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 热应激对脑的影响脑组织对温度及缺血极为敏感, 而颅腔的解剖特点是相对密闭, 利于贮热不利于散热。颅内温度决定于脑循环血量和血液,运动中肌肉工作产生的热通过脑循环引起脑温的快速升高, 升高速度和幅度比颅外器官(如中耳鼓室、鼓面)更快更大。脑组织对温度及缺血有特殊敏感性, 运动热应激下脑功能下降比肌肉更为明显。肌电与脑电的研究表明,运动热应激下大脑皮层下行的神经冲动的减弱早于肌肉兴奋性的下降。除了脑温度,运动热应激导致脑工作能力下降的另一个原因是大脑供血的减少。耐力项目运动员在 39.5℃环境中进行耐力性运动时脑血流供应比 20℃下相同强度运动时低 18%, 同时脑循环动 - 静脉氧差及脑动 - 静脉糖差增加 7%,脑血流速度下降,动 - 静脉氧差和动 - 静脉糖差增加表明脑组织缺血和能量供应不足。运动热应激下脑血流的减少与皮肤及肌肉循环的加强有直接关系,在运动热应激下,皮肤和肌肉都有优先占有血液的机制。血氨的升高所引起的毒性增加也是运动热应激下影响脑功能的重要因素。运动热应激(35℃)下,血氨的浓度比相同相对强度的单纯运动(15℃)下高。而且运动热应激下机体血氨浓度上升幅度是次黄嘌呤核苷磷酸的数倍, 提示此时氨的来源不仅是嘌呤核苷酸循环,可能还有蛋白质降解和氨基酸的脱氨基作用。

热应激对内脏机能的影响消化系统及泌尿系统在运动中血液供应代偿性减少, 但运动中代谢产物增多又加大了肾、肝等器官的工作负荷,特别是肝脏,对于对于维持血糖及解除运动中产生的氨极其重要。热应激及热脱水导致肝糖元分解加强,血糖升高,但肌肉利用血糖的量并不增加。肝血流量下降导致肝糖元分解和糖异生能力下降以及血氨的增加, 从而使长时间运动后期出现低血糖及血氨堆积的可能性增加。肾脏供血的过分减少,使机体对水、盐的代谢功能降低。

热环境对心血管系统的影响运动热应激加重心血管系统负荷, 在相同运动负荷下心率更快,每搏输出量更小,心输出量更小。人在剧烈或大运动量运动时,体内耗能增加,其中消耗的能量只有少部分(25%)用于机械做功,而大部分(75%)转化为热的形式,引起体温升高。机体耗氧量和产热量增加,导致心血管负担加重,能量代谢增强,机能下降。动物实验表明,高热使血液的流变性发生改变,如果高热对机体血液流变性的影响持续下去,可导致微循环负荷加重,红细胞在微血管中流动不畅。当聚集的红细胞流经细小毛细血管时易造成阻塞,从而影响微循环对组织的灌流,最终导致组织细胞缺血缺氧,出现一系列严重的代谢紊乱。

热脱水与生理机能在高温高湿环境中运动导致的脱水是影响运动能力的重要因素。水的丢失、电解质及微量元素(盐和水)流失将影响人体机能包括运动能力。钾、钠等离子是细胞兴奋及神经传导的重要离子基础, 钙离子与细胞信息传递及心脏、骨骼肌的收缩有关,镁与 ATP 的代谢有关,而铁则与运动中氧的供应有关,这些物质的流失在运动中或运动后会对人体机能造成严重损伤。热应激合并机体脱水对机能的消极影响比单纯热应激或单纯脱水更明显。脱水导致运动的肌肉血液供应减少,但脱水对肌肉代谢的影响较小, 影响肌肉代谢的主要还是肌温及体温。脱水程度、环境温度、相对湿度、运动方式及运动员的适应水平水平共同影响运动员身体机能。如主观用力感提高,动作准确性降低, 一定强度下心率高心输出量、每搏输出量降低血浆渗透压及尿渗透压升高肝脏乳酸循环水平降低、乳酸阈降低泌汗阈升高。

热应激与运动成绩高温高湿对短时高强度运动能力无不利影响, 如短跑运动员运动成绩不受热应激的影响,甚至还有可能提高。热应激对氧动力学没有明显的影响,但对最大吸氧量有明显的影响,从而影响耐力, 特别是对女子耐力影响更明显,1996 年亚特兰大奥运会期间女运动员受到热危害比男子明显。女运动员身体成份中脂肪比例高对散热不利, 而黄体酮升高也导致体温的升高并通过作用于下丘脑的有关神经元导致调定点和升高。

科学合理的补液包括补充水、电解质和糖,肌酸等,是针对运动热应激中肌温、脑温问题及脱水问题而采取的措施。适当浓度的含糖饮液效果较好,但应注意含糖饮液有可能使体温升高。虽然含糖饮液比纯水更能升高血糖,但在运动热应激下,肌肉摄取糖的能力降低, 因此补液时间应考虑到对长时间运动后期防止血糖降低及进一步脱水有利。消化道补液比静脉注射好,有利于避免运动中血乳酸的堆集,虽然注射补液对血容量的快速恢复更为有效,但对运动能力的影响并不优于消化道补液。运动前快速扩张血容量对运动过程中体温调节能力并无影响。低温饮料更利于降温的观点值得怀疑, 比较 38℃、0.5℃、19℃三种饮料对运动员长时运动中直肠、皮肤温度及出汗率的影响后发现,低温饮料只能在饮用后暂时降低体温, 但由此引起的汗腺敏感性下降最终导致出汗的减少和体温的升高。因此科学合理的补液对降低热应激损伤十分重要。

提高热应激适应水平与运动能力一样,运动热应激的适应可以通过训练获得。单纯的热习服及单纯的有氧适应, 可能会改善运动热应激下机体的运动及体温调节能力, 有氧适应可使耐受的极限体温增高及持续时间延长。但理想的运动热应激适应必须是运动应激与热应激同时施加于运动员机体才能获得。运动热应激下,最大吸氧量越大的受试者出汗量越低, 说明有氧训练可以减轻高温下的脱水。有氧训练者皮肤汗阈较低,皮肤汗腺对温度刺激的敏感性较强,而其它器官(如心血管系统)对热刺激的敏感性降低,这些适应对体液的保持,体温调节及缓解生理负荷均有利。高水平运动员从 20℃到适应 35℃要 4~7d。近年来欧洲各国十分重视运动热应激的适应,如 1996 年亚特兰大奥运会前,英、俄、法、澳便在佐治亚洲建立训练营以取得对湿热天气的适应。

运动热应激导致的脑温、肌温、体温升高及脱水分别对运动员的运动能力产生特定影响, 这些因素通常是共同作用于人体的,其综合作用效果会放大。在大多数情形下，热应激最先导致脑工作能力的下降，并进一步影响肌肉的工作能力。单纯运动应激与单纯热应激不能获得运动热应激的适应, 只有运动应激与热应激的联合刺激才可以获得有效的运动热应激适应。长时间的运动热应激最终导致机体脱水并引起一系列的生理反应损害运动能力，以此运动中的科学补液是提高运动员在热环境中运动能力的有效途径。