氢气二氧化碳冷水泡促进运动恢复

运动后冷水浸泡已成为竞技体育界的一种常见做法。运动员每天进行训练以提高表现，可能一天参加多次比赛，有时甚至连续参加。因此，发现比赛期间的身体锻炼策略和最有效的恢复方案对于提高表现和预防与疲劳相关的伤害至关重要。冷却是最常见的急性期治疗方法之一。特别是，运动后冷水浸泡(CWI)已被报道可以降低肌酸激酶等肌肉损伤标志物，并减少肌肉疲劳和肌肉酸痛。

然而，最近的研究表明，冷却刺激会引起血管收缩，从而降低血流并延迟受伤组织的恢复。考虑到这一矛盾，我们一直在寻求创新的恢复方法，以促进畅通的血流，同时利用冷却的抗炎和止痛效果。

本工作的目的是综述溶解在水中的二氧化碳和溶解在水中的二氧化碳和氢气(H2)气体对健康受试者运动表现的生理影响。本短评基于我们的先前文献来确定潜在的运动表现恢复和未来研究的可能性。

该论文主要作者来自日本同志社大学运动和健康科学系和西九州大学康复科学系。

文献综述

冷水浸泡(CWI)

冷水浸泡是一种低温疗法，其中整个身体都浸泡在冷水中，它已经变得非常受欢迎。然而，关于冷水浸泡对表现恢复的影响，既有积极的观察，也有消极的观察，也没有达成共识。在2020年对男性运动员的一项荟萃分析中，阻力训练后冷水浸泡减弱了肌肉力量的改善。另一项研究建议，冷水浸泡提供的冷却刺激可能引起血管收缩，从而降低血流。以前的研究集中在血液中乳酸清除动力学上，强调了血流与乳酸清除之间显著的关系。冷水浸泡的冷却刺激导致血管收缩，这可能会潜在地延迟恢复介质的到来并抑制乳酸和其他炎症物质的清除，通过降低血流。尽管没有关于冷水浸泡的短期和长期效果的共识，但显然，对受伤肌肉的有效冷水浸泡治疗必须解决血流减少的问题。

二氧化碳血管扩张

将溶解在水中的二氧化碳外部暴露作为一种热疗使用，据报道有以下效果：周围血管扩张、血流增加和热量保留。Hartmann报告说，大约3%的二氧化碳通过皮肤生理性释放。然而，当二氧化碳浓度饱和周围环境时，二氧化碳吸收也通过皮肤发生，既通过气体形式也通过含有碳酸的水。当皮肤吸收或渗透时，二氧化碳通过缓冲产生氢离子。这些离子作用于皮肤血管的平滑肌，特别是前毛细血管的小动脉，诱导血管平滑肌的松弛。这种松弛导致血管扩张和随后皮肤血流量增加。此外，有迹象表明碳酸泉水的血流增强效果不仅影响表面组织，还延伸到肌肉。

冷水浸泡期间的血管扩张

关于涉及冷水和二氧化碳组合的恢复的研究很少。为了确认二氧化碳的血管扩张效应是否可以在冷水浸泡的背景下被激活，我们进行了一项基础研究。我们在20°C下准备了冷水浸泡（CWI）和二氧化碳浓度超过1000 ppm的冷水浸泡（C-CWI），并评估了当一条腿浸入到膝盖时生理参数和组织氧合动力学的变化。我们的研究表明，与CWI相比，在C-CWI中，动脉血流的增加更为显著。此外，在浸泡后的18分钟恢复期间，我们观察到热量散失明显加快。随后的自行车运动后性能测量研究证实了C-CWI显著降低了深部体温并加速了乳酸清除。从运动表现恢复的角度来看，我们发现在水中浸泡后乳酸清除加速与骑行效率或骑行峰值踏频下降之间存在强相关性。我们之前研究中的这些观察结果强调了通过浸泡在冷碳酸水中进行恢复的有效性。

氢气的抗氧化作用

高强度运动后立即暴露于溶解的氢气分子（H2）气体中也被尝试作为一种减少炎症和肌肉损伤的策略。氢气可以通过多种途径被身体吸收，包括饮用和浸泡。氢气被认为是一种选择性地中和细胞中的羟基自由基和过氧化亚硝酸盐，并表现出对氧化应激的细胞保护作用。例如，Kawamura等人使用视觉模拟量表评估了延迟性肌肉酸痛（DOMS）相关的疼痛。他们指出，尽管氢气浸泡不会影响炎症反应，但通过氢气浸泡可以缓解DOMS的疼痛水平。

我们最近的研究表明，通过在冷水浸泡中结合溶解的二氧化碳和氢气（CH-CWI）可能减轻几种典型的发生在离心运动后48-72小时的症状。具体来说，在CH-CWI组中，最大自主等长收缩力矩、反向跳跃高度和膝关节屈曲活动范围等指标没有显著下降，而其他组（对照组、CWI组和C-CWI组）则显示出这些变量的显著下降。此外，回声强度和组织硬度在CH-CWI组中没有显著增加。然而，目前尚不清楚氢气在CH-CWI中如何促进活性氧物质（ROS）的清除以及抑制炎症和肌肉损伤。

在这里，我们提供了冷水浸泡与二氧化碳和氢气的结果数据作为参考。我们对20名经过训练的男性运动员（年龄20.6±1.2岁，身高173.1±5.1厘米，体重69.9±7.0千克；平均值±标准差（SD））进行了随机分组（①对照组、②CWI组、③C-CWI组和④CH-CWI组）。

在三个CWI组中，所有参与者都在第一个高强度Wingate无氧测试（WAnT）结束后立即在一个温度为20ºC的浴池中浸泡20分钟。在恢复干预后，参与者进行了第二次WAnT（图1）。他们的心率、核心体温、血乳酸和包括羟基自由基（･OH）在内的活性氧物质在第一眼休息（BL）、第一次WAnT结束时（WAnT①）、恢复干预（WI20）和第二次WAnT结束时（WAnT②）四个时间点进行了四次测量。电子自旋共振（ESR）自旋捕获方法能够检测到ROS并使用多重自由基清除（MULTIS）方法评估･OH消除活性。结果显示，只有在CH-CWI组中观察到从第一次测试到第二次测试的平均功率输出增加率与･OH清除活性增加率之间的显著相关性（n=5，r=0.89，p<0.05)(图2).

结论

我们调查了新的CWI方法，即通过外部暴露于溶解的二氧化碳和氢气是否会对运动员的疲劳、体温升高和能量效率产生有效影响。研究证实，富含二氧化碳的CWI显著增加了动脉血流并促进了热量散发。此外，这种增强的血流被认为有助于乳酸的快速清除。基于这些发现，可以合理地得出结论，将二氧化碳纳入CWI有明显的益处。这种治疗有效地解决了与冷却相关的血流减少的问题。

此外，通过在C-CWI中加入氢气，有迹象表明可能缓解由离心运动引起的DOMS的一些症状。这表明CH-CWI可能减少肌肉炎症，显示出氢气的积极抗炎作用。已经确定氢气增强了･OH清除活性，并且我们的参考数据揭示了･OH清除活性与Wingate测试平均功率增加之间的相关性。需要进一步分析以了解二氧化碳和氢气之间的相互作用机制。