本研究表明，運(yùn)動(dòng)前吸入氫氣可以減輕健康青年人的身體疲勞，并維持高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)的額葉皮層激活。更重要的是，本研究首次提供了氫氣誘導(dǎo)的身體疲勞減少與氫氣誘導(dǎo)的額葉皮層激活增加相關(guān)的證據(jù)，表明氫氣可能通過(guò)改變大腦皮質(zhì)區(qū)域的激活來(lái)緩解身體疲勞的潛在“中樞”途徑。本研究的發(fā)現(xiàn)為氫氣對(duì)疲勞的潛在作用機(jī)制提供了新的見(jiàn)解，有助于設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)钠诠芾聿呗浴?/span>
點(diǎn)評(píng)：預(yù)防吸入氫氣的作用是非常值得重視的，因?yàn)檫@說(shuō)明氫氣調(diào)節(jié)了身體的某些過(guò)程。氫氣無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間存在于身體內(nèi)，按照這個(gè)研究的描述，氫氣不太可能直接發(fā)揮抗疲勞作用。而是氫氣影響了身體的某些機(jī)能，這給氫氣的生理調(diào)節(jié)作用提供了重要證據(jù)。另外本研究是健康年輕人，這強(qiáng)烈提示氫氣不僅僅是疾病治療工具，不僅僅是健康促進(jìn)手段，更是身體機(jī)能促進(jìn)因子。我更希望知道，如果吸入氫氣后等幾天，再研究是否具有抗疲勞作用，或者繼續(xù)驗(yàn)證這種效應(yīng)維持的時(shí)間多少。這都是非常有意思的研究。氫氣醫(yī)學(xué)研究真正的淺入佳境！
身體疲勞在運(yùn)動(dòng)中很常見(jiàn)，尤其是在長(zhǎng)時(shí)間的劇烈運(yùn)動(dòng)中。身體疲勞通常會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)下降和運(yùn)動(dòng)損傷風(fēng)險(xiǎn)增加。因此，減輕身體疲勞負(fù)擔(dān)的策略對(duì)于提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)和降低受傷風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要。
身體疲勞的發(fā)展不僅與人類(lèi)神經(jīng)生理過(guò)程中的外周因素相關(guān)(例如，肌肉收縮和興奮性收縮(E-C)耦合的失敗，但也取決于中樞神經(jīng)系統(tǒng)中成分的調(diào)節(jié)改變。例如，大腦的前額皮質(zhì)被認(rèn)為是處理與疲勞有關(guān)的信息和啟動(dòng)停止繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的命令的地方。有研究觀察到前額皮層的激活與疲勞程度相關(guān)，即較強(qiáng)的疲勞與較低的前額皮層激活相關(guān)，前額皮層的激活可以通過(guò)功能性近紅外光譜(fNIRS)的氧合進(jìn)行可靠測(cè)量。因此，維持前額皮層激活的能力對(duì)于緩解疲勞和維持運(yùn)動(dòng)成績(jī)至關(guān)重要。例如，觀察到平均用時(shí)62.2分鐘完成21公里比賽的肯尼亞精英跑步者可以在5公里自步調(diào)測(cè)試中保持前額皮層激活，這可能有助于他們?cè)陂L(zhǎng)跑比賽中的成功。因此，可以調(diào)節(jié)前額皮層激活的策略可能有很大的希望來(lái)幫助減輕疲勞。
近年來(lái)，氫分子(氫)因其生物效應(yīng)而受到廣泛關(guān)注，可有益于腦功能。大腦容易受到活性氧(ROS)的損傷，這些活性氧往往隨著能量和代謝需求的增加而急劇增加，特別是在高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)期間。氫作為一種強(qiáng)大的抗氧化劑，可以穿過(guò)血腦屏障，然后通過(guò)選擇性地消除有害的ROS來(lái)保護(hù)神經(jīng)元細(xì)胞。在一項(xiàng)雙盲、安慰劑對(duì)照研究中，給予成年志愿者4周的富氫水(HRW)有助于減少和預(yù)防腦內(nèi)累積的氧化應(yīng)激，從而改善情緒、焦慮和自主神經(jīng)功能。最近，有幾項(xiàng)研究在進(jìn)行急性或慢性運(yùn)動(dòng)的健康隊(duì)列中探討了氫的潛在抗疲勞作用(表1)，并表明在運(yùn)動(dòng)前或運(yùn)動(dòng)后攝入氫可能有助于緩解疲勞。例如，運(yùn)動(dòng)前攝入HRW已被證明可以改善運(yùn)動(dòng)引起的肌肉功能下降，從而緩解疲勞;運(yùn)動(dòng)后吸入富氫氣體混合物有助于減輕運(yùn)動(dòng)成績(jī)的下降(如反向運(yùn)動(dòng)跳躍的高度)。然而，在高強(qiáng)度耐力運(yùn)動(dòng)/疲勞前吸入氫氣體對(duì)身體疲勞的影響還沒(méi)有被很好地描述，而且仍然不清楚氫的這種益處是否通過(guò)調(diào)節(jié)大腦皮質(zhì)的特征實(shí)現(xiàn)。
因此，我們認(rèn)為運(yùn)動(dòng)前吸入氫氣體可以通過(guò)在高強(qiáng)度自行車(chē)運(yùn)動(dòng)中維持高水平的前額皮層激活來(lái)幫助身體疲勞。為了驗(yàn)證這一點(diǎn)，我們?cè)谝唤M健康年輕人中完成了一項(xiàng)隨機(jī)、雙盲的受試者內(nèi)研究。我們假設(shè)，與對(duì)照組相比，運(yùn)動(dòng)前吸入氫氣體會(huì)引起較低的身體疲勞水平和較高的前額皮層激活;氫誘導(dǎo)的身體疲勞改善可能與前額皮層激活有關(guān)。
Hong Y, Dong G, Li Q, et al. Effects of pre-exercise H2 inhalation on physical fatigue and related prefrontal cortex activation during and after high-intensity exercise[J]. Frontiers in Physiology, 2022: 1810.
論文摘要
目的:探討運(yùn)動(dòng)前吸入氫氣對(duì)高強(qiáng)度騎自行車(chē)運(yùn)動(dòng)中及運(yùn)動(dòng)后軀體疲勞(身體疲勞)和前額葉皮質(zhì)(前額皮層)激活的影響。
方法:24名年輕男性完成了4次研究。在前2次研究訪視中，測(cè)定每位參與者的最大運(yùn)動(dòng)負(fù)荷(Wmax)。在另外2次訪視中，參與者在大腿最大自主等長(zhǎng)收縮(MVIC)基線測(cè)試后，每次吸入20分鐘氫氣或安慰劑氣體。然后，參與者在最大負(fù)荷下進(jìn)行自行車(chē)運(yùn)動(dòng)。在整個(gè)騎自行車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，使用功能性近紅外光譜(fNIRS)測(cè)量受試者的主觀用力程度(RPE)、心率和前額皮層激活。騎行結(jié)束后再次測(cè)量MVIC。
結(jié)果:與對(duì)照組相比，在吸入氫氣后，參與者在每個(gè)工作負(fù)荷階段的RPE均顯著降低(p < 0.032);在騎自行車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)，參與者在50% Wmax、75% Wmax和100% Wmax時(shí)的HR均顯著降低(p < 0.037);在75和100% Wmax時(shí)，前額皮層的激活也顯著增加(p < 0.011)。此外，氫誘導(dǎo)的身體疲勞的變化與前額皮層的激活顯著相關(guān)，即前額皮層激活較高的患者在75% Wmax時(shí)的RPE較低(p = 0.010)，在100% Wmax時(shí)的HR較低(p = 0.016)。
結(jié)論:本研究表明，運(yùn)動(dòng)前吸入氫氣體可以緩解健康年輕人的身體疲勞，可能是通過(guò)在高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中維持前額皮層的高激活來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
論文發(fā)表在Front. Physiol.作者來(lái)自北京體育大學(xué)等多家研究機(jī)構(gòu)
1北京體育大學(xué)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)與物理治療學(xué)院
2北京體育大學(xué)體育教練學(xué)院
3美國(guó)加州州立大學(xué)
4國(guó)防科技大學(xué)
5北京體育大學(xué)中國(guó)運(yùn)動(dòng)與健康科學(xué)研究所
6美國(guó)哈佛醫(yī)學(xué)院希伯來(lái)老年生活欣達(dá)和亞瑟馬庫(kù)斯老齡化研究所
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