组、六周大强度+果糖组、六周大强度+人参组大鼠的血清cTnI水平显著高于安静对照组(P<0.001),六周大强度+果糖组、六周大强度+人参组大鼠的血清cTnI水平又明显低于6周大强度组(P<0.001),但六周大强度+果糖组、六周大强度+人参组之间血清cTnI水平没有显著差异。六周大强度运动后,大鼠心肌MDA含量明显高于安静对照组(P<0.05),SOD明显低于安静对照组(P<0.05),说明6周大强度运动引起大鼠心肌氧化损伤很明显。或者说,6周大强度运动引起大鼠心肌的抗氧化能力减弱。六周大强度+果糖组心肌组织中MDA含量明显低于六周大强度组(P<0.05),SOD高于六周大强度组,但差别不显著。说明补充果糖可减少6周大强度运动后大鼠心肌组织自由基产生,减轻自由基引起的氧化损伤,但补充果糖对增加大鼠心肌的抗氧化能力未见明显作用。心脏结构与理化性质的变化是相吻合的。心肌组织切片显示了同样的变化趋势。6周大强度组肌丝排列松散但具规则性,没有明显的空泡,只是看到一些颜色稍深的点,组织病例损伤程度可视为接近Ⅰ度。说明经过六周的大强度训练,心肌发生有少许变性,或者说是出现轻度炎性浸润,但仅局限于心内膜下。安静对照组、六周大强度+果糖组、六周大强度+人参组病理损伤程度可视为0度。血清cTnI水平变化和心肌氧化损伤程度相吻合,和心肌组织的病理性变化相一致。反映血清cTnI早期检测心肌损伤的敏感性和有效性。探讨测试血清cTnI水平的简易方法,寻找和eTnI相关显著的简易指标,进而判断心脏是否疲劳及疲劳程度,保护运动员身体健康,在运动实践中具有重要的应用价值。
研究结论:
1.本研究中连续30天的多日赛引起心肌损伤标志物CK、CK—MB、CK—MB／CK、AST明显升高,cTnI升高但平均值在正常范围。说明长期连续比赛对心脏的生理生化性质造成明显影响,但并未对心肌造成损伤。人参和果糖都可降低心肌损伤标志物CK、CK—MB、CK—MB／CK、AST、cTnI的水平,说明人参和果糖可以通过不同的机制保护心肌细胞膜的完整性。
2.连续30天的多日赛对HRV没有产生明显影响。果糖和人参对HRV也没有明显的营养干预作用。说明本研究中受试运动员的交感和副交感神经对心脏的调节功能没有受到长期比赛的明显影响。人参能增强机体对各种有害刺激的反应能力,加强机体适应性。服用人参可以降低长期比赛运动员心电图异常发生率。血液cTnI升高和心电图异常相吻合,表明cTnI诊断心肌疲劳的特异性和敏感性高于CK、CK—MB、CK—MB／CK、AST。如果cTnI的测试方法能够更简便,cTnI的实际应用价值将会增加。
3.高原训练导致心肌损伤标志物明显增加,说明高原缺氧和训练强度的双重刺激,对心肌细胞的组织结构和理化性质都产生了深刻的影响。cTnI和心电图检查结果相吻合,说明cTnI在早期诊断心肌细胞疲劳方面具有敏感性和特异性。探讨cTnI的简易实用的测试方法,研究cTnI和其他简易实用的生理、生化指标的相关关系,将会提高cTn在运动实践领域的应用价值。人参和果糖可以明显降低高原训练期间运动员的心肌损伤标志物,而对HRV干预作用不明显。说明人参和果糖可以改善高原低氧环境中心肌细胞的缺氧程度,有益于保持细胞膜的完整性,而对心脏的植物性神经支配功能没有影响。本研究中高原训练对于总体HRV没有明显影响,说明本研究中高原训练的量、强度、时间对于支配心脏的植物性神经功能调节没有影响。
4.心率变异性(HRV)是检测心脏自主神经功能的一种敏感、精确的非侵入性定量方法,可单独评估迷走神经活动,准确性较高。在国内,心率变异性用于运动性疲劳和过度训练的诊断和评价,运动员选材,预防运动性猝死等方面的工作刚刚起步,对于HRV在体育科研和全民健身实践中的应用,尚需要大量的探索研究。
5.本研究中人体研究结论在动物实验中得到了印证:在六周大强度运动引起心肌损伤标志物显著上升。人参和果糖干预可减少心肌损伤标志物上升幅度,表明人参和果糖对于保护心肌细胞膜的完整性,预防心肌损伤都具有明显效果。六周大强度运动导致心肌氧化损伤和抗氧化能力降低,心肌组织出现轻度病理性变化。人参可显著减少氧化损伤程度,减少抗氧化能力的下降幅度。果糖干预只能减少氧化损伤程度,增加抗氧化能力的作用不显著。提示在运动实践中应该根据运动实际情况安排不同的营养恢复措施。血清cTnI水平变化和心肌氧化损伤程度相吻合,和心肌组织的病理性变化相一致,是早期检测心肌损伤的敏感指标。探讨测试血清cTnI水平的简易方法,寻找和cTnI相关显著的简易指标,进而判断心脏是否疲劳及疲劳程度,保护运动员健康,在运动实践中具有实际应用价值。