【思考】訓(xùn)練比賽中的那些香風(fēng)吹拂

寫在前面

出汗是運(yùn)動(dòng)過(guò)程中重要的體溫調(diào)節(jié)方式。運(yùn)動(dòng)引發(fā)的代謝活動(dòng)增加，熱量需通過(guò)汗液蒸發(fā)散熱，以維持體溫在安全范圍內(nèi)，避免高溫引起的生理風(fēng)險(xiǎn)。汗液中電解質(zhì)和代謝產(chǎn)物的排出，在維持水鹽平衡與清除代謝廢物中起著重要作用。出汗不僅是熱平衡過(guò)程的一部分，也是一種適應(yīng)性機(jī)制，對(duì)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的優(yōu)化有著直接影響。

因此，只要明確能汗液成分的生成機(jī)制，找到汗液與血液生化指標(biāo)的聯(lián)系，便可通過(guò)對(duì)汗液的分析去了解運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練比賽中的能量代謝、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度等狀況。故，汗液分析，具有取代血生化分析，成為更加便捷運(yùn)動(dòng)負(fù)荷監(jiān)控方法的潛在意義。

四類物質(zhì)

本文圍繞電解質(zhì)離子、乳酸、皮質(zhì)醇和氨這4種常用生物標(biāo)志物進(jìn)行分析。

汗液的產(chǎn)生與汗腺密切相關(guān)。人體主要有兩種類型的汗腺：小汗腺和大汗腺。小汗腺遍布全身，與運(yùn)動(dòng)中排汗關(guān)系密切，調(diào)節(jié)體溫和排出水及電解質(zhì)。大汗腺的汗液包括水分，鐵、脂質(zhì)、熒光物質(zhì)、有色物質(zhì)、有臭物質(zhì)等。一般認(rèn)為大汗腺分泌細(xì)胞的遠(yuǎn)端部分，亦經(jīng)溶解后一起排出；小汗腺分泌是通過(guò)完整的細(xì)胞膜，其分泌細(xì)胞完整無(wú)損。

汗腺細(xì)胞從血液中吸收水分和電解質(zhì)，產(chǎn)生與血漿相似但較為稀薄的初級(jí)汗液。隨后，隨著初級(jí)汗液通過(guò)汗腺導(dǎo)管向表皮表面運(yùn)輸，水分和電解質(zhì)被重吸收，使汗液更加濃縮，電解質(zhì)含量降低。最終，濃縮后的汗液通過(guò)汗腺口排出體外，調(diào)節(jié)體溫。

細(xì)胞間質(zhì)液是原發(fā)汗液的前體液，故，汗液是含有多種化學(xué)物質(zhì)的水性混合物。其中的鈉、鉀、氯三大電解質(zhì)離子（Na+、K+、Cl?）、乳酸、皮質(zhì)醇、氨與監(jiān)控運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的關(guān)系較為密切。

細(xì)胞間質(zhì)液是原發(fā)汗液的前體液，故，汗液是含有多種化學(xué)物質(zhì)的水性混合物。其中的鈉、鉀、氯三大電解質(zhì)離子（Na+、K+、Cl?）、乳酸、皮質(zhì)醇、氨與監(jiān)控運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的關(guān)系較為密切。

1 監(jiān)測(cè)汗液電解質(zhì)

當(dāng)運(yùn)動(dòng)員體內(nèi)的電解質(zhì)大量流失，處于不良的水合狀態(tài)下，運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)會(huì)顯著下降。

隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的遞增汗液電解質(zhì)離子的濃度不斷上升，且變化趨勢(shì)與血乳酸變化趨勢(shì)相似，這為無(wú)創(chuàng)無(wú)氧閾檢測(cè)提供了新思路。例如，汗液Na+的流失與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度呈正相關(guān)關(guān)系。

利用可穿戴式體表微流控系統(tǒng)對(duì)汗液電解質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以解決送檢周期長(zhǎng)、難以連續(xù)監(jiān)測(cè)、依賴于實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)以及運(yùn)動(dòng)員抵觸等難題。同時(shí)，便于為運(yùn)動(dòng)員優(yōu)化實(shí)時(shí)能量補(bǔ)給方案。

2 監(jiān)測(cè)汗液乳酸

乳酸作為運(yùn)動(dòng)中肌肉細(xì)胞代謝的副產(chǎn)物，與運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的能量代謝反應(yīng)息息相關(guān)。乳酸是人體能量代謝由低強(qiáng)度向高強(qiáng)度轉(zhuǎn)換的測(cè)試指標(biāo)，由其衍生出的閾值概念是運(yùn)動(dòng)生理學(xué)研究與應(yīng)用的熱點(diǎn)。

目前的主流結(jié)論是汗液乳酸與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度存在正相關(guān)關(guān)系，與血乳酸變化趨勢(shì)一致，且汗液乳酸閾值與血乳酸閾值（LT）和通氣閾（VT）表現(xiàn)出較高的相關(guān)性。

可穿戴汗液傳感器有望成為血乳酸檢測(cè)的有效替代方式。

3 監(jiān)測(cè)汗液皮質(zhì)醇

皮質(zhì)醇作為應(yīng)激激素，對(duì)大運(yùn)動(dòng)量訓(xùn)練中的能量代謝起著重要作用。皮質(zhì)醇具有分解代謝效應(yīng)，若訓(xùn)練后皮質(zhì)醇濃度長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法恢復(fù)至正常水平，可能意味著存在過(guò)度訓(xùn)練風(fēng)險(xiǎn)。

監(jiān)測(cè)皮質(zhì)醇濃度有助于評(píng)估對(duì)訓(xùn)練負(fù)荷的反應(yīng)。近年來(lái)，研究發(fā)現(xiàn)了汗液皮質(zhì)醇濃度會(huì)隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增加而增加，并且汗液皮質(zhì)醇與血液皮質(zhì)醇之間存在很強(qiáng)的相關(guān)性。可穿戴汗液傳感器在皮質(zhì)醇檢測(cè)方面展現(xiàn)出良好前景。

4 監(jiān)測(cè)汗液氨

在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，機(jī)體的氨代謝增強(qiáng)，骨骼肌的物質(zhì)循環(huán)是氨的主要來(lái)源。血氨可以用作評(píng)定運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的強(qiáng)度和量度、機(jī)能狀態(tài)、疲勞程度及訓(xùn)練程度的有效指標(biāo)。

然而，目前的研究對(duì)汗液中的氨與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的關(guān)系，以及與血氨的相關(guān)性還未獲得明確結(jié)論。

結(jié)論

隨著氣溫上升，汗液作為運(yùn)動(dòng)中最容易獲得的生物標(biāo)志物，為運(yùn)動(dòng)監(jiān)控和科學(xué)訓(xùn)練提供了無(wú)創(chuàng)、便捷的方式，但其在運(yùn)動(dòng)實(shí)踐中的應(yīng)用仍面臨以下挑戰(zhàn)：

首先，汗液中的溶質(zhì)濃度不僅受其前體液（血液等細(xì)胞外液）溶質(zhì)濃度的影響，還受分泌或重吸收機(jī)制、排汗率、汗腺代謝副產(chǎn)物、皮膚表皮污染和皮脂分泌等因素的影響，這會(huì)干擾監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度，甚至無(wú)法正確反應(yīng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中身體內(nèi)部的生理反應(yīng)。

比如，北京熱與東京熱已經(jīng)讓你在趕赴訓(xùn)練場(chǎng)的路上香汗淋漓，間歇跑又讓你汗上加汗；那么，如何分辨運(yùn)動(dòng)前的汗成分與運(yùn)動(dòng)中的汗液成分呢？或者，低溫冬訓(xùn)出汗極少，如何進(jìn)行汗液分析？

其次，汗液中的氨等成分的生成機(jī)制，以及與血液中同樣成分的關(guān)系還不明確，這多多少少制約了應(yīng)用。

第三，汗液分析尚未建立操作與定量分析標(biāo)準(zhǔn)，且汗液傳感器的某些功能還有待改進(jìn)。比如，人體不同部位的汗液，分析數(shù)值可能有差別。

隨著研究的深入與技術(shù)的進(jìn)步，可穿戴汗液傳感器與快速分析方法可為運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練提供科技助力。例如，將汗液傳感器與人工智能相結(jié)合，進(jìn)一步研究汗液成分生成機(jī)制。

文/汪軍 博士、北京體育大學(xué)運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)學(xué)院教授，研究方向：運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練生理學(xué)

圖/網(wǎng)絡(luò)