优秀男性速滑运动员2分钟计时赛中血液学参数与肌肉氧饱和度的关联性研究

《European Journal of Applied Physiology》：Haematological parameters and muscle oxygen saturation in elite male speed skaters during a 2-min time trial

本研究针对血液学状态与肌肉氧合关系不明确的问题，通过分析19名优秀男性速滑运动员在2分钟自行车计时赛中的肌肉氧饱和度(SmO2)和局部血红蛋白浓度(tHbmuscle)，发现血液学参数不影响静息SmO2，但高总血红蛋白质量(tHbmass)组在运动初期SmO2下降更快，且肌肉再氧合动力学与一氧化碳再呼吸法获得的血液学参数相关。该研究为运动员体能评估提供了新视角。

　　

在竞技体育领域，运动员的氧气运输能力一直被公认为限制有氧运动表现的关键因素。优秀耐力运动员往往拥有更高的总血红蛋白质量，但有趣的是，他们的血液血红蛋白浓度却常常与普通人相当甚至更低。这一看似矛盾的现象背后，是运动员体内血浆容积增加导致的血液稀释效应。那么，这种特殊的血液学适应究竟如何影响肌肉在运动过程中的氧气利用？肌肉组织的氧合状态是否会因运动员的血液学特征不同而呈现差异？这些问题至今在运动生理学领域尚未得到明确解答。

传统上，评估运动员血液学状态主要依赖常规血液检测指标，如血红蛋白浓度和红细胞比容。然而，这些指标易受血浆容积波动的影响，不能准确反映机体真实的血红蛋白总量。相比之下，一氧化碳再呼吸法直接测量的总血红蛋白质量不受血浆容积变化干扰，能更可靠地评估运动员的携氧能力。与此同时，近红外光谱技术的应用使得研究人员能够无创地监测肌肉组织的氧合状态，为研究局部组织的氧气供应与消耗平衡提供了窗口。

为了深入探究血液学状态与肌肉氧合的关系，Jadwiga Malczewska-Lenczowska等研究人员在《European Journal of Applied Physiology》上发表了一项创新性研究。他们以19名优秀男性速滑运动员为研究对象，设计了一项精细的实验：运动员在完成热身运动后，进行2分钟全力自行车计时赛，模拟速滑1500米比赛的实际需求。研究团队同时采用两种方法评估运动员的血液学状态：一是通过一氧化碳再呼吸法测定总血红蛋白质量、血浆容积、血容积和红细胞容积；二是通过静脉血样本分析常规血液学参数。在运动测试过程中，他们使用近红外光谱仪连续监测运动员股外侧肌的肌肉氧饱和度和局部血红蛋白浓度变化。

研究的关键技术方法包括：采用优化的一氧化碳再呼吸法精确测定总血红蛋白质量和血管容积指标；利用近红外光谱仪连续监测运动前后股外侧肌的氧饱和度和局部血红蛋白浓度动态变化；设计2分钟全力自行车计时赛模拟实际比赛场景；应用分层线性混合模型进行高级统计分析。

研究结果

基线SmO₂与血液学参数的关系

研究发现，运动员静息状态下的肌肉氧饱和度平均值约为64.4%，与血液学参数无显著相关性。这表明在健康运动员中，即使血液学状态存在差异，静息时的肌肉氧合水平仍能维持在相对稳定的状态。然而，局部肌肉血红蛋白浓度与相对红细胞容积、血容积和血浆容积呈正相关，提示血管容积较大的运动员在静息状态下肌肉局部可能有更多的血红蛋白可用。

运动期间SmO₂和tHb_muscle的时程变化

运动期间，肌肉氧饱和度呈现出三个明显阶段：初始快速下降阶段、相对稳定的平台阶段以及恢复期的上升阶段。在运动开始阶段，SmO₂迅速下降，而tHb_muscle仅有轻微增加，表明此时肌肉的氧气消耗速度明显超过了微血管系统的氧气供应能力。

下降阶段

当研究人员按总血红蛋白质量中位数将运动员分为高低两组后，回归分析显示，两组在运动初期的SmO₂动力学存在显著差异。高tHb_mass组的SmO₂下降开始得更早，且随时间推移，两组之间的差异逐渐增大。这种差异可能与高tHb_mass组运动员能够产生更高的机械功率有关，导致肌肉更快地提取和利用氧气。

平台阶段

在运动的剩余时间内，肌肉氧饱和度维持在较低且相对稳定的水平，局部肌肉血流量也保持稳定，表明此时肌肉的氧气提取与微血管系统的氧气供应达到了平衡状态。

恢复期

运动结束后，肌肉再氧合半时间与相对血浆容积和相对血容积呈负相关，意味着血管容积较大的运动员肌肉再氧合速度更快。值得注意的是，肌肉再氧合速率约为运动初期去氧合速率的一半，表明恢复过程相对缓慢。

讨论与结论

这项研究首次系统探讨了优秀运动员血液学状态与肌肉氧合动力学的关系，填补了运动生理学领域的重要空白。研究发现，在健康、训练有素的运动员中，血液学状态不影响静息肌肉氧饱和度，但可能通过影响运动表现而间接影响运动初期的氧合动力学。

特别值得注意的是，只有通过一氧化碳再呼吸法获得的血液学参数（总血红蛋白质量、血容积和血浆容积）与肌肉氧合指标相关，而常规血液学参数（血红蛋白浓度、红细胞比容等）则无此关联。这突显了在评估运动员血液学状态时，选择适当方法的重要性。

研究的创新性在于同时采用两种血液学评估方法，并结合近红外光谱技术监测运动全过程的肌肉氧合变化。然而，研究也存在一定局限性，如横断面设计难以推断因果关系、样本量相对较小、仅包含男性运动员等。未来研究可进一步探讨不同训练条件下、女性运动员以及不同体能水平人群中这种关系的表现。

总体而言，这项研究深化了我们对优秀运动员氧气运输与利用复杂机制的理解，为运动训练监控和体能评估提供了新的理论基础和实践指导。研究结果提示，在评估运动员的有氧能力时，应考虑总血红蛋白质量和血管容积等指标，而不仅仅是常规的血液学参数。同时，肌肉氧合动力学，特别是运动初期的去氧合速度和恢复期的再氧合速度，可能作为评估运动员训练状态和恢复能力的有效指标。