热和脱水增加耐力运动中的碳水化合物利用——热是主要驱动因素

亮点

– 热环境下进行耐力运动时，碳水化合物氧化（SMD 0.29, P = 0.006）和肌肉糖原使用（SMD 0.78, P = 0.006）比温带条件下更高。

– 脱水增加碳水化合物氧化（SMD 0.31, P = 0.002）和糖原使用（SMD 0.62, P = 0.003），但这种效应在热环境中最为明显（氧化 SMD 0.37, P = 0.001），而在温带环境中不明显。

背景

长时间耐力运动期间的底物选择对表现、恢复和临床代谢反应至关重要。碳水化合物是中等到高强度运动中最快速动员和氧化的燃料来源，肌肉糖原的耗竭是长时间表现的关键限制因素。热环境和系统性脱水在体育、军事和职业环境中常见，可以改变生理状态，从而改变底物利用。确定热暴露和脱水是否独立或相互作用地使平衡向更大的碳水化合物依赖转移，对于补水、碳水化合物摄入、配速和风险管理的实际建议尤为重要，尤其是对于代谢疾病患者或服用影响体温调节或血糖水平的药物的人群。

研究设计

本文总结的研究是一项符合PRISMA标准的系统评价和随机效应荟萃分析（Mougin等，Sports Med. 2025）。通过2024年11月的PubMed/MEDLINE和SportDiscus数据库搜索涉及健康、活跃、训练有素的成年人（>18岁）进行≥15分钟运动的原始研究。干预措施比较了热环境与温带条件以及脱水与水合状态下的运动。主要结局指标为：(1) 呼吸交换率（RER），(2) 碳水化合物氧化（间接测热法或示踪剂方法），(3) 肌肉糖原使用（活检）。标准化平均差异（SMDs）被汇总；异质性通过χ2和I2评估，显著性为P ≤ 0.05。分析包括51项研究，共502名参与者（31名女性），反映了运动生理学文献中的历史性别偏见。

关键发现

主要汇总效应

跨研究显示，在热环境中运动（与温带条件相比）增加了碳水化合物氧化（SMD 0.29；P = 0.006）并加速了肌肉糖原的利用（SMD 0.78；P = 0.006）。效应量表明，对全身碳水化合物氧化的影响较小，而对肌肉糖原耗竭的影响中等到较大。

脱水（与水合状态相比）独立增加了碳水化合物氧化（SMD 0.31；P = 0.002）和糖原使用（SMD 0.62；P = 0.003）。这些一致的中等效应表明，体积损失在长时间运动中具有重要的代谢后果。

热和脱水的交互作用

按环境温度分层后，脱水导致的碳水化合物氧化增加在热环境中（SMD 0.37；P = 0.001）明显，但在温带环境中不明显（SMD 0.27；P = 0.199）。这种模式表明存在协同或至少加性的交互作用：热环境放大了脱水的代谢后果。

RER和方法学注释

几项研究中RER的变化与氧化数据平行，但在非稳态条件下或热暴露引起的通气改变时，RER可能会受到干扰。肌肉糖原结果——来自活检——增强了在热环境和脱水状态下增加碳水化合物依赖的生理合理性。

样本特征和异质性

汇总数据集包括502名参与者，但只有31名女性，限制了性别间的普遍性。运动方式、强度、暴露温度、脱水方案（例如被动脱水与运动引起的脱水）和营养状况在各研究中有所不同；因此，异质性（I2）因结局和亚组而异。作者使用随机效应模型来解释研究间的变异性。

机制解释

几种生理机制可能解释了热环境和脱水中碳水化合物依赖的增加：

• 核心温度和肌肉温度的升高提高了代谢率，并优先加速了通过糖酵解和糖原分解的碳水化合物流量。
• 热和脱水增加了心血管负担（心率升高，每搏输出量减少），这可能会减少脂肪动员的肌肉灌注，并倾向于需要更少氧气产生ATP的碳水化合物氧化。
• 热和脱水导致循环儿茶酚胺升高，刺激肝脏葡萄糖输出和肌肉糖原分解，增加碳水化合物的可用性和利用。
• 热环境和体积减少状态下的脂肪组织血流受损减少了游离脂肪酸向工作肌肉的输送，限制了运动中的脂肪氧化。

这些机制共同支持为什么热环境是主要驱动因素，以及为什么脱水主要通过加剧体温调节和心血管负担来起作用。

临床和实践意义

对于运动员和经常进行体力活动的人群：

• 在热环境中训练或比赛时，预计碳水化合物需求会更高。赛前糖原负荷和赛中碳水化合物供给可能需要增加或调整时间以维持表现。
• 脱水在热环境中会复合碳水化合物需求；因此，最佳补水策略不仅对心血管稳定性重要，而且对调节代谢成本和延缓糖原耗竭也重要。
• 配速策略应考虑热环境中的代谢成本增加；运动员可能需要采用保守的配速或增加碳水化合物摄入以维持更高的强度。

对于患者和临床医生：

• 糖尿病或葡萄糖处理障碍患者在热环境中运动时可能会经历血糖反应的改变和更高的碳水化合物周转。应在考虑热暴露和水合状态的情况下审查药物时间（如胰岛素）和碳水化合物补充计划。
• 热环境中工作的职业指南应考虑碳水化合物周转的增加，特别是如果可能发生脱水；定期补水和碳水化合物供应可能有助于维持工作能力和安全性。

专家评论和局限性

荟萃分析的优点包括全面的检索、使用间接测热法和活检结果以及按环境条件分层分析。值得注意的局限性包括：

• 女性代表性不足（502名参与者中的31名），限制了性别特定结论。激素差异、体型和出汗率可能会影响反应。
• 运动强度、适应状态、湿度、服装、脱水程度和运动前营养在各研究中有所不同，限制了特定现场情况下的汇总解释。
• 测量挑战：RER对过度通气和非稳态运动敏感；肌肉活检直接但不频繁且局部；示踪剂研究更精确但不常见。
• 脱水方案不同（如体重百分比损失、脱水诱导方法），使剂量-反应见解有限。

未来的工作应优先考虑性别平衡、标准化的脱水和热暴露方案（包括湿度报告）以及联合方法（示踪剂加上活检和间接测热法），以精确定量不同情况下增加的碳水化合物需求。

实践建议

• 在热环境中进行耐力运动时，预期全身碳水化合物氧化会适度增加，肌肉糖原使用会大幅增加；在热条件下进行长时间（>60-90分钟）运动时，计划额外的碳水化合物摄入。
• 优先考虑补水策略，以限制热环境中脱水的叠加代谢影响；有针对性的再水化可以减少心血管负担，并可能减轻碳水化合物依赖的上升。
• 对于建议糖尿病患者的临床医生，考虑根据热暴露和水合状态调整碳水化合物和药物策略，并指导监测水合情况。
• 赛事和职业规划者应将补水和碳水化合物供应纳入热环境中长时间工作或比赛的协议。

结论

Mougin等（2025）的系统评价和荟萃分析提供了强有力的证据，表明热暴露增加了长时间耐力运动中的碳水化合物氧化和肌肉糖原耗竭。脱水似乎也会增加碳水化合物的使用，但主要是通过加剧热环境中的体温调节和心血管负担。这些数据支持在热环境中调整补给和补水策略的实际建议，并确定了重要的研究空白——最显著的是需要更多女性参与和标准化方案以完善操作指导。

资金和试验注册

资金和试验注册详情请参阅原文：Mougin L, Macrae HZ, Taylor L, James LJ, Mears SA. 热应激和脱水对耐力运动中碳水化合物利用的影响：一项系统评价和荟萃分析。Sports Med. 2025 Nov;55(11):2825-2847. doi: 10.1007/s40279-025-02294-3. PMID: 40835807; PMCID: PMC12559103。

参考文献

1. Mougin L, Macrae HZ, Taylor L, James LJ, Mears SA. 热应激和脱水对耐力运动中碳水化合物利用的影响：一项系统评价和荟萃分析。Sports Med. 2025 Nov;55(11):2825-2847. doi: 10.1007/s40279-025-02294-3. PMID: 40835807; PMCID: PMC12559103.

2. González-Alonso J, Teller C, Andersen SL, Jensen FB, Hyldig T, Nielsen B. 体温对热环境中长时间运动疲劳发展的影响。J Appl Physiol (1985). 1999;86(3):1032-1039.

3. Montain SJ, Coyle EF. 不同脱水程度对热环境和心血管漂移的影响。J Appl Physiol (1985). 1992 Nov;73(4):1340-1350.

AI缩略图提示（供设计师使用）

一张高分辨率的照片，展示一名耐力运动员（跑步者或骑自行车者）在阳光下进行运动，可见汗水，脸部微微发红；覆盖半透明的线图，显示“碳水化合物氧化”呈上升趋势和一个糖原图标；暖色调（橙色/红色）传达热量；干净、现代的排版空间用于标题；真实、动态、充满活力的构图。