Điều hòa thân nhiệt và cân bằng dịch trong khi tập luyện
Tập luyện chuyển hóa phần lớn năng lượng hóa học được giải phóng bởi cơ bắp đang hoạt động thành nhiệt thay vì công cơ học, vì vậy hoạt động bền bỉ liên tục nạp nhiệt vào cơ thể mà nhiệt này phải được chuyển ra môi trường để giữ nhiệt độ cơ thể ở mức chấp nhận được. Lĩnh vực này xem xét cách cơ thể người tập luyện cân bằng giữa sản xuất nhiệt và mất nhiệt, và cách mất nước do bay hơi tương tác với việc điều hòa thể tích dịch cơ thể.
Definition
Điều hòa thân nhiệt trong khi tập luyện là tập hợp các quá trình tự chủ và hành vi giữ nhiệt độ cơ thể trong giới hạn hẹp trong khi sản xuất nhiệt chuyển hóa tăng lên, và cân bằng dịch là việc duy trì lượng nước và điện giải trong cơ thể chống lại sự mất mồ hôi mà quá trình làm mát bay hơi đòi hỏi.
Scope
Lĩnh vực này định hướng người đọc đến bốn chủ đề liên kết: sản xuất và tiêu tán nhiệt chuyển hóa trong khi tập luyện, kiểm soát thần kinh điều hòa thân nhiệt và tuần hoàn da, phản ứng đổ mồ hôi và làm mát bay hơi, và mất, thiếu hụt, cũng như bù nước cơ thể. Nó trình bày những điều này như sinh lý học tích hợp - sự phối hợp hành động của quá trình trao đổi chất, hệ thống tim mạch, da và thận - hơn là các chỉ định lâm sàng hoặc tập luyện.
Sub-topics
Core questions
- Cơ thể làm thế nào để tiêu tán lượng nhiệt lớn được tạo ra bởi cơ bắp đang tập luyện?
- Nhiệt độ cơ thể được cảm nhận và điều hòa như thế nào, và lưu lượng máu đến da được kiểm soát ra sao?
- Đổ mồ hôi tạo ra quá trình làm mát bay hơi như thế nào, và điều gì hạn chế nó?
- Mất dịch và điện giải do đổ mồ hôi ảnh hưởng đến chức năng sinh lý như thế nào, và nước trong cơ thể được phục hồi ra sao?
Key concepts
- Sản xuất nhiệt chuyển hóa và phương trình cân bằng nhiệt
- Các con đường mất nhiệt: bức xạ, đối lưu, dẫn truyền, bay hơi
- Nhiệt độ cơ thể và da
- Điểm đặt điều hòa thân nhiệt và kiểm soát phản hồi
- Lưu lượng máu đến da (da) và giãn mạch chủ động
- Đổ mồ hôi và làm mát bay hơi
- Sự trôi dạt tim mạch và sự cạnh tranh về thể tích máu
- Mất nước, thiếu nước và bù dịch
- Thích nghi nhiệt
Mechanisms
Trong khi tập luyện, cơ bắp hoạt động giải phóng nhiệt được tuần hoàn mang đến bề mặt cơ thể; vùng dưới đồi tích hợp các tín hiệu nhiệt độ cơ thể và da, đồng thời điều khiển hai yếu tố chính - giãn mạch da, làm tăng lưu lượng máu đến da và truyền nhiệt đối lưu ra bề mặt, và đổ mồ hôi, loại bỏ nhiệt bằng cách bay hơi. Các phản ứng này chia sẻ cung lượng tim và thể tích máu hạn chế với cơ bắp đang tập luyện, vì vậy căng thẳng nhiệt và mất dịch tiến triển do đổ mồ hôi gây ra một chi phí tim mạch: thể tích huyết tương giảm, da và cơ cạnh tranh tưới máu, và nhịp tim tăng lên để bảo vệ cung lượng tim. Khi quá trình làm mát bay hơi không thể theo kịp quá trình sản xuất nhiệt, nhiệt độ cơ thể tăng lên, và sự thiếu hụt nước tích lũy (mất nước) làm tăng căng thẳng tim mạch và nhiệt. Bù dịch và, trong vài ngày, thích nghi nhiệt phục hồi phần lớn khả năng điều hòa.
Clinical relevance
Hiểu biết về điều hòa nhiệt và dịch trong tập luyện là nền tảng cho việc nhận biết bệnh do nhiệt gắng sức và các rối loạn liên quan đến tập luyện về cân bằng nước và natri trong cơ thể, đồng thời nó cung cấp thông tin về cách mô tả sinh lý học đằng sau quá trình hydrat hóa và khả năng chịu nhiệt. Mục này là một định hướng tham khảo về sinh lý học tích hợp; nó mô tả các cơ chế và không phải là nguồn cung cấp các khuyến nghị cá nhân hóa về hydrat hóa, làm mát hoặc điều trị.
Evidence & guidelines
Sinh lý học tích hợp được tóm tắt ở đây dựa trên các đánh giá kinh điển và đương đại về điều chỉnh tim mạch đối với nhiệt và tập luyện (Rowell, 1974), kiểm soát lưu lượng máu đến da (Charkoudian, 2003), mất nước và hiệu suất (Cheuvront & Kenefick, 2014), và mệt mỏi do tăng thân nhiệt (Nybo et al., 2014). Các tổ chức chuyên môn đã ban hành các tuyên bố về tập luyện và bù dịch (Sawka et al., 2007); các tài liệu như vậy mô tả thực hành đồng thuận và được trích dẫn ở đây như các tài liệu tham khảo chứ không phải là các chỉ thị.
History
Nghiên cứu có hệ thống về điều hòa thân nhiệt khi tập luyện phát triển từ sinh lý học môi trường và tim mạch giữa thế kỷ XX, với tổng hợp của Rowell năm 1974 thiết lập cách tuần hoàn điều hòa các nhu cầu cạnh tranh của tưới máu cơ và tiêu tán nhiệt. Các thập kỷ tiếp theo đã tinh chỉnh bức tranh về kiểm soát mạch máu da, chức năng tuyến mồ hôi và hậu quả của việc mất dịch, và tích hợp chúng vào mô tả hiện đại về cách con người chịu đựng và thích nghi với việc tập luyện trong môi trường nóng.
Key figures
- Loring B. Rowell
- Nina Charkoudian
- Michael N. Sawka
- Samuel N. Cheuvront
- Lars Nybo
Related topics
Seminal works
- rowell-1974
- charkoudian-2003
- cheuvront-2014
Frequently asked questions
- Tại sao tập luyện lại tạo ra nhiều nhiệt như vậy?
- Sự co cơ chỉ có hiệu quả vừa phải, vì vậy phần lớn năng lượng được giải phóng bởi quá trình trao đổi chất xuất hiện dưới dạng nhiệt chứ không phải công cơ học; trong quá trình tập luyện nặng, lượng nhiệt này có thể gấp nhiều lần so với tốc độ nghỉ ngơi và phải được tiêu tán để giữ nhiệt độ cơ thể ổn định.
- Điều hòa nhiệt độ và cân bằng dịch được kết nối như thế nào?
- Cách chính mà cơ thể đang tập luyện thải nhiệt là bằng cách bay hơi mồ hôi, và đổ mồ hôi sử dụng nước trong cơ thể; do đó, mất nhiệt bền bỉ tạo ra mất dịch và điện giải, liên kết điều hòa thân nhiệt trực tiếp với việc điều hòa thể tích dịch cơ thể.