1、第32卷 2016年1月 山东体育学院学报 Journal of Shandong Sport University Vo132 January 2016 有氧运动中保持体液和电解质平衡的策略 刘璐瑶，彭贻海 (华南理工大学体育学院，广东广州510640) 摘要：耐力运动中，尽管身体发生了适应性改变，启动了水“保护”(流向肾脏血液速度减少减慢)和预防脱水的机制，仍约有 2体重的水分通过汗液丢失。由于身体组织静水压力的不同导致液体水分的流动，更多的液体水分丢失加重恶化了这一状 况。运动中，由于渗透压的增加导致水分重新从血管内分配给肌肉，水梯度现象发生了。体内电解质平衡高度受到每天饮用 水中是否含
2、有矿物质的影响。正如如何在运动之前、期间、之后使身体进行充分的水合作用一样，运动中如何尽量避免身体 高热、脱水、电解质平衡紊乱，是运动学专家们一直关注的内容。给恢复期间的运动员提供“理想”的饮料，以刺激肠道对水分 的吸收，维持体内电解质平衡，提供肌肉活动和充分恢复的能量，仍然是大多数生产商面临的一个挑战。 关键词：液体和电解质平衡，有氧运动，水合作用 1 背景 安静期间，人体水分处于一个相对恒定的水平，约60水分由液体摄入提供，30水分由固体食物获取，此外在能量生成 过程中生化反应约产生10水分。体内电解质的平衡是通过下丘脑调控系统，以及肾脏及其内分泌腺功能来实现的。任何 扰乱水分正常流动的行
3、为都将导致水分的过分丢失或过度积累。体液和电解质平衡还受到气候，营养，健康和体力活动的调 节。因此，在高温环境下，由于剧烈的体力活动以及体温上升，水分排出量超过25升小时。体液平衡的恢复受到日常水分 需求量不同而改变。例如，在温和气温条件下进行中等负荷强度体力活动的运动员，一天需要15002000毫升水分。这一数 值在高温条件下，病理状况下或长时间有氧运动中，需要增加5001500毫升天。在上述所有条件下，液体摄入量必须严格 遵守。仅身体水分总量1一2的丢失都将导致严重的疾病或细胞死亡(Apostu，2003)。 体内缺水程度的比例与运动的持续时间和天气条件有关。人体不能自行弥补损失的电解质，
4、因为人体对电解质的储留 能力与丢失程度并不成比例，原因在于“非自愿脱水现象”(盖顿，1996)的发生。本文试图阐明重新建立电解质平衡的重要 性，同时为了保持充分的体能和运动技能，要特别注意液体饮料的摄入总量、成份、以及摄入时间等。本文后面的内容是通过 生理和生化指标的分析讨论进行的，这些数据来源于文献资料及其实验结果。 2材料与方法 运动期间分解代谢速率加快，导致身体过热和体内水分大量流失，运动时间的延长加大了水代谢过程中的消耗率。然 而，由于大量出汗的缘故，人体不足以维持体液总量的稳定性。中等强度运动一小时，消耗245碳水化合物释放146毫升水， 这与同一时间1500毫升汗液流失相比显得非常
5、的少(Wilmore and Costill，2001)。 21运动前水摄入量 对于耐力运动员而言，身体水化作用含水能力与运动能力是相适应的。当汗液流失仅仅2的水(12001600毫升)时， 身体的体温调节能力和心血管活动水平会出现适应的变化。电解质平衡的破坏，给心肌和骨骼肌的收缩活动带来负面影响 (Guyton，1996)。总的来说，评价脱水的程度是基于感到“口渴”的表现的。对于运动员而言，这不是一个超前有启发性的指 标，因为在感到“口渴”之前体内可能就已经有些轻微脱水了。此外，这种“口渴”感觉可能在体内必需的液体补充之前就已经 消失了。由于运动员个体差异性，运动员对“口渴”的反应是不一样的
6、，有的运动员采用“大量大口狂饮”方式来应对脱水，而 有的运动员仅饮用很少的水。 在这种情况下，对于有氧运动而言，运动前充分补充水分是有效防止脱水的方法，同时也是运动员维持体液平衡的策略 之一。MontainCoyle(1992)and RMaugham(1996)实验结果表明，如果运动员运动前24小时饮用2746升水并且在 运动前两小时饮用500毫升水，运动员的运动能力约能提高67，心血管功能约能提高2，假设在此期问脱水程度一直 不超过3的话。 美国运动医学学院(2007年)推荐运动之前饮用甘油(1gkg体重)，该建议是根据大量实验研究结果表明在高温的环境 温度下服用糖水化合物有氧运动能力会得
7、到提高而提出的。专家们对这种三羟基化合物(即甘油)引起足够的重视，归因于 它的高度保水性，它能直接参与糖代谢从而使内环境机体组织得到非常好的水合作用。由于最高血糖浓度，糖饮料不应在运 动之前2小时作为水化饮料服用，因为它们会升高血糖浓度，而运动之初血糖浓度已经较高了。在这种情况下，(高血糖)给 内分泌功能的抑制作用，如同有氧运动中可能会出现的高血糖和低血糖现象一样，可能会给运动员的技能表现带来负面影 响。 人们对“运动前充分饮水充分水化”方法非常重视了，这是那些渴望预防运动中脱水现象发生的运动员越来越多采用的 73 第32卷 2016年1月 策略。Bernardot认为推荐服用甘油是为了避免心
8、血管系统在高血容量和水化饮料引起的利尿之间的折中反应，水化饮料 (如：咖啡因，以及咖啡、茶、巧克力和矿物质水中的一些成份，这些成份可能会增加利尿作用)(Bernardot，2006)。 22运动中的液体补充 耐力运动期间，运动员的氧消耗量增加20以上，分解代谢水平也相应提高，大量的热从体内释放出来。如果在高温环 境下从体内释放热量，体温会从正常体温37上升到4O，达到对细胞(特别是神经细胞)有损害作用的阈值。这个被称之 为“热冲击”带来的复杂反应，由于体温调节机制的缺失，不仅对心血管功能带来负面影响，也威胁到身体健康的稳定。运动 期间释放能量的代谢率成倍增加，汗液挥发成为运动员散热降体温的方法
9、，进入高热状态的运动员只能通过补充水分的方式 来使负面影响达到最小化(Power and HoMey，2004)。 运动过程中补充液体的策略从生理学角度也得到例证，两组运动员均进行70VO 强度的运动，持续120分钟时间，记 录运动员的心率。根据实验结果，运动期间大量进行了液体补充的运动员的平均心率约1516次分，显著地少于那些在运动 期间没有进行液体补充的运动员的平均心率1565次分(Bernardot，2006)。 此外，对电解质代谢途径的研究结果证实，15个自行车运动员进行30Km运动，运动过程中根据Na 一K 泵动态结果变 化给予运动员繁琐的变化的饮料电解质补充方案。 、K 等阳离子的
10、测定是在实验室通过分光光度法进行的，汗液采样法 采集了两次(中间一次和结束时一次)(Apostu，2003)。 该实验过程中所有运动员均接受特定的液体补充方案：运动前两小时500ml和运动期间200m1，需要指出的是第一组运 动员仪仅饮用普通水，第二组运动员服用如下电解质饮料： 阴离子：硝酸盐(NO )02mgL，硫酸盐(SO4 )76 mel；碳酸氢盐(HCO )1997 mgl；亚硝酸盐(NO )2002 mg 1； 阳离子：钠(Na )60 mgl，钾(K )06 mgl，镁(Mg“)1337 mgl，钙(ca“)4609 mg； 当进行实验(探查型和成形型)时，环境气温被非常小心地控制
11、在1820以内，在这一温度范围内，电解质值仅进行水 循环而保持在某一恒定值，运动过程中电解质值的变化仅仅由运动因素引起的。获得的实验数据应用ANOVA方差分析，同 时进行生化指标的平均值比较，显著性差异为005。通过这一方法，无论实验结果是否成显著性差异，每一组实验结果如下 图所示(见表1；表2)。 表1 第一组和第二组运动员钠Na (mEq1)测试结果对比 74 墨嘤圈有氧运动中保持体液和电解质平衡的策略 V。132 2016 对实验结果平均值的变化作了认真研究，并在现有理论基础之上作了外延性推理，因为本实验中并没有外延性推理的这 一部分实验内容。补充额外电解质饮料的那一组运动员，其汗液的电
12、解质浓度显得更低，原因可能是身体内环境组织之间体 液重新进行了再分配。自愿饮用普通水的对照组运动员(汗液电解质浓度较高)，原因可能是汗液流动挥发的减少，同时汗腺 对钠离子的重吸收率增加(特别是当汗液到达分泌腺的开始部分之时，还没到达皮肤表面之前)(Apostu，2003)。 持续时间在60分钟以内的运动，采用普通水进行复水时，对增加血容量有作用，但对电解质成份没有什么影响。这也是 为什么长时间(24小时)运动时，补充普通水导致低钠血症发生的原因了。作为血液中水量增加的结果，血钠浓度出现降 低，这导致了“口渴感觉”的消失，同时也加重了运动中脱水程度(Bernardot，2006)。 运动中饮用富
13、含钠离子饮料，有助于运动结束后34小时进行体液的完全恢复时把血钠浓度维持在正常血钠浓度水平。 含钠运动饮料的最佳比例是每250毫升水75毫克钠。糖也会加入含钠饮料中，得益于两种物质在肠壁吸收水分时有助于对 水分的吸收，它也有助于ATP合成时糖酵解供能(Eberle，2007)。电解质的再平衡涉及钠离子和钾离子，以及对肌肉收缩舒 张必需的氯离子。长时间运动以汗液挥发引起电解质丢失，其效应是明显的，导致技能表现水平下降，同时也带来一系列症 状。因此，当通过汗液挥发流失的钠离子和钾离子总量，达到或超过身体总量的5一6时，将出现眩晕及肌无力等症状。 值得一提的是，当血清氯离子浓度仅仅降低1时，肌肉将出
14、现震颤和抽搐，伴随着肌肉耐热性降低(Maughan，1999)。 23运动后液体补充 运动后的液体补充量必须超过最佳的身体实际缺水量。味道，口感和温度是影响个人液体摄入量的重要因素。理想的 运动饮料不应该削减口渴感觉，而应该维持口渴感觉，从而使运动员不断补充液体。补充液体的温度是重要的，其效果依赖 于环境温度和运动员体温对其加热水平。主要喝冷饮的方法有其弊端，运动员不能喝大量的冷饮。这也是为什么推荐液体 温度介于1015之间了(Bernardot，2000)。 运动后大量饮用普通白开水会阻碍血容量恢复到正常水平之前的血浆稀释进程。为了维持血容量在正常范围，口渴感 觉消失，在这种情况下对液体的消
15、化吸收减少，因为同时尿液生成增多了。这也是为什么运动员虽然产生大量尿液，却同时 忍受着脱水的困惑了。此外，如果对液体的消化吸收发生在夜间，这可能激发整晚的利尿，从而打断睡眠，导致身体无法恢复 正常(Bernardot，2000)。 美国运动医学学院(2007)推荐，运动后的液体补充量应超过运动中液体丢失量的150以上。运动结束后6小时内理想 的重新建立体液再平衡的饮料(Sawka，Latzka，Montain，2000)如下： 低渗饮料，低渗饮料的碳水化合物和电解质浓度低于体液正常浓度值，但能在运动结束后立即被身体迅速吸收和利用。 等渗饮料，等渗饮料的碳水化合物和电解质浓度与体液正常值相等；推
16、荐运动结束后的恢复阶段饮用，原因是它们需要 额外的液体摄入量。 高渗饮料，高渗饮料的碳水化合物和电解质浓度高于体液正常值；它们是耗能较多的运动中理想的能量补充剂。 3结论 为预防脱水，维持运动之前，期间和结束后的电解质平衡，液体补充方案需满足下述条件： (1)运动中自开水的饮用仅仅推荐给时间超过60分钟以上的运动； (2)专业的运动饮料应为1O一25 mmoL1含盐补充液，须确保其复水效果明显优于普通白开水。长时问耐力运动期间，通 过食物补充盐份也是被推荐的。 (3)避免饮用碳酸饮料，特别当“口渴感觉”出现时，因为这只会造成“胃胀满胃充盈”错觉，从而阻止了充足的液体水分 吸收利用直到完全的复水。碳酸的存在也会人为增加酸度，使PH值进一步降低。 (4)运动员应该每天早晨称体重并把结果记录在个人日志上，良好的水化会使体重维持在一个较恒定值。如有体重减 轻，液体补充要按每丢失400g体重大约补充500ml液体。 (5)恢复期间“理想的”饮料应该能够刺激肠道对水的吸收，这种方式既可维持电解质的平衡，又可提供肌肉活动的能量。 75
