李玉祥，陳新民，梁　涵，安合定，馬文領，史仍飛

?

不同熱習服條件對大鼠濕熱環(huán)境下運動能力的影響

李玉祥，陳新民，梁涵，安合定，馬文領，史仍飛

［摘要］目的觀察不同熱習服條件對大鼠熱習服能力及濕熱環(huán)境下運動能力的影響。方法將64只雄性SD大鼠按數(shù)字表法隨機分為常溫常濕安靜(LLQ)組、常溫常濕運動(LLE)組、常溫高濕安靜(LHQ)組、常溫高濕運動(LHE)組、高溫常濕安靜(HLQ)組、高溫常濕運動(HLE)組、高溫高濕安靜(HHQ)組和高溫高濕運動(HHE)組共8組，每組8只。安靜組大鼠每天在相應環(huán)境中安靜放置2 h，運動組在相應環(huán)境中安靜放置1 h后運動(14m/min)1 h，連續(xù)14 d。每天實驗前后稱量大鼠體質量并計算體質量丟失率，實驗結束后立即測定大鼠肛溫。第16天所有大鼠在高溫(36℃)高濕(85%)條件下運動30 min (28 m/min)，記錄運動期間力竭大鼠的數(shù)量與力竭時間，并記錄力竭即刻或運動結束后大鼠肛溫，第17天統(tǒng)計動物死亡數(shù)量。結果在熱習服過程中，除高溫安靜組外，其余各組從第4天開始體質量丟失率明顯下降(P＜0．05);高溫安靜與高溫運動組大鼠從第4天開始肛溫明顯下降(P＜0．05);4個運動組大鼠的肛溫和體質量丟失率明顯高于4個安靜組(P＜0．05)，且HHE組肛溫高于HLE組(P＜0．05)，但2組間體質量丟失率無明顯差異(P＞0．05)。高溫高濕條件下運動刺激后，HLE組和HHE組的肛溫、中途力竭數(shù)量和死亡數(shù)量明顯低于LLQ組和HHQ組(P＜0．01)，但HLE組與HHE組之間比較差異無統(tǒng)計學意義(P＞0．05)。結論高溫高濕和高溫常濕條件下運動訓練均能達到最好的習服效果;從訓練期間對人體體溫和體質量丟失率影響較小且體感更舒適的角度考慮，選擇在高溫常濕環(huán)境條件下進行運動訓練是較為適宜的熱習服訓練方法。

［關鍵詞］濕熱環(huán)境;運動;熱習服;大鼠

［作者單位］200438上海，上海體育學院

近年來，隨著全球變暖趨勢的加重，夏季高溫記錄被不斷刷新［1］。熱環(huán)境增強機體的熱應激反應，嚴重時可導致人員中暑甚至死亡。同時，在高溫高濕條件下腦力和體力活動能力明顯下降，誤操作率明顯增高，極易釀成慘禍。夏季坦克、裝甲車等密閉艙室內的溫度可高于室外10℃以上，有時可達50℃，如某型裝甲車在海南地區(qū)試車時，車內溫度可達50℃以上，濕度高達98%［2］。

熱環(huán)境分為干熱和濕熱環(huán)境，我國南方地區(qū)與密閉艙室內多為濕熱環(huán)境。由于在高溫條件下濕度可明顯影響人體的散熱能力，因而與干熱環(huán)境相比，濕熱環(huán)境更易導致機體核心溫度增高。當機體通過熱習服訓練獲得熱習服后，其對熱環(huán)境耐受能力明顯增強，在熱環(huán)境下的體力活動能力也明顯提高。但是，Shapiro等［3］報道干熱習服后機體對濕熱環(huán)境僅顯示部分習服能力。另外，由于此前的研究并未對干熱與濕熱環(huán)境習服能力做進一步的比較研究，因此尚不清楚對機體最小限度影響的條件下，通過何種訓練方式才能夠獲得對濕熱環(huán)境的最大習服能力。筆者采用在不同溫度、濕度條件下，比較安靜和運動大鼠對高溫高濕環(huán)境的習服和運動能力，以期尋找對濕熱環(huán)境習服效果最佳且更樂意接受的訓練方法，提高參訓人員的積極性和訓練效果。

1　材料與方法

1．1實驗動物及分組

雄性SD大鼠64只(由第二軍醫(yī)大學實驗動物中心提供)，體質量(300±10)g，適應性飼養(yǎng)3 d后，按數(shù)字表法隨機分為常溫常濕安靜(LLQ)組、常溫常濕運動(LLE)組、常溫高濕安靜(LHQ)組、常溫高濕運動(LHE)組、高溫常濕安靜(HLQ)組、高溫常濕運動(HLE)組、高溫高濕安靜(HHQ)組和高溫高濕運動(HHE)組共8組，每組8只。

1．2實驗方法

所有實驗在第二軍醫(yī)大學熱帶醫(yī)學與公共衛(wèi)生學系環(huán)境衛(wèi)生學教研室動物高溫實驗艙內(面積3 m×4 m，最高溫度可達61℃，最高濕度可達100%)完成。各組大鼠稱量體質量后，放入不同溫度(常溫:24℃、高溫:36℃)、不同濕度(常濕60%、高濕85%)的高溫艙內每天進行熱習服訓練2 h，其中所有高溫組動物在高溫艙內自由活動2 h，運動組動物自由活動1 h后，在跑步機(上海奧爾科特生物有限公司)上運動1 h(坡度為0°、速度為14m/min)，實驗過程中禁食、禁水。實驗結束后，立即測量體質量和肛溫。連續(xù)訓練14 d，第15天休息，第16天在高溫高濕環(huán)境下運動(28 m/min)30 min。運動過程中，當動物出現(xiàn)力竭時立即終止運動并記錄運動時間，同時測量肛溫。其余動物在運動終止后即刻測量肛溫。在高溫高濕運動刺激后的第2天(實驗的第17天)，觀察并統(tǒng)計各組大鼠的死亡數(shù)量。

1．3統(tǒng)計學處理

使用統(tǒng)計軟件SPSS 19．0進行統(tǒng)計分析，Graph-Pad Prism軟件進行繪圖。整個實驗期間各組整體肛溫與體質量丟失率差異采用重復測量數(shù)據(jù)方差分析;熱習服期間的肛溫和體質量丟失率，高溫高濕運動刺激后的肛溫采用單因素方差分析(One Way-ANOVA)。以P＜0．05為差異具有統(tǒng)計學意義。大鼠高溫高濕運動刺激時中途力竭數(shù)量與刺激后死亡數(shù)量采用交叉表的方法進行統(tǒng)計分析，以P＜0．05/組數(shù)(0．00625)為差異具有統(tǒng)計學意義。

2　結果

2．1熱習服訓練期間不同習服條件對大鼠行為學的影響

2．1．1不同熱習服條件對大鼠體質量丟失率的影響由于實驗條件不同，熱習服期間各組大鼠體質量丟失率明顯不同，差異有統(tǒng)計學意義(F=284．139，P＜0．01)，經(jīng)不同組間兩兩比較，各運動組大鼠的體質量丟失率明顯高于相應安靜組，差異有統(tǒng)計學意義(均P＜0．01)，但是HHE組和HLE組與HHQ組和HLQ組之間體質量丟失率差異無統(tǒng)計學意義(P＞0．05)。見表1、2。

表1　熱習服訓練期間各組大鼠體質量丟失率和肛溫比較(±s)

表1　熱習服訓練期間各組大鼠體質量丟失率和肛溫比較(±s)

注:LLQ組為常溫常濕安靜組，LLE組為常溫常濕運動組，LHQ組為常溫高濕安靜組，LHE組為常溫高濕運動組，HLQ組為高溫常濕安靜組，HLE組為高溫常濕運動組，HHQ組為高溫高濕安靜組，HHE組為高溫高濕運動組。與相應安靜組比較aP＜0．01

組別　　鼠數(shù)　體質量丟失率(%)　　肛溫(℃) LLQ組38．931±0．332 8　1．370±0．711　37．057±0．177 LLE組　8　3．690±1．208a　38．425±0．335 LHQ組　8　1．084±0．461　37．057±0．180 LHE組　8　3．463±0．982a　38．552±0．411 HLQ組　8　1．406±0．657　37．261±0．229 HLE組　8　4．318±1．142a　38．694±0．415 HHQ組　8　1．277±0．533　37．416±0．237 HHE組　8　4．188±1．254a

表2　熱習服訓練期間各組大鼠整體體質量丟失率和肛溫比較(每組n=8)

熱習服訓練期間，4個運動組中，LLE組、HLE組和HHE組體質量丟失率均從第8天開始出現(xiàn)明顯下降，LHE組從第9天開始出現(xiàn)明顯下降，差異有統(tǒng)計學意義(均P＜0．05);4個安靜組中，LLQ組、HHQ組、LHQ組分別從第4、5、6天始出現(xiàn)明顯下降，差異有統(tǒng)計學意義(均P＜0．05)，而HLQ組體質量丟失率無明顯變化，差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。見圖1。

圖1　熱習服期間不同時間點各組大鼠體質量丟失率情況

2．1．2不同熱習服條件對大鼠肛溫的影響熱習服期間各組大鼠的肛溫明顯不同(F=802．244，P＜0．01)，經(jīng)不同組間兩兩比較，各運動組肛溫明顯高于相應安靜組(均P＜0．01)，HLE組和HHE組肛溫明顯高于HLQ組和HHQ組(P＜0．01)，而HHE組肛溫明顯高于HLE組(P＜0．01)。見表1。

在熱習服訓練期間，4個高溫組肛溫均出現(xiàn)明顯下降(均P＜0．05)，其中HLQ組肛溫從第4天開始出現(xiàn)明顯下降(P＜0．05)，HHQ組從第6天開始出現(xiàn)明顯下降(P＜0．05)，HHE組從第8天開始出現(xiàn)明顯下降(P＜0．05);HLE組從第11天開始明顯下降，而各常溫組肛溫均未出現(xiàn)明顯下降(P＞0.05)。見圖2。

2．2濕熱環(huán)境對不同訓練條件大鼠運動能力的影響

2．2．1濕熱環(huán)境運動對不同訓練條件大鼠運動力竭和死亡數(shù)量的影響熱習服訓練14 d并休息1 d后，各組大鼠于開始訓練的第16天，在高溫高濕環(huán)境下高速運動30 min。高速運動期間，各組大鼠發(fā)生力竭數(shù)量明顯不同，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。經(jīng)統(tǒng)計學處理，HHE組和HLE組發(fā)生力竭的動物數(shù)量最少，均明顯低于LLQ組、LHQ組和HHQ組(P＜0．05)，但與HLQ組之間差異無統(tǒng)計學意義(P＞0．05)。與此同時，HLE組與HHE組之間的動物死亡數(shù)量差異也無統(tǒng)計學意義(P＞0．05)。

圖2　熱習服期間不同時間點各組大鼠肛溫情況

運動后的第2天，有部分動物出現(xiàn)大小便失禁、口鼻出血等現(xiàn)象，部分動物死亡。其中LLQ組和HHQ組所有8只動物全部死亡，而HLE組和HHE組死亡數(shù)量最少。經(jīng)統(tǒng)計學處理，各組間力竭數(shù)量差異存在統(tǒng)計學意義(F=24．150，P=0．001)，死亡數(shù)量差異存在統(tǒng)計學意義(F=27．733，P=0．000)。HLE組和HHE組大鼠的力竭數(shù)量與死亡數(shù)量均低于LLQ組和HHQ組(均P＜0．01)，但HLE組與HHE組之間差異無統(tǒng)計學意義(P＞0．05)。見表3。

表3　各組力竭大鼠數(shù)量與運動后次日死亡數(shù)量

2．2．2高溫高濕環(huán)境下運動刺激對大鼠肛溫的影響高溫高濕環(huán)境下運動后即刻各組動物間的肛溫明顯不同(F=3．235，P＜0．01)，經(jīng)不同組間兩兩比較，HLE組肛溫明顯低于各安靜組(均P＜0．05); HHE組與HLE組之間差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)，但HHE組肛溫均明顯低于其余6組(均P＜0．05)，而LLQ組、LLE組、LHQ組、LHE組、HLQ組、HHQ組間比較差異無統(tǒng)計學意義(均P＞0.05)。見圖3。

圖3　大鼠高溫高濕環(huán)境下運動后肛溫情況

3　討論

濕熱環(huán)境是運動員訓練比賽、軍人作戰(zhàn)訓練以及特殊環(huán)境作業(yè)人員作業(yè)時不可避免的環(huán)境條件。采取何種方式提高該類人員在高濕熱環(huán)境中的作業(yè)能力與工作效率至關重要。機體通過熱環(huán)境下運動鍛煉可促進熱習服［4］，熱習服包括短期和長期2種過程，短期熱習服在3～5 d的短期訓練后即可建立，但熱習服效果不佳，且很快就會脫習服;而長期習服需要一個漫長的過程，一般需要21～30 d，這時機體能夠獲得習服穩(wěn)態(tài)，機體的散熱能力和對熱環(huán)境的耐受能力顯著提高，同時機體就能夠維持較長的習服時間［5-6］。

熱習服的訓練方法包括:熱環(huán)境中的靜置訓練，即人或動物在熱環(huán)境條件下自由活動，一段時間后機體對熱環(huán)境耐受能力逐漸增強，但是獲得熱習服需要時間較長，如Arieli等［7］與Kodesh等［8］報道，大鼠在高溫環(huán)境下安靜放置4周才獲得熱習服;王濤等［9］報道兔熱暴露3周后才能獲得穩(wěn)定熱習服。而在熱環(huán)境下進行適度的體力活動可有效縮短習服這一過程，如Chinevere等［10］報道，經(jīng)過10 d的熱習服訓練，機體核心溫度與訓練前相比顯著下降;吳瀟男等［11］也報道經(jīng)過7 d的熱習服訓練，受試者肛溫較第1次測試后明顯下降。但是前人在進行熱習服訓練時，均未考慮到高溫條件下濕度對熱習服程度的影響。Shapiro等［3］報道，干熱環(huán)境習服者對濕熱環(huán)境僅顯示部分習服，而高溫高濕環(huán)境下體力活動能否進一步促進對濕熱環(huán)境的習服能力也未見報道。

本研究中發(fā)現(xiàn)，在常溫高濕或常溫常濕環(huán)境下進行運動訓練，其習服效果雖然高于常溫高濕和常溫常濕環(huán)境下自由活動的大鼠，但均不如高溫高濕或高溫常濕環(huán)境下運動所達到的習服效果。在高溫高濕或高溫常濕環(huán)境下當動物自由活動時，其習服效果雖然好于常溫安靜時，但也達不到高溫高濕或高溫常濕環(huán)境下運動訓練時的效果?？傊?，在8個組中，高溫高濕和高溫常濕環(huán)境下運動訓練所達到的習服效果遠高于其他各組。雖然在高濕熱環(huán)境下運動后，高溫高濕環(huán)境運動組的肛溫低于高溫常濕運動組，但兩者之間差異無統(tǒng)計學意義。另外，在高濕熱環(huán)境下30 min運動過程中，2組間動物力竭數(shù)量和次日動物死亡數(shù)量均無差異，表明高溫環(huán)境條件下運動鍛煉時高濕度(＞80%)并不能進一步提高動物對濕熱環(huán)境的習服能力和體力活動能力。

濕度對體溫的影響隨著室溫的升高而增大，當溫度適宜時(15～25℃)濕度對人體溫影響較小，但是隨著溫度的升高，濕度對人體散熱的影響逐漸增大。當溫度超過35℃時，蒸發(fā)散熱成為機體的散熱唯一方式［4］。此時，高濕環(huán)境導致汗液蒸發(fā)困難，濕度對體溫影響更加明顯，更易發(fā)生中暑等熱性疾病。同時Tsutsumi等［12］報道低濕度下人的主觀熱感覺良好，而高濕度令人厭倦。本實驗也發(fā)現(xiàn)高溫高濕環(huán)境下運動訓練時肛溫明顯高于高溫常濕環(huán)境下運動訓練時，體質量丟失率雖然也高于高溫常濕組，但差異無統(tǒng)計學意義。這說明高溫高濕環(huán)境下訓練對機體肛溫和體質量丟失率影響更大，但并未進一步提高對濕熱環(huán)境的習服效果。

綜上所述，高溫高濕和高溫常濕條件下運動訓練均能達到最好的習服效果。從訓練期間對人體體溫和體質量丟失率影響較小且體感更舒適的角度考慮，選擇在高溫常濕環(huán)境條件下進行運動訓練是較為適宜的熱習服訓練方法。

［參考文獻］

［1］濮冰，聞新宇，王紹武，等．中國氣溫變化的兩個基本模態(tài)的診斷和模擬研究［J］．地球科學進展，2007，22(5):456-467．

［2］龍升照．人-機-環(huán)境系統(tǒng)工程研究進展［M］．北京:北京科學技術出版社，1993:387-389．

［3］Shapiro Y，Moran D，Epstein Y．Acclimatization strategies—preparing for exercise in the heat［J］．Int J Sports Med，1998，19 (Suppl 2):S161-S163．DOI:10．1055/s-2007-971986．

［4］邱仞之．環(huán)境高溫與熱損傷［M］．北京:軍事醫(yī)學科學出版社，2000:52-55．

［5］Schwimmer H，Gerstberger R，Horowitz M．Heat acclimation affects the neuromodulatory role of AngIIand nitric oxide during combined heatand hypohydration stress［J］．Brain ResMol Brain Res，2004，130(1-2):95-108．DOI:10．1016/j．molbrainres．2004．07．011．

［6］Dervisevik M，Dinevska-Kjovkarovska S，Miova B，etal．Heatacclimation-induced changes in heartglycogen/glucosemetabolism in rats［J］．JPhysiol Sci，2011，61(5):395-402．DOI:10．1007/s12576-011-0162-y．

［7］Arieli Y，Eynan M，Gancz H，etal．Heatacclimation prolongs the time to central nervous system oxygen toxicity in the rat．Possible involvement of HSP72［J］．Brain Res，2003，962(1-2):15-20．

［8］Kodesh E，Nesher N，Simaan A，etal．Heatacclimation and exercise training interactwhen combined in an overriding and trade-off manner:physiologic-genomic linkage［J］．Am JPhysiol Regul Integr Comp Physiol，2011，301(6):R1786-R1797．DOI:10．1152/ajpregu．00465．2011．

［9］王濤，王靜，王尚，等．熱習服兔實驗模型的建立及其病理生理特征［J］．中國應用生理學雜志，2013，29(5):473-476．

［10］Chinevere TD，Kenefick RW，Cheuvront SN，et al．Effect of heat acclimation on sweatminerals［J］．Med Sci Sports Exerc，2008，40(5):886-891．DOI:10．1249/MSS．0b013e3181641c04．

［11］吳瀟男，林建棣，曲平，等．濕熱環(huán)境下運動對人體血尿素、血乳酸和電解質的影響［J］．體育學刊，2012，19(5):135-139．

［12］Tsutsumi H，Tanabe SI，Harigaya J，et al．Effect of humidity on human comfort and productivity after step changes from warm and humid environment［J］．Build Environ，2007，42(12): 4034-4042．

(本文編輯:甘輝亮)

Effects of different heat acclimatization conditions on the physical activity of rats in hot and hum id environment

Li Yuxiang，Chen Xinmin，Liang Han，An Heding，Ma Wenling，Shi Rengfei
(Shanghai University of Sport，Shanghai200438，China)

［Abstract］Objective To investigate the effects of different thermal conditions on the heatacclimatization and physical ability of rats in hot and humid environment．MethodsSixty-fourmale SD ratswere random ly divided into 8 groups:the normal temperature and humidity rest group(or the NTHR group);the normal temperature and humidity exercise group(or the NTHE group);the normal temperature and high humidity rest group(or the NTHHR group);the normal temperature and high humidity exercise group(or the NTHHE group);the high temperature and normal humidity rest group(or the HTNHR group);the high temperature and normal humidity exercise group(or the NTNHE group);the high temperature and humidity rest group(or the HTHR group)and the high temperature and humidity exercise group(or the HTHE group)，each consisting of8 animals．Every day，the rats of the rest groupswere left there at rest in the corresponding environment，while the rats of the exercise groupswere first left there at rest for an hour，then had exercise at a load of14m/min for an hour for a succession of14 days．Every day，all the ratswereweighed both before and after experiment，the rate ofweight losswas calculated and rectal temperature was taken themoment after the experimentwas terminated．At day 16，all the rats had exercise athigh temperature(36℃)and high humidity(85%)environmentata load of28m/min for30minutes．The number of the exhausted rats and exhaust timewere recorded during exercise，and at the same time，the levels of rectal temperaturebook=5,ebook=10were taken themomentafter exhaustand when the exercise was terminated．At day 17，the number of rats that died of exhaustwas calculated and recorded．Results In the course of heat acclimatization，the rate of weight loss at day 4 for all the animals groups except the groups at high temperature/rest began to decrease considerably(P＜0．05)．The rectal temperature of the animals in the high temperature/rest group and the high temperature/exercise group began to drop significantly at day 4(P＜0．05)．The rectal temperature and weight loss rate of the rats in the 4 exercise groups were significantly higher than those of the 4 rest groups(P＜0．05)．Furthermore，the rectal temperature of the HTHE group was significantly higher than that of the HTNHE group(P＜0．05)，however，there was no significant difference in the rate ofweight loss，when comparisonsweremade between the two groups(P＞0．05)．Following physical exercise at high temperature and high humidity，the rectal temperature and the number of the ratswith exhaust in themidstof the exercise and the number of deaths the next day in the HTNHE and HTHHE groups were significantly lower than those in the NTNHR and HTHHR groups(P＜0．01)．However，no significantdifferences could be seen between the HTNHE group and the HTHHE group(P＞0．05)．Conclusion Exercises at high temperature/high humidity and high temperature/normal humidity could achieve bestheatacclimatization effect．From the standpointof leasteffecton body temperature and weight loss，training athigh temperature/normal humidity environment is amore appropriate heat acclimatizationmethod．

［Key words］Hot and humid environment;Exercise;Heat acclimatization;Rats

(收稿日期:2015－07－19)

［通信作者］史仍飛，電子信箱:rfshi@sus．edu．cn

［基金項目］軍隊后勤科研重點項目(BWS14J-023)

［中圖分類號］R82

［文獻標識碼］A［DOI］10．3969/j．issn．1009－0754．2016．01．002