家兔運動時血液中鈉、鉀、鈣與ph變化的關(guān)系

家兔運動時血液中鈉、鉀、鈣與ph變化的關(guān)系

疲勞是伴隨著運動產(chǎn)生的生理現(xiàn)象。這種發(fā)生是體內(nèi)其他因素影響的綜合結(jié)果。機體在運動過程中所出現(xiàn)的電解質(zhì)紊亂和酸堿失衡無疑將影響機體的運動能力。然而在運動中電解質(zhì)和酸堿度發(fā)生了哪些變化,這些變化與疲勞有何關(guān)系,目前尚未見詳細報道。本文將著重對家兔運動時血液中鈉、鉀、鈣離子濃度和PH值變化與疲勞的關(guān)系作一初步研究。試驗對象和方法1試驗對象新西蘭純種白兔10只,成年、健康、雄性、體重2.54±0.24kg。2標(biāo)本采集和檢測方法家兔疲勞模型的制備:進行家兔疲勞性運動實驗時,采用上海醫(yī)學(xué)核子儀器廠生產(chǎn)的P20型跑臺,在跑臺上安放一長方形格子(長:1.2m,寬:0.6m、高:0.5m),使家兔局限在格內(nèi)運動。實驗時,固定跑臺的速度為28.8m/min,坡度為10%。家兔運動時以其后肢出現(xiàn)疲軟無力為判斷其疲勞的標(biāo)志。標(biāo)本采集方法及檢測指標(biāo):采取自身對照的方法,分別在安靜狀態(tài)和運動至疲勞狀態(tài)時立即從兔耳中動脈取血1ml,采血時使用丹麥Radiometer公司生產(chǎn)的全塑采血器,先抽取經(jīng)蒸餾水稀釋的每毫升含1000單位肝素的抗凝劑0.2ml,使肝素液在針管壁上形成一薄膜,將針?biāo)ǔ橹罯pen區(qū)中點,呈待用狀態(tài)。當(dāng)針頭刺入耳中動脈后,血液可自動涌入針筒內(nèi),待血液充滿后迅速拔出針頭,并將針?biāo)ㄍ浦?ml標(biāo)志處,再將針頭刺入一橡皮塊內(nèi),以保證血標(biāo)本不與空氣接觸。立即在丹麥產(chǎn)RadiometerABL3血氣分析儀上測定PH值。同時,在耳中動脈抽血6ml,緩慢注入試管中,待凝固后分離出血清,主要檢測K+、Na+、Ca++離子濃度。Na+和K+的檢測采用美國產(chǎn)Orion1020型Na+/K+分析儀Ca++的檢測用鄰甲酚酞絡(luò)合酮比色法,使用日本產(chǎn)UV-730分光光度計。p>0.0家兔安靜狀態(tài)時,血液PH值為7.356±0.066,屬正常范圍。當(dāng)家兔運動至疲勞時,體內(nèi)酸堿平衡紊亂,PH值下降至7.231±0.069,P<0.005。血K+濃度由安靜狀態(tài)時的5.37±0.576mmol/L升高至運動疲勞狀態(tài)時的6.43±0.419mmol/L,P<0.001,血Na+濃度由安靜狀態(tài)時的145.10±2.283mml/L,下降為疲勞狀態(tài)時的135.90±2.283mmol/L,P<0.001,血Ca++濃度從安靜狀態(tài)時的3.28±0.26mmol/L下降至疲勞時的3.03±0.176mmol/L,P<0.002。見下表。ca++與ndg-pcp的相互作用在家兔安靜狀態(tài)時,實驗測得其動脈血的PH值為7.356±0.066,屬正常生理范圍。當(dāng)運動至疲勞時,其PH值下降至7.23±0.069(P<0.005),PH值的下降是機體在運動過程中代謝增強,酸性產(chǎn)物增加,遂使H+濃度升高的客觀反映。Trividi等認為,在PH降低的情況下,磷酸果糖激酶的活性被抑制,從而使機體獲得的能量減少。Donforth的實驗指出,PH值降低使磷酸化酶b轉(zhuǎn)化為磷酸化酶a被抑制,而磷酸化酶a被認為是糖酵解的關(guān)鍵酶。H+濃度的升高除了影響機體的能量代謝外,還直接影響到肌肉的收縮功能,使其工作能力下降,Fuchs等認為、H+濃度升高可使肌質(zhì)網(wǎng)結(jié)合更多的Ca++,從而減少肌纖蛋白和肌凝蛋白的活化數(shù)量,使收縮能力下降,Hermanse指出,H+濃度升高抑制了Ca++活化原肌凝蛋白的ATP酶,而使肌肉工作能力減弱。喬奇A·布茹克司等也提出,H+濃度升高時可代替肌鈣蛋白中的鈣,從而影響肌肉的收縮。本實驗家兔運動至疲勞時其血液PH顯著降低,由此可見,H+濃度升高是引起運動能力下降而導(dǎo)致疲勞的重要原因。自1952年Sandow等證實Ca++在骨骼肌的興奮——收縮過程中起偶聯(lián)作用以來,Ca++在細胞活動中的作用已引起人們的廣泛關(guān)注。劇烈的體育運動本身是一種應(yīng)激,當(dāng)細胞受到刺激時,細胞外Ca++按其濃度梯度通過鈣通道進入細胞內(nèi),導(dǎo)致細胞內(nèi)Ca++濃度增加而細胞外Ca++濃度下降。本實驗安靜狀態(tài)時血Ca++濃度為3.28±0.26mmol/L,運動至疲勞時下降至3.03±0.176mmol/L,P<0.002。由于細胞內(nèi)Ca++濃度增加,這可能是許多運動員在運動性疲勞時肌肉不易放松,反而有一種“發(fā)緊”的原因。極個別運動員在運動過度時甚至出現(xiàn)抽搐(血Ca++降低),此時若靜脈注射鈣劑便可得到緩解。當(dāng)肌細胞產(chǎn)生動作電位時,在去極化時相的成份中除了Na+大量內(nèi)流外,Ca++也借助于Na+通道一起進入細胞內(nèi),Hodgkin證明,在骨骼肌動作電位形成中也有Ca++內(nèi)流參與,并指出在細胞外Na+濃度恒定的情況下可隨細胞外Ca++濃度的增加,動作電位的幅度亦隨之增加并呈線性關(guān)系。Ca++除了參與動作電位的形成之外,還參與了靜息電位的形成,Meech首先發(fā)現(xiàn)了細胞內(nèi)Ca++濃度增加可以活化K+通道,使K+沿著電化學(xué)梯度從細胞內(nèi)擴散到細胞外,Peterson也證實了這種觀點。此外,Ca++與K+、Na+具有競爭通道的作用,當(dāng)細胞外Ca++濃度降低時,細胞內(nèi)K+外逸,造成膜內(nèi)外K+濃度差降低。K+除了與靜息電位的形成有關(guān)外,與能源物質(zhì)代謝也密切相關(guān)。體內(nèi)每合成1克糖和蛋白質(zhì)分別需要0.15mEq和0.45mEq的K+。在體育運動過程中由于主要能源物質(zhì)糖的分解,K+可被釋放入血,造成血K+濃度升高,內(nèi)環(huán)境在酸性條件下可使腎小管K+-Na+交換減少而致血K+濃度升高,加上血液低Ca++造成的胞內(nèi)K+外逸等因素均可使血K+濃度顯著升高。本實驗結(jié)果也表明,家兔運動至疲勞狀態(tài)時血K+濃度由安靜狀態(tài)時的5.37±0.576mmol/L升高至疲勞狀態(tài)時的6.43±0.419mmol/L,P<0.001。筆者認為,血K+濃度升高是引起疲勞的重要原因,細胞外K+濃度升高可使肌細胞膜內(nèi)外的K+濃度差減小,靜息電位減小,如果靜息電位過小,Na+通道則不易被激活,靜息電位減小后,動作電位的去極化速度和幅度降低,而建立在靜息電位與動作電位基礎(chǔ)上的肌肉收縮過程必定減弱,從而引起肌肉工作能力下降而出現(xiàn)的疲勞。Na+是肌肉興奮時去極化的主要成份。本實驗結(jié)果,Na+濃度從安靜狀態(tài)的145.10±2.283mmol/L下降至疲勞狀態(tài)的135.9±3.542mmol/L,P<0.001。筆者認為,Na+濃度降低,加上靜息電位的減小共同造成了肌細胞去極化時的速度和幅度降低,由于動作電位的電壓較低,不易引起整個肌肉群的擴布性興奮,使肌肉的工作能力下降而出現(xiàn)疲勞。運動時血中K+、Na+、Ca++濃度和PH值的變化與疲勞之間的關(guān)系可歸納為下圖:筆者認為,機體代謝的正常與否,與生物電的變化密切相關(guān),當(dāng)然與形成生物電的基本離子K+、Na+、Ca++等也密切相關(guān)。運動時,這些基本離子的濃度發(fā)生變化就