不同体能的健康女性对下体负压的心血管反应

【摘要】  目的 探讨不同体能健康女性对下体负压（lower body negative pressure,LBNP)的反应特点。方法 1）用运动平板测大耗氧量；2）采用逐渐递增负压的方法，大负压-50 mmHg。被试者为21名30岁年龄组女性健康志愿者，分为惯于久坐的女职业组（A组：VO2max 33.69±4.50 mL·kg-1·min-1）11人，经常锻炼的女飞行组（B组：VO2max 39.61±3.84 mL·kg-1·min-1）10人。结果 两组HR均随LBNP的负荷增加而增加（P<0.01～0.001）。B组SBP明显降低（P<0.01）。A组DBP明显增高（P<0.05）。B组MBP显著降低（P<0.05）。结论 与女职业组相比,女飞行组对LBNP心血管反应不良,表明体能对LBNP有影响。

【关键词】  心率 血压 下体负压 健康女性

    Cardiovascular Responses to Lower Body Negative Pressure (LBNP) in Healthy Females of Different Physical Fitness.LU Lili，WU Bin,HUANG Weifen，GU Zhiming，WANG Yanlei，LIU Xinghua，TANG Yun,MO Yan.Space Medicine & Medical Engineering,2007,20(6):398~401

    Abstract:  ob[x]jective To compare responses of tolerance to LBNP in different fitness of healthy women. Methods 1)VO2max was examined with treadmill;2)A stepwise LBNP procedure to the maximum of -50 mmHg was applied. Twenty one healthy female volunteers were divided into group A, sitting employees (n=11，VO2max 33.69±4.50 mL·kg-1·min-1) and group B, pilots (n=10，VO2max 39.61±3.84 mL·kg-1·min-1) . Results With the stepwise of LBNP heart rate of all groups were gradually increased. Under -50 mmHg, HR increased significantly (P<0.01~0.001), SBP of group B decreased significantly (P<0.01), DBP of group A increased significantly (P<0.05) and MBP of group B decreased significantly (P<0.05). Conclusion  It is indicated that group of better fitness have lower cardiovascular responses to LBNP.

    Key words:heart rate;blood pressure;lower body negative pressure;healthy women

    Address reprint requests to:LU Lili.China Astronaut Research and Training Center,Beijing 100094,China

    在航空航天医学研究中下体负压（lower body negative pressure,LBNP)是研究重力惯性力场对人体血液动力学影响的有效方法，用于评价心血管功能的应激试验和人体心血管系统的调节功能,模拟抗纵向超重的能力以及鉴定血管神经运动失调性晕厥等。通过外界的机械力使人体部分血液在下肢潴留，有效循环血量减少，心脏处于低泵血状态，中心静脉压下降。通过人体的自身调节,使心率、外周阻力提高，血压代偿性增高或维持不变［12］。影响LBNP反应的因素较多，其中人的体能状况对LBNP耐力造成影响已被国外学者证实。Convertino等［36］很多学者的研究表明，经常性的锻炼会增加或减少或不改变LBNP耐力。然而目前国内尚少见关于女性的相关研究。FritscYelle等［７］报道航天飞行后女航天员的晕厥发生率较男航天员高,因此,女性对LBNP的反应如何是航天医学研究中一个值得关注的课题。本研究采用逐渐递增负压的方法，探讨不同体能状况的健康女性对LBNP的血液动力学反应特征，为我国女性进入太空提供科学依据。

    方  法

    被试者  参加本项实验的21位被试者（表1）均为已婚女性，身体健康，无心肺疾病和畸形；无烟酒嗜好，全部都临床体检合格。女职业组（A组）11人（为平时惯于久坐的已婚、已生育者）,女飞行组（B组）10人（为空军运输机飞行员，经常参加体育锻炼部分为已生育者）。被试者都安排在非月经期进行实验。

    实验程序  程序1：运动心肺功能，采用无创的测量气体代谢方法,接好面罩后,被试者坐位安静测试10 min，然后在运动平板上以1931 m/h的速度热身行走，以后按每分钟递增（即Pulmo表1  被试者一般情况表nary方法）的运动程序进行运动，直至大心率（220-年龄），力尽为止。恢复期坐位5 min。测大耗氧量（VO2·kg-1），大心率（HRmax），大血压（BPmax）。被试者运动实验后，间隔48 h以上再进行LBNP实验。

    终止标准：在运动负荷实验中，如被试者达到目标心率而无不适反应，应在此负荷水平上继续运动，当大耗氧量稳定后即终止实验。在实验中凡出现下列情况之一者应终止实验:1）在运动中收缩压突然下降或不随负荷量的增加而增加；2）在运动中心率不随负荷量的增加而增加；3）在运动中任何阶段收缩压(SBP)>230 mmHg和/或舒张压(DBP)>110 mmHg；4）在运动中心电图(ECG)出现严重紊乱：频发性室性早搏、多源性室性早搏、房速、室速等；5）在运动中ECG的ST段在原有水平上水平或下斜型下降2.5 mV，并伴有不适症状；6）在运动中受检者出现胸闷、心前区疼痛；7）在运动中受检者出现呼吸困难、脸色苍白、运动不协调、跟不上运动平板的速度或者受检者因体力不支主动要求中止检查。

    程序2：LBNP，被试者采用平卧位，负压区为髂嵴以下部位于LBNP裤内,用橡皮圈密封。负压施压采用阶梯式。平卧10 min；→－20 mmHg，2 min；→－30  mmHg，3 min；→－40 mmHg，5 min；→－50 mmHg，10 min；→恢复平卧位5 min。

    测试指标：实验过程中间隔1~5 min测量心率(HR)、血压(BP)、ECG等指标，并观察体征和询问主观感觉。

    终（中）止标准：在测试过程中，被试者出现下列现象之一立即中止实验:1）在施加负压的任何阶段，HR和（或）SBP、DBP突然下降（≥15 beats/min或≥15 mmHg);2）ECG的ST段在原有基础上水平下降或斜下型下降大于0.2 mV;3）被试者出现面色苍白、出冷汗、恶心、欲吐等晕厥前症状;4）被试者感到不适而要求中止实验。

    仪器设备  下体负压裤（俄罗斯），多功能生理检测仪DASH 4000（美国GE公司），运动肺功能代谢仪Vmax229（美国），肺功能测试仪Vmax22D（美国），运动平板Marqutte2000（美国），运动血压仪Tango（美国），运动心电仪Marqutte Cardio Soft（美国）等。

    统计分析  采用SPSS软件进行数据处理，所有数据均以x±s，自身比较用配对t检验，组间差异用单因素方差分析（GLMGeneral Factorial ANOVA），组间比较采用LSD法。取P<0.05为有显著性差异。

    结  果

    〖HT5H]运动心肺功能  参加本项实验的女志愿者共21人,被试者都完成了实验（因疲劳而终止），并都达到了大负荷量，从表2看女职业组大耗氧量低于女飞行组，有显著差异（P<0.01）。

    女性两组LBNP实验中HR、BP变化的比较  女职业组和女飞行组各1人，在实验到负压-50 mmHg时，因感头胀、胸闷、恶心、头晕中止实验外，其余19人均完成了该项实验。

    从表3可见，到LBNP大负荷时女性两组HR变化趋势相同，较对照值显著增加，女职业组HR增加（P<0.001）；女飞行组HR增加（P<0.01）。

    BP的变化从图1可见，当LBNP实验进行到20 min时，与对照组相比，SBP女飞行组明显减低（P<0.01），女职业组的降低无显著性。女飞行组DBP降低，女职业组明显增高（P<0.05），组间差异（P=0.058）。女飞行组MBP显著降低（P<0.05），女职业组呈增高趋势。表2  两组被试女性运动心肺功能指标的比较 表3  女性两组LBNP实验中HR变化

    讨  论

    大耗氧量是反应体能状况和心肺功能水平高低的代表性指标，也是作为人体耐力方面理想的生理指标。在对体质要求较高的职业中受到重视，如运动员、飞行员、潜水员和 航天员等。然而，航天员在地面各种特因训练环境下，心肺功能可因个体上的差异呈现出不同的适应性代偿的变化，表现出不同的功能状态。因此，了解体能状态对LBNP的影响是十分必要的。

    关于运动习惯对LBNP的影响，国外许多学者作了研究，他们发现经常锻炼对LBNP的反应是不同的，Converitino［3］和Frey等［4］认为增加运动量会增加LBNP的耐力。而Blomqvist和Raven等［56］则持相反的观点，认为会降低LBNP的耐力。 Franke等［8］认为运动与LBNP的耐力无关。我们的研究结果表明，女职业组（VO2max 33.69±4.50 mL·kg-1·min-1）有氧运动能力低于女飞行组（VO2max 39.61±3.84 mL·kg-1·min-1）（P<0.01），在LBNP实验中女性两组BP的反应趋势不同,女职业组SBP、MBP维持在对照水平，DBP显著增加（P<0.05），组间差异明显（P=0.058）。而女飞行组血压3项指标均呈降低趋势，SBP、MBP都有显著性（P<0.05），表明经常锻炼的人和掼于久坐的人对LBNP的调节是有差别的，其差别主要体现在对BP的调节上，此结果与Converitino［9］的研究结论相吻合，他们认为女性LBNP耐力降低的机理是由于对血压的调节能力降低有关。Smith等［10］的研究结论是一定程度的有氧锻炼可能使外周血管的缩血管反应减弱，从而使立位耐力降低。美国的Hudson等［11］的研究结果也表明，在-50 mmHg的同样负压下，未训练组（VO2/kg：39.4 mL·kg-1·min-1）对LBNP的耐力好于训练组（VO2/kg：56.8 mL·kg-1·min-1），其中对LBNP耐力的差别也反映在血压上，表现未训练组的DBP和外周阻力高于训练组（P<0.05）。MECK等［12］研究了航天飞行后女性的晕厥率较高，通过对晕厥与无晕厥的两组进行比较，发现前者比后者MBP明显降低（P<0.001）。MarcAntoine Custaud等［13］的研究也表明，女性在头低位卧床后的LBNP中DBP显著降低（P<0.05），提示女性小血管的收缩力减弱。其中每搏量改变可以影响动脉脉搏的振幅和压力；外周阻力则直接与周围小动脉的阻力血管相关；也与此外血压的调节还与血浆中去甲肾上腺浓度、压力感受器反射功能、血管受体功能以及血管效应器的分布有关。无论参与血压的的调节机理如何，很多研究表明血压的减低与晕厥前症状的发生有密切关系，机体对LBNP的耐力主要取决于被试者在实验中血压的调节，如果血压不能维持，则不能保证脑部血液的供给而出现晕厥。

    基于Blomqvist的观点，LBNP耐力降低可能有2种机理：一是异常低的中心血容量减少（即心脏储备功能降低）；二是心血管调节反应不良。前者受体能训练影响较大，已知经常参加体能训练的人大耗氧量增加伴随着总血容量和血浆容量的增加，使SV的降低减少，有利于对LBNP的反应。同时体能训练也可以使压力感受器的反射反应降低。Smith观察了有训练的人和未训练的人在静脉注射脱氢肾上腺素后的压力感受器反应，证明有训练的人压力感受器的反射反应降低了。Reiling Seals、Baney等也表明耐力运动员的压力感受器的反射反应低于没有训练者。

    另外，静脉血管的顺应性直接关系到静脉血管中血液的贮留，它的变化可能是LBNP时血液动力学紊乱的一个环节。有研究认为，血管顺应性可以影响被试者LBNP负荷中的心输出量。血管顺应性增强，使立位时有更多的血液潴留在下肢，回心血量和心输出量减少更多，导致立位耐力降低。有较多实验证明被试者在LBNP中心输出量降低是导致其早期出现晕厥前症状的原因。运动是引起静脉顺应性增强（既紧张度降低）的原因之一。Morikawa等［14］报道，在同样负荷下（-60 mmHg），女运动员出现晕厥前症状的发生率为64.5%，高于未训练组34.8%（P<0.05）；女运动员的腿部顺应性明显高于未训练组（P<0.05）；LBNP耐力低于少活动者。机理是运动员腿部血管顺应性好，在负压时血液很快流向下肢，造成每搏量迅速减少。关于腿部血管顺应性对LBNP的影响也得到Monahan等［15］的证实，他们的研究表明，女性腿部血管顺应性较男性低48%而导致女性LBNP耐力低于男性。Hernandez等［16］认为训练与不训练影响腿部血管顺应性，同时影响二者在LBNP中的心血管的反应不同。有关研究表明有氧锻炼虽然可以使血容量增加，但有氧锻炼似乎对立位负荷作用下的中心血容量减少更加敏感，表现为下肢血管顺应性增强，小腿血管床中液体跨毛细血管的滤出率较未锻炼者为高。

    Levine等［17］报道，高体能者的立位耐力较中、低体能者低，其小腿血管床的大流导分别与LBNP耐力及有氧能力相关，但高压区压力反射的三重积闭环增益却与LBNP耐力相关，而与大耗氧量无关。

    结  论

    本研究表明，体能状态的不同影响LBNP的调节，在-50 mmHg的递增负荷中，女职业组的血压呈增加趋势，而女飞行组的血压较对照值明显降低，两组DBP有显著差异。人的有氧能力主要取决于呼吸、循环及肌肉系统对氧的摄取、利用和运输能力。人的立位耐力则取决于多重心血管调节机制的参与和各系统复杂的相互作用。二者之间的关系我们了解得还很不够，其中有的环节可能因有氧锻炼而发生变化。相关机理的研究对指导航天员的训练十分有益，有待进一步深入。

 

【参考文献】
  ［1］ Bonder RL，Kassam MS，Stein F,et al. Stimultaneous transcranial Doppler and arterial bood pressure response to lower body negative pressure［J］. Clin Pharmacol, 1994,34(6):584589.

［2］ Levine BD, Giller CA, Lane LD,et al. Cerebral versus systemic hemodynamics during graded orthostatic stress in humans［J］. Circulation,1994,90(1):298306.

［3］ Convertino V. Endurance exercise training: conditions of enhanced hemodynamic responses and tolerance to LBNP［J］. Med Sci Sports Exerc,1993,25(6):705712.

［4］ Frey MA,Hoffler GW. Association of sex and age with responses to lower body negative pressure［J］. J Appl Physiol,1988,65(4):17521756.

［5］ Blomqvist CG, Raven PB,RohmYoung D. Physical fitness and cardiovascular response to lower body negative pressure［J］. J Appl Physiol,1984,56(1):138144.

［6］ Raven PB,Pawelczyk JA. Chronic endurance exercise training: a condition of inadequate blood pressure regulation and reduced tolerance to LBNP［J］. Med Sci Sports Exerc,1993,25(6):713721.

［7］ FritscYelle JM，Charles JB，Jones MM，et al.Spaceflight alters autonomic regulation of arterial pressure in humans［J］.J Appl Physiol,1994,77(4):17761783.

［8］ Franke WD, Mills KK, Lee K, et al. Training mode does not affect orthostatic tolerance in chronically exercising subjects ［J］. Eur J Appl Physiol,2003,89(34):263270.

［9］ Convertino VA. Gender differences in autonomic functions associated with blood pressure regulation［J］. Am J Physiol,1998,275(6Pt2)：R1909R1920.

［10］ Smith ML, Hudson DL, Graitzer HM,et al. Blood pressure regulation during cardiac autonomic blockade: effect of fitness［J］. Appl Physiol,1988,65(4):17891795.

［11］ Hudson DL, Smith ML, Raven PB. Physical fitness and hemodynamic response of women to lower body negative pressure［J］. Med Sci Sports Exerc,1987,19(4):375381.

［12］ Meck. Postspceflight orthostatic hypotension occurs mostly in women and is predicted by low vascular resistance［J］. J Appl Physiol,2002,92(2):586594.

［13］ MarcAntoine Custaud. Orthostatic tolerance and spontaneous baroreflex sensitivity in men versus women after 7 days of headdown bed rest［J］. Autonomic Neuroscience：Basic and Clinical,2002,100(12)：6676.

［14］ Morikawa T, Sagawa S, Torii R,et al. Hypovolemic intolerance to lower body negative pressure in female runners［J］.Med Sci Sports Exerc,2001,33(12):20582064.

［15］ Monahan KD，Dinenno FA，Seals DR,et al. Smaller ageassociated reduction in leg venous compliance in endurance exercisetrained men［J］. J Physiol Heart Circ Physiol,2001,281(3):H1267H1273.

［16］ Hernandez JP,Franke WD. Ageand fitnessrelated differences in limb venous compliance do not affect tolerance to maximal lower body negative pressure in men and women［J］. J Appl Physiol,2004,97(3): 925929.

［17］ Levine BD, Buckey JC, Fritsch JM,et al. Physical fitness and cardiovascular regulation: mechanisms of orthostatic intolerance［J］. J Appl Physiol,1991,70(1):112122.

作者：鲁力立

作者单位：中国航天员科研训练中心，北京 100094