8周高原训练对竞走运动员运动诱发性支气管痉挛发病风险的影响.pdf
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1、728天津体育学院学报2023年 第38卷 第6期Journal of TUS Vol.38 No.6 2023 健康中国Health China2023年 第38卷 第6期Journal of TUS Vol.38 No.6 2023728 733Effect of 8-Week Altitude Training on the Risk of Exercise-induced Bronchoconstriction among Race Walking AthletesCAO Zhi1,LIU Meng1,2,MO Shiwei3,LV Bingqiang2,SHI Yang2,GAO B
2、inghong1(1.College of PE,Shanghai University of Sport,Shanghai 200438,China;2.Chongqing Institute of Sport Science,Chongqing 400010,China;3.School of PE,Shenzhen University,Shenzhen 518060,China)Abstract Objective:The purpose of this study was to investigate the effects of 8-week altitude training o
3、n the risk of exercise-induced bronchoconstriction(EIB)of race walking athletes.Methods:Forty-three professional race walking athletes were recruited to participate in this study.Their lung function,respiratory tract inflammatory factors and markers of epithelial cell damage were measured and compar
4、ed in low altitude area(T1)and initial(T2)and final(T3)stages of altitude training.Results:After 8-week altitude training,(1)the EIB incidence of the race walking athletes increased from 16.3%in the initial stage(T2)to 34.9%(T3);(2)the forced expiratory volume(FEV1)of all athletes decreased signific
5、antly(T1 4.085.79%vs T3 8.256.38%,P=0.007),and for the subgroup analysis,male athletes increased slightly(T1 5.425.06%vs T3 7.85 5.88%,P=0.250)whereas female athletes increased significantly(T1 3.266.54%vs T3 8.736.91%,P=0.003);(3)the levels of inflammatory factors such as basophils(P=0.002),neutrop
6、hils(P 0.001)and serum IL-6(P 0.001)were significantly increased,and CC16(P=0.001)was also significantly increased.Conclusions:Altitude training could stimulate the inflammation of the respiratory tract and aggravate the damage of airway epithelial cells,leading to a significant decrease in FEV1 and
7、 an increase of the EIB incidence.In addition,compared with male counterparts,female athletes have higher risk of EIB during altitude training.Key words altitude training;exercise-induced bronchoconstriction;race walking;respiratory tract inflammation;epithelial cell injury曹 志1,刘 猛1,2,莫仕围3,吕冰强2,石 阳2
8、,高炳宏18 周高原训练对竞走运动员运动诱发性支气管痉挛发病风险的影响摘要 目的:探讨 8 周高原训练对竞走运动员运动诱发性支气管痉挛(EIB)发病风险的影响。方法:以 43 名专业竞走运动员为受试者,分别测试其在低海拔地区(T1)、8 周高原训练初期(T2)以及末期(T3)3 个阶段的肺功能、呼吸道炎症因子及上皮细胞损伤标记物等指标。结果:8 周高原训练末期,(1)竞走运动员EIB的阳性率由高原训练初期的 16.3%增至 34.9%;(2)运动员整体的第 1 秒用力呼气容积(FEV1)下降率显著升高(T1(4.085.79)%vs T3(8.256.38)%,P=0.007),但是,男性运动
9、员的变化不显著(T1(5.425.06)%vs T3(7.855.88)%,P=0.250),女性运动员的FEV1 下降趋势更明显(T1(3.266.54)%vs T3(8.736.91)%,P=0.003);(3)嗜碱性粒细胞(P=0.002)、中性粒细胞(P 0.001)以及血清IL-6(P 0.001)等炎症因子水平显著升高,上皮细胞损伤标记物CC16(P=0.001)也显著增加。结论:高原训练会刺激呼吸道炎症产生,加剧气道上皮细胞损伤,导致FEV1 下降率和EIB阳性率增加,增加了运动员EIB的发病风险;相比男性运动员,高原训练可能对女性运动员的影响更大,使其面临更高的EIB发病风险。
10、关键词 高原训练;运动诱发性支气管痉挛;竞走;呼吸道炎症;上皮细胞损伤中图分类号:G80-05 文献标志码:A 文章编号:1005-0000(2023)06-728-06 DOI:10.13297/ki.issn1005-0000.2023.06.017参考文献引用:曹志,刘猛,莫仕围,等.8 周高原训练对竞走运动员运动诱发性支气管痉挛发病风险的影响J.天津体育学院学报,2023,38(6):728-733.收稿日期:基金项目:作者简介:作者单位:2022-09-12;修回日期:2023-02-10国家体育总局奥运攻关项目(项目编号:TJBZ-FW-20220038)曹 志(1996-),男,
11、山东枣庄人,在读博士研究生,研究方向为体育教育训练学,E-mail:;通讯作者:高炳宏(1971-),男,甘肃天水人,教授,博士,博士生导师,研究方向为体能训练理论与实践,E-mail:。1.上海体育大学竞技运动学院,上海 200438;2.重庆市体育科学研究所,重庆 400010;3.深圳大学体育学院,广东深圳 518060。729Journal of TUS Vol.38 No.6 2023运动诱发性支气管痉挛(Exercise-Induced Bron-choconstriction,EIB)是指剧烈运动诱发的暂时性呼吸道狭窄1。研究2报道,运动员的EIB发病率(11%50%)远高于普通
12、人群(4%20%),EIB及其相关疾病已成为影响运动员群体健康的第一大慢性疾病。EIB不仅会引发咳嗽、胸闷等呼吸不适症状,而且会造成最大摄氧量下降、呼吸道气流受限以及呼吸肌耗氧量增加等问题3。严重时EIB还会诱发运动猝死,例如,1980 至 2006 年间仅美国就有 28 名运动员发生与EIB有关的运动猝死4;J.M.BECKER等5也发现,23.1%的运动猝死事件(n=263)与EIB直接或间接相关。由此可见,EIB相关问题已成为威胁运动员生命健康的重大问题,应引起各界的高度重视。体能主导类耐力性项目(竞走、马拉松等)运动员是EIB高发人群1,而这与其项目特点(强度大、时间长、频次高)和运动
13、环境(如干燥、雾霾及车辆尾气等)密切相关6。大量研究2,6表明,高强度运动是EIB产生的前提,运动环境质量是影响EIB发病风险的关键因素。高强度运动过程中,呼吸道通气量会大幅增加(最高可达 200 L/min)7,各级气道表面的体液也随之迅速流失,进而导致气道粘膜渗透压失衡、上皮细胞损伤以及各类炎症因子的释放2,最终导致EIB。而非健康的运动环境会加剧这一进程,进而增加EIB的发病风险,例如,当从温暖潮湿的运动环境前往低温干燥的运动环境时,运动员的第 1 秒用力呼气容积(FEV1)下降率(EIB阳性诊断关键指标)会显著增加8。K.W.RUNDELL等9也指出,在同等运动负荷条件下,运动环境质量
14、的差异(如温度、湿度、刺激物浓度等)是导致EIB发病风险变化的主要原因。高原训练是一种提高耐力性项目运动员有氧能力的常用训练方法,它对于改善赛前运动机能,提升赛场运动表现具有重要意义10。与低海拔地区相比,高原地区气候干燥、低压低氧、昼夜温差大,因此,在高原环境进行较长周期的强度训练,可能会对运动员的气道结构或功能产生不利影响,进而增加运动员的EIB发病风险。然而,现有关于高原环境与EIB发病风险关系的研究鲜见报道。基于此,本文对比研究了竞走运动员在低海拔地区、高原训练初期以及高原训练末期的肺功能、呼吸道炎症因子及上皮细胞损伤标记物等指标变化情况,以探讨高原训练对EIB发病风险的影响。本研究将
15、为运动员在高原训练期间的EIB预防、诊治以及治疗用药豁免等提供实证依据和理论支撑。1 研究方法1.1 受试者选取重庆市 43 名竞走运动员(男 24 女 19)作为研究对象(见表 1)。所有运动员(国际健将 2 人,国家健将 17 人,国家一级 24 人)均来自同一训练组,训练和作息安排基本一致。纳入前,所有运动员均经过系统的问卷调查和严格的医学检查,均无心血管疾病、慢性肺病、三级过敏反应以及抑郁症等疾病。此外,本研究要求:若有运动员在试验前 2 周内出现感冒、咳嗽及呼吸道感染等症状,或在试验期间停训超过1 周,将被要求退出本研究。全部运动员均被详细告知本研究内容与流程,并签署知情同意书。本研
16、究严格遵守了 赫尔辛基宣言,且经过上海体育学院学术与伦理委员会批准(编号:102772020RT082)。表 1 受试者基本信息Table 1 Training and Clinical Characteristics of All Subjects运动员(n=43)年龄/岁21.32.8身高/cm169.78.3体重/kg55.88.3训练年限/年6.12.71.2 试验方案本试验包括 3 个测试阶段。首次测试(T1)地点位于低海拔地区(重庆市沙坪坝区,海拔高度 153 m),测试时间安排在高原训练前 1 周的周六、日。二次测试(T2)和三次测试(T3)均位于高原地区(云南省马龙县,海拔高度
17、 2 030 m);T2 安排在高原训练的第 1 周的周六、日进行;T3安排在高原训练的第8周的周六、日进行。测试内容包括:问卷调查、血液样本采集、肺功能测试和支气管运动激发试验。测试前 24 h内,禁止运动员进行高强度运动,并避免摄入咖啡因、维C及鱼油等均有EIB缓解功效的补剂11(见图 1)。图 1 平原与高原训练、测试流程(A)和支气管运动激发试验(B)Figure 1 Plain and Altitude Training and Testing Schedule(A),and Bronchial Provocation Test(B)试验期间,研究人员监测并记录训练场地(低海拔地区和
18、高原地区)的温度和湿度(希玛AR837,中国),同时记录所有运动员的每日竞走训练距离,并以8 周高原训练对竞走运动员运动诱发性支气管痉挛发病风险的影响曹 志等730天津体育学院学报2023年 第38卷 第6期Journal of TUS Vol.38 No.6 2023此计算训练总量。期间,全部运动员的饮食由运动员餐厅统一供应,研究人员对食材的选择、烹饪等进行指导和监督,排除可能影响研究结果的食材或佐料,如陈皮、川贝等。1.2.1 问卷调查 参照相关研究12,本研究问卷调查内容包括:个人病史(哮喘、鼻炎、咽炎等)、家族遗传史(遗传性哮喘等)、非健康生活史(吸烟、酗酒等)、过敏史(花粉、动物毛发
19、、食物及药物等)以及运动呼吸症状(喘息、胸闷等)等 5 方面信息。1.2.2 血液样本采集与分析 本研究于测试日清晨(7:30-8:30 am)采集每位运动员(禁食 8h)血液样本,每次测试抽取静脉血 4 mL(A采血管 1 mL,B采血管 3 mL)。A管样本在采样后 10 min内用血液细胞分析仪(迈瑞 BC-5150,中国)测试白细胞、嗜碱性粒细胞、嗜酸性粒细胞以及中性粒细胞计数等指标;B管样本在采样后 30 min内用高速离心机(蜀科TG16,中国)分离血清样本(3 000 r/min,15 min),并低温(-80)保存于医用冰箱(博科BDF-86V158,中国)。全部试验结束后,由
20、 1 名研究人员对血清样本进行分析(迈瑞SAL-6000,中国;Multiskan 酶标仪,中国)。采用酶联免疫吸附试验测定白细胞介素 6(Interleukin-6,IL-6)、免疫球蛋白E(Immunoglobulin E,IgE)、克拉式细胞蛋白 16(Clara Cell Protein 16,CC16)水平,ELISA试剂盒由南京建成科技有限公司提供,试验严格按照说明书进行操作。1.2.3 支气管运动激发试验 本研究采用国际奥委会医学委员会(IOC-MC)和世界反兴奋剂组织(WADA)推荐的EIB诊断方法13实验室激发测试法(Lab-oratory exercise test,LT)
21、进行支气管运动激发试验,即运动员佩戴鼻夹和心率带(Polar,芬兰),在跑步机(COSMED T150,意大利)上以极量强度(85%90%最大心率)跑步8 min14。此外,参照相关研究方法9,在运动激发试验开始前 2 h,将室内温度、湿度调控并维持在舒适状态(2328,75%85%相对湿度);在运动激发试验开始前 30 min,运动员依序进入实验室适应室内环境,并填写调查问卷。根据美国胸科协会(American Thoracic Society,ATS)推荐的测试方法15,运动员分别在支气管运动激发试验前即刻(PRE)以及运动结束后(POST)的第1、3、5、7、10 以及 15 min进行
22、肺功能测试(Chest HI-101 肺功能仪,日本)以记录肺活量(VC)、用力肺活量(FVC)、FEV1、1 秒率(FEV1/FVC)以及呼气峰值流速(PEF)等肺功能指标,并计算FEV1 下降率(R),即,当FEV1下降率大于或等于10%时,则判定为EIB阳性13。1.3 统计学处理采用统计软件SPSS 25.0 对 3 次测试进行统计学分析,结果用平均值标准差表示。采用单因素重复测量方差分析比较三次测试的环境因素(温度、相对湿度)、训练量、运动员的肺功能状态(VC、FVC、FEV1、1 秒率及PEF)以及相关生化指标(血液中性粒细胞计数、嗜碱性粒细胞计数、嗜酸性粒细胞计数以及IL-6、C
23、C16、IgE)是否有显著差异。如有显著性,事后检验采用LSD标准进行两两比较。显著性水平定为P 0.05,极显著性水平定为P 0.01。2 研究结果2.1 一般情况招募的 43 名运动员中,1 名运动员(2.3%)有哮喘家族史,3 名运动员(6.9%)有过敏史。问卷调查结果显示,所有运动员在测试日前 2 周内均无感冒、呼吸道感染及服用哮喘药物等情况;21 名运动员(48.8%)曾在运动中或结束后,出现过咳嗽、胸闷、喘息等呼吸不适症状。与低海拔地区(重庆市沙坪坝区)相比,8 周高原训练期间,训练场地(云南省马龙县)的平均温度(P 0.01)和平均相对湿度(P 0.01)均明显低于低海拔地区;另
24、外,所有运动员在低海拔地区(8 周)和高海拔地区(8 周)的总训练量,无显著性差异(P=0.992)(见表 2)。表 2 平原与高原地区温度、相对湿度以及总训练量对比Table 2 Comparison of Temperature,Relative Humidity and Training Volume Between Plain and Plateau平原地区高原地区温度/30.072.6417.92.93*相对湿度/%80.505.1967.765.85*总训练量/km836.2568.68876.2189.60注:*P 0.01 表示和平原地区相比具有非常显著性差异2.2 血液指标测
25、试结果运动员的血液指标测试结果可见表 3。血常规 炎 症 指 标 方 面:嗜 碱 性 粒 细 胞 计 数(T1 vs T3 P=0.002)、中性粒细胞计数(T1 vs T2 P=0.025;T2 vs T3 P=0.012;T1 vs T3 P 0.01)均明显增加,白细胞与嗜酸性粒细胞计数无明显变化。血清指标方面:血清IL-6 水平呈递次显著增加趋势(T1 vs T2 P=0.041;T2 vs T3 P=0.012;T1 vs T3 P=0.003);血清CC16 水平也在高原训练末期显著增加(P=0.001);血清IgE水731Journal of TUS Vol.38 No.6 20
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