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《第二军医大学》 2017年
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热习服过程中血液和尿液代谢物质变化规律的研究

梁涵  
【摘要】:热环境可分为湿热环境和干热环境。我国长江以南的大部分地区为湿热环境,夏季温度超过35℃,甚至40℃的极端高温天气并不罕见,并且昼夜温差小,湿度高。这种高湿热环境严重影响人体散热,而在此环境下从事高强度体力活动时,产热增加和散热困难更易导致体温升高,热应激水平加剧,严重者可致热应激损伤、中暑甚至死亡。恶劣的高温高湿天气外加高强度的体力活动是对我军军事作业的巨大挑战。目前,全世界公认的能有效地适应热环境,提高机体在热环境下工作效率的方法为热习服。热习服(heat acclimation)是指机体在长期热环境刺激下,出现一系列提高机体对热环境适应性,降低对热环境敏感性的反应[1]。热习服的训练方法有单纯依靠长期热暴露达到热习服,或者长期有效地锻炼有较好的体质能更好地应对热环境,亦或是在热环境下结合运动在较短的时间内便可达到热习服状态。因此,热习服训练是提高高热地区我军战士战斗力,为我军挑选更适应热环境作业的优秀战士提供指导性意义。当前评价热习服的方法多为一些物理性指标如核心温度、口腔温度或皮肤温度的上升幅度、出汗率以及心率等指标的变化来评判热习服效果。然而,这些指标缺乏一定的敏感性和特异性,并且波动幅度较大,不利于在我军军事作业环境下检测。因此,急需寻找热习服相关的敏感度高,特异性好的标志物。一般条件下,机体的生化代谢过程的改变,如酶、神经递质、激素的分泌和受体活性的改变,以及与此相伴随的代谢终末产物的变化,要早于体温和心率等物理学指标的变化,且其敏感性也可能高于物理学指标。近年来的研究证明热习服过程中及热习服后血液和唾液内热休克蛋白、应激相关激素和神经递质的变化,但有关在此过程中血液和体液内代谢终末产物的变化规律及在热习服程度判断中的可能作用尚未见报道。代谢组学是一种发现分子标志物的工具,能全面检测机体体液或组织成分微小变化的高通量测量技术,广泛地应用于分子标志物的筛选,为研究热习服过程中血浆和尿液代谢物质变化规律以及筛选热习服相关的分子标志物提供了可能。本研究先构建大鼠热习服模型,检测热习服状态下大鼠与未经热习服大鼠血浆中代谢物质变化的变化规律,筛选热习服分子标志物;再建立人体热习服模型,检测人体热习服过程中血浆和尿液代谢产物的变化规律,以及比较试验组和对照组热环境运动刺激前后血浆和尿液代谢产物变化,筛选热习服分子标志物。第一部分热习服影响大鼠血液代谢物质的变化规律的研究目的探究热习服对大鼠血浆代谢代谢产物的影响,筛选热习服特异性标志物。方法20只SD大鼠通过负重力竭游泳实验筛选出16只体格相当的大鼠,随机分为热习服组和对照组(n=8),热习服组大鼠经2 h/d热习服训练,对照组大鼠不做相应处理,14 d后的次日采集两组大鼠眼眶血。休息4 d后所有大鼠均经热环境运动刺激30 min,麻醉后取腹主动脉血并离心取血浆。使用Bruker 600 MHZ核磁共振检测两组大鼠血浆中代谢产物的1HNMR谱,分析热习服及热环境运动刺激后血浆代谢产物的变化。结果与对照组相比,热习服组大鼠在热习服后血浆中不饱和脂肪酸、谷氨酸、脂质和二甲胺的含量升高,而葡萄糖、肌醇、牛磺酸、苏氨酸和三甲胺氧化物含量均下降(P0.05);而在热环境运动刺激后,热习服组大鼠血浆中三甲胺氧化物、谷氨酸和脂质的含量均下降(P0.05)。结论经热习服和热环境运动刺激后,大鼠血浆中代谢物质发生明显变化。三甲胺氧化物有可能作为热习服的指示性标志物,为制定热习服客观评价体系提供有意义的线索。第二部分热习服影响人体血液和尿液代谢物质的变化规律的研究目的探讨人体热习服过程中代谢物质的变化规律以及热习服对机体的保护作用,筛选热习服特异性的分子标志物。方法124名学兵经过给予一次热环境运动刺激后,根据身高、体重丢失率、口腔温度差以及心率差指标筛选出49名合格学兵。将挑选好的49名学兵随机分为试验组(25名)和对照组(24名),每组取前20名参加试验,剩下为替补人员。试验组学兵每天进行1 h为期14 d的高温中强度的热习服训练;对照组学兵则自由活动1 h,为期14 d。休息4 d后,试验组和对照组同时进行热环境运动刺激试验,分别在热习服试验的第1 d、8 d、15 d、热环境运动刺激当日试验前、后采集两组学兵的静脉血和晨起首次中段尿液,采用核磁共振法检测两组血浆和尿液代谢物质的含量。结果热习服试验第8 d与第1 d相比,试验组血浆中二甲胺氧化物、谷氨酸、不饱和脂肪酸和乳酸的含量上升(P0.05),而三甲胺氧化物、葡萄糖、肌醇、苏氨酸和脂质的含量下降(P0.05);热习服试验第15 d较第8 d相比,试验组血浆中不饱和脂肪酸和脂质的含量上升(P0.05),而三甲胺氧化物、葡萄糖、苏氨酸和乳酸的含量下降(P0.05)。与对照组相比,试验组热环境运动刺激前血浆中谷氨酸、脂质和乳酸的含量上升,而三甲胺氧化物和苏氨酸的含量下降(P0.05);热环境运动刺激后,试验组血浆中二甲胺氧化物的含量升高,而葡萄糖、苏氨酸、三甲胺氧化物、谷氨酸、乳酸和脂质的含量降低(P0.05)。但是,在热习服过程中和热环境运动刺激前后,两组间尿液代谢物质含量未发现明显变化(P0.05)。结论在热习服试验过程中和热环境运动刺激前后,试验组血浆内三甲胺氧化物和苏氨酸含量持续下降,可能参与了热习服过程对机体的保护作用,有可能作为热习服的指示性标志物,为甄选优秀的高温作业战士提供指导意义。
【学位授予单位】:第二军医大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:R82

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