Bibliotecă NCBI. Un serviciu al Bibliotecii Naționale de Medicină, Institutele Naționale de Sănătate.

exercițiului

Comitetul Institutului de Medicină (SUA) pentru cercetarea nutriției militare; Marriott BM, editor. Nevoi nutriționale în medii calde: aplicații pentru personalul militar în operațiuni pe teren. Washington (DC): National Academies Press (SUA); 1993.

Nevoi nutriționale în medii calde: aplicații pentru personalul militar în operațiuni pe teren.

Introducere

Apa este esențială vieții. Constituie mediul în care apar reacțiile chimice și este crucial pentru funcționarea normală a sistemului cardiovascular. Apa constituie aproximativ 70% din greutatea corporală la adultul normal. Scade de la 75% la naștere la 50% la bătrânețe și este cea mai mare componentă a corpului. Țesutul adipos conține mai puțină apă decât țesutul slab; astfel femeile au ceva mai puțină apă corporală decât bărbații. Efectele deshidratării apar cu pierderi de apă la fel de mici ca 1% din greutatea corporală și pot pune viața în pericol la 10% (Adolph și colab., 1947). Oamenii nu se pot adapta la un deficit de apă cronic, deci pierderile de lichide trebuie înlocuite pentru ca funcția fiziologică să rămână neafectată.

Scopul acestui capitol este de a revizui necesitățile de apă ale soldaților care exercită în căldură. Operațiunile Desert Shield și Desert Storm din 1990 și 1991 ne-au făcut extrem de conștienți de importanța manevrelor militare în condiții de căldură severă. Misiunile militare au adesea o durată de 4 până la 6 ore și necesită exerciții ușoare până la grele. Această discuție va examina gama acestor sarcini de lucru. Mai mult, aportul cronic de apă este un motiv de îngrijorare, deoarece aportul inadecvat de apă pe parcursul zilelor poate duce la epuizarea apei și epuizarea căldurii.

Cerința de apă în căldură depinde de lichidul pierdut, care, la rândul său, depinde de factori precum intensitatea exercițiului, durata exercițiului, condițiile de mediu, starea de antrenament și aclimatizarea căldurii, sexul și vârsta. Studiile selectate sunt folosite pentru a ilustra influența acestor diferiți factori, mai degrabă decât pentru a revizui literatura. În cele din urmă, se discută despre predicția pierderilor de transpirație în diferite condiții, precum și despre calculul necesităților de apă în aceste condiții.

Distribuția apei corpului

Apa corporală totală constituie aproximativ 70 la sută din masa corporală slabă și este cel mai simplu împărțită în două compartimente majore: (a) apă intracelulară, care reprezintă 50 la sută din greutatea corporală sau 35 litri la un bărbat de 70 kg și (b) apă extracelulară, care reprezintă 20 la sută din greutatea corporală sau 14 litri. Ultimul compartiment este împărțit în volum de plasmă (5% greutate corporală) și volum de lichid interstițial (15% greutate corporală). Apa intracelulară nu este ușor măsurată. Se calculează din măsurători ale apei corporale totale și ale volumului de lichid extracelular.

Căi de pierdere și câștig de lichide

Tabelul 5-1 prezintă valori normale pentru aportul zilnic de apă și ieșirea la un adult sănătos. Cu toate acestea, aceste valori sunt supuse unor variații marcate. De exemplu, pierderea apei respiratorii poate varia de la 200 ml pe zi când respirați aer umidificat la 1500 ml pe zi când faceți exerciții la altitudine mare. Pierderea de apă din evaporarea cutanată poate varia de la 500 ml pe zi în repaus într-un mediu răcoros la 10 litri pe zi în timpul exercițiului la căldură. Pierderile de materii fecale ar putea varia de la 100 ml pe zi, dacă urmează o dietă mixtă, la 32 de litri pe zi sau mai mult la un pacient cu diaree. Volumul obligatoriu de urină este limitat de puterea de concentrare a rinichilor, dar poate varia de la 250 la 1400 ml pe zi, în funcție de dietă. Volumul de urină este de obicei de 700 ml pe zi, dar o dietă bogată în proteine ​​necesită apă mai obligatorie pentru a excreta produsele active din punct de vedere osmotic ale metabolismului proteinelor.

TABELUL 5-1

Valori normale pentru aportul zilnic și ieșirea apei la adulți.

Determinanți ai ratei transpirației

Necesarul de apă în timpul exercițiilor la căldură depinde în principal de răcirea prin evaporare. Metabolismul și schimbul de căldură din mediu determină răcirea evaporativă necesară (E req) pentru a realiza echilibrul termic. Deoarece pierderea apei respiratorii contribuie puțin la răcirea prin evaporare în medii calde sau calde, răcirea trebuie să provină în principal din secreția cutanată de transpirație. Rata transpirației și reglarea acesteia sunt determinate de temperaturile miezului și ale pielii, de umezeala pielii, de stocarea căldurii, de metabolism și de punctul stabilit.

Cerințe de apă

Hot-Wet versus Hot-Dry Environment

SUA. militarii desfășoară trupe în climatele tropicale și deșertice și, prin urmare, militarii și femeile sunt expuși atât la căldură umedă, cât și la căldură uscată. Figura 5-1 prezintă răspunsurile la transpirație, precum și modificările medii ale temperaturii rectale, ritmului cardiac și ratei metabolice a patru alergători la distanță care merg 5,6 km pe oră în căldură uscată, în căldură umedă și într-un mediu răcoros. Experimentele au fost efectuate la 4 până la 5 săptămâni distanță și au constat din 4 ore de mers continuu, prânz (30 de minute), urmate de alte 2 până la 3 ore de mers. Apa a fost ingerată ad libitum, dar subiecții au fost informați constant despre pierderea în greutate și au reușit să mențină echilibrul fluidelor. Toți bărbații au mers 6 ore în mediul neutru și cald-uscat, cu excepția unui subiect care a încetat să meargă după 5,5 ore în căldură uscată, cu o temperatură rectală de 39 ° C și o frecvență cardiacă de 136 de bătăi pe minut (bpm). Un alt subiect a mers 7 ore în căldură uscată și a terminat cu o temperatură rectală de 38,3 ° C și o frecvență cardiacă de 132 bpm. Rata transpirației în mediul deșertic a fost în medie de 1210 ± 56 (X ± SE) ml pe oră (Tabelul 5-2).

Figura 5-1

Temperaturile rectale, ritmul cardiac, rata metabolică și pierderea în greutate a patru alergători de rezistență foarte pregătiți în timpul exercițiilor ușoare de bandă de alergare în căldură uscată, în căldură umedă și la o temperatură ambientală rece. Subiecții au consumat masa de prânz în mediul de testare între (mai mult.)

TABELUL 5-2

Rata medie a transpirației a patru sportivi de rezistență foarte bine pregătiți care au mers (3,5 mph) timp de 5 până la 7 ore în climă caldă, umedă, uscată și neutră.

În mediul cald-umed, rata transpirației a fost în medie de numai 716 ± 56 (X ± SE) ml pe oră, ceea ce a dus la temperaturi rectale mai ridicate (39,3 ° C) și frecvențe cardiace (132 bpm). Rata redusă de transpirație în acest mediu a fost asociată cu oboseala glandei sudoripare (Brown și Sargent, 1965; Hertig și colab., 1961; Kerslake, 1972; Nadel și Stolwijk, 1973; Robinson și Gerking, 1947). Mecanismul responsabil de acest fenomen nu este clar, dar dovezile sugerează că este legat de umezirea excesivă a pielii (Brebner și Kerslake, 1964; Collins și Weiner, 1962; Nadel și Stolwijk, 1973). Acești subiecți au fost foarte instruiți și, în esență, au fost climatizați la căldură ca urmare a antrenamentului lor. Subiecții neantrenați sau neaclimatizați ar avea rate de transpirație considerabil mai mici și ar experimenta o tulpină fiziologică mult mai mare decât au arătat acești bărbați.

Intensitatea exercițiilor și antrenamentul

În condiții de mediu constante, transpirația pielii este o funcție liniară a producției de căldură sau a intensității exercițiului (Nielsen, 1969). Antrenamentul într-un mediu neutru care are ca rezultat o creștere semnificativă a absorbției maxime de oxigen reduce pragul de temperatură centrală pentru debutul transpirației (Roberts și colab., 1977), dar nu crește neapărat rata totală a transpirației corporale (Taylor, 1986). Ratele de transpirație ale subiecților de sex masculin s-au dovedit a fi corelate pozitiv cu capacitatea aerobă (Greenleaf și colab., 1972).

Aclimatizarea căldurii

Capacitatea maximă de transpirație poate crește de la 1,5 litri pe oră la un bărbat sănătos neaclimatizat la până la 2 până la 3 litri pe oră la un soldat aclimatizat cu înaltă pregătire (Wenger, 1988). Una dintre cele mai mari rate de transpirație observate vreodată a fost înregistrată pe Alberto Salazar în timpul maratonului olimpic din 1984. Salazar funcționa la 85% (5,2 metri pe secundă) și a avut o pierdere în greutate corporală de 5,43 kg (-8,1% greutate corporală), în ciuda unei ingestii de lichide estimate de 1,88 litri. Această pierdere în greutate a fost echivalentă cu o rată de transpirație de 3,71 litri pe oră (Armstrong și colab., 1986).

Vârstă și sex

Personalul militar are vârsta cuprinsă între 18 și 50 de ani și cuprinde 14% femei. Efectele vârstei și genului asupra termoreglării, în special răspunsul transpirației la exerciții fizice și stresul termic, au fost elegant revizuite de Drinkwater (1986). Contrar opiniei populare, diferențele în răspunsurile fiziologice la stresul termic nu pot fi atribuite diferențelor de gen sau vârstă. Când diferențele apar între subiecți de vârstă și sex diferite, acestea se datorează în primul rând diferențelor de putere aerobă sau de climatizare a căldurii.

În anii 1960, studiile de reglare a temperaturii în repaus și în timpul exercițiilor la căldură au concluzionat că femeile erau mai puțin tolerante la exerciții la căldură decât bărbații (Morimoto și colab., 1967; Wyndham și colab., 1965); cu toate acestea, acești anchetatori nu s-au potrivit cu subiecții lor pentru puterea aerobă sau raportul greutate corporală-masă. Weinman și colab. (1967) au fost primii care au sugerat că diferențele de gen ar putea fi explicate prin diferențe de fitness fizic.

În ceea ce privește efectele vârstei asupra toleranței la căldură la exerciții, este bine acceptat faptul că vârstnicii sunt mai susceptibili la leziuni termice decât omologii lor mai tineri în timpul valurilor de căldură. Această aparentă intoleranță la căldură în rândul persoanelor în vârstă a fost atribuită unei reduceri a capacității de transpirație, a unei scăderi a condiției aerobice sau a unei combinații a celor două. Într-o recenzie recentă a efectelor exercițiului și a vârstei asupra termoreglării, Kenney și Gisolfi (1986) nu au găsit dovezi că bărbații sau femeile cu vârsta cuprinsă între 50 și 60 de ani au avut vreo afectare a reglării temperaturii care ar putea fi atribuită vârstei în sine. Această concluzie este susținută și de revizuirea Drinkwater (1986). Robinson și colab. (1986) au descoperit o scădere a capacității de transpirație la bărbații cu vârsta cuprinsă între 44 și 60 de ani, dar această scădere a transpirației nu a avut niciun efect negativ asupra capacității acestor bărbați de a se aclimatiza să lucreze într-un mediu cald-uscat (50 ° C). Scăderea toleranței la căldură asociată bărbaților și femeilor cu vârsta cuprinsă între 50 și 60 de ani poate fi atribuită cu ușurință reducerii capacității cardiovasculare, lipsei de climatizare sau ambelor.

Predicția cerințelor de apă

Rata transpirației poate fi prezisă dintr-o măsură a sarcinii totale de căldură (Ereq) și a capacității maxime de răcire prin evaporare a mediului (Emax) (Shapiro și colab., 1982). Avantajul acestei din urmă previziuni este că rata transpirației (și, prin urmare, este necesară apa) poate fi determinată din condițiile de mediu, intensitatea exercițiului și tipul de îmbrăcăminte purtată fără a efectua măsurători fiziologice (Shapiro și colab., 1982). Formula pentru calcularea pierderii de transpirație în g pe m 2 pe oră este

pierderea transpirației = 27,9 × E cerere (E max) -0,455

concluzii si recomandari

Referințe

Discuţie

PARTICIPANT: Este puțin neclar. Am crezut că ai spus că bărbații transpiră mai mult, dar dacă ai exprimat-o ca o cantitate de transpirație, cu condiția ca suprafața să fie aceeași, dar apoi arăta ca într-unul din diapozitive era diferit.

DR. GISOLFI: Nu, nu sunt la fel. Chiar dacă o exprimați ca procent din suprafața corpului, femeile încă transpira mai puțin. Dar punctul important este că femeile sunt capabile să mențină aceeași temperatură a corpului ca și bărbații atunci când se află la aceeași sarcină relativă de muncă.

PARTICIPANT: Și a fost această formulă aplicabilă atât pentru bărbați, cât și pentru femei?

DR. GISOLFI: Nu, formula s-a bazat pe bărbați.

PARTICIPANT: Există vreun efect din masa corporală?

DR. GISOLFI: Grăsimea corporală va împiedica, cu siguranță, pierderea de căldură și, dacă evaluați impactul raportului dintre greutatea corporală și suprafață, persoana mai grea are o sarcină de căldură metabolică mai mare și are o suprafață mai mică pentru a disipa căldura respectivă. Acești indivizi vor avea mai multe probleme în disiparea căldurii atunci când sunt expuși la un mediu cald care se exercită la aceeași intensitate ca un individ care nu are atât de multă greutate.

PARTICIPANT: Afectează transpirația?

DR. GISOLFI: Din câte nu știu, doar faptul că aveți un strat subcutanat crescut de grăsime nu influențează răspunsul la transpirație.

PARTICIPANT: Am o altă întrebare despre vârstă. Aveți date despre intervalul general?

DR. GISOLFI: Nu pare să existe o diferență în răspunsul la transpirație până la aproximativ 50 sau 55. Când ai peste 60 de ani și este mai clar peste 70 de ani, atunci există o scădere a răspunsului la transpirație.

Persoanele pe care Robinson le-a studiat (Robinson și colab., 1986) aveau peste 60 de ani. Cred că vârsta medie era de 61 sau 62 de ani. A existat o scădere a răspunsului la transpirație, dar nu s-a reflectat în capacitatea lor de a regla temperatura corpului, care este, din nou, punctul cel mai important.

PARTICIPANT: Carl, în 1980, Dimri a publicat o recenzie a 55 de lucrări în care a analizat acest ultim punct pe care l-ați menționat aici, creșterea ratei transpirației într-o perioadă de 7-10 zile de aclimatizare a căldurii (Dimri și colab., 1980 ).

El a descoperit în acele 55 de lucrări că 15 dintre ele nu arătau nicio creștere a ratei de transpirație. Știu că ați publicat cel puțin o dată o lucrare care nu a arătat nicio creștere a ratei de transpirație în timpul dezaclimatării de 7 până la 10 zile. Ai putea să comentezi acest lucru pentru noi?

DR. GISOLFI: Cred că depinde de nivelul de fitness al subiectului. Dacă aveți de-a face cu o persoană relativ potrivită pe care apoi o climatizați prin căldură, probabil că veți vedea puține schimbări în răspunsul la transpirație.

Dacă aveți de-a face cu oameni teribil de improprii și îi climatizați pe căldură, veți vedea o creștere destul de substanțială a răspunsului la transpirație.

PARTICIPANT: Și, de asemenea, știu că ați menționat că în mediile uscate când ați publicat aceste studii, pentru mediile calde, uscate și umede, uscate, a existat o creștere mai mică a domeniului de transpirație.

PARTICIPANT: La inițierea exercițiului, există o scădere imediată sau o creștere a osmolalității plasmatice care nu pare a fi astfel în transpirație. Adică, pare să existe o mișcare a fluidului de la volumul de sânge la volumul intracelular.

Mă întreb dacă acest lucru se datorează aclimatizării și neaclimatizării și în ce măsură această schimbare a volumului plasmatic afectează rata transpirației.

DR. GISOLFI: Inițial, nu cred că volumul plasmatic și tonicitatea plasmatică au o influență accentuată asupra ratei transpirației. Răspunsul la transpirație este determinat în primul rând de o creștere a temperaturii corpului central și, în al doilea rând, de modificările temperaturii pielii.

Există influențe din creșterea volumului plasmatic și a tonicității, dar în comparație cu o creștere a temperaturii corpului, acestea sunt destul de mici.

DR. GISOLFI: Am vrut să fac un comentariu despre transpirație, totuși, despre cum se schimbă transpirația odată cu aclimatizarea. Trebuie să fii atent în interpretarea literaturii, deoarece dacă te uiți doar la transpirația totală a corpului, obții rezultate foarte înșelătoare.

Magnitudinea transpirației este legată de creșterea temperaturii corpului. Deci, dacă încălziți un soldat prin căldură, veți observa creșteri ale transpirației la începutul procesului. Cu toate acestea, la sfârșitul aclimatizării, dacă te uiți doar la transpirația totală a corpului, te uiți de fapt la o mică creștere a temperaturii corpului și la același răspuns la transpirație. Punctul important este că, pentru o creștere dată a temperaturii miezului, aveți mai multă transpirație.

PARTICIPANT: Aș dori să revin pe scurt la această ecuație de predicție. Acest lucru nu a luat în considerare obezitatea sau orice fel de diferențe de adipozitate între indivizi; este corect?

DR. GISOLFI: Este corect. Termenul necesar de căldură se bazează pe rata metabolică, care ia în considerare greutatea corporală. Adipozitatea nu este abordată în mod specific de această ecuație.

PARTICIPANT: Acest lucru a fost făcut într-o populație militară?

DR. GISOLFI: Acest lucru s-a făcut în populația militară, din câte știu. Se ia în considerare doar greutatea corporală.

PARTICIPANT: Deci, acesta este un grup specializat, deci nu s-ar potrivi neapărat peste tot; asta spui atunci?

DR. GISOLFI: Da. Aș spune, de asemenea, că nu sunt familiarizat cu nicio literatură care să indice că o creștere a adipozității reduce răspunsul la transpirație.

PARTICIPANT: De fapt, ai arătat că bărbații tăi au jumătate din grăsimea corporală a femeilor și totuși capacitatea lor de a pierde căldura a fost egală, astfel încât adipozitatea poate sau nu să facă vreo diferență, probabil că nu.

Note de subsol

Carl v. Gisolfi, Departamentul de Științe ale Exercițiilor, Universitatea din Iowa, Iowa City, IA 52242