水_电解质代谢与运动

收稿日期:2006203202作者简介:李振斌(1950—),男,山西太谷人,陕西师范大学体育学院院长,教授,主要从事田径教学与训练的研究。

　第21卷第3期山西师大体育学院学报Vol .21No .3　2006年9月Journal of Physical Education Institute of Shanxi Nor mal University Spet .2006水、电解质代谢与运动李振斌,林松(陕西师范大学体育学院,陕西西安710062)摘　要:　运动过程中,由于水和电解质代谢的丢失,常影响到机体的正常生理功能,使运动能力下降,进而影响到运动成绩。

文章就水和电解质代谢与运动的关系及运动前、中、后适量地补液予以综述,以期为运动中补液提供理论依据。

关键词:　运动;水;电解质;补液中图分类号:G804.2 文献标识码:A 文章编号:1008-8571(2006)03-0120-03 在长时间的运动过程中,机体会大量出汗,汗液的产生和蒸发有利于释放肌肉收缩产生的热量,但伴随着水和电解质的丢失,机体正常的生理机能也会受到影响,从而导致运动能力下降。

而运动中合理补液,对保持体液平衡,提高运动能力,延缓疲劳的产生具有重要意义。

1　运动与水1.1　水与机体代谢水是维持生命的必须物质,作为营养素,在维持人体正常生理活动方面,其重要性仅次于氧气。

溶解于水中的各种电解质,不仅可以作为身体的构成成分,更重要的是其参与机体的诸多生理、生化代谢反应。

概括来说,水具有组成细胞、排泄废物、保护组织、传输营养物质及气体、维持血液容积和调节体温等功能[1]。

人体内的水必需保持出入量的平衡:在正常情况下,人体内水的调节主要是通过饮水及排液来进行的;而在运动状态中,排汗会引起了水的大量流失,因而必须通过合理补液才能达到平衡。

1.2　运动与水1.2.1　运动前的水合作用运动前的水合过程,不仅是为下一次运动做准备,同时也是对上一次运动亏空的补偿过程。

人体运动时通过大量排汗来调节体温,汗液丢失量可超过30g ・m in -1,而排出的汗液来自体内的水分,水的大量丢失就会使机体出现低血容量、高渗透压等情况。

运动前的水合过程就是使运动造成的低血容量、高渗透压状态恢复正常水平。

运动前补水不充分,机体在已有的低血容量、高渗透压状态下参加运动,会严重影响散热能力,使体温迅速升高。

研究发现,机体中心温度上升越快,心血管系统压力就越大,循环血量、心搏量下降也越快,从而导致运动能力的下降。

运动发汗会明显的使血浆量、总血量及分布到活跃的肌肉组织的水分及营养减少,对运动成绩的影响也较大[2]。

1.2.2　运动中水的变化在运动和训练中,体内新陈代谢可比安静时代谢增加5～15倍来支持骨骼肌的收缩。

而机体内能源物质燃烧时所释放的能量,只有25%转化为机械能,余下的75%转化为热能积蓄在体内,机体为使体温不致过度升高,必须强化散热机制。

出汗是机体在运动时保持低温的主要机制,对于加大热量的散发,限制体温的上升是非常有效的。

但汗液的丢失,导致循环血量的不断下降,反而影响体温调节功能。

研究表明,一般人每日出汗0.5L 左右,但跑步1h 左右的出汗量达到此量的2～3倍[3]。

人体若进行较长时间的剧烈运动,机体的耗氧量显著增加,而糖、脂肪、蛋白质三种能源物质经过燃烧被氧化分解成CO 2和H 2O,从而使体内代谢水增加[1]。

但是,代谢水的增加量远不能补偿运动时水分的丢失。

因为在氧化分解能源物质的同时,释放出大量的热,必然使体温迅速升高,而要保持体温的相对稳定,就不能破坏产热和散热之间的动态平衡,此时只能通过增大排汗量来维持这个动态平衡,保持正常体温。

运动实践证明,运动时的排汗率同其运动强度呈正比,一次大强度、大运动量的运动失水量可高达2～7L [4]。

Costil [5]等人通过对运动训练而导致运动员失水的研究发现,轻度脱水时,水的丢失主要来自于细胞的外部空间,而随着脱水程度的增加,细胞内失水量所占的比例也逐渐增大。

因此在有任何大肌肉群参与收缩活动的体育运动中,只要达到一定强度和较长的运动时间均有体内水分的丢失,并且其丢失量与运动时的环境温度、运动强度和运动时间呈正比关系。

2　运动与电解质在高温环境和产热大幅度增加的情况下,随着机体排汗量的增大,某些电解质(主要是钠、钾、镁)也会随着汗液排出体外。

有报道说,热环境或劳动时,钠、钾、镁丢失量可分别达每日膳食供应量参考标准的130%～216%、72%～80%、22%～31%[6]。

运动时间越长,强度越大,电解质丢失就越多,机体就会出现生理功能失调,影响身体健康,降低运动能力。

2.1　钠与运动钠具有刺激下丘脑以维持渴的机制,并具有保持体液,避免体液丢失的作用。

在运动中,运动员通过汗液丢失的钠比其他元素更多,4L汗液可带走2g～8g氯化钠。

在长时间的运动中,汗液中钠的大量丢失,会造成体内钠平衡的失调,体内钠的缺乏将会引起肌肉痉挛性疼痛、无力、烦躁、头晕等症状[7]。

当体内的钠亏空严重时,神经末梢的机械压力就会发生改变,神经末梢周围电解质的浓度也发生相应的改变,运动神经末梢的兴奋性会选择性地增加,从而导致热痉挛。

有研究指出,短时间运动后,血钠浓度常有增加;长时间运动后,血钠浓度通常不变或稍微增加。

这是因为运动后由于即刻汗液的分泌,血清钠降低,肾脏排泄的钠随之相应减少,加上血浆容量减少,所以血钠浓度处于正常水平或升高。

血清钠升高会影响到心血管功能和能量代谢[8]。

而钠的丢失所引起的热痉挛是机体参与运动的全部肌肉的痉挛,要想使热痉挛得到缓解和消失,必须补充足够的液体和钠。

2.2　钾、镁与运动高气温下运动时,汗液中钾排出量明显增多。

国外报道,运动员在29～30℃气温和40%～48%相对湿度的环境下跑步,体内钾丢失量可高达6g/d,甚至更高。

但运动中血浆钾的水平一般较安静时高,这是肌细胞除极化过程中细胞浆内K+经膜转运到细胞间液后进入静脉,使静脉血K+浓度升高的结果。

据报道,中等强度运动使静脉血浆K+升高约0.5mmol/L,较大强度运动升高1mmol/L～2mmol/L,大强度长时间运动(86k m超马拉松跑)可升高到9mmol/L～10mmol/L。

血钾浓度过高或过低都能引起骨骼肌和心肌功能变化。

有实验表明,运动员在训练后,由于排尿时排钾量的增多,出现低血钾,而钾的缺乏会导致肌肉无力或麻痹。

因此,钾离子平衡对运动能力的保持很重要[9]。

运动员在大强度训练或减体重情况下特别是高温环境下运动时镁的丢失较多。

Jeukendrup[10]等人报道,8名健康男性运动员参加马拉松赛跑后血浆镁浓度显著下降。

Cog2 gan报道,长时间运动过程中工作肌群中含镁量升高与血浆镁浓度降低有密切的关系,证明了急性运动时血浆镁浓度降低除了因出汗增多,使汗镁排出量增加之外,还与镁在体内重新分布有关。

最近的研究证明从事运动训练的个体补充镁能降低安静状态下心率,或增加耐力时间。

3　运动与补液运动时排汗是为了维持体温恒定。

然而,没有补液,排汗的结果就是脱水,以致体温上升,而且体温升高的程度直接与脱水程度有关[11,12]。

因此,只有在运动前、中、后及时适量地补液,才能确保身体得到足够的水分和能量,防止脱水,促进补水,提高运动能力。

3.1　运动前补液近年来的研究表明,运动前适当补液对运动者有利无害[13]。

不仅要在运动前适时、适量地补液,还应该特别注意运动员在运动前的水合状态。

在比赛或训练前2h左右补液600m l,在比赛或训练开始15m in再补液400m l。

这样就可预防长时间剧烈运动时过度脱水引发的不利症状的出现,为运动时机体的正常能量代谢奠定基础。

许多研究证明,在长时间耐力性运动中,运动员在运动前45m in～60m in和运动中补充糖-电解质饮料,虽然运动前的血糖和胰岛素都升高,但在运动中并未出现低血糖现象,而运动能力和成绩都有显著的提高[14,15]。

3.2　运动中补液运动中由于肌肉收缩产生大量的热,体温升高,出汗增加,如不及时补液,就会出现脱水。

一般认为,运动中补液应间隔15m in～20m in补液150mL～300mL[16]。

一般情况下,补液量以不大于800m l为宜。

在运动过程中的补液还必须考虑机体对碳水化合物(糖),水及钠的需要。

许多研究显示,在补液过程中,如果不能补充丢失的盐份,即使大量摄入液体,运动后也不会重新达到液体平衡。

陈吉棣教授的研究指出,在长时间耐力性运动中充低聚糖饮料可使血糖维持在较高水平,并可稳定血容量、血清胰岛素和血乳酸水平,增加运动做功和延长运动时间[17]。

另有研究表明,糖-电解质饮料的补充提高了冰球运动中的滑行参数,网球发球和防守的成功率,增加了足球运动员比赛下半时的跑动距离[18]。

3.3　运动后补液运动后补液有利于机体的生理功能恢复和运动性疲劳的消除,应加以重视。

运动后补液应以少饮多次为原则,其补液量是运动中体重丢失150%,以保证补回运动中出汗和运动后排尿所造成的体液丢失。

另外,还可采用像监测体重或强化饮水等手段保证饮、失水率相平衡。

运动后的补液采用糖-电解质饮料,这样可加速恢复血浆容量。

最新研究表明,在运动后,根据不同运动项目适量补充18mmol/L～59mmol/L含钠的糖-电解质饮料,不仅可以补充丢失的水分和电解质,而且有助于防止或延迟运动性疲劳的发生,对提高运动成绩有明显效果[19]。

3.4　补液时所选择液体的口味和温度随着体温和水合程度水平的变化,味觉会随之改变,淡而无味则会影响总量的摄入。

实验证明,在饮料中加入甜味剂可以增加液体的摄入量[20]。

但是最理想的运动补液必须综合地考虑到适当的渗透压浓度(250mO s m/L～370mO s m/ L)、合理的糖浓度(<8%)和理想的糖组合(2～3种可转运的糖)[21]。

所以,运动员在训练和比赛时很少选用高浓度的饮料。

与饮料的口味相比,最佳温度的选择取决于很多因素。

美国的一项研究表明,运动后最受欢迎的液体温度为5摄氏度[22]。

但大量补液时,一般推荐,温度在8～13℃之间,糖浓度(6%～8%)的糖-电解质饮料[23]。

4　小结总之,了解运动时水、电解质的丢失,就是为了更好的补・121・　第3期 李振斌,等:水、电解质代谢与运动液,使运动员在运动前保持良好的水合状态,运动中提高耐力水平,延迟疲劳,防止脱水,运动后加快疲劳的消除和运动能力的恢复。

因此,教练员和运动员都要重视补液对运动能力的影响,进而提高运动成绩。

参考文献:[1]　曲绵域,高云秋,浦钧宗,等.实用运动医学[M ].北京:北京科学技术出版社,1996.[2]　于素梅.肥胖与有氧运动减肥的生物学分析[J ].北京体育大学学报,2001,20(1):62～63.[3]　郭红.华中、华南地区高校运动队运动补液的误区[J ].体育学刊,2001,8(3):60～63.[4]　《运动生理学》教材小组.运动生理学[M ].北京:人民体育出版社,1999.[5]　Costill DL,Cote R,Fink W.Muscle water and electr olytes foll ow 2ing varied levels of dehydrati on in man[J ].J App l Physi ol .1976,40(1):6～11.[6]　邱仞之,朱受成,叶卓明.热环境下补充淡水、盐水和电解质代谢比较[J ].工业卫生与职业病,1994,20(3):142～146.[7]　何英强.热环境下运动和劳动时出汗丢失水分和无机元素的研究[J ].中国运动医学杂志,1987,6(2):70～74.[8]　中国营养学会.中国居民膳食营养素参考摄入量[M ].北京:中国轻工业出版社,2003.[9]　魏文汉.病理生理学[M ].上海:上海科学技术出版社,1984.132～140.[10]　Jeukendrup AE,Saris WH,W agenmakers AJ.Fat metabolis mduring exercise:a revie w --part II :regulati on of metabolis m and the effects of training[J ].I nt J Sports Med,1998,19(5):293～302.[11]　Montain SJ ,Coyle EF.I nfluence of graded dehydrati on on hy 2perther m ia and cardi ovascular drift during exercise [J ].J App l Physi ol,1992,73(4):1340～1350.[12]　Rothstein,A,T owbin,E .J.B l ood circulati on and te mperature ofmen dehydrati on in the heat .I n :Physi ol ogy of Man in the Des 2ert,edited by E .F .Adol ph .Ne w York:I nterscience,1947,190～191.[13]　佟启良,杨锡让.运动生理学[M ].北京:北京体育学院出版社,1991.378～383.[14]　Sparks MJ ,Selig SS ,Febbrai o MA .Pre -exercise carbohy 2drate ingesti on:effect of the glyce m ic index on endurance exer 2cise perf or mance[J ].Med Sci Sports Exerc,1998,30(6):844～849.[15]　AngusDJ,HargreavesM,Dancey J,et al .Effect of carbohydrateor carbohydrate p lusmedium -chain triglyceride ingesti on on cyc 2ling ti m e trial perfor mance[J ].J App l Physi ol,2000,88(1):113～119.[16]　Convertino VA,A r m str ong LE,Coyle EF,et al .American Col 2lege of Sports Medicine positi on stand .Exercise and fluid re 2p lacement[J ].Med Sci Sports Exerc,1996,28(1):i ～vii .[17]　陈吉棣.低聚糖运动饮料的人体饮用效果[J ].体育科学,1998,18(1):62～66.[18]　史小才.补液、补糖和运动[J ].中国运动医学杂志,1997,16(3):192～195.[19]　Gis olfi CV ,Summers RD ,Schedl HP ,et al .Effect of s odiumconcentrati on in a carbohydrate -electr olyte s oluti on on intestinal abs or p ti on[J ].Med Sci Sports Exerc,1995,27(10):1414～1420.[20]　章硕.青少年运动员热环境运动补液时汗电解质研究[J ].体育科学,1998(2):66～71.[21]　史小才.浅析运动饮料[J ].体育科学,2002,22(2):112～116.[22]　Sandick BL ,Engell DB ,Maller O.Percep ti on of drinking wa 2ter temperature and effects f or humans after exercise [J ].Physi ol Behav,1984,32(5):851～855.[23]　杨锡让,傅浩坚.运动生理学进展[M ].北京:北京体育大学出版社,1999.W a ter 2electrolyte M et abolis m and Exerc iseL I Zhen 2bin,L I N S ong(School of Physical Educati on,Shaanxi Nor mal University,Xi’an,Shaanxi 710062,China )Abstract:　Because of the l oss of water and electr olyte metabolis m in the p r ocess of exercise,the nor mal physi ol ogical functi on of organis m will be disturbed,which will lead t o the decline in perfor mance .This article comp rehensively talks about the relati onshi p bet w een water,electr olyte metabolis m and exercise as well as how t o supp le ment fluid bef ore,in and after the exercise .It consti 2tutes the theoretical basis f or the i m p r ovement of exercising ability and delay of occurring of tiredness .Key words:　exercise;water;electr olyte;fluid rep lace ment・221・ 山西师大体育学院学报 2006年9月　。