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WASSUP:超马补钠量与比赛表现的前瞻观察研究

Prospective Observational Study of Weight-based Assessment of Sodium Supplements on Ultramarathon Performance (WASSUP)

作者:Lipman GS、Hew-Butler T、Phillips C、Krabak B、Burns P

非官方中文翻译,含机器辅助翻译与数值核验;原文参考文献保留英文。图像及在线附件请查原始来源。

原文许可:CC-BY-4.0

来源:Sports Medicine - Open · 7:13

摘要

背景

钠补充剂在耐力跑中无处不在,但其对运动表现的影响一直备受争议。本研究的目的是评估钠补充作为基于体重的预测因子对超级马拉松跑者比赛表现的影响。

方法

在智利、巴塔哥尼亚、纳米比亚和蒙古举行的250公里(155英里)多阶段超级马拉松的6个赛段中80公里(50英里)赛段期间进行的前瞻性观察研究。通过体重变化测量的终点水合状态、即时检验血清钠和问卷提供了钠摄入类别,分别以体weight调整速率和总钠消耗量的33百分位和66百分位划分,然后分析其与比赛表现、钠代谢异常和水合状态的显著关系。

结果

共纳入二百六十六名参与者,其中217人(82%)具有完整的钠补充速率数据,174人(80%)具有终点血钠数据,161人(74%)同时具有赛前体重和总钠摄入数据,可用于按体重分析。钠摄入量范围为131–533 mg/h/kg (2–7.2 gm),对配速、比赛时间或五分位排名均无统计学显著影响。将钠摄入量作为连续变量分析,或对109名(68%)血钠正常跑者进行亚组分析时,结论均未改变。控制按体重调整的钠摄入量后,表现与水合状态的相关性较弱(r = −0.152, 95% CI −0.348–0.057)。脱水跑者的表现优于过度水合跑者:成绩位于前25百分位的完赛者中,11%处于脱水状态,过度水合者为2.8%;前者配速快3.6 min/km,完赛时间快4.6 h。

结论

未发现钠补充剂摄入与超级马拉松表现之间存在关联。脱水跑者的表现最佳。这强化了避免过度水合的信息。

补充信息

在线版本包含补充材料,可在10.1186/s40798-021-00302-0获取。

关键词:电解质,补充剂,运动表现,超级马拉松,跑步,耐力,脱水,过度水合,运动相关性低钠血症

要点

  • 钠补充剂摄入与超级马拉松比赛配速、完成时间或完赛排名无显著关联。
  • 虽然表现与水合状态相关性较差,但脱水跑者的表现显著优于过度水合跑者,配速快3.6 min/km,完赛时间快4.6 h。
  • 超级马拉松跑者补充钠与超级马拉松表现无关。避免过度水合可能改善表现。

背景

过去十年,全球超级马拉松参与人数增加了345%,高于马拉松49%的增幅[1],83–96%的长距离跑者在比赛中定期摄入钠补充剂[2]。大多数耐力运动员认为电解质补充对于预防肌肉痉挛、恶心和低钠血症是必要的[3]。然而,大多数研究未能证明钠摄入与肌肉痉挛之间的关联[4],或补充剂对低钠血症具有保护作用[2], [3], [5]–[7]。由于运动期间液体消耗对低钠血症的贡献大于钠补充不足[8],潜在的增能效益可能被耐力赛事中钠溶液过度水合的风险所掩盖[6], [9]。

血清钠是一种生理调节变量,耐力运动期间的汗液产生导致该电解质以及总体水分的丢失[10]。个体间汗钠速率和成分差异很大,在10至90 mmol/L之间[11]。对钠过度和不足摄入的反应主要通过适应性肾脏机制纠正[12],即使对极低膳食钠摄入也是如此[12], [13]。此外,有证据表明肾外钠储存和释放发生在软组织和骨骼中[14]。在热应激期间,有研究提出汗钠输出随膳食摄入而变化[3],且钠适口性增加[15]。这些生理机制守护钠稳态,这对耐力运动期间钠补充的假定必要性提出了质疑。

钠补充是许多商业产品(如运动饮料)的目标,并被纳入运动营养指南[16], [17]。人们普遍认为耐力运动期间需要补充电解质以维持最佳液体稳态并防止表现下降[18], [19]。虽然总体水丢失可能损害高强度运动的表现[20],但这并未在具有较大液体亏缺的耐力运动中反映出来[21]。支持钠补充在耐力运动或完赛状态中具有表现益处的证据很少[22], [23]。研究发现,服用盐片与不摄入电解质者在铁人三项比赛时间上无差异[5], [6], [24],钠浓度对4 h内跑步距离无益处[25],或超级马拉松完赛者与不摄入电解质的小组跑者之间比赛时间无差异[26]。由于仅有相对较小的耐力跑研究调查了钠补充对表现的影响,在更大队列中分析基于体重的钠摄入速率可为这一辩论提供进一步见解。本研究的目的是评估钠补充作为超级马拉松跑者比赛表现基于体重预测因子的关联。我们的假设是这些变量之间不存在显著关联。

方法

设置

本研究是对一项前瞻性观察研究数据的分析,该研究用于研究气候对钠代谢异常的影响,研究在智利和巴塔哥尼亚(2017)以及纳米比亚、蒙古和智利(2018)举行的6阶段250公里(155英里)超级马拉松的5第赛段80公里(50英里)期间进行[7]。所有参与者在任何给定日获得相同量的水[约每10–12公里(6–7.5英里)1.5 L],必须携带所有自己的装备和至少2000 kcal/天(注册时核实),并且除携带的食物外不获得任何食物。由于比赛距离相似且需要相似的物流和身体需求,它们被合并分析[27]–[29]。

研究设计

所有能理解英语的RacingThePlanet©超级马拉松参赛者被邀请参与研究。在赛前注册期间,获得知情同意并记录基线人口统计学数据以及跑者的钠补充类型、速率和摄入策略。研究人员审查钠补充剂品牌以确认钠浓度,然后根据跑者的补充摄入速率和官方完赛时间计算钠量(补充数据表)。斯坦福大学医学院机构审查委员会批准了本研究,符合《赫尔辛基宣言》概述的伦理标准。

在比赛80公里(50英里)赛段开始前,使用电池供电的数字秤(SC-505 HoMedics;Commerce Tsp, MI)放置在坚固的水平面上测量体重(穿鞋和跑步装备,不包括背包)。比赛结束后立即在终点线重新称量研究参与者体重,并在赛后水合发生之前,通过即时检验i-STAT(Abbott Point of Care, NJ)从指尖血样进行现场血清钠、血尿素氮和肌酐分析。钠摄入速率通过总钠消耗量除以个人完赛时间计算。即时检验设备和数字秤在测量前均经过校准。

参与者特征

参与者根据中位数数据分布被分为33百分位和66百分位,类别为低钠消耗(< 200 mg/h;< 2.79 mg/h/kg)、中等(200–360 mg/h;2.79 mg/h/kg–4.78 mg/h/kg)或高(> 360 mg/h;> 4.78 mg/h/kg)。钠消耗也作为连续变量分析。使用以下定义:高钠血症 > 145 mmol L−¹,血钠正常135至< 145 mmol L−¹,低钠血症 < 135 mmol L−¹。水合状态基于体重变化,> 0%体重变化为过度水合,< 0至− 3%体重变化为正常水合,< − 3%体重变化为脱水[30]。每场比赛的炎热或寒冷气候类别使用先前完整描述的方法得出[7]。

统计分析

使用单因素方差分析(ANOVA)分析数值变量和卡方检验分析分类变量,以分析人口统计学和表现变量与钠消耗的显著关系。在单因素ANOVA的情况下,零假设是不同钠消耗组之间表现和人口统计学变量的均值无显著差异。同样,卡方检验用于评估分类变量分布与基于钠的分组的独立性。从钠消耗的角度来看,运动员的特征及其表现均被视为主要效应。最后,使用Pearson积矩相关检验平均配速与钠消耗速率之间的线性关系。为排除钠可能对表现较高或较低运动员产生不同影响的可能性,使用Pearson积矩相关比较配速相似跑者的表现与其钠消耗。该分析使用基于百分位的表现组(前10%、11–25%、26–50%、51–75%和低于75%)以及滑动窗口方法进行,其中每个运动员与表现最接近的19名其他运动员之间比较钠消耗和表现。为确保因钠代谢异常而遭受不良健康影响者不会偏倚结果,表现变量也在排除钠代谢异常者后进行分析。在血钠正常运动员的平行分析中,使用ANOVA、卡方和Pearson积矩相关对主要结局进行相同分析,以识别钠消耗与表现之间的潜在关系。由于已知热应激会增加口渴、出汗和补偿性水合需求[30],环境温度可能影响钠摄入并随后影响表现。炎热比赛的平均日间温度为92.8 °F(33.8 °C),寒冷比赛为57.7 °F(14.2 °C)[7],因此比赛温度以绝对值(平均日间温度)和分类(炎热或寒冷)形式作为控制变量纳入分析。为确定钠消耗组之间平均温度的潜在差异,使用Welch双样本t检验。对于分类温度(炎热或寒冷),使用卡方检验。在任一情况下,检验均用于评估零假设,即钠消耗不会因比赛温度而显著不同。可接受的1型错误设为5%(alpha = 0.05)用于统计检验解释,置信区间为95%。单变量相关和关系使用Pearson相关系数和线性最小二乘回归分析。所有分析使用统计软件R版本4.0进行。

结果

共纳入266名参与者,其中217名(82%)具有完整的钠补充率数据,174名(80%)具有赛后钠测量数据,161名(74%)同时具有赛前体重和钠摄入数据。除低钠组外,各钠摄入组之间人口学变量无显著差异;与另外两个钠组相比,低钠组体重指数更大且完成的超级马拉松更少(表1)。按体重计算的钠补充摄入率(mg/h/kg)与补水、钠异常或比赛表现等其他变量均无统计学显著关联(表2)。这一结果在非体重基础分析中未发生变化。[(mg/h),补充表1和2]当将钠摄入率作为连续变量检验时,未发现与百分位排名存在显著关联(图1)。

变量低钠摄入 均值(SD);中位数(最小值–最大值)中钠摄入 均值(SD);中位数(最小值–最大值)高钠摄入 均值(SD);中位数(最小值–最大值)P值
跑者特征,n(%)53(32.9)53(32.9)55(34.2)–
年龄,岁45(8.4);45(24–63)42(8.3);42(23–56)41(9.2);41(23–65)0.06
性别0.66
女性,n(%)15(28.3)19(35.9)19(35)
男性,n(%)38(71.7)34(64.2)35(64.8)
身高,cm174(8.8);175(157–188)177(8.1);177(158–193)175(8.2);177(160–195)0.3
体重(起始),kg76(13.4);74(52–106)73(10.9);74(58–101)72(10.5);73(52–94)0.26
BMI,kg/m²25(3.3);24(18–34)23(2.4);23(19–31)23(2.7);23(18–33)0.01
背包重量(起始),kg10(2);10(7–17)10(1.7);10(8–15)10(1.8);10(6–15)0.37
既往马拉松次数13(15.2);7(0–50)14(28.8);3(0–130)7(9.6);3(0–40)0.15
既往超级马拉松次数6(6.7);5(0–35)11(14.3);5(0–70)6(7.3);4(0–40)0.02
每周跑量,km72(35.4);70(20–175)62(31);60(16–160)81(93.6);60(25–700)0.28
最大每周跑量,km131(75.8);105(18–300)132(79);105(20–300)144(133.1);100(24–700)0.76
最长单次跑步121(109);88(14–700)118(83.3);100(12–400)117(72);90(30–330)0.97
变量低钠摄入 均值(SD);中位数(最小值–最大值)中钠摄入 均值(SD);中位数(最小值–最大值)高钠摄入 均值(SD);中位数(最小值–最大值)P值
跑者特征,n(%)53(32.9)53(32.9)55(34.2)–
体重变化,kg− 4(7.9);− 2(− 50–2)− 2(4.4);− 2(− 14–3)− 4(5.5);− 2(− 17–2)0.24
补水状态0.31
脱水,n(%)15(31.9)10(20)17(35.4)
正常水合,n(%)18(38.3)23(46)22(45.8)
过度水合,n(%)14(29.8)17(34)9(18.8)
血清钠,mEq141(5.8);140(126–158)140(6.3);140(126–158)142(5.8);140(133–160)0.38
肌酐,mg/dL1(0.3);1(0.5–1.8)1(0.5);1(0.5–3.7)1(0.3);1(0.1–1.8)0.62
钠摄入率,mg/h/kg132(55.5);122(25–235)269(66);250(175–450)533(260.7);450(267–1500)< 0.01
总钠摄入量,g2(1.2);2(0–6)4(1.6);4(1–9)7(3.6);7(3–18)< 0.01
钠诊断0.64
低钠血症,n(%)3(7.1)4(9.8)1(2.2)
高钠血症,n(%)10(23.8)8(19.5)9(20)
血钠正常,n(%)29(69.1)29(70.7)35(77.8)
比赛温度0.81
高温比赛,n(%)33(62.3)35(66)33(60)
低温比赛,n(%)20(37.7)18(34)22(40)
配速,min/km11(3);11(6–18)11(3.2);10(6–20)10(3);9(7–18)0.31
总比赛时间,h15(3.9);15(8–23)14(4.2);14(8–26)13(3.8);12(9–23)0.28
完赛排名,n(%)0.35
前10%7(14.3)8(15.4)7(14.3)
11–25%8(16.4)8(15.4)12(24.5)
26–50%9(18.4)13(25)17(34.7)
51–75%16(32.7)15(28.9)6(12.2)
> 75%9(18.4)8(15.4)7(14.3)

配速相近跑者的钠摄入与完赛五分位无显著相关(图2)。控制钠异常跑者后,对109名(68%)血钠正常参与者的亚组分析未发现钠摄入与表现结局存在显著差异(表3)。

变量低钠摄入 均值(SD);中位数(最小值–最大值)中钠摄入 均值(SD) 中位数(最小值–最大值)高钠摄入 均值(SD);中位数(最小值–最大值)P值
跑者特征,n(%)34(31.2)40(36.7)35(32.1)–
体重变化,kg− 3(4.2);− 2(− 14–2)− 3(5.1);− 2(− 14–2)− 5(5.8);− 2(− 16–2)0.44
补水状态
脱水,n(%)10(35.7)11(32.4)11(36.7)0.82
正常水合,n(%)11(39.3)13(38.2)14(46.7)0.82
过度水合,n(%)7(25)10(29.4)5(16.7)0.82
钠摄入率,mg/h135(46.1);129(40–200)266(51.7);250(210–360)577(264.8);495(370–1500)< 0.01
总钠摄入量,g2(1);2(1–4)4(1.1);4(2–7)8(3.2);7(3–18)< 0.01
配速,min/km11(3.3);11(6–18)11(3);9(6–18)11(3.3);10(7–18)0.85
总比赛时间,h15(4.3);14(8–23)14(3.8);12(8–23)14(4.2);13(9–23)0.84
完赛排名,n(%)
前10%4(12.1)5(12.8)3(8.8)0.98
11–25 %4(12.1)7(18)7(20.6)0.98
26–50 %9(27.3)11(28.2)10(29.4)0.98
51–75%9(27.3)8(20.5)6(11.7)0.98
> 75%7(21.2)8(20.5)8(23.5)0.98

共有101名(56%)跑者来自高温比赛,60名(44%)来自低温比赛。对配速相近的参与者按钠摄入率分析并按比赛温度分组,在高温与低温环境中未发现表现差异(图3)。控制体重校正钠摄入后,表现与补水状态相关性较差(r = − 0.152,95% CI − 0.348–0.057)。脱水跑者相比过度水合跑者表现更佳,前25百分位完赛者中有11%脱水(相比之下2.8%过度水合),配速快3.6 min/km,比赛时间快4.6 h(表4)。

变量脱水 均值(SD);中位数(最小值/最大值)正常水合 均值(SD);中位数(最小值/最大值)过度水合 均值(SD);中位数(最小值–最大值)P值
跑者特征,n(%)42(29.1)63(43.8)39(27.1)
年龄,岁45(7.4);45(28–63)42(8.8);43(23–65)42(9.5);43(26–57)0.26
性别
女性,n(%)16(38)16(25)12(31)0.38
男性,n(%)26(62)47(75)27(69)0.38
身高,cm176(7.7);173(164–193)177(8.4);178(158–189)175(9.2);177(157–195)0.53
体重(起始),kg73(13.2);72(52–103)75(10.9);74(55–105)75(11.3);75(57–107)0.59
BMI,kg/m²24(2.9);23(18–31)24(2.7);24(20–33)25(3.3);24(19–34)0.55
背包重量(起始),kg9(2.1);9(6–15)11(2.8);10(7–17)13(3.4);11(8–16)< 0.01
体重变化,kg− 10(7.6);− 10(− 50–3)− 2(0.8);− 2(− 3–0)1(0.7);1(0–2)< 0.01
血清钠,mEq141(4.3);140(133–153)142(6.8);140(124–160)139(5.4);139(126–156)0.05
钠摄入率,mg/h323(198.6);280(74–860)329(264.3);250(40–1500)279(156.4);240(83–768)0.52
总钠摄入量,g4(2.4);4(1–9)4(3.5);4(1–18)5(3.1);4(1–14)0.53
钠诊断< 0.01
低钠血症,n(%)1(2.4)1(1.9)6(18.8)
高钠血症,n(%)8(19.5)14(26.4)4(12.5)
血钠正常,n(%)32(78.1)38(71.7)22(68.8)
比赛温度0.31
高温比赛,n(%)19(45.2)49(77.8)24(60)
低温比赛,n(%)23(54.8)14(22.2)14(40)
配速,min/km9(2.1);9(6–14)11(2.8);10(7–18)13(3.4);13(6–20)< 0.01
总比赛时间,h12.4(2.9);12(8–20)14(3.7);13(9–23)17(4.3);18(8–26)< 0.01
完赛排名,n(%)< 0.01
前10%8(20)9(14.5)4(10)
11–25%8(20)18(29)0
26–50%14(35)17(27.4)6(15)
51–75%7(17.5)13(21)14(35)
> 75%3(7.5)5(8.1)16(40)

讨论

本研究发现,按体重计算的钠摄入率或在一场80 km(50 mi)超级马拉松持续时间内的钠摄入总量,均与以平均配速、比赛完成时间或完赛排名衡量的比赛表现无关。这些发现与既往耐力跑步研究一致[5], [6], [25], [26]。补充钠摄入总量为2–7.2 g,与既往关于该主题的研究相当[5], [6], [25], [26]。本研究的主要结局,即钠摄入与跑步表现无关,在按配速相近跑者分析、控制钠异常以及按温度极端情况分组跑者后均未改变。本研究进一步提供证据表明,钠补充并非超级马拉松比赛表现的重要影响因素。

运动前、运动中或运动后补充钠的主要优势是血浆容量扩张[13],因为含钠液体在运动期间比单纯水更能维持血浆容量[31]。然而,我们未观察到钠摄入率对补水水平的影响。相反,在马拉松[32]、铁人三项[33]、探险赛[34]和超级马拉松[27], [35], [36]中,观察到较大体重丢失与更好表现之间存在强反向关系。这与我们的观察一致:在控制体重校正钠摄入后,脱水跑者表现优于其他跑者。相反,过度水合者跑得更慢,完成超级马拉松所需时间多出超过4 h。理论认为,丢失3%总体重代表生理性正常水合,因为这是储存糖原氧化时释放的水的重量。较快跑者使用更多糖原储备从而获得更好完赛时间,这合理地构成了用于定义补水队列的体重丢失的一部分。钠摄入不会对这一关系产生较大影响。

耐力运动员普遍持有的一种误解是,补充钠可预防耐力比赛期间运动相关性低钠血症的发生[3]。现场数据表明,当运动员自由饮水时,补充钠并不能预防铁人三项期间低钠血症的发生[5], [6]。然而,当运动员饮水以完全补足体重丢失时,补充钠可减轻血清钠的下降[31],但当运动员在运动期间过度饮水时并不能预防低钠血症[2], [6], [7], [25], [31], [37]。尽管按体重基础和总摄入钠量差异很大,各钠摄入组之间观察到的钠异常和血钠正常率非常相似。钠补充剂可“保护”免于低钠血症的伪公理可能具有危险性,因为过量钠摄入可触发渗透压感受器刺激和口渴症状[26],导致液体摄入增加[38]。虽然尚无因严重失水或过量钠摄入导致运动诱发性高钠血症死亡的报道,但盐的最低致死剂量(从儿科外推)为0.75–3 g/kg体重[39]。我们的发现建立在既往研究基础上,有助于破除钠补充可预防稀释性和/或症状性运动相关性低钠血症发生的神话,后者已与超过十余例死亡相关[8]。

这些数据的一个局限性在于,钠摄入量仅根据研究参与者摄入的补充剂计算。虽然研究人员确认了补充剂的品牌和钠浓度,但并未确定确切的钠摄入量、膳食摄入、汗钠率和血浆容量水平;这受后勤限制驱动,与既往超级马拉松研究一致[2], [40]。确切的钠摄入量可能因回忆偏倚而不精确,但这在整个研究人群中是一致的。虽然无法收集26%研究参与者的体重,但这不太可能改变我们的结论,因为当钠作为非基于体重的预测因子分析时,运动表现结果没有差异。此外,我们没有收集可能影响运动表现的损伤信息,损伤日志可以提供进一步见解。要真正实现钠摄入的个性化,可以通过汗液分析量化钠排出量,并通过摄入量“匹配”,这值得进一步研究,以确定匹配的钠摄入是否会影响耐力跑运动表现,特别是在相对炎热条件下举行的赛事中。

结论

本研究表明,超级马拉松跑者随意摄入钠补充剂与超级马拉松运动表现无任何显著关联。较低的钠摄入率和摄入量不与运动相关性低钠血症相关,较高的钠也不与运动诱发性高钠血症相关。脱水跑者的运动表现最佳,配速和完赛时间显著更快。这强化了避免过度水合以及不要积极追求电解质补充剂以影响跑步运动表现的信息。

致谢

我们感谢Colin Little、Keiran Warner、Nicky Mansfield、Jacob Jensen、Carrie Jurkiewicz、Brian Jarrett和Anne Walker博士在数据收集方面的协助。并感谢Mary Gadams和RacingThePlanet©工作人员对科学研究的支持。并致运动员们,你们对耐力跑的参与和热情使本研究成为可能。

缩写

  • Km:千米
  • Mi:英里
  • Kcal:千卡
  • Mg:毫克
  • Kg:千克
  • H:小时
  • Mmol:毫摩尔
  • L:升
  • Cm:厘米
  • M:米
  • mEq:毫当量
  • dL:分升
  • g:克
  • min:分钟
  • CI:置信区间
  • Mmol:毫摩尔
  • SD:标准差
  • Min:最小值
  • Max:最大值

作者贡献

研究概念和设计:GL,PB。资金:GL。研究监督:PB,GL,BL。数据分析——完整性和准确性:GL,PB,CP。数据分析和解释:CP。初稿:GL,THB。最终稿的批判性修订和批准:所有作者。

资金

研究人员获得了2017和2018 RacingThePlanet©研究资助的旅行津贴支持。雅培公司借出的所有材料在研究结束时均已归还。

数据和材料的可用性

本研究中使用的和分析的数据集可根据合理请求从通讯作者处获得。

伦理批准和参与同意

斯坦福大学医学院机构审查委员会(IRB–40456)批准了本研究。在口头和书面解释实验设计后获得了知情同意。本研究按照《赫尔辛基宣言》中概述的医学研究伦理标准进行。

发表同意

不适用。

利益冲突

作者Grant Lipman、Tamara Hew-Butler、Caleb Phillips、Brian Krabak和Patrick Burns声明他们无利益冲突。

脚注

出版商注

Springer Nature对已发表地图和机构隶属关系中的管辖权主张保持中立。

关联数据

补充材料

数据可用性声明

本研究中使用的和分析的数据集可根据合理请求从通讯作者处获得。

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