家兔运动时血液中钠、钾、钙与ph变化的关系

家兔运动时血液中钠、钾、钙与ph变化的关系

疲劳是伴随着运动产生的生理现象。这种发生是体内其他因素影响的综合结果。机体在运动过程中所出现的电解质紊乱和酸碱失衡无疑将影响机体的运动能力。然而在运动中电解质和酸碱度发生了哪些变化,这些变化与疲劳有何关系,目前尚未见详细报道。本文将着重对家兔运动时血液中钠、钾、钙离子浓度和PH值变化与疲劳的关系作一初步研究。试验对象和方法1试验对象新西兰纯种白兔10只,成年、健康、雄性、体重2.54±0.24kg。2标本采集和检测方法家兔疲劳模型的制备:进行家兔疲劳性运动实验时,采用上海医学核子仪器厂生产的P20型跑台,在跑台上安放一长方形格子(长:1.2m,宽:0.6m、高:0.5m),使家兔局限在格内运动。实验时,固定跑台的速度为28.8m/min,坡度为10%。家兔运动时以其后肢出现疲软无力为判断其疲劳的标志。标本采集方法及检测指标:采取自身对照的方法,分别在安静状态和运动至疲劳状态时立即从兔耳中动脉取血1ml,采血时使用丹麦Radiometer公司生产的全塑采血器,先抽取经蒸馏水稀释的每毫升含1000单位肝素的抗凝剂0.2ml,使肝素液在针管壁上形成一薄膜,将针栓抽至Open区中点,呈待用状态。当针头刺入耳中动脉后,血液可自动涌入针筒内,待血液充满后迅速拔出针头,并将针栓推至1ml标志处,再将针头刺入一橡皮块内,以保证血标本不与空气接触。立即在丹麦产RadiometerABL3血气分析仪上测定PH值。同时,在耳中动脉抽血6ml,缓慢注入试管中,待凝固后分离出血清,主要检测K+、Na+、Ca++离子浓度。Na+和K+的检测采用美国产Orion1020型Na+/K+分析仪Ca++的检测用邻甲酚酞络合酮比色法,使用日本产UV-730分光光度计。p>0.0家兔安静状态时,血液PH值为7.356±0.066,属正常范围。当家兔运动至疲劳时,体内酸碱平衡紊乱,PH值下降至7.231±0.069,P<0.005。血K+浓度由安静状态时的5.37±0.576mmol/L升高至运动疲劳状态时的6.43±0.419mmol/L,P<0.001,血Na+浓度由安静状态时的145.10±2.283mml/L,下降为疲劳状态时的135.90±2.283mmol/L,P<0.001,血Ca++浓度从安静状态时的3.28±0.26mmol/L下降至疲劳时的3.03±0.176mmol/L,P<0.002。见下表。ca++与ndg-pcp的相互作用在家兔安静状态时,实验测得其动脉血的PH值为7.356±0.066,属正常生理范围。当运动至疲劳时,其PH值下降至7.23±0.069(P<0.005),PH值的下降是机体在运动过程中代谢增强,酸性产物增加,遂使H+浓度升高的客观反映。Trividi等认为,在PH降低的情况下,磷酸果糖激酶的活性被抑制,从而使机体获得的能量减少。Donforth的实验指出,PH值降低使磷酸化酶b转化为磷酸化酶a被抑制,而磷酸化酶a被认为是糖酵解的关键酶。H+浓度的升高除了影响机体的能量代谢外,还直接影响到肌肉的收缩功能,使其工作能力下降,Fuchs等认为、H+浓度升高可使肌质网结合更多的Ca++,从而减少肌纤蛋白和肌凝蛋白的活化数量,使收缩能力下降,Hermanse指出,H+浓度升高抑制了Ca++活化原肌凝蛋白的ATP酶,而使肌肉工作能力减弱。乔奇A·布茹克司等也提出,H+浓度升高时可代替肌钙蛋白中的钙,从而影响肌肉的收缩。本实验家兔运动至疲劳时其血液PH显著降低,由此可见,H+浓度升高是引起运动能力下降而导致疲劳的重要原因。自1952年Sandow等证实Ca++在骨骼肌的兴奋——收缩过程中起偶联作用以来,Ca++在细胞活动中的作用已引起人们的广泛关注。剧烈的体育运动本身是一种应激,当细胞受到刺激时,细胞外Ca++按其浓度梯度通过钙通道进入细胞内,导致细胞内Ca++浓度增加而细胞外Ca++浓度下降。本实验安静状态时血Ca++浓度为3.28±0.26mmol/L,运动至疲劳时下降至3.03±0.176mmol/L,P<0.002。由于细胞内Ca++浓度增加,这可能是许多运动员在运动性疲劳时肌肉不易放松,反而有一种“发紧”的原因。极个别运动员在运动过度时甚至出现抽搐(血Ca++降低),此时若静脉注射钙剂便可得到缓解。当肌细胞产生动作电位时,在去极化时相的成份中除了Na+大量内流外,Ca++也借助于Na+通道一起进入细胞内,Hodgkin证明,在骨骼肌动作电位形成中也有Ca++内流参与,并指出在细胞外Na+浓度恒定的情况下可随细胞外Ca++浓度的增加,动作电位的幅度亦随之增加并呈线性关系。Ca++除了参与动作电位的形成之外,还参与了静息电位的形成,Meech首先发现了细胞内Ca++浓度增加可以活化K+通道,使K+沿着电化学梯度从细胞内扩散到细胞外,Peterson也证实了这种观点。此外,Ca++与K+、Na+具有竞争通道的作用,当细胞外Ca++浓度降低时,细胞内K+外逸,造成膜内外K+浓度差降低。K+除了与静息电位的形成有关外,与能源物质代谢也密切相关。体内每合成1克糖和蛋白质分别需要0.15mEq和0.45mEq的K+。在体育运动过程中由于主要能源物质糖的分解,K+可被释放入血,造成血K+浓度升高,内环境在酸性条件下可使肾小管K+-Na+交换减少而致血K+浓度升高,加上血液低Ca++造成的胞内K+外逸等因素均可使血K+浓度显著升高。本实验结果也表明,家兔运动至疲劳状态时血K+浓度由安静状态时的5.37±0.576mmol/L升高至疲劳状态时的6.43±0.419mmol/L,P<0.001。笔者认为,血K+浓度升高是引起疲劳的重要原因,细胞外K+浓度升高可使肌细胞膜内外的K+浓度差减小,静息电位减小,如果静息电位过小,Na+通道则不易被激活,静息电位减小后,动作电位的去极化速度和幅度降低,而建立在静息电位与动作电位基础上的肌肉收缩过程必定减弱,从而引起肌肉工作能力下降而出现的疲劳。Na+是肌肉兴奋时去极化的主要成份。本实验结果,Na+浓度从安静状态的145.10±2.283mmol/L下降至疲劳状态的135.9±3.542mmol/L,P<0.001。笔者认为,Na+浓度降低,加上静息电位的减小共同造成了肌细胞去极化时的速度和幅度降低,由于动作电位的电压较低,不易引起整个肌肉群的扩布性兴奋,使肌肉的工作能力下降而出现疲劳。运动时血中K+、Na+、Ca++浓度和PH值的变化与疲劳之间的关系可归纳为下图:笔者认为,机体代谢的正常与否,与生物电的变化密切相关,当然与形成生物电的基本离子K+、Na+、Ca++等也密切相关。运动时,这些基本离子的浓度发生变化就