孙学军
氢气补充能否增强运动员表现?系统综述和荟萃分析
2024-6-16 19:52
阅读:741

氢气补充能否增强运动员表现?系统综述和荟萃分析

Can molecular hydrogen supplementation enhance physical performance in healthy adults? A systematic review and meta-analysis

Kaixiang Zhou1† Zhangyuting Shang2† Chaoqun Yuan3 Zhenxiang Guo4 Yubo Wang5 Dapeng Bao5* Junhong Zhou6

1College of Physical Education and Health Science, Chongqing Normal University, Chongqing, China

2College of Physical Education and Health Management, Chongqing University of Education, Chongqing, China

3College of Sports and Health, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine, Chengdu, China

4Sports Coaching College, Beijing Sport University, Beijing, China

5China Institute of Sport and Health Science, Beijing Sport University, Beijing, China

6Hebrew SeniorLife Hinda and Arthur Marcus Institute for Aging Research, Harvard Medical School, Boston, MA, United States

 

背景:运动过程中的身体劳作经常会导致氧化应激和炎症反应增加,这显著影响了体能表现。目前减轻这些影响的策略受到其有效性和潜在副作用的限制。分子氢(H₂)因其抗氧化和抗炎特性而受到关注。研究表明,补充H2有助于提高运动时的抗氧化潜力和抗疲劳能力,但各研究之间的观察结果和研究协议存在差异。

目标:本系统综述和荟萃分析旨在全面描述H₂补充对体能表现(即耐力、肌肉力量和爆发力)的影响,提供知识以指导使用H2增强体能表现的策略。

方法:我们根据PRISMA指南在六个数据库(PubMed, Web of Science, Medline, Sport-Discus, Embase, 和 PsycINFO)进行了文献搜索。从纳入的研究中提取数据,并将其转换为标准化均数差(SMD)。之后,我们进行了随机效应荟萃分析,并使用I2统计量评估异质性。采用推荐评估、发展和评价等级(GRADE)来评估从这一荟萃分析中获得的证据质量。

结果:总共包括了27篇出版物,涉及597名参与者。最终纳入了有氧耐力、无氧耐力、肌肉力量、下肢爆发力、主观劳累评级(RPE)、血乳酸(BLA)和平均心率(HRavg)在效果大小(ES)合成中。H2对有氧耐力的效果大小,包括V̇O2max(SMD=0.09, p=0.394; I2=0%)和有氧耐力运动(SMD=0.04, p=0.687; I2=0%)不显著且微小;H2对30秒最大无氧耐力的效果大小(SMD=0.19, p=0.239; I2=0%)不显著且微小;H2对肌肉力量的效果大小(SMD=0.19, p=0.265; I2=0%)不显著且微小;但H2对下肢爆发力的效果大小(SMD=0.30, p=0.018; I2=0%)是显著且小的。此外,H2在运动期间降低了RPE(SMD=-0.37, p=0.009; I2=58.0%)和BLA(SMD=-0.37, p=0.001; I2=22.0%),但对HRavg没有影响(SMD=-0.27, p=0.094; I2=0%)。

结论:这些发现表明,在健康成人中补充H2有利于改善下肢爆发力、缓解疲劳并促进BLA清除,但可能不会有效地改善有氧和无氧耐力以及肌肉力量。因此,需要未来设计更严格的研究来检验和确认H2对人类这些重要功能的影响。

Systematic review registration: http://www.crd.york.ac.uk/PROSPERO.

1 Introduction

体能,包括耐力、肌肉力量和爆发力,是非运动员群体或运动员在体育成就中的基石(1,2)。它不仅有助于提高运动员在场上的竞技表现,还为健康成人参与体育活动提供了动力(3-5)。氧化应激发生在氧气代谢产生并积累,最终超出抗氧化能力时(6,7)。研究表明,各种强度的身体活动改变了各种氧化生物标志物的水平(8,9)。然而,体育锻炼,特别是中高强度的劳累,可能导致过度的氧化应激,这可能对氧化还原平衡产生负面影响,加剧疲劳,最终降低体能表现(10-13)。因此,人们努力探索潜在的抗氧化方法,从而帮助开发适当的策略来增强体能表现(13-15)。

分子氢(H2)是一种有前景的抗氧化剂,它选择性地减少细胞内的羟基自由基(·OH)和过氧亚硝酸盐(ONOO-),而不会导致其他反应性物质如超氧化物(O2-)、过氧化氢(H2O2)和一氧化氮(NO)的减少(16-18)。研究表明,可以通过不同形式(即H2气体和水,以及静脉注射H2-盐水)传递的H2分子,可以穿透细胞膜并迅速扩散到细胞器(例如线粒体)(19),从而提高线粒体功能表现(例如呼吸和酶活性),并促进ATP生产或乳酸氧化(20,21)。最近,人类研究开始探索使用H2改善健康成人体能的潜在益处,并显示出基于H2的干预措施改善体能的巨大潜力(22-25)。然而,关于H2对体能影响的研究观察和协议设计不一致。例如,一些研究观察到,运动前补充富含H2的水(HRW)可以有效增加健康成人的最大摄氧量(V̇O2max)、无氧耐力、肌肉力量和下肢爆发力(26-28),但其他研究却显示出相反的发现(29-31)。这些不一致性可能源于参与者特征、H2给药协议和跨研究的锻炼类型的差异。之前只有Kawamura等人(32)的一篇综述总结了仅六项研究的观察结果,并建议由于包含的研究数量非常少,应该检验和确认该文献的观察结果的有效性。从那时起,许多新研究被执行以检查H2对耐力、肌肉力量和爆发力的影响(24-26,33,34)。因此,迫切需要更全面地描述并明确检查H2对健康成人体能的影响,通过总结最新出版物的结果来实现这一点。

因此,我们进行了一项基于现有同行评审出版物的系统综述和荟萃分析。只包括具有随机对照或交叉设计的研究,并进行了多项亚组分析,目的是提供关键知识,以适当设计基于H2的干预措施来改善体能表现。

2 Methods

本系统综述meta分析是根据系统回顾首选报告项目和meta分析指南(35)进行,并已注册PROSPERO (ID CRD42022351559). 

2.1 数据来源和搜索策略

两位作者(K.Z. 和 Z.S.)独立地在PubMed、Web of Science、Medline、Sport-Discus、Embase和PsycINFO数据库中从建库到2024年5月10日进行了搜索。搜索的关键词如下:“分子氢”,“富氢水”,“氢气饱和盐水”,“氢气饱和盐水”,“氢气”,“氢气吸入”,“氢气浴”,“富氢钙粉”,“体能表现”,“运动表现”,“运动性能”,“体育锻炼”,“有氧性能”,“有氧能力”,“无氧性能”,“间歇运动”,“冲刺”,“力量训练”和“阻力训练”(详细的搜索策略见补充表S1)。此外,根据选定文章的参考文献列表进行了手动搜索。搜索仅限于英文,并且没有应用日期限制。

2.2 选择标准

要被纳入本系统综述,之前的研究必须符合PICOS的以下资格标准:

参与者:参与者是平均年龄≥18岁的健康成人,在实验期间未使用任何膳食补充剂或药物;

干预措施:干预措施是参与者补充H2。H2的来源不受限制;

比较/对照组:对照组使用与H2产品(例如饮用水、空气和胶囊)在外观、质地和味道上相同的安慰剂;

结果:结果包括至少一项与体能相关的测量指标(例如,有氧和无氧耐力、肌肉力量、下肢爆发力、主观疲劳、血乳酸(BLA)和心率); 

研究设计:研究设计是随机交叉或随机对照试验。

如果文章满足以下条件则被排除:1) 动物试验;2) 用英语以外的语言书写或无法获得结果数据;3) 综述文章和会议文章;4) 重复发表。

2.3 数据提取和结果

根据Cochrane协作手册,由两位作者(C.Y. 和 Z.S.)独立进行数据提取过程(36)。从出版物中提取的信息包括:研究(作者和年份)、样本量、参与者(年龄、身高、体重、性别和训练状态)、H2给药方法、运动协议和结果测量。两位作者对任何结果测量的不一致之处与其他两位作者(J.Z. 和 D.B.)讨论,直到达成共识。

对于每个包含的研究,提取了后测中每个结果的平均值和标准差。如果后测值不可用,则使用以下公式计算,其中相关系数(Corr)设置为0.5(36, 37)。

Meanpost=Meanpre+Meanchange

 图片12.png

如果相关数据缺失,我们通过电子邮件联系通讯作者或其他作者请求这些数据(36)。当无法通过联系作者获得数据时,我们使用WebPlotDigitizer(版本4.6)提取相关数据(38)。 

基于包含的研究,有氧耐力、无氧耐力、肌肉力量和下肢爆发力表现最终被纳入数据综合分析。

有氧耐力表现的主要结果是递增负荷运动测试中的最大摄氧量(V̇O2max)或在无法获得V̇O2max时的峰值摄氧量(V̇O2peak)(39, 40)。有氧耐力表现的次要结果是有氧耐力运动表现,例如,递增负荷运动测试或固定负荷亚最大测试中的时间到耗尽(TTE)或功率;时间试验测试(TT)中的时间或速度。

无氧耐力表现的主要结果是30秒最大无氧测试中的功率输出。

肌肉力量的主要结果是高强度运动前或后进行的最大自主等长力量测试(MVIS)或最大等速力量测试中的峰值扭矩或力。

下肢爆发力的主要结果是反向跳跃(CMJ)高度、短跑时间或10秒最大努力练习中的峰值功率输出。 

探索性结果是体力表现期间的感知劳累评级(RPE)、血乳酸(BLA)和平均心率(HRavg)。RPE、BLA和HRavg是广泛使用的,并且是重要的指标,用以描述与体力表现密切相关的主观疲劳、强度和生理压力(41–43)。通过探索H2对它们的影响,将有助于更全面地描述H2补充对体力表现的影响。

2.4 质量评估

两位作者独立使用Cochrane协作组织的工具(44)评估了包含研究的偏倚风险,该工具包含六个项目:1)选择偏倚;2)执行偏倚;3)检测偏倚;4)失访偏倚;5)报告偏倚;6)其他偏倚。每个项目分为三个等级:低风险偏倚(绿色),不明确风险偏倚(黄色)和高风险偏倚(红色)。如果≥1个项目具有高风险偏倚,则研究被定义为高风险偏倚。如果所有项目都被评估为低风险偏倚,则偏倚风险低。其他被评估为中等风险偏倚。此外,使用推荐评估、开发和评价的分级(GRADE)(45, 46)对结果的证据质量进行了评估。根据研究设计的质量、实施的质量、结果的不确定性和结果的一致性(45),GRADE证据的质量被分为高、中、低和非常低。

2.5 统计分析

使用标准化均数差(SMD)及其95%置信区间(CI)来评估效应量(ES)。ES被分类为微小(< 0.2)、小(0.2~0.49)、中等(0.5~0.79)或大(> 0.8)(47)。在Stata v15.1(STATA Corp., College Station, TX)中使用逆方差法进行荟萃分析。I2统计量用于评估试验间的异质性,标准如下:微小(< 25%)、低(25~50%)、中等(50~75%)和高(> 75%)(48)。由于预计研究间存在异质性,因此使用随机效应模型估计合并效应。使用亚组分析探索异质性的潜在来源(49)。使用漏斗图和Egger检验评估发表偏倚。如果检测到潜在的发表偏倚,我们使用剪补法对结果进行敏感性分析(50)。所有统计显著性设定为p值<0.05。

 

3 结果

3.1 研究选择

包含研究的筛选程序如图1所示。共检索到401篇可能相关的出版物(PubMed n=77, SPORT-Discus n=65, Medline n=71, Web of Science n=89, PsycINFO n=5, Embase=94)。根据上述标准,在审查标题和摘要后,有248篇出版物被排除。在评估全文后,有27篇出版物(29项研究)被纳入系统综述。最终,包括27项研究(23项随机交叉设计和4项随机对照试验)的25篇出版物被纳入定量综合分析(表1)。一项研究(28)包含了两项随机对照试验,另一项研究(23)包含了一项随机交叉试验和一项随机对照试验。

 图片13.png

1. 研究流程图。

1. 包含研究的特征(n=29)。

3.2 包含研究的特征

3.2.1 参与者特征

共包含597名参与者,平均年龄范围为17.5至51.5岁。这些参与者的训练状态根据包含的研究被分类为未经训练(n=224)和经过训练(n=373),其中215人是训练有素的运动员(例如,职业足球运动员和精英跑步者)。

3.2.2 H2给药方法

似乎不存在H2应用的金标准方案。包含的研究实施了四种H2来源,即饮用HRW(n=18)(22–26, 28–30, 33, 34, 51–53, 55, 56, 58, 63, 65)、HRW浴(n=2)(54, 59)、吸入富含H2的气体(HRG)(n=5)(27, 57, 60, 62, 64)和口服富含H2的钙(HRC)粉(n=2)(31, 61)。各种产品中H2浓度差异很大(例如,HRW:0.5~5.9ppm;HRG:1%至68%)。九项研究未报告H2浓度(22, 24, 27, 31, 53–55, 57, 59)。在运动前单次(n=9)或多次(范围从3到4次)补充H2是常见的干预方案。总共有14项研究检查了在运动前24小时内摄入H2的效果(23, 25, 28, 29, 33, 51, 53, 54, 56, 58, 61–64)。九项研究实施了在运动前2至14天内反复摄入H2的方案(22–24, 26, 30, 31, 52, 55, 57)。一项研究(60)在运动期间使用了30分钟的HRG吸入。另一项研究(65)检查了在运动前和运动期间多次补充H2的效果。两项研究检查了运动后单次摄入H2的效果(27, 59)。一项研究(34)在运动前30分钟和1分钟时使用了210mL,在运动中途使用了210mL,在运动结束后立即使用了210mL,以及在恢复后30分钟使用了420mL的HRW。HRW、HRW浴、HRG和HRC的物理化学性质如表1所示。安慰剂在外观、质地和味道上与H2产品相同,如饮用水、空气和胶囊。

 

3.2.3 运动方案和结果测量

包含的研究强调了H2补充对参与者的有氧耐力、无氧耐力、肌肉力量和下肢爆发力的影响。在这些研究中,连续递增负荷和固定负荷亚极限运动是最常用的有氧耐力干预或测试方案。V̇O2max、V̇O2peak、TTE、比赛时间和功率是用来衡量有氧耐力表现的指标(24, 26, 28, 29, 33, 55, 57, 61, 63)。30秒最大无氧功率测试(即蹬自行车或划船测功仪)用于评估无氧耐力(即平均或最大功率)(24, 26, 27)。一项研究(57)使用MVIS来评估高强度有氧运动前的膝伸力;四项研究(27, 30, 51, 62)进行了评估,以评价剧烈运动后膝伸肌力或MVIC中的峰值扭矩的大小。八项研究(25, 27, 30, 34, 61, 63–65)评估了剧烈运动期间或之后参与者下肢爆发力(即CMJ高度和10秒或30米冲刺期间的峰值功率输出)的变化。一项研究(53)使用特殊体能测试来评估HRW摄入对柔道运动员运动表现的影响。此外,包含的研究侧重于评估H2给药对运动期间各种生理参数的影响,如RPE、BLA、HR、pH、呼吸功能、抗氧化水平、肌肉氧合和内分泌系统。每项研究的结果总结在表1中。

3.3 质量评估

27篇出版物(29项研究)的偏见风险进行了评估,并在讨论后达成了共识。总体结果如图2所示。两项研究(23, 28)未充分报告参与者的随机化和隐藏方法。五项研究(23, 24, 30, 55, 60)未充分描述参与者、工作人员或评估者的盲法。没有研究因参与者退出而结果不完整。所有研究都报告了实验程序,并按计划进行了实验。根据偏见的可能性,该研究被评估为低风险、中等风险或高风险。一项研究(23)被评估为具有高风险偏见,五项研究(24, 28, 30, 55, 60)有中等风险偏见,其他的被评估为具有低风险偏见。结果的证据质量被评估为中等至高,GRADE框架的评估细节见补充表S2。

图片14.png 

2. 包含研究的偏见风险。

 

3.4 荟萃分析

针对有氧耐力、无氧耐力、肌肉力量、下肢爆发力、RPE和BLA进行了亚组分析,考虑潜在的异质性来源,包括运动类型和H2来源。此外,我们使用亚组分析来探索H2补充在剧烈运动前后对肌肉表现的影响(表2)。

 

2. 关于H2对RPE和BLA影响的亚组分析结果。

 

3.4.1 H2对有氧耐力的影响

3.4.1.1 V̇O2max (V̇O2peak)

三项研究(23, 26, 28)显示,与安慰剂相比,H2可以显著改善V̇O2max或V̇O2peak;而另外五篇出版物(六项研究)(22, 28, 29, 31, 57)显示相反的结果:H2不能显著改善V̇O2max或V̇O2peak(表1)。

 

V̇O2max和V̇O2peak的综合效应量(ES)不显著且微不足道(SMD = 0.09, 95% CI -0.11至0.28, p = 0.394, 图3),且无异质性(I2 = 0%, p = 0.996)。漏斗图(补充图S1A)和Egger检验(t = -0.30, p = 0.776)表明不存在发表偏倚。亚组分析显示HRG(SMD = -0.06, 95% CI -0.68至0.56, p = 0.861)、HRC(SMD = -0.04, 95% CI -0.70至0.61, p = 0.895)和HRW(SMD = 0.12, 95% CI -0.10至0.34, p = 0.290)对V̇O2max(V̇O2peak)的ES均不显著且微不足道。

图片15.png 

3. H2补充对V̇O2max/V̇O2peak效果的森林图。Exp.1, 实验1; Exp.2, 实验2。

 

3.4.1.2 有氧耐力运动表现

两项研究(26, 63)显示,与安慰剂相比,H2可以显著改善有氧运动表现,而另外八篇出版物(九项研究)(23, 24, 29, 31, 33, 54, 57, 58)显示,H2不能(表1)。

有氧运动表现的综合效应量(ES)不显著且微不足道(SMD = 0.04, 95% CI -0.17至0.25, p = 0.687, 图4),且无异质性(I2 = 0%, p = 0.991)。漏斗图(补充图S1B)和Egger检验(t = 0.75, p = 0.474)表明这些结果不存在发表偏倚。亚组分析显示HRG(SMD = 0.002, 95% CI -0.618至-0.622, p = 0.994)、HRC(SMD = -0.02, 95% CI -0.68至0.63, p = 0.941)和HRW(SMD = 0.06, 95% CI -0.18至0.29, p = 0.632)对有氧运动表现的ES均不显著且微不足道。

  图片16.png

4. H2补充对有氧运动表现效果的森林图。Exp.1, 实验1; Exp.2, 实验2。

3.4.2 H2对无氧耐力的影响

一项研究(26)显示,与安慰剂相比,H2可以显著提高30秒最大无氧测试中的平均和峰值功率输出。一项研究(24)显示,与安慰剂相比,H2可以显著提高30秒最大无氧测试中的峰值功率输出,但不能显著提高平均功率,而另一项研究(27)显示相反结果:H2不能显著提高30秒最大无氧测试中的平均功率输出(表1)。

无氧运动表现的综合效应量(ES)不显著且接近微小(SMD = 0.19, 95% CI -0.12至0.50, p = 0.239, 图5),异质性低(I2 = 0%, p = 0.929)。漏斗图(补充图S1C)和Egger检验(t = 0.58, p = 0.586)表明不存在发表偏倚。关于H2的来源,HRG的ES微不足道(SMD = -0.09, 95% CI -1.07至0.89, p = 0.853),而HRW则接近微小(SMD = 0.22, 95% CI -0.11至0.55, p = 0.192)。

 图片17.png

5. H2补充对无氧运动表现效果的森林图。t, 训练有素的参与者;u, 未训练的参与者。

 

3.4.3 H2对肌肉力量的影响

五项研究(27, 30, 51, 57, 62)显示,与安慰剂相比,H2不能显著改善最大力量(表1)。

 

肌肉力量的综合效应量(ES)不显著且接近微小(SMD = 0.19, 95% CI -0.14至0.52, p = 0.265, 图6),异质性低(I2 = 0%, p = 0.770)。漏斗图(补充图S1D)和Egger检验(t = 2.67, p = 0.076)表明没有发表偏倚。

 图片18.png

6. H2补充对肌肉力量效果的森林图。

 

亚组分析显示,剧烈运动前评估的肌肉力量的ES微不足道(SMD = 0.10, 95% CI -0.52至0.72, p = 0.741),剧烈运动后评估的H2对肌肉力量的ES接近微小(SMD = 0.22, 95% CI -0.17至0.62, p = 0.266)。关于H2的来源,HRG的ES不显著且微不足道(SMD = 0.13, 95% CI -0.26至0.51, p = 0.520),而HRW则接近微小(SMD = 0.38, 95% CI -0.29至1.05, p = 0.265)。

 

3.4.4 H2对下肢爆发力的影响

三项研究(25, 61, 65)显示,与安慰剂相比,H2可以显著改善下肢爆发力,另外五项研究(27, 30, 34, 63, 64)显示相反结果:H2不能改善下肢爆发力(表1)。

 

下肢爆发力的综合效应量(ES)显著且微小(SMD = 0.30, 95% CI 0.05至0.55, p = 0.018, 图7),无异质性(I2 = 0%, p = 0.949)。漏斗图(补充图S1E)和Egger检验(t = 0.49, p = 0.636)表明没有发表偏倚。亚组分析显示,HRG对下肢爆发力的ES显著且中等(SMD = 0.52, 95% CI 0.07至0.97, p = 0.023),而HRC不显著且微小(SMD = 0.20, 95% CI -0.68至1.08, p = 0.655),HRW也不显著且微小(SMD = 0.20, 95% CI -0.11至0.52, p = 0.206)。

 图片19.png

7. H2补充对下肢爆发力效果的森林图。

 

3.4.5 H2对探索性结果的影响

3.4.5.1 RPE

四项研究(28, 56, 62, 64)显示,与安慰剂相比,H2可以显著降低RPE评分,另外八篇出版物(九项研究)(23, 25, 26, 29, 34, 55, 58, 63)显示,H2不能显著降低RPE评分(表1)。RPE评分的综合效应量(ES)小且显著(SMD = -0.37, 95% CI -0.65至-0.09, p = 0.009, 补充图S2),具有中等异质性(I2 = 58.0%, p = 0.005)。漏斗图(补充图S1F)和Egger检验(t = -0.06, p = 0.955)表明没有发表偏倚。

 

亚组分析的结果显示,力量训练和重复冲刺产生了显著且大的效应量(SMD = −1.41, 95% CI −2.32至−0.50, p = 0.002和SMD = −0.96, 95% CI −1.70至−0.22, p = 0.011),而耐力运动产生了显著且小的效应量(SMD = −0.33, 95% CI −0.59至−0.07, p = 0.013)。相反,无氧耐力运动产生的效应量小且不显著(SMD = 0.29, 95% CI −0.25至0.83, p = 0.290)。就H2的来源而言,HRG的效应量显著且大(SMD = −0.91, 95% CI −1.51至−0.31, p = 0.003),而HRW的效应量相对较小(SMD = −0.32, 95% CI −0.60至−0.03, p = 0.029)。

 

BLA方面,五项研究(34、51、53、56、64)显示H2与安慰剂相比能显著改善BLA,而另外八篇出版物(九项研究)(23、25、26、29-31、33、55)显示H2不能显著改善BLA(表1)。BLA的综合效应量小且显著(SMD = −0.37, 95% CI −0.60至−0.15, p = 0.001, 补充图S3),异质性低(I2 = 22.0%, p = 0.215)。漏斗图(补充图S1G)和Egger检验(t = −3.44, p = 0.005)表明这些结果存在发表偏倚的潜在风险,但敏感分析的修剪填充法显示,综合效应量(固定:SMD = −0.349, p < 0.001;随机:SMD = −0.375, p = 0.001)在填充后的荟萃分析中是稳健的。

 

亚组分析的结果显示,耐力运动产生了显著且小的效应量(SMD = −0.38, 95% CI −0.67至−0.08, p = 0.013),而无氧耐力运动的效应量小且不显著(SMD = −0.67, 95% CI −1.72至0.38, p = 0.213);力量训练产生了中等且不显著的效应量(SMD = −0.53, 95% CI −1.34至0.29, p = 0.206)。重复冲刺产生了小且不显著的效应量(SMD = −0.20, 95% CI −0.77至0.37, p = 0.496)。就H2的来源而言,HRW的效应量显著且小(SMD = −0.42, 95% CI −0.68至−0.15, p = 0.002),HRG的效应量小且不显著(SMD = −0.47, 95% CI −1.04至0.11, p = 0.111),而HRC的效应量微不足道(SMD = 0.00, 95% CI −0.65至0.65, p = 0.999)。

 

HRavg方面,两项研究(22、62)显示H2与安慰剂相比能显著改善运动期间的HRavg,而另外三项研究(54、55、58)显示H2不能显著改善HRavg(表1)。HRavg的综合效应量不显著且小(SMD = −0.27, 95% CI −0.60至0.05, p = 0.094, 补充图S4),没有异质性(I2 = 0%, p = 0.557)。漏斗图(补充图S1H)和Egger检验(t = 1.26, p = 0.296)表明不存在发表偏倚。

 

4讨论

据我们所知,这是第一篇探索H2补充剂对健康成人体能表现影响的系统综述和荟萃分析。结果表明,H2补充剂在提高下肢爆发力以及减少剧烈运动期间的感知劳累(RPE)和血乳酸(BLA)清除方面显示出前景。然而,它不会增强耐力表现和肌肉力量或降低平均心率(HRavg)。

这项荟萃分析表明,在运动前或后施用H2可能作为有效增强健康成人下肢爆发力的潜在策略。H2对爆发力影响的其中一个潜在机制是H2可以直接与体内的强氧化剂(例如,羟基自由基(•OH))反应,调节Ca2+或线粒体ATP依赖性K+通道,从而促进线粒体ATP产生(20, 66–69)。此外,H2可以降低细胞内活性氧(ROS)水平,从而提高肌肉收缩功能(27, 70)。例如,一项对足球运动员进行的研究表明,在进行高强度有氧运动前连续三次摄入500 mL的富氢水(HRW),增加了随后力量测试中骨骼肌的平均功率频率(51)。然而,这一发现,即H2促进下肢爆发力,可能受到小样本量(n=92)或运动模式的影响。一个例子是,与垂直跳跃表现相比,H2显著提高了参与者的短跑表现(25, 63)。因此,未来仍需要更多研究来确认这一发现。结果显示,H2在有氧耐力运动后没有显著改善肌肉力量。一个可能的原因是,剧烈的有氧运动导致体内H2的消耗,这并没有为后续的肌肉力量表现持续提供益处。一项研究(34)显示,摄入1,260 mL的HRW可以增加阻力训练期间多次深蹲的运动速度。因此,未来需要更多研究来阐明H2补充剂对独立阻力训练中的肌肉力量表现的影响。已经观察到,H2补充剂不能显著改善有氧和无氧耐力表现。耐力表现取决于人类呼吸功能、氧气运输和运动期间局部肌肉氧气利用的多个因素(71, 72)。研究表明,使用H2未能显著改善这些关键因素(例如,V̇O2max和跑步经济性)(23, 29, 31, 56, 57),从而导致H2对这一重要功能的益处不显著。

虽然H2补充剂似乎不会增强耐力表现或增加肌肉力量,但它确实在减少参与高强度运动的个体的RPE、BLA水平和HRavg方面显示出有利效果。H2似乎是一种神经保护剂,通过减少氧化应激和神经炎症,促进神经元氧化损伤的恢复(16, 73–75)。还报告称,摄入H2对运动酸中毒产生积极影响(56),从而调节剧烈运动期间细胞内外缓冲能力(76)。运动期间BLA的减少可能归因于分子H2加速了BLA到肝脏的转运以储存和氧化,以及增加了肌肉将乳酸作为燃料的利用(56, 77)。亚组分析揭示,H2补充剂在有氧耐力运动中降低BLA浓度,优于其他运动类型。有氧耐力运动期间BLA反应的减少可能表明H2补充剂增强了氧化能量代谢(28)。实际上,由于对其他运动类型的研究数量较少,这一发现可能不可靠。因此,未来的研究应该更多地关注H2补充剂对无氧耐力、肌肉力量和重复冲刺表现的影响。亚组分析揭示了两个可能有助于H2补充剂对RPE影响的重要因素。首先,我们观察到与耐力运动相比,力量训练和重复冲刺的效果更大。观察到的RPE变化可能是由于不同类型运动的能量供应机制差异所致。H2气体可能与磷酸原系统相比,对氧化和糖酵解系统具有更高的亲和力(66)。其次,吸入H2气体(HRG)比摄入HRW在减轻RPE方面更优越。观察到的差异可以归因于分子H2的呼吸吸收与其在HRW中的消化吸收相比,显著更有效和全面。尽管如此,鉴于样本量有限,必须进一步验证亚组分析结果的有效性。

5 本文局限性

五项包含的研究参与者数量较少(n≤10)(23, 27, 30, 52, 53),这可能导致潜在的偏倚。迄今为止,大多数研究仅关注年轻和中年男性,未来的研究迫切需要检验H2对女性和老年人的益处。当前研究只调查了H2补充剂1到14天的效果,未来研究需要关注更长时间补充期的效果。一些研究没有报告或检测H2浓度,且H2给药方案差异很大。H2与体能表现之间的剂量-反应关系尚未建立,未来应该探索确定提高体能表现的最适当H2剂量和干预协议。

6 结论

总之,这项系统综述和荟萃分析表明,短期(<14天)H2补充有助于改善下肢爆发力、缓解疲劳和清除血乳酸,但可能不会显著改善有氧耐力、无氧耐力或肌肉力量。吸入H2作为提高健康成人体能表现(即下肢爆发力)的最佳方法显示出前景。未来需要设计严格的研究来帮助获得关于H2对健康成人下肢爆发力和肌肉力量影响的更确定性结论。

转载本文请联系原作者获取授权,同时请注明本文来自孙学军科学网博客。

链接地址:https://wap.sciencenet.cn/blog-41174-1438437.html?mobile=1

收藏

分享到:

当前推荐数:1
推荐人:
推荐到博客首页
网友评论0 条评论
确定删除指定的回复吗?
确定删除本博文吗?