本文介绍了一种在高强度间歇训练期间从肘前静脉采集多份血液样本的方案。该方案可用于运动过程中血液代谢物和内分泌标志物的测定。
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本文内容
摘要
摘要
在运动过程中测量代谢和内分泌标志物有助于理解不同运动方式的生理学意义。在某些运动方式（例如，高强度间歇运动）中，血液代谢物和激素水平会在短时间内发生变化。本研究描述了一种经肘前静脉插管的方法，可在运动过程中多次采集血液样本。通过应用该方法，测定了高强度运动期间的胰岛素和静脉乳酸浓度。运动方案包括3次持续30秒的高强度运动，每次之间有4分钟的恢复期。在最后一次恢复期后，进行一次Wingate测试。在每次30秒运动前后以及Wingate测试前后，均从肘前静脉采集血液样本。结果表明，该方法可用于评估运动过程中血浆胰岛素和静脉血乳酸浓度的变化。
引言
在运动过程中测量代谢和内分泌标志物有助于理解不同运动方式的生理学意义。在某些运动方式（例如，高强度间歇运动（HIIE））期间，血液代谢物和激素水平会在相对较短的时间内发生波动1,2,3。
许多体育运动（即， 足球、篮球和橄榄球等运动由短时间的高强度运动与低强度运动和/或休息间歇交替组成4,5高强度间歇训练（HIIE）与上述运动具有相似性，因此被广泛用作运动员的训练方法6此外，由于HIIE与体育运动具有相似性，它已被用作研究运动生理学的模型7血液采样对于测量生理学指标至关重要，常用于科研及身体状况评估。然而，在高强度间歇运动（HIIE）过程中，由于采样间隔时间较短，血液采样在技术上具有挑战性。针对这一问题，本文介绍一种通过肘前静脉置管在短时间内获取血液样本的方法，使受试者在进行HIIE的同时可顺利完成采样。
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方案
本文所描述的所有方法均经当地伦理委员会（同志社大学伦理委员会：15033）批准，并严格遵守《赫尔辛基宣言》所规定标准。所有参与者均签署了知情同意书。参与者为男性业余运动员（年龄：20.1 ± 1.2 岁；体重：69.7 ± 6.2 kg；身高：176.1 ± 5.8 cm；体脂率：13.6 ± 1.5%；VO2max：52.6 ± 6.6 mL/min1/kg1）。
1. 运动方案的建立
注意：本研究包括在高强度间歇运动（HIIE）方案期间，通过肘前静脉采血来评估血液中激素和代谢物的动态变化。
- 要求受试者在功率自行车上以低强度骑行5分钟进行热身。热身后，让受试者休息5分钟。
- 要求受试者在下肢功率自行车上进行以下高强度间歇运动（HIIE）：进行3组持续30秒的高强度运动，每组之间间隔4分钟休息（图1）。
注意：30秒运动阶段的强度应设定为此前完成的Wingate测试中平均功率的90%。有关Wingate测试的完整描述，请参见其他文献8。 - 为计算30秒运动阶段的负荷，使用以下公式：
功 = 力 × 距离（公式1）
力 = 质量 × 加速度（公式2）
功 = （质量 × 加速度）× 距离（公式3）
注意：在此模型中，质量即为负荷（kg），加速度为9.81 m/s2。距离为车轮直径（1.622 m）。由于车轮每踏板旋转一圈转动3.7次，因此每次踏板旋转所对应的距离为3.7 × 1.662。此外，由于踏频为90 rev/min1，需将单次踏板行程乘以90。
功 = 负荷 × 9.81 × 3.7 × 1.622 × 90（公式4）
负荷 = 功 / (9.81 × 3.7 × 1.622 × 90)（公式5）
2. 导管插入术
注意：应提前标记试管和真空采血管，以避免浪费时间。
- 在选定用于插管的手臂上绑扎止血带。具体操作为：将弹性绷带置于选定手臂的后侧，拉伸绷带后在手臂上绕成环状，并将弹性绷带系紧。
- 选择可见的肘正中静脉，并用乙醇或酒精对皮肤进行消毒。
- 将已消毒的套管针尖以约15°的角度插入静脉。
注意：套管针应从近端向远端方向插入。若插管成功，应可观察到回血现象。 - 用手固定套管，轻柔地拔出针芯。
注意：为在操作过程中保持针头角度，可在皮肤与针头之间放置棉片。用胶带固定此结构。 - 连接含肝素的真空采血管，抽取第一份血样（约2.5 mL）。采样后立即把血样放入冰盒中冷藏，冷藏时间不超过40分钟。若需进行血气分析，请助手协助处理。
- 将导管与输液管连接，并向整段管路内注入肝素，以防止血液凝固。关闭蝶形夹。
- 使用胶带固定导管。确保此时受试者手臂的活动不会影响后续采血。为确认此状态，请确保任何动作均不会改变针头的位置。
3. 血液采样
- 使用真空采血管去除肝素，直至导管中仅剩血液。当观察到回血时，按照步骤2.5所述收集样本。
- 采样后，再次向导管内注入肝素，以防止血液凝固。完成此操作后，可重复步骤2.5以采集多个样本。
- 采集最后一份样本后，小心拔出插管，并用酒精清洁皮肤。为避免可能的出血，要求受试者在插管部位保留无菌棉球。
- 血液采集至真空采血管后，小心将约1.5 mL血液转移至1.5 mL离心管中，并将管子置于冰上保存。
- 利用乳酸检测仪测定剩余血液中的血乳酸浓度。同一天内，处理血液样本以获取血浆（约1.5 mL血液）。
- 进行血浆分离时，在4 oC条件下以5000 × g离心5分钟，然后将上清液转移至新的1.5 mL离心管中。
- 再进行一次离心，以进一步纯化血浆。
- 血浆分离完成后，将样本储存于-80 oC，直至进行激素分析。
- 按照制造商说明书（见材料表），使用ELISA试剂盒测定血浆胰岛素水平。
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结果
作为代表性结果，我们采用本方案测量了六名受试者在功率自行车上进行高强度间歇运动（HIIE）期间的血乳酸和胰岛素变化。Wingate 测试的峰值功率和平均功率分别为 732 ± 120 瓦特和 549 ± 84 瓦特。HIIE 中 30 秒冲刺阶段的功率输出（494 ± 75 瓦特）基于平均功率进行计算。
图2显示了高强度间歇运动（HIIE）期间血浆胰岛素和血液乳酸的变化。血浆胰岛素（图2A）在第1次和第3次30秒运动期间下降，但在第2次运动期间及恢复期升高；而血浆乳酸（图2B）在第2次和第3次30秒运动期间下降，但在第1次30秒运动期间及恢复期升高。
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讨论
在本研究中，对肘前静脉进行了插管，并在高强度间歇运动期间成功采集了血样。作为该方法应用的一个示例，血样被用于分析血液乳酸浓度，并在血浆分离后检测血浆胰岛素水平。该方法的主要优势在于能够在短时间内连续采集血样。但同时，该方法也存在一些局限性，例如适用的运动方式有限；需要较多的辅助人员以及经过专门培训的技术人员；此外，由于前臂血压较低，可能导致采血量不足的风险。
为了成功采集血样，受试者的手臂应保持静止状态。由于当前方法限制了前臂的活动性，因此仅适用于少数几种运动模式。本文描述了当运动在功率自行车上进行时如何应用该方法，但经过适当调整后，也可用于跑步机。在这两种情况下，均需要有血液采集经验的专业人员操作。
关于运动方案，有一些需要考虑的因素。如果要评估多次试验（例如，无论组间是否进行主动恢复，测试时机的选择都至关重要。为避免昼夜节律引起的激素水平波动10,11建议在不同日期的同一时间段进行所有试验...
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
作者谨此感谢P. Karagiannis博士对论文的审阅，以及T. Hoyo教授提供的技术支持。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 功率自行车 | Monark | MONARK Ergomedic 874 E | |
| 导管 | Terumo | SR-FF2032 | |
| 真空采血管 | Terumo | PZ-D03 | |
| 导管连接管 | Terumo | SP-PTW30L02 | |
| 肝素 | Terumo | PF-10HF10UA | |
| 胰岛素ELISA试剂盒 | Abnova | ELISA Kit KA0921 |
参考文献
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- Wahl, P., Mathes, S., Achtzehn, S., Bloch, W., Mester, J. Active vs. passive recovery during high-intensity training influences hormonal response. Int J Sports Med. 35 (7), 583-589 (2014).
- Nalbandian, H. M., Radak, Z., Takeda, M. Effects of active recovery during interval training on plasma catecholamines and insulin. J Sports Med Phys Fitness. , (2017).
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