无论在平原还是高原地区,急性运动均可诱发暂时性炎症反应和肌肉损伤,但实际上,高压氧治疗在减轻运动诱导的炎症反应和肌肉损伤方面有效,还有很多人不知晓。
今天小编就通过一篇英文文献,文献作者通过模拟平原环境(常压常氧)和高原环境(低压低氧)下进行急性运动,而后再对其进行高压氧治疗,通过测定运动前、运动后、高压氧治疗后相关炎症反应指标(纤维蛋白原、白细胞介素-6和肿瘤坏死因子-α)、氧化/抗氧化指标(活性氧代谢产物衍生物和生物抗氧化潜能)和肌肉损伤指标(肌酸激酶和乳酸脱氢酶),统计分析反映高压氧治疗的有效性。
参考文献:JinheeWoo,Jae-HeeMin,Yul-Hyo,etal.LeeEffectsofHyperbaricOxygenTherapyonInflammation,Oxidative/AntioxidantBalance,andMuscleDamageafterAcuteExerciseinNormobaric,NormoxicandHypobaric,HypoxicEnvironments:APilotStudy.IntJEnvironResPublicHealth,,17(20):E.
楔子
定期运动不仅可以通过降低体内慢性炎症和氧化应激水平,有效地预防和缓解高血压、高脂血症、糖尿病等代谢性疾病和心血管疾病的症状,而且还可以通过增加骨骼肌质量而产生许多其他健康益处。
但急性运动会给身体组织带来压力,可能会导致过多的氧化应激并伴有肌肉损伤。由于过度的肌肉疲劳而没有从损伤中得到适当的恢复,身体表现出肌肉功能和/或炎症反应的下降,这可能导致运动损伤以及进行运动的能力的降低。既往研究表明,白细胞介素-6、肿瘤坏死因子-α等炎性细胞因子和纤维蛋白原可作为运动性炎症反应的血液生物标志物。血清肌酸激酶和乳酸脱氢酶水平是反映运动性肌肉损伤的典型指标。此外,与常氧条件下的锻炼相比,在低氧条件下锻炼会给身体带来额外的压力。据报道,缺氧通过释放肿瘤坏死因子-α和核因子-κB,增加活性氧的产生,对抗氧化防御产生负面影响,导致严重的氧化应激和炎症。
研究对象
18名健康男性,体重指数在30kg/m2以下,近1年内没有肌肉骨骼疾病和相关手术经验。
随机分为3组,每组6人:(1)在常压常氧条件下运动;(2)在常压常氧条件下运动后进行高压氧治疗;(3)在低压低氧条件下运动后进行高压氧治疗。
运动环境
采用多人低/高气压舱,常压常氧组(mmHg,氧气浓度为20.9%),低压低氧组(mmHg,氧气浓度为14.5%氧),以75-80%的最大心率强度在跑步机上跑步60分钟,监测受试者心率并达到目标心率时,将跑步机坡度固定为0%,并调整跑步机速度以控制运动强度。
高压氧治疗
2.5ATA,加压15分钟,稳压吸氧60分钟(每20分钟吸氧进行5分钟吸空气休息),阶段减压20分钟。
血液分析
在运动前、运动后和高压氧治疗后,从每个受试者的肘前静脉采集10mL血液进行相关指标检测分析。
01炎症反应指标变化
双向重复方差分析显示血浆纤维蛋白原和血清白细胞介素-6水平在各组间和时间点有显著性差异。
三组运动后的血浆纤维蛋白原水平均较运动前显著升高(P0.05),高压氧治疗后其数值均显著降低(P0.05),其中常压常氧运动后经高压氧治疗后其数值降得最低(P0.05)。
三组运动后的血清白细胞介素-6水平均较运动前显著升高(P0.05)。常压常氧运动后经高压氧治疗后和低压低氧运动后经高压氧治疗后,血清白细胞介素-6水平均显著降低(P0.05)。
血清肿瘤坏死因子-α水平在各组间、各时间点间均无显著性差异((F=1.,p=0.,P0.05)。
BE:运动前;AE:运动后;AH:高压氧治疗后(NN组是指在此时间点同步进行抽血化验,未高压氧);NN:常压常氧运动,未高压氧治疗组;HNN:常压常氧运动后,高压氧治疗组;HHH:低压低氧运动后,高压氧治疗组。
02氧化/抗氧化指标变化
双向重复方差分析显示,活性氧代谢产物的衍生物和生物抗氧化能力在各组间、各时间点间均无显著性差异。
BE:运动前;AE:运动后;AH:高压氧治疗后(NN组是指在此时间点同步进行抽血化验,未高压氧);NN:常压常氧运动,未高压氧治疗组;HNN:常压常氧运动后,高压氧治疗组;HHH:低压低氧运动后,高压氧治疗组。
03肌肉损伤指标变化
双向重复方差分析显示,血清肌酸激酶和乳酸脱氢酶水平在各组间和时间点有显著性差异。
三组运动后的血清肌酸激酶水平均较运动前显著升高,其中低压低氧组运动后升得最高(P0.05)。
三组运动后的血清乳酸脱氢酶水平均较运动前显著升高,常压常氧运动后经高压氧治疗后和低压低氧运动后经高压氧治疗后,血清乳酸脱氢酶水平均显著降低(P0.05),但其值仍高于运动前(P0.05)。
BE:运动前;AE:运动后;AH:高压氧治疗后(NN组是指在此时间点同步进行抽血化验,未高压氧);NN:常压常氧运动,未高压氧治疗组;HNN:常压常氧运动后,高压氧治疗组;HHH:低压低氧运动后,高压氧治疗组。
炎症是对外来抗原和组织损伤(如骨骼肌)的反应,导致身体发烧和疼痛。尽管这是一种必要的防御反应,有助于受损组织的恢复,但它也可能导致其他疾病,如心血管疾病,并与肌肉骨骼损伤和肌肉疲劳密切相关。在以往的研究中,血液中的纤维蛋白原、白细胞介素-6和肿瘤坏死因子-α水平被报道为反映急性运动引起的炎症反应的指标。本研究分析了血浆纤维蛋白原、血清白细胞介素-6和肿瘤坏死因子-α的水平,以证实炎症反应的变化依赖于在常压常氧和低压低氧环境中进行的运动,并调查了高压氧对恢复的影响。结果表明,运动后各组血浆纤维蛋白原和血清白细胞介素-6水平均显著升高,但运动环境(常压常氧与低压低氧)之间无显著性差异。
这些结果与以前的研究一致,这些研究表明,急性运动通过引起炎症反应显著增加了血液中纤维蛋白原和白细胞介素-6的水平,并表明与在常压常氧环境中锻炼相比,在低压低氧环境(相当于海拔约米)中锻炼不会导致额外的炎症反应。Liak等人报道,在使用Bruce方案进行最大跑台运动试验后,纤维蛋白原和白细胞介素-6水平显著升高,在Stelzer等人的研究中,分析了纤维蛋白原和白细胞介素-6水平,以验证超耐力运动对炎症反应的变化。结果表明,赛后纤维蛋白原和白细胞介素-6水平明显升高。此外,Kasai等人对10名男性运动员进行了重复的短跑训练,分别在低氧(吸入氧分数=14.5%,相当于模拟海拔米)和常氧条件(氧浓度20.9%)条件下进行。虽然两种环境条件下运动后白细胞介素-6水平均显著升高,但两种环境条件下的白细胞介素-6水平无明显差异,支持了本研究的结果。
此外,在本研究中,常压常氧运动后高压氧组运动前点的血浆纤维蛋白原水平明显低于高压氧治疗后点。此外,常压常氧运动后和低压低氧运动后经高压氧治疗后血清白细胞介素-6水平均较运动后点显著降低,但常压常氧组下降不明显。这意味着运动后的高压氧治疗可以有效缓解运动引起的炎症,支持了之前研究的结果,即高压氧治疗可以帮助运动员在训练时恢复,因为它有减轻炎症的作用。
氧是产生能量(三磷酸腺苷)的关键因素,当身体休息以及运动和恢复时,身体需要在各种新陈代谢过程中使用这种能量。然而,代谢过程中氧的不完全还原会产生对身体有害的活性氧物质。此外,由于在高强度运动中加速产生ROS,从而增加了体内氧化应激的水平,这需要更多的氧气供应。本研究分析了在常压常氧和低压低氧环境下运动后血清氧化和抗氧化的水平,以验证运动后的氧化/抗氧化平衡,并观察了高压氧治疗对恢复的影响。在以前的一些研究中,血清氧化和抗氧化的水平被用作运动性氧化应激的指标,因为它们分别反映了氧化应激的水平和抗氧化能力。具体地说,Sugita等和Martarelli等报告说,在单独的研究中,递增的自行车运动和山地自行车运动后,活性氧代谢产物的衍生物和生物抗氧化能力的水平显著增加,在青木等人的研究中,活性氧代谢产物的衍生物和生物抗氧化能力的水平显著增加,在75%最大心率强度下骑自行车后,活性氧代谢产物的衍生物和生物抗氧化能力的水平也增加。然而,在这项研究中,无论上述两者的水平都没有发现统计学上的显著差异。认为高抗氧化活性和高水平的最大有氧能力是本研究结果的主要原因。也就是说,由于促氧化剂和抗氧化剂之间的失衡导致体内氧化应激的产生,如ROS的过度产生和/或内在抗氧化防御的受损,可能是导致本研究参与者的血清BAP值高于以往研究中的静息水平的原因之一,这证明了急性运动后活性氧代谢产物的衍生物和生物抗氧化能力水平的增加。此外,本研究受试者的最大心率高于20多岁成年男性的60百分位数。Bachi等认为最大心率和总抗氧化活性较高的人运动后氧化应激水平可能较低。然而,考虑到高强度急性运动可能是体内氧化应激增加的主要原因之一,似乎有必要通过分析血清ROS水平和/或抗氧化酶(如超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶,而不仅仅是活性氧代谢产物的衍生物和生物抗氧化能力来验证这一点。
由于运动性肌肉损伤是由肌肉细胞和组织的急性或长期损伤引起的,因此可以通过运动过程中肌肉组织释放到血液中的肌酸激酶和乳酸脱氢酶等酶的水平来间接估计损伤的程度。血清肌酶水平不仅在剧烈运动的运动员体内升高,而且在普通人运动后也会升高。运动增加的炎症反应和反复的肌肉损伤会导致损伤,对受伤后的康复时间产生负面影响,并降低运动能力。本研究通过对血清肌酸激酶和乳酸脱氢酶水平的分析,验证常压常氧和低压低氧环境下运动后肌肉损伤的变化,确定高压氧治疗的恢复效果。
结果表明,各组运动后血清肌酸激酶、乳酸脱氢酶水平均显著升高,运动环境(常压常氧与低压低氧)之间无显著性差异。提示75-80%最大心率强度的跑台运动可引起肌肉损伤,与海拔m左右相同的低压低氧环境不会增加运动性肌肉损伤。Kasai等报道,血清肌红蛋白水平,即血液中肌肉损伤的指标,无论是低氧还是正常氧条件,都显著增加。Sumi等也提示中等低氧条件下的耐力运动(氧浓度14.5%)并不比常氧条件下(氧浓度20.9%)促进耐力运动员更多的运动性肌肉损伤反应或原因。此外,2组运动后经高压氧治疗,相关数值降低,这些结果表明,运动后恢复期的高压氧治疗对减轻运动性肌肉损伤是有效的。Cerv等对肌肉损伤大鼠进行高压氧治疗的研究报告称,血清肌酸激酶水平显著降低,高压氧对肌肉损伤恢复有效。
小编说
1、本文献结论指出常压常氧和低压低氧环境中的急性运动可引起短暂的炎症反应和肌肉损伤,但两种环境条件之间无明显差异。相比之下,恢复期高压氧治疗对缓解运动后的炎症反应和肌肉损伤有积极作用。
2、高压氧治疗在运动医学方面具有很好地应用前景,目前作为民众在竞技认识高压氧估计是看到某些体育明星应用高压氧起到缓解肌肉损伤或疲劳的新闻报道。
3、另外,高压氧可大大增加肌肉组织血液内的物理溶解氧,因而机体也会发生肌肉内的血管收缩并适当让血流量减少,但总体效应是高压氧环境极大增加了肌肉供氧量,但高压氧停止治疗后,收缩血管导致血流减少会在大约1小时左右恢复,因而高压氧治疗结束后不应进行剧烈运动,在高压氧治疗结束2小时内不要参赛。
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