《European Journal of Applied Physiology》:Day-to-day variability and method agreement of sweat sodium concentration during pilocarpine iontophoresis and exercise
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目的:汗液钠测试越来越多地用于估算运动期间的电解质流失;然而,汗液钠评估的可靠性以及方法学因素的影响仍不清楚。研究人员评估了常见汗液诱导、收集和分析方法(包括毛果芸香碱离子导入和运动诱导出汗)之间的日间变异性和一致性。
方法:20名身体活跃的成年人(10名男性
目的:汗液钠测试越来越多地用于估算运动期间的电解质流失;然而,汗液钠评估的可靠性以及方法学因素的影响仍不清楚。研究人员评估了常见汗液诱导、收集和分析方法(包括毛果芸香碱离子导入和运动诱导出汗)之间的日间变异性和一致性。
方法:20名身体活跃的成年人(10名男性,33 ± 11岁;10名女性,33 ± 10岁)完成了间隔48小时的两次实验测试。在静息状态下使用毛果芸香碱离子导入诱导局部出汗。随后,参与者在27 °C、50%相对湿度的环境中进行了60分钟的跑台跑步或骑行,在此期间收集汗液。然后分析汗液钠浓度,并使用Bland-Altman分析评估测量结果之间的一致性。
结果:日间变异性良好,离子导入的变异系数为13.8%,运动衍生的Macroduct样本为14.9%,贴片法收集为9.9%。离子导入衍生的汗液钠浓度高于运动衍生的值(42.0 ± 9.3 vs. 33.5 ± 11.0 mmol·L?1),平均偏差为-8.5 mmol·L?1(一致性限度:-32.2至15.2)。
结论:在受控实验室条件下,汗液钠浓度表现出中等的日间变异性。运动衍生的值低于通过毛果芸香碱离子导入获得的值,离子导入平均高估了约8.5 mmol·L?1(约195 mg·L?1)的汗液钠。尽管方法学方法之间的差异相对较小,但这些方法学因素会带来额外的变异性。总的来说,这些发现表明生物学和方法学因素都会导致汗液评估中的变异性,在估算运动期间的钠流失时,应谨慎解释离子导入衍生的值。
长时间运动,特别是在高温和/或高湿环境下进行时,会对体温调节系统造成显著压力以维持稳定的核心体温。这会增加出汗和皮肤血流以促进散热。在耐力运动员中,全身出汗率通常超过1 L·h
?1,且存在显著的个体间差异。因此,耐力运动员在长时间运动中面临维持体液和电解质平衡的挑战。钠是决定血浆渗透压的主要因素,也是汗液中流失的最主要电解质。耐力运动时汗液钠浓度通常在40 mmol·L
?1左右,但文献报道的差异很大,在10至70 mmol·L
?1之间。如果不加以干预,这些汗液流失可能导致大量钠流失,破坏体液平衡和体温调节,并改变神经肌肉功能。不适当的补液和补钠会导致运动性低钠血症、胃肠道不适、肌肉痉挛等;相反,过量摄入钠也会导致胃肠道不适或胃排空延迟。为了克服这些挑战,运动员和教练开始采用个体化汗液测试来指导补液和电解质处方。通过毛果芸香碱离子导入诱导药理性出汗的技术,因其快捷、便携且无需运动或热应激要求,最近被应用于运动环境。然而,该方法向运动和热应激条件转化的关键问题仍然存在。毛果芸香碱在局部引起胆碱能激活,而长时间运动则整合了中枢和外周体温调节驱动。因此,尚不清楚毛果芸香碱离子导入是否能准确估计运动引起的汗液钠流失。此外,汗液钠浓度受性别、热适应、体型等因素影响在个体间存在差异,在个体内也存在正常的日间变异性,即使在标准化条件下也可能变化约11-17%。包括汗液收集方法、采样部位和样本处理在内的方法学因素会进一步增加测量变异性。了解这些变异性来源对于制定个体化水合和钠补充策略至关重要。基于此,研究人员开展了一项研究以评估汗液钠评估的可靠性,并确定常见的汗液诱导、收集和分析方法对汗液钠浓度的影响。研究发现,在受控实验室条件下,汗液钠浓度表现出中等的日间变异性;运动衍生的汗液钠浓度低于离子导入衍生的值;且收集方法和分析设备之间表现出良好的一致性。该研究为理解汗液钠评估中的生物学和方法学变异性提供了重要背景,对运动员制定个体化策略具有重要意义,论文发表在《European Journal of Applied Physiology》。
在技术方法部分,研究人员通过大学公告、当地体育俱乐部和口耳相传招募了20名身体健康成年人(10名男性和10名女性)作为样本队列。研究采用重复测量设计,受试者完成间隔48小时的两次测试。通过尿比重(USG)确认水合状态。静息状态下通过毛果芸香碱离子导入诱发右前臂局部出汗并使用Macroduct收集器采样。随后受试者在27 °C和50%相对湿度的环境中进行60分钟跑台或功率自行车运动,使用Macroduct和吸收贴片在左前臂收集运动汗液。汗液钠浓度通过EasyLyte和Wescor 3100等离子选择电极(ISE)分析仪进行测定。数据分析采用Bland-Altman分析(一种评估两种测量方法一致性的统计方法)评估日间变异性和方法间一致性,并计算典型误差和变异系数(CV)。
Day-to-day variability of sweat sodium concentration
通过比较受试者在两次测试中获取的测量数据,发现汗液钠浓度具有中等的日间变异性。毛果芸香碱离子导入法、运动衍生的Macroduct样本和吸收贴片法的变异系数分别为13.8%、14.9%和9.9%。这表明各测试方法之间的日间变异性相似,且在匹配饮食、水合状态和运动强度等条件下,波动反映了正常的生理变化和内在测量误差。
Iontophoresis and exercise sweat sodium concentration
通过使用Macroduct收集器同时对离子导入和运动诱发的汗液进行测量比较,得出毛果芸香碱离子导入衍生的汗液钠浓度高于运动衍生的值。前者的平均浓度为42.0 ± 9.3 mmol·L
?1,后者为33.5 ± 11.0 mmol·L
?1,平均偏差为-8.5 mmol·L
?1。然而,95%一致性限度较宽(-32.2至15.2 mmol·L
?1),表明这两种方法在个体水平上不能互换使用。
Macroduct and patch collection methods
通过对运动衍生的汗液同时使用Macroduct和吸收贴片进行收集和比较,得出这两种汗液收集方法之间具有良好的一致性。无论使用EasyLyte还是Wescor分析仪器,吸收贴片收集的汗液钠浓度均略高于Macroduct收集法。线性回归分析显示两者之间存在强相关性,表明两种收集方法在运动中表现一致。
Wescor and easylyte analyzers
通过比较Wescor和EasyLyte两种分析设备对汗液钠浓度的测量结果,得出设备间具有非常好的一致性。无论是针对离子导入样本还是运动衍生的样本,两种设备的偏差均很小。这表明在受控实验室条件下,不同分析系统提供的汗液钠估算值是可比的。
讨论部分总结:汗液钠浓度受到多种生物学行为因素(如热适应、水合状态和饮食钠摄入量)以及方法学因素(如汗液收集技术和分析方法)的影响。因此即使在标准化条件下,重复评估也难以得到完全相同的值。毛果芸香碱离子导入在局部静息状态下刺激汗腺,而运动诱发出汗反映了整合的中枢和外周体温调节控制,受代谢产热、皮肤血流和系统生理应激影响。运动引起的出汗率增加和汗腺募集影响导管钠重吸收,而离子导入改变了局部出汗率和导管传输时间,这可能是导致两者方法差异的原因。在汗液收集方法方面,吸收贴片与Macroduct表现出良好的一致性。在分析设备方面,不同设备间偏差较小。基于这些发现,建议运动员、教练和从业者将单次汗液钠测试值视为预期生理范围内的估算值,而非固定常数,在纵向监测时应保持收集和分析方法的一致性。
研究结论:在受控实验室条件下,汗液钠浓度表现出有意义的日间变异性,毛果芸香碱诱导和运动诱导的评估中存在相当的波动。运动衍生的值低于离子导入衍生的值,收集方法和分析设备也带来了适度的方法学差异。虽然单独来看这些影响较小,但在推断长时间耐力运动时,可能会对钠流失估算产生有意义的影响。汗液测试仍然是个体化补液计划的重要工具,但结果应在预期的生物学和方法学变异性范围内进行解释,保持测试方法的一致性对于实际应用至关重要。