Comparative study on changes in physiological indicators before and after heat acclimatization training in personnel with different endurance capacities
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摘要:目的
评估并比较不同耐力素质人员热习服训练前后生理指标的变化。
方法招募170名健康成年男性志愿者为受试者，以3 km跑耐力考核成绩分为耐力优秀和耐力合格2类，进一步随机分为耐力优秀训练（HET）组（60人）、耐力合格训练（QET）组（50人）、耐力优秀对照（HEC）组（30人）和耐力合格对照（HEC）组（30人）。HET和QET组分别开展连续7 d和12 d的室外热环境习服训练。所有受试者于训练前1 d进行基础测试、训练结束后第2天进行热习服效果评价测试。测试期间，监测核心体温、心率、体重、饮水量、血氧饱和度、血压，并收集汗液检测电解质含量。
结果与基础测试相比，HET和QET组在效果评价测试阶段的核心体温均下降，汗液中钠、氯离子含量均降低；QET组的平均心率和心率最大值均下降，而HET组则相反；HET组体重减少量、饮水量均增加，QET组体重无显著变化、饮水量减少。在效果评价测试阶段，与相应对照组相比，HET和QET组的核心体温、汗液中钠和氯离子含量均降低；QET组的平均心率、心率最大值和体重减少量均降低，HET组则无显著变化。该热习服训练方案对受试者的血氧饱和度、血压及汗液中的钾、钙、镁离子含量无显著影响。
结论耐力优秀受试者训练7 d即可达到热习服，耐力合格者12 d亦达到热习服。无论耐力优秀还是合格，热习服后受试者的核心体温及汗液中钠、氯离子含量均下降。
Abstract:ObjectiveTo evaluate and compare the changes in physiological indicators before and after heat acclimatization training in personnel with different endurance capacities.
MethodsA total of 170 healthy adult male volunteers were recruited and assigned to high or qualified endurance groups based on their 3-km running endurance test performance, and were further randomly assigned to 4 groups: high endurance training (HET) group (n=60), qualified endurance training (QET) group (n=50), high endurance control (HEC) group (n=30), or qualified endurance control (QEC) group (n=30). The HET and QET groups underwent 7 and 12 d of outdoor heat acclimatization training, respectively. All subjects underwent a baseline test 1 d prior to training and a heat acclimatization efficacy evaluation test on the 2nd day after completion of training. During the tests, core temperature, heart rate, body weight, water intake, blood oxygen saturation, and blood pressure were monitored, and sweat samples were collected to detect electrolyte concentrations.
ResultsCompared with the baseline test, both the HET and QET groups showed decreases in core temperature and reductions in sweat Na+ and Cl- concentrations during the efficacy evaluation test; the QET group exhibited decreases in mean heart rate and maximum heart rate, whereas the HET group had opposite trends; and the HET group showed increases in body weight loss and water intake, while the QET group showed no significant change in body weight and a decrease in water intake. During the efficacy evaluation test, compared with their respective control groups, both the HET and QET groups showed decreases in core temperature and sweat Na+ and Cl- concentrations; the QET group also showed reductions in mean heart rate, maximum heart rate, and body weight loss, whereas the HET group showed no significant changes. The heat acclimatization training had no significant effects on blood oxygen saturation, blood pressure, or the concentrations of K+, Ca2+, and Mg2+ in sweat.
ConclusionPersonnels with high endurance can achieve heat acclimatization following 7 d of training and those with qualified endurance following 12 d. Regardless of whether endurance capacity is rated as high or qualified, the core temperature and the concentrations of Na+ and Cl- in sweat decrease after heat acclimatization.
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Keywords:
- endurance differences /
- heat acclimatization /
- physiological indicators /
- core temperature /
- sweat /
- ions
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2023年全球平均气温上升1.5 ℃，且未来5年气温将持续升高[1]。据悉，全球约70%的劳动者受到极端高温环境的威胁[2]。环境温度≥30 ℃且相对湿度≥60%的环境被认为是高温高湿环境[3]。湿球黑球温度是基于环境温度、湿度、太阳辐射计算的环境热负荷指数，湿球黑球温度＞28 ℃被视为热环境[4-5]。当机体急性暴露于高温高湿环境时，更容易导致生理热应激，且常伴随心率加快、体温升高、血压波动等生理表现，严重者可发生中暑甚至危及生命[6-7]。
热习服训练是目前公认的提升机体耐热能力、降低热损伤风险、预防热相关疾病的有效方法。热习服训练根据施训方式不同分为主动热习服和被动热习服2种。被动热习服主要通过桑拿、热水浸泡、保温服、环境高温舱等方式提高机体核心体温或目标肌群温度，而主动热习服是反复在热环境中运动且保持一定的负荷强度以提升机体耐热能力[8-9]。尽管针对主动热习服训练的探索已逐步深入，相关研究在训练方案设计、生理指标监测等方面积累了一定成果，但现有研究仍存在不足：一方面，许多研究未充分考虑个体耐力素质的异质性，导致研究结论难以精准适配不同体能水平人群的实际需求，削弱了结果的针对性与应用价值；另一方面，在实验环境与负荷设置上，现有研究多集中于实验室可控热环境，对室外自然热环境下的主动负荷训练探索不足，而室外环境更贴近运动员、户外工作者等人群的实际热暴露场景；此外，现有研究对热习服训练效应的分析不全面，也对训练时间的差异化效应缺乏系统探究，多数研究仅关注固定周期的训练效果，未对比不同训练时长热习服训练的规律。
本研究通过对不同耐力素质人群开展不同时长的热习服训练，观察室外热环境习服训练对核心体温、运动心率、体重减少量、饮水量、血氧饱和度、血压和汗液电解质含量变化的影响，明确室外热环境下主动热习服训练对不同耐力素质人群热习服能力的实际促进效果，同时探究室外热环境训练模式中不同评价指标反映热习服形成与提升过程的有效性，为热习服研究的深入推进和应用范围的拓展提供支撑。
1 对象和方法
1.1 受试对象与分组
招募健康成年男性180人。准入条件：年龄为18~35岁，BMI为18.5~24.0 kg/m2，无皮肤病，近2周未发生腹泻、感冒、心肌炎等急性病，无高血压、糖尿病等慢性疾病史，无热射病经历，无严重痔疮，无失眠，近1个月内未饮酒或服用抗生素药物，无长期服药史。
本次试验前进行3 km跑耐力测试，测试成绩在11 min 30 s以内为耐力优秀，共90人，随机抽取60人为耐力优秀训练（high endurance training，HET）组，余30人为耐力优秀对照（high endurance control，HEC）组；成绩在11 min 30 s至13 min 50 s之间者为耐力合格，共80人，随机抽取50人为耐力合格训练（qualified endurance training，QET）组，余30人为耐力合格对照组（qualified endurance control，QEC）组；10人测试成绩不合格，不纳入试验。HET和QET组受试者分别进行连续7 d和12 d的室外热习服训练，训练方案同文献[10]；对照组不进行热习服训练，其余活动同训练组。受试者被充分告知整个试验流程与风险，所有受试者均签署研究知情同意书。本试验通过海军军医大学医学研究伦理委员会审核批准。
1.2 测试流程及方法
1.2.1 基础测试与效果评价测试的基本流程
安装生理监测仪→测试前采集生理指标→准备活动和短距离跑→测试着装→进行基础测试或效果评价测试（负重运动）→测试后采集生理指标。
1.2.2 测试方法
测试时间：热习服训练前1 d和全部训练结束后的第2天，对受试者分别进行热习服训练的基础测试和效果评价测试。（1）准备活动：10 min慢跑和行进间操。（2）短距离跑：100 m或200 m中速跑×5组。（3）测试着装及负重运动：受试者着运动服、暴汗服、负重服（20 kg）、泳帽、头盔和运动鞋全套着装，于标准操场的400 m跑道完成2组5 km负重快走，2组之间休息10 min。总运动时长约为2.5 h。HET组和QET组分别于上午和下午完成效果评价测试（与每日训练时间段保持一致），对照组与训练组测试的时间段一致。
1.3 指标监测
（1）训练强度：为保证效果评价测试阶段与基础测试阶段数据的可比性，各训练组和对照组两个阶段的运动强度基本保持一致，运动强度计算公式为：运动强度＝运动距离（m）/运动时长（min）。
（2）环境温度监测：在操场跑道外道（临时帐篷边）设立监测点，采用湿球黑球温度测量仪（型号JT2020，北京世纪建通科技股份有限公司）连续监测从准备活动至整个训练期间的室外湿球黑球温度（wet-bulb globe temperature outdoor，WBGTo），每10 min记录1次。
（3）核心体温和运动心率：每天负重快走训练前，将团队训练核心体温监测系统（型号3172，上海阁兰迪健康科技有限公司）的核心体温监测线一端插入肛门内10~15 min处，另一端连接于监测盒，监测盒固定于腰带上；同时在受试者左上臂肱二头肌和三角肌间佩戴团队训练心率监测系统[型号XD-1.0X，数体智心（北京）科技有限公司]的臂带式心率仪。训练过程中，心率仪和核心体温监测系统通过蓝牙方式连接至控制计算机，并将实时心率、核心体温（直肠温度）投影至大屏幕，便于组训者实时监控。
（4）体重减少量和饮水量：每天训练前测量基础体重，训练结束后立即测量体重（着装与训练前一致），计算体重减少量（训练前体重－训练后体重）。受试者训练前在1 000 mL容量的水壶中装满盐水（口服补液盐Ⅲ按说明书配制），喝完1壶后，至临时帐篷边再次加满。训练结束测量体重后，受试者行至临时帐篷，由组训者用量筒测量受试者水壶内剩余水量，并统计整个训练期间所饮盐水的壶数，计算饮水量（壶数×1 000 mL－剩余水量）。
（5）血氧饱和度和血压：测试训练前，分别采用血氧仪[型号HPO-100，欧姆龙（中国）有限公司]和血压计[型号HEM-1020，欧姆龙（中国）有限公司]测量血氧饱和度和血压，测试训练后再次测量血氧饱和度和血压。
（6）汗液电解质含量：测试训练时，在身体与运动服衣袖间放置海绵，海绵位于肚脐上方，第2组5 km负重快走结束后，将海绵吸附的汗液挤到50 mL EP管中，收集10 mL于4 ℃保存。汗液样本送至海军特色医学中心检验科，采用全自动生化分析仪（型号cobas c702，德国罗氏诊断有限公司）检测汗液中的钠离子、氯离子、钾离子、钙离子、镁离子含量。
1.4 统计学处理
应用SPSS 27.0软件进行统计分析。计量资料均服从正态分布，以$\bar{x} \pm s$表示，多组间比较采用单因素方差分析，组内测试前后比较采用配对样本t检验；多组重复测量数据整体分析采用单因素重复测量方差分析，组间两两比较采用最小显著性差异法。所有检验均采用双侧检验，检验水准（α）为0.05。
2 结果
2.1 热环境训练人员一般资料与测试阶段基础数据
2.1.1 受试者一般资料
HET组60人，QET组50人，HEC组30人，QEC 30人，各组受试者间身高、体重、BMI差异均无统计学意义（均P＞0.05）。见表 1。
表 1 各组受试对象的基础特征Table 1 Basic characteristics of each group of subjects$\bar{x} \pm s$ Group n Body height/cm Body weight/kg Body mass index/(kg·m－2) High endurance training 60 170.69±4.70 63.93±6.13 21.86±1.79 Qualified endurance training 50 172.32±4.38 65.71±6.19 22.11±1.65 High endurance control 30 172.67±4.16 63.90±4.25 21.44±1.43 Qualified endurance control 30 170.57±5.70 65.87±7.35 22.63±2.16 2.1.2 测试阶段训练强度
为保证各测试阶段的训练强度一致，各训练组和对照组在基础测试阶段和效果评价测试阶段的训练项目、训练时长、训练着装保持一致。由图 1可见，各组在各测试阶段的训练强度基本一致。
图 1 各组在不同测试阶段的训练强度Fig. 1 Training intensity of each group during different testing phasesHET: High endurance training; HEC: High endurance control; QET: Qualified endurance training; QEC: Qualified endurance control.
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2.1.3 测试阶段WBGTo
HET组基础测试阶段WBGTo为18.7~19.4 ℃，低于效果评价测试阶段（27.5~33.7 ℃）；QET组基础测试阶段的WBGTo为20.5~23.2 ℃，与效果评价测试阶段（23.1~23.8 ℃）较为接近；对照组基础测试阶段的WBGTo（23.2~26.5 ℃）低于效果评价测试阶段（27.8~29.5 ℃）。各组WBGTo平均值见图 2。
图 2 各组在不同测试阶段的平均WBGToFig. 2 Mean WBGTo during different testing phases in each groupHET: High endurance training; HEC: High endurance control; QET: Qualified endurance training; QEC: Qualified endurance control; WBGTo: Wet-bulb globe temperature outdoor.下载:
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2.2 热环境训练各测试阶段热习服能力评价指标变化
2.2.1 平均直肠温度
与基础测试相比，HET和QET组效果评价测试期间的平均直肠温度均降低（t＝5.152、3.704，均P＜0.01），HEC和QEC组效果评价测试期间的平均直肠温度与基础测试相比无显著变化（均P＞0.05）。此外，在效果评价测试期间，HET和QET组的平均直肠温度均低于相应对照组（t＝－8.028、－4.547，均P＜0.01），但HET与QET组之间差异无统计学意义（P＞0.05）。以上结果说明，采用该热习服训练方案可使受试者的平均直肠温度下降，达到热习服状态。见图 3。
图 3 各组受试者在不同测试阶段的平均直肠温度变化Fig. 3 Changes in mean rectal temperature across different testing phases in each group of subjectsHET: High endurance training; HEC: High endurance control; QET: Qualified endurance training; QEC: Qualified endurance control. **P < 0.01. $\bar{x} \pm s$.下载:
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2.2.2 心率
与基础测试相比，效果评价测试期间HET组平均心率升高（t＝－4.019，P＜0.01），而QET组平均心率降低（t＝11.429，P＜0.01），HEC和QEC组的平均心率无显著变化（均P＞0.05）；基础测试、效果评价测试期间QET组的平均心率均高于QEC组（t＝2.721、－6.107，均P＜0.01），而HET和HEC组之间差异均无统计学意义（均P＞0.05）。见图 4A。与基础测试相比，效果评价测试期间HET和QEC组的心率最大值升高（t＝－2.558、－2.502，均P＜0.05），而QET组心率最大值降低（t＝15.779，P＜0.01），HEC组心率最大值无显著变化（P＞0.05）；QET组基础测试期间心率最大值高于QEC组（t＝3.594，P＜0.01）、效果评价测试期间心率最大值低于QEC组（t＝－8.404，P＜0.01），而HET组基础测试期间心率最大值低于HEC组（t＝－4.951，P＜0.01）、效果评价测试期间心率最大值与HEC组相比差异无统计学意义（P＞0.05）。见图 4B。以上结果说明，采用该热习服训练方案可降低耐力合格个体的平均心率和心率最大值，达到热习服状态，而在耐力优秀个体中无此效果。
图 4 各组受试者在不同测试阶段的心率变化Fig. 4 Changes in heart rate across different testing phases in each group of subjectsA: Changes in mean heart rate; B: Changes in maximum heart rate. HET: High endurance training; HEC: High endurance control; QET: Qualified endurance training; QEC: Qualified endurance control. *P < 0.05, **P < 0.01. $\bar{x} \pm s$.下载:
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2.2.3 体重减少量
与基础测试相比，效果评价测试期间HET组（t＝－6.359，P＜0.01）、HEC组（t＝－3.928，P＜0.01）和QEC组（t＝－5.199，P＜0.01）的体重减少量升高，而QET组体重减少量无显著变化（P＞0.05）。QET组效果评价测试期间的体重减少量低于QEC组（t＝－3.758，P＜0.01），而QET组基础测试期间、HET组基础测试期间和效果评价测试期间的体重减少量与相应对照组相比差异均无统计学意义（均P＞0.05）。以上结果说明，采用该热习服训练方案可使耐力合格个体在热暴露时体重得以保持，显现热习服状态，而在耐力优秀个体中无此效果。见图 5。
图 5 各组受试者在不同测试阶段的体重减少量变化Fig. 5 Changes in body weight loss across different testing phases in each group of subjectsHET: High endurance training; HEC: High endurance control; QET: Qualified endurance training; QEC: Qualified endurance control. **P < 0.01. $\bar{x} \pm s$.下载:
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2.2.4 饮水量
与基础测试相比，效果评价测试期间HET组的饮水量增加（t＝－4.986，P＜0.01），QET组饮水量减少（t＝3.031，P＜0.01），而HEC组和QEC组饮水量无显著变化（均P＞0.05）。效果评价测试期间，HET组的饮水量多于HEC组（t＝2.234，P＜0.05），而QET组的饮水量与QEC组相比差异无统计学意义（P＞0.05）。以上结果说明，热习服训练对不同耐力素质人员饮水量的影响存在差异。见图 6。
图 6 各组受试者在不同测试阶段的饮水量变化Fig. 6 Changes in water intake across different testing phases in each group of subjectsHET: High endurance training; HEC: High endurance control; QET: Qualified endurance training; QEC: Qualified endurance control. *P < 0.05, **P < 0.01. $\bar{x} \pm s$.下载:
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2.2.5 血氧饱和度
与基础测试后相比，效果评价测试后HET组的血氧饱和度下降（t＝5.238，P＜0.01），QET组和QEC组的血氧饱和度均上升（t＝－2.307、－2.088，均P＜0.05），而HEC组的血氧饱和度无显著变化（P＞0.05）。HET组基础测试后的血氧饱和度高于HEC组（t＝3.216，P＜0.01），而HET组效果评价测试后、QET组基础测试后和效果评价测试后血氧饱和度与相应对照组比较差异均无统计学意义（均P＞0.05）。以上结果说明，热习服训练对耐力优秀人员的血氧饱和度有轻微影响，但不会对其造成病理性影响。见图 7。
图 7 各组受试者在不同测试阶段的血氧饱和度变化Fig. 7 Changes in blood oxygen saturation across different testing phases in each group of subjectsHET: High endurance training; HEC: High endurance control; QET: Qualified endurance training; QEC: Qualified endurance control. Pre-B: Before the baseline test; Post-B: After the baseline test; Pre-E: Before the efficacy evaluation test; Post-E: After the efficacy evaluation test. *P < 0.05, **P < 0.01. $\bar{x} \pm s$.下载:
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2.2.6 血压
基础测试前和基础测试后脉压在训练组和对照组之间差异均无统计学意义（均P＞0.05）。HET组效果评价测试前的脉压高于基础测试前（t＝－3.736，P＜0.01），效果评价测试后脉压亦高于基础测试后（t＝－3.791，P＜0.01），而QET组、HEC组、QEC组均无此变化（均P＞0.05）。HET组效果评价测试后的收缩压高于基础测试后（t＝－3.411，P＜0.01），QEC组效果评价测试后收缩压低于基础测试后（t＝3.078，P＜0.01），而QET组、HEC组均无显著变化（均P＞0.05）；HET组和QET组基础测试后的收缩压均低于相应对照组（t＝－2.214、－2.796，均P＜0.05），而HET组和QET组效果评价测试后的收缩压与相应对照组比较差异均无统计学意义（均P＞0.05）。舒张压在各组热习服训练前后差异均无统计学意义（均P＞0.05）。以上结果说明，热习服训练未改变受训人员的整体血压水平。见图 8。
图 8 各组受试者在不同测试阶段的血压变化Fig. 8 Changes in blood pressure across different testing phases in each group of subjectsA: Changes in pulse pressure; B: Changes in SBP; C: Changes in DBP. HET: High endurance training; HEC: High endurance control; QET: Qualified endurance training; QEC: Qualified endurance control. Pre-B: Before the baseline test; Post-B: After the baseline test; Pre-E: Before the efficacy evaluation test; Post-E: After the efficacy evaluation test. 1 mmHg＝0.133 kPa. *P < 0.05, **P < 0.01. $\bar{x} \pm s$. SBP: Systolic blood pressure; DBP: Diastolic blood pressure.下载:
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2.2.7 汗液电解质含量
与基础测试比较，效果评价测试期间HET、QET和HEC组受试者汗液中的钠、氯离子含量均降低（钠离子t＝2.465、6.624、3.225，均P＜0.05；氯离子t＝2.384、6.311、3.932，均P＜0.05），QEC组钠、氯离子含量均升高（t＝－2.601、－2.511，均P＜0.05）。效果评价测试期间，HET和QET组汗液中的钠、氯离子含量均低于相应对照组（钠离子t＝－2.661、－11.589，均P＜0.05；氯离子t＝－2.923、－11.758，均P＜0.01）。汗液中钾、钙、镁离子的含量在各组热习服训练前后比较差异均无统计学意义（均P＞0.05）。以上结果说明，采用该热习服训练方案可使受试者汗液中的钠、氯离子含量下降，达到热习服状态，但对汗液中的钾、钙、镁离子含量无显著影响。见图 9。
图 9 各组受试者在不同测试阶段的汗液电解质含量变化Fig. 9 Changes in sweat electrolyte concentration during different testing phases in each group of subjectsA: Na+ concentration; B: Cl－ concentration; C: K+ concentration; D: Ca2+ concentration; E: Mg2+ concentration. HET: High endurance training; HEC: High endurance control; QET: Qualified endurance training; QEC: Qualified endurance control. Pre-B: Before the baseline test; Post-B: After the baseline test; Pre-E: Before the efficacy evaluation test; Post-E: After the efficacy evaluation test. *P < 0.05, **P < 0.01. $\bar{x} \pm s$.下载:
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3 讨论
核心体温是衡量中暑风险的重要生理指标，因此热习服期间核心体温的变化是最直接反映机体对热应激响应的指标[11]。当机体核心体温随着热习服训练降低时，皮肤温度也随之降低。机体在不受外界干扰情况下，核心体温和皮肤温度升高均会导致心率加快，以增加皮肤血流量促进散热。但热习服训练后，在保证心输出量的同时，核心体温和皮肤温度获得适应性下降，因而导致心率减慢。心率降低表明心脏储备量增加，每搏输出量增大，心血管压力减小，这是热习服效益的直观体现[7, 12]。本研究在区分人员耐力素质后，分组开展热习服训练，并评估热习服训练对核心体温的影响，其中HET组核心体温的降幅比QET组更大，可能表明耐力素质越高获得热习服越快。但是心率指标表现出不一致性，QET组的平均心率和心率最大值在热习服训练后均降低，但是HET组的心率指标不降反升。结合WBGTo分析，可知HET组基础测试时的WBGTo仅为18.7~19.4 ℃，而效果评价测试时WBGTo高达27.5~33.7 ℃，因此HET组心率不降反升可能是基础测试阶段气温过低而效果评价测试时气温升高导致的。
血氧饱和度也是热射病现场急救及实验室监测需重点评估的指标，热射病患者的呼吸支持目标以血氧饱和度维持在94%~99%为宜[13]。为防止热习服训练引起热相关疾病，同时为了研究不同耐力素质人员在热习服训练过程中血氧饱和度的差异变化，本研究分析了不同耐力素质人员在热习服训练前后血氧饱和度的变化，结果显示HET组受试者经热习服训练后血氧饱和度下降，QET组则上升，但均在标准范围之内。既往研究报道，持续8周的热水浴治疗能扩张血管、改善内皮功能和动脉顺应性，并降低动脉硬度和血压[14]，且大鼠在4周的热习服干预后其心率、心血管压力和血压降低[15]，热习服训练还可造成动脉血压的适应性改变[16]。但在本研究中，整体血压在热习服训练后无明显变化。
目前普遍认为热习服训练后出汗量增加，主要目的是通过汗液蒸发降低核心体温，使核心体温不至于过高而导致热相关疾病发生[17-18]。在热习服训练中，机体代谢率增加，产热增多，汗液蒸发成为机体散热的主要途径。汗液是由表皮内的汗腺产生的一种低渗液体，主要由水组成（约占99%），也含有电解质（包括钠、钾、氯、钙、镁等离子）、乳酸、尿素、氨基酸、激素等物质[19-20]。研究表明，经过7 d的热习服适应性训练，汗液中的钾、钠、氯离子含量及乳酸浓度呈现逐渐下降趋势[21-22]。在本研究中，收集基础测试和效果评价测试期间的汗液进行电解质含量检测，发现在不同耐力素质人群中，受试者汗液中的钠、氯离子含量均下降，机体达到热习服状态，但该热习服训练方案对受试者汗液中的钾、钙、镁离子含量无显著影响。
本研究中不同耐力素质人员饮水量的差异性变化可能与测试阶段环境温度波动相关。HET组在基础测试阶段WBGTo仅18.7~19.4 ℃，效果评价测试阶段骤升至27.5~33.7 ℃，高温导致出汗量增加、水分丢失增多，可能使训练期间饮水量明显增加。而QET组基础测试与效果评价测试阶段WBGTo接近（20.5~23.2 ℃ vs 23.1~23.8 ℃），热应激强度差异小，且经12 d热习服训练后机体水分利用效率提升，饮水量反而减少。饮水量变化提示解读热习服训练对饮水量的影响时，需充分考虑环境温度的混杂作用。未来研究可通过控制环境温度或采用协变量分析，进一步明确热习服训练与环境温度对饮水量的交互影响机制。
热环境下的训练时长和暴露时间也可影响热习服训练效果，根据训练时间分为短期（＜7 d）、中期（8~14 d）和长期（＞14 d）[23]，但目前对于最佳的热习服训练时长仍然争议较大。文献报道，热习服效果最大化的训练时长应至少达到2周[24]。徐雅文等[25]通过在高温高湿密闭舱内采用跑步机进行热习服训练，发现单次热暴露时间越长，热习服训练效果越显著。《部队热习服指南》指出，热习服训练周期须连续进行10~14 d[26]。本研究依据耐力素质差异划分受试者，开展不同时长的热习服训练，取得了理想效果。耐力优秀组和耐力合格组在分别进行连续7 d和12 d高温环境热习服训练后，均获得了热习服，这既验证了既往文献报道的热习服一般规律，又区分了不同耐力素质人员的热习服训练时长差异，为针对不同个体科学化实施热习服训练方案提供了理论支撑。此外，本研究采用室外环境开展热习服训练，训练期间实时监测环境WBGTo，及时调整运动负荷强度，并同步追踪人体生理指标变化，最终在天然热环境条件下实现了优良的热习服训练效果，打破了对室内热环境严苛控制条件的依赖，更贴近实际应用场景。
综上所述，本研究通过区分不同耐力素质人群，发现与耐力合格人员相比，耐力优秀人员热习服训练后的核心体温、汗液中钠和氯离子含量均大幅降低，且耐力优秀人员更快获得热习服。此外，本研究热习服训练在天然室外环境开展，更契合实际使用场景需求，同时监测了多种生理指标，描述并评估了热习服获得的评价指标，对预防热相关疾病和保障特殊人群（如运动员、消防员等）的健康具有重要指导意义。然而，为了消除性激素波动对研究指标的混杂干扰，确保结果的稳定性，本研究仅纳入健康成年男性为受试对象，研究结论及本研究提出的热习服训练方案是否适用于女性人群有待进一步验证，性别差异对本研究核心结果的潜在影响也将在后续研究中重点探究。
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图 1 各组在不同测试阶段的训练强度
Fig. 1 Training intensity of each group during different testing phases
HET: High endurance training; HEC: High endurance control; QET: Qualified endurance training; QEC: Qualified endurance control.
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图 2 各组在不同测试阶段的平均WBGTo
Fig. 2 Mean WBGTo during different testing phases in each group
HET: High endurance training; HEC: High endurance control; QET: Qualified endurance training; QEC: Qualified endurance control; WBGTo: Wet-bulb globe temperature outdoor.
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图 3 各组受试者在不同测试阶段的平均直肠温度变化
Fig. 3 Changes in mean rectal temperature across different testing phases in each group of subjects
HET: High endurance training; HEC: High endurance control; QET: Qualified endurance training; QEC: Qualified endurance control. **P < 0.01. $\bar{x} \pm s$.
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图 4 各组受试者在不同测试阶段的心率变化
Fig. 4 Changes in heart rate across different testing phases in each group of subjects
A: Changes in mean heart rate; B: Changes in maximum heart rate. HET: High endurance training; HEC: High endurance control; QET: Qualified endurance training; QEC: Qualified endurance control. *P < 0.05, **P < 0.01. $\bar{x} \pm s$.
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图 5 各组受试者在不同测试阶段的体重减少量变化
Fig. 5 Changes in body weight loss across different testing phases in each group of subjects
HET: High endurance training; HEC: High endurance control; QET: Qualified endurance training; QEC: Qualified endurance control. **P < 0.01. $\bar{x} \pm s$.
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图 6 各组受试者在不同测试阶段的饮水量变化
Fig. 6 Changes in water intake across different testing phases in each group of subjects
HET: High endurance training; HEC: High endurance control; QET: Qualified endurance training; QEC: Qualified endurance control. *P < 0.05, **P < 0.01. $\bar{x} \pm s$.
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图 7 各组受试者在不同测试阶段的血氧饱和度变化
Fig. 7 Changes in blood oxygen saturation across different testing phases in each group of subjects
HET: High endurance training; HEC: High endurance control; QET: Qualified endurance training; QEC: Qualified endurance control. Pre-B: Before the baseline test; Post-B: After the baseline test; Pre-E: Before the efficacy evaluation test; Post-E: After the efficacy evaluation test. *P < 0.05, **P < 0.01. $\bar{x} \pm s$.
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图 8 各组受试者在不同测试阶段的血压变化
Fig. 8 Changes in blood pressure across different testing phases in each group of subjects
A: Changes in pulse pressure; B: Changes in SBP; C: Changes in DBP. HET: High endurance training; HEC: High endurance control; QET: Qualified endurance training; QEC: Qualified endurance control. Pre-B: Before the baseline test; Post-B: After the baseline test; Pre-E: Before the efficacy evaluation test; Post-E: After the efficacy evaluation test. 1 mmHg＝0.133 kPa. *P < 0.05, **P < 0.01. $\bar{x} \pm s$. SBP: Systolic blood pressure; DBP: Diastolic blood pressure.
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图 9 各组受试者在不同测试阶段的汗液电解质含量变化
Fig. 9 Changes in sweat electrolyte concentration during different testing phases in each group of subjects
A: Na+ concentration; B: Cl－ concentration; C: K+ concentration; D: Ca2+ concentration; E: Mg2+ concentration. HET: High endurance training; HEC: High endurance control; QET: Qualified endurance training; QEC: Qualified endurance control. Pre-B: Before the baseline test; Post-B: After the baseline test; Pre-E: Before the efficacy evaluation test; Post-E: After the efficacy evaluation test. *P < 0.05, **P < 0.01. $\bar{x} \pm s$.
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表 1 各组受试对象的基础特征
Table 1 Basic characteristics of each group of subjects
$\bar{x} \pm s$ Group n Body height/cm Body weight/kg Body mass index/(kg·m－2) High endurance training 60 170.69±4.70 63.93±6.13 21.86±1.79 Qualified endurance training 50 172.32±4.38 65.71±6.19 22.11±1.65 High endurance control 30 172.67±4.16 63.90±4.25 21.44±1.43 Qualified endurance control 30 170.57±5.70 65.87±7.35 22.63±2.16 -
[1] Lenton T M, Xu C, Abrams J F, et al. Quantifying the human cost of global warming[J]. Nat Sustain, 2023, 6(10): 1237-1247. DOI: 10.1038/s41893-023-01132-6. [2] Wong C. What is the hottest temperature humans can survive? These labs are redefining the limit[J]. Nature, 2024, 632(8026): 713-715. DOI: 10.1038/d41586-024-02422-5. [3] Xu Y, Zhao Y, Gao B. Effects of hot and humid environments on thermoregulation and aerobic endurance capacity of Laser sailors[J]. J Exerc Sci Fit, 2022, 20(4): 283-290. DOI: 10.1016/j.jesf.2022.06.003. [4] Brocherie F, Millet G P. Is the wet-bulb globe temperature (WBGT) index relevant for exercise in the heat?[J]. Sports Med, 2015, 45(11): 1619-1621. DOI: 10.1007/s40279-015-0386-8. [5] 许毅枭, 龚奕顺, 钟迦发, 等. 运动员的热习服: 生理机制、应用方案与发展方向[J]. 中国运动医学杂志, 2025, 44(7): 581-590. DOI: 10.3969/j.issn.1000-6710.2025.07.009. [6] Mulholland A M, Yoder H A, Wingo J E. Effect of work-to-rest cycles on cardiovascular strain and maximal oxygen uptake during heat stress[J]. Int J Environ Res Public Health, 2023, 20(5): 4580. DOI: 10.3390/ijerph20054580. [7] Marchand M, Gin K. The cardiovascular system in heat stroke[J]. CJC Open, 2022, 4(2): 158-163. DOI: 10.1016/j.cjco.2021.10.002. [8] McIntyre R D, Zurawlew M J, Oliver S J, et al. A comparison of heat acclimatization by post-exercise hot water immersion and exercise in the heat[J]. J Sci Med Sport, 2021, 24(8): 729-734. DOI: 10.1016/j.jsams.2021.05.008. [9] Solomon T P J, Laye M J. The effect of post-exercise heat exposure (passive heat acclimatization) on endurance exercise performance: a systematic review and meta-analysis[J]. BMC Sports Sci Med Rehabil, 2025, 17: 4. DOI: 10.1186/s13102-024-01038-6. [10] 王俊骎, 宋杰, 李滨旭, 等. 基于可视化连续监测技术的成年男性热习服训练负荷规律与评价指标筛选研究[J]. 海军军医大学学报, 2026, 47(8): 1008-1016. DOI: 10.16781/j.CN31-2187/R.20260067. [11] Daanen H A, Jonkman A G, Layden J D, et al. Optimising the acquisition and retention of heat acclimatization[J]. Int J Sports Med, 2011, 32(11): 822-828. DOI: 10.1055/s-0031-1279767. [12] 夏铁城, 张新, 张智, 等. 军人热习服的相关问题研究[J]. 体育科技文献通报, 2022, 30(12): 261-265. DOI: 10.19379/j.cnki.issn.1005-0256.2022.12.069. [13] 宋景春, 宋青, 张伟, 等. 中国热射病诊断与治疗指南(2025版)[J]. 解放军医学杂志, 2025, 50(4): 367-386. DOI: 10.11855/j.issn.0577-7402.0506.2025.0328. [14] Pizzey F K, Smith E C, Ruediger S L, et al. The effect of heat therapy on blood pressure and peripheral vascular function: a systematic review and meta-analysis[J]. Exp Physiol, 2021, 106(6): 1317-1334. DOI: 10.1113/EP089424. [15] Moran D, Shapiro Y, Meiri U, et al. Heat acclimatization: cardiovascular response to hot/dry and hot/wet heat loads in rats[J]. J Basic Clin Physiol Pharmacol, 1996, 7(4): 375-387. DOI: 10.1515/jbcpp.1996.7.4.375. [16] 李国雨, 郭峰, 汪琢, 等. 热习服对心血管系统的保护作用及其机制研究进展[J]. 生理学报, 2025, 77(5): 820-838. DOI: 10.13294/j.aps.2025.0050. [17] 鞠晓北, 王长海, 屠志浩, 等. 军事作业中热习服训练及相关耐热策略的研究进展[J]. 职业与健康, 2023, 39(18): 2588-2592. DOI: 10.13329/j.cnki.zyyjk.2023.0454. [18] 宁波, 韩玉明, 樊凤艳, 等. 应用热耐力检测方法评估热习服效果的研究[J]. 空军航空医学, 2022, 39(4): 132-135. DOI: 10.3969/j.issn.2097-1753.2022.02.011. [19] Delgado-Povedano M M, Castillo-Peinado L S, Calderón-Santiago M, et al. Dry sweat as sample for metabolomics analysis[J]. Talanta, 2020, 208: 120428. DOI: 10.1016/j.talanta.2019.120428. [20] 张正, 朱晗玉, 罗烨, 等. 体能训练疲劳状态对汗液指标的影响[J]. 标记免疫分析与临床, 2025, 32(1): 25-29, 51. DOI: 10.11748/bjmy.issn.1006-1703.2025.01.005. [21] 肖辉, 朱钊民, 雷德桥. 湿热环境习服训练的人体汗盐成分变化[J]. 军事体育学报, 2014, 33(1): 119-122. DOI: 10.3969/j.issn.1671-1300.2014.01.042. [22] 李海波. 基于多因素的热习服获得能力评价研究[D]. 北京: 军事科学院, 2024. [23] 刘诗杰. 14天热习服训练提升高温环境下有氧运动能力[C]//第七届贵州省体育科学大会论文摘要集. 2024: 371-372. DOI: 10.26914/c.cnkihy.2024.048118. [24] 刘瑞东, 刘建秀, 李钊, 等. 热环境对不同冲刺能力的影响和训练启示[J]. 山东体育学院学报, 2019, 35(3): 90-98. DOI: 10.14104/j.cnki.1006-2076.2019.03.015. [25] 徐雅文, 朱能, 张志宇. 日训练时长对热湿环境下人员热适应性的影响[J]. 暖通空调, 2019, 49(10): 113-116, 128. DOI: 10.19991/j.hvac1971.2019.10.023. [26] 宁波, 宋青. 《部队热习服指南》解读[J]. 空军医学杂志, 2018, 34(4): 276-278, 289. DOI:10.3969/j.issn. 2095-3402.2018.04.018.
