Книжкова полиця

Книжкова полиця NCBI. Служба Національної медичної бібліотеки, Національних інститутів охорони здоров’я.

Комітет Інституту медицини (США) з досліджень військового харчування; Marriott BM, редактор. Потреби у харчуванні в жаркому середовищі: заявки для військовослужбовців у польових операціях. Вашингтон (округ Колумбія): Національна академія преси (США); 1993 рік.

Потреби у харчуванні в жарких умовах: заявки на військовий персонал у польових операціях.

Вступ

Вода необхідна для життя. Він є середовищем, в якому відбуваються хімічні реакції, і має вирішальне значення для нормальної роботи серцево-судинної системи. Вода становить близько 70 відсотків ваги тіла у нормальної дорослої людини. Він зменшується з 75 відсотків при народженні до 50 відсотків у літньому віці і є найбільшим компонентом організму. Жирова тканина містить менше води, ніж нежирна; таким чином жінки мають трохи менше води в організмі, ніж чоловіки. Наслідки зневоднення виникають із меншою втратою води, ніж 1 відсоток маси тіла, і становлять загрозу для життя на 10 відсотків (Adolph et al., 1947). Люди не можуть пристосуватися до хронічного дефіциту води, тому втрати рідини повинні бути замінені, якщо фізіологічна функція продовжує бути порушеною.

Мета цього розділу - переглянути потреби у воді солдатів, які займаються спекою. Операції «Щит пустелі» та «Буря в пустелі» у 1990 та 1991 роках глибоко усвідомили важливість військових маневрів у сильну спеку. Військові місії часто тривають від 4 до 6 годин і вимагають легких до важких вправ. У цій дискусії буде розглянуто діапазон цих робочих навантажень. Крім того, хронічне споживання води викликає занепокоєння, оскільки недостатнє споживання води протягом днів може призвести до виснаження води та виснаження тепла.

Потреба у воді в теплі залежить від втрати рідини, що, в свою чергу, залежить від таких факторів, як інтенсивність фізичних вправ, тривалість фізичних вправ, умови навколишнього середовища, стан тренувань та теплова акліматизація, стать та вік. Вибрані дослідження використовуються для ілюстрування впливу цих різних факторів, а не для огляду літератури. Нарешті, обговорюється прогнозування втрат поту в різних умовах, а також обчислення потреби у воді за цих обставин.

Розподіл води в організмі

Загальна кількість води в тілі становить близько 70 відсотків сухої маси тіла і найпростіше поділяється на два основні відділи: (а) внутрішньоклітинна вода, яка становить 50 відсотків маси тіла або 35 літрів у 70-кілограмової людини, і (б) позаклітинна вода, що становить 20 відсотків маси тіла або 14 літрів. Останній відділ поділяється на обсяг плазми (5 відсотків маси тіла) та обсяг інтерстиціальної рідини (15 відсотків маси тіла). Внутрішньоклітинна вода не вимірюється легко. Він розраховується на основі вимірювань загальної кількості води в організмі та об’єму позаклітинної рідини.

Напрямки втрати та вигоди

У таблиці 5-1 наведені нормальні значення щоденного споживання та виходу води у здорової дорослої людини. Однак ці значення можуть зазнавати помітних змін. Наприклад, втрата дихальної води може коливатися від 200 мл на добу при диханні зволоженим повітрям до 1500 мл на добу під час занять на великій висоті. Втрати води від шкірного випаровування можуть коливатися від 500 мл на день у спокої в прохолодному середовищі до 10 літрів на день під час фізичних вправ у спеку. Втрати калових мас можуть коливатися від 100 мл на день при змішаному харчуванні до 32 літрів на день і більше у пацієнта з діареєю. Обов’язковий об’єм сечі обмежений концентраційною силою нирок, але він може коливатися від 250 до 1400 мл на добу залежно від дієти. Об’єм сечі зазвичай становить 700 мл на добу, але високобілкова дієта вимагає більш обов’язкової води для виведення осмотично активних продуктів білкового обміну.

ТАБЛИЦЯ 5-1

Нормальні значення щоденного споживання та виходу води у дорослих.

Визначники швидкості поту

Потреба у воді під час фізичних вправ у спеку в першу чергу залежить від випаровування. Метаболізм та теплообмін навколишнього середовища визначають необхідне випаровування (Е req) для досягнення теплового балансу. Оскільки втрата дихальної води мало сприяє випаровувальному охолодженню в теплих або жарких умовах, охолодження повинно відбуватися в основному через шкірний секрет поту. Швидкість потовиділення та його регулювання визначаються температурою ядра та шкіри, змоченістю шкіри, накопиченням тепла, метаболізмом та заданою температурою.

Вимоги до води

Гаряче-вологе проти гарячо-сухого середовища

Американські військові направляють війська в тропічний і пустельний клімат, і тому військові чоловіки та жінки піддаються дії як вологого, так і сухого тепла. На малюнку 5-1 показані реакції поту, а також середні зміни ректальної температури, частоти серцевих скорочень та швидкості метаболізму чотирьох бігунів на дистанції, що йдуть 5,6 км на годину в сухому спеці, вологому спеці та в прохолодному середовищі. Експерименти проводились з інтервалом у 4 - 5 тижнів і складалися з 4 годин безперервної ходьби, обіду (30 хвилин), а потім ще 2 - 3 години ходьби. Вода потрапляла в організм за бажанням, але випробовуваних постійно інформували про втрату ваги та досягали успіху в підтримці рівноваги рідини. Усі чоловіки ходили 6 годин у нейтральних та сухих гарячих умовах, за винятком одного суб'єкта, який припинив ходити через 5,5 години в сухому теплі з ректальною температурою 39 ° C та частотою серцевих скорочень 136 ударів на хвилину. Інший суб'єкт ходив 7 годин у сухому теплі і закінчив із ректальною температурою 38,3 ° C та частотою серцебиття 132 ударів на хвилину. Швидкість поту в пустельному середовищі становила в середньому 1210 ± 56 (х ± SE) мл на годину (Таблиця 5-2).

Малюнок 5-1

Ректальна температура, частота серцевих скорочень, швидкість метаболізму та втрата ваги чотирьох висококваліфікованих бігунів на витривалість під час м’яких тренувань на біговій доріжці в сухому спеці, вологому спеці та прохолодній температурі навколишнього середовища. Випробовувані обідали в обстежуваному середовищі між (більше).

ТАБЛИЦЯ 5-2

Середня швидкість поту чотирьох висококваліфікованих спортсменів на витривалість, які ходили (3,5 милі/год) протягом 5-7 годин у гарячому мокрому, гарячому сухому та нейтральному кліматі.

У гарячо-вологому середовищі швидкість поту в середньому становила лише 716 ± 56 (х ± SE) мл на годину, що призвело до підвищення ректальної температури (39,3 ° C) та частоти серцевих скорочень (132 уд./Хв). Зниження швидкості потовиділення в цьому середовищі було пов’язане із втомою потових залоз (Brown and Sargent, 1965; Hertig et al., 1961; Kerslake, 1972; Nadel and Stolwijk, 1973; Robinson and Gerking, 1947). Механізм, відповідальний за це явище, не ясний, але дані свідчать про те, що воно пов’язане із надмірним змочуванням шкіри (Brebner and Kerslake, 1964; Collins and Weiner, 1962; Nadel and Stolwijk, 1973). Ці випробовувані були висококваліфікованими і, по суті, внаслідок акліматизації нагрівалися в результаті їхнього навчання. Нетреніровані або некліматизовані суб'єкти мали б значно нижчий рівень потовиділення і відчували б набагато більше фізіологічних навантажень, ніж це було показано у цих чоловіків.

Інтенсивність вправ та тренування

У постійних умовах навколишнього середовища потовиділення шкіри є лінійною функцією вироблення тепла або інтенсивності фізичних вправ (Nielsen, 1969). Тренування в нейтральному середовищі, що призводить до значного підвищення максимального поглинання кисню, зменшує поріг температури ядра для початку потовиділення (Roberts et al., 1977), але не обов'язково збільшує загальну швидкість потовиділення тіла (Taylor, 1986). Встановлено, що рівень пітливості чоловіків-чоловіків позитивно корелює з аеробною здатністю (Greenleaf et al., 1972).

Акліматизація тепла

Максимальна потужність потовиділення може зрости з 1,5 літрів на годину у здорового неакліматизованого чоловіка до 2-3 літрів на годину у висококваліфікованого акліматизованого солдата (Венгер, 1988). Один з найвищих показників поту, який коли-небудь спостерігався, був зафіксований у Альберто Салазара під час Олімпійського марафону 1984 року. Салазар працював зі швидкістю 85 відсотків (5,2 метра в секунду) і мав втрату маси тіла 5,43 кг (-8,1 відсотка маси тіла), незважаючи на приплив рідини в 1,88 літра. Ця втрата ваги еквівалентна швидкості поту 3,71 літра на годину (Armstrong et al., 1986).

Вік і стать

Вік військовослужбовців віком від 18 до 50 років і складає 14 відсотків жінок. Вплив віку та статі на терморегуляцію, особливо реакція потовиділення на фізичні навантаження та термічний стрес, були детально розглянуті Drinkwater (1986). На відміну від поширеної думки, відмінності у фізіологічних реакціях на термічний стрес не можуть бути пов’язані з різницею у статі чи віці. Коли різниці між суб’єктами різного віку та статі з’являються, вони пов’язані, в першу чергу, з різницею в аеробній силі чи тепловій акліматизації.

У 1960-х роках дослідження регулювання температури в спокої та під час фізичних вправ у спеку дійшли висновку, що жінки менш терпимі до фізичних вправ у спеку, ніж чоловіки (Morimoto et al., 1967; Wyndham et al., 1965); однак ці дослідники не відповідали випробовуваним за аеробною силою чи співвідношенням маси тіла до маси. Вайнман та співавт. (1967) першими припустили, що гендерні відмінності можна пояснити різницею у фізичній підготовленості.

Що стосується впливу віку на переносимість нагрівання до фізичних навантажень, загальновизнано, що люди похилого віку більш сприйнятливі до теплових травм, ніж їх молодші колеги під час спекотних хвиль. Ця очевидна непереносимість тепла серед людей похилого віку пояснюється зменшенням потовиділення, зниженням аеробної підготовленості або їх поєднанням. У недавньому огляді впливу фізичних вправ та віку на терморегуляцію Кенні та Гізолфі (1986) не виявили жодних доказів того, що у чоловіків чи жінок у віці від 50 до 60 років було порушено регулювання температури, яке можна було б віднести до віку як такого. Цей висновок також підтверджується оглядом Drinkwater (1986). Робінзон та ін. (1986) виявили зменшення потовиділення у чоловіків у віці від 44 до 60 років, але це зниження потовиділення не мало негативного впливу на здатність цих чоловіків адаптуватися до роботи в гарячо-сухому (50 ° C) середовищі. Зниження толерантності до тепла, пов’язане з чоловіками та жінками у віці від 50 до 60 років, можна легко пояснити зниженням серцево-судинної форми, відсутністю акліматизації тепла або обом.

Прогнозування потреби у воді

Швидкість поту можна передбачити, вимірявши загальне теплове навантаження (Ereq) та максимальну випарну охолоджувальну здатність середовища (Emax) (Shapiro et al., 1982). Перевагою останнього передбачення є те, що швидкість поту (а отже, і потреба води) може бути визначена на основі умов навколишнього середовища, інтенсивності фізичних вправ та типу одягу, який носять, не роблячи жодних фізіологічних вимірювань (Shapiro et al., 1982). Формула для розрахунку втрат поту в г на м 2 на годину становить

втрата поту = 27,9 × Е req (Е макс.) -0,455

Висновки та рекомендації

Список літератури

Обговорення

УЧАСНИК: Це трохи незрозуміло. Я думав, ви сказали, що чоловіки потіють більше, але якщо ви виражаєте це як кількість поту, за умови, що площа поверхні однакова, але тоді це виглядало так, як на одному зі слайдів це було іншим.

ДОКТОР. ГІЗОЛЬФІ: Ні, вони не однакові. Навіть якщо ви виражаєте це як відсоток поверхні тіла, жінки все одно менше потіють. Але важливим моментом є те, що жінки можуть підтримувати однакову температуру тіла, як і чоловіки, коли вони мають однакове відносне робоче навантаження.

УЧАСНИК: І чи застосовувалася ця формула як для чоловіків, так і для жінок?

ДОКТОР. ГІЗОЛЬФІ: Ні, формула базувалася на чоловіках.

УЧАСНИК: Чи є якийсь ефект від маси тіла?

ДОКТОР. GISOLFI: Звичайно, жирові відкладення перешкоджають втратам тепла, і якщо оцінити вплив маси тіла до відношення площі поверхні, у важчої людини спостерігається більша метаболічна теплова навантаження та менша площа поверхні для розсіювання цього тепла. Ці особи матимуть більше проблем з розсіюванням тепла, коли потрапляють у тепле середовище, виконуючи фізичні вправи з такою ж інтенсивністю, як особа, яка не має такої великої ваги.

УЧАСНИК: Чи впливає це на потовиділення?

ДОКТОР. ГІЗОЛЬФІ: Наскільки мені відомо, просто збільшення підшкірного жирового шару не впливає на реакцію потовиділення.

УЧАСНИК: У мене є інше питання про вік. Чи є у вас дані про загальний діапазон?

ДОКТОР. GISOLFI: Здається, немає різниці у реакції потовиділення приблизно до 50 або 55. Коли вам стає більше 60 років, і це стає чіткіше у віці 70 років, тоді реакція потовиділення зменшується.

Особам, яких Робінсон вивчав (Robinson et al., 1986), було понад 60 років. Я думаю, середній вік був приблизно 61 або 62 роки. У реакції потовиділення спостерігалося зменшення, але це не відображалося в їх здатності регулювати температуру тіла, що, знову ж таки, є найбільш важливим моментом.

УЧАСНИК: Карл, у 1980 р. Дімрі опублікував огляд 55 статей, в яких він розглянув цей останній момент, який ви згадали тут, збільшення швидкості потовиділення протягом 7-10-денного періоду теплової аклімації (Dimri et al., 1980 ).

У цих 55 роботах він виявив, що у 15 з них не спостерігалося збільшення швидкості потовиділення. Я знаю, що ви принаймні один раз опублікували статтю, яка не демонструвала збільшення швидкості потовиділення під час деаклімації від 7 до 10 днів. Не могли б ви прокоментувати це для нас?

ДОКТОР. ГІЗОЛЬФІ: Я думаю, це залежить від рівня підготовленості обстежуваного. Якщо ви маєте справу з відносно підтягнутим індивідом, якого ви потім акліматизуєте, ви, мабуть, помітите незначні зміни у реакції потовиділення.

Якщо ви маєте справу з людьми, які страшенно непридатні, і ви їх акліматизуєте, ви побачите досить значне підвищення реакції потовиділення.

УЧАСНИК: А також я знаю, що ви згадали, що в сухих середовищах, коли ви публікували ці дослідження, для гарячих, сухих і вологих, сухих середовищ, було менше збільшення діапазону потовиділення.

УЧАСНИК: На початку фізичних вправ негайно падає або збільшується осмоляльність плазми, що, здається, не є таким при потовиділенні. Тобто, здається, відбувається переміщення рідини від об’єму крові до внутрішньоклітинного об’єму.

Мені цікаво, чи це пов'язано з акліматизацією та неакліматизацією, і наскільки це зміна обсягу плазми впливає на швидкість потовиділення.

ДОКТОР. GISOLFI: Спочатку я не думаю, що обсяг плазми та тонус плазми мають помітний вплив на швидкість потовиділення. Реакція потовиділення зумовлена, головним чином, підвищенням температури основного тіла, а вдруге зміною температури шкіри.

Існують впливи збільшення обсягу та тонічності плазми, але порівняно з підвищенням температури ядра тіла вони досить малі.

ДОКТОР. ДЖІЗОЛЬФІ: Я хотів зробити ще один коментар щодо потовиділення, проте про те, як потовиділення змінюється з акліматизацією. Ви повинні бути обережними у тлумаченні літератури, тому що якщо ви просто подивитесь на загальне потовиділення тіла, ви отримаєте дуже оманливі результати.

Величина потовиділення пов’язана з підвищенням температури тіла. Отже, якщо ви акліматизуєте солдата нагріванням, ви помітите посилення потовиділення на початку процесу. Однак наприкінці акліматизації, якщо ви дивитесь лише на повне потовиділення тіла, ви насправді дивитесь на невелике підвищення температури тіла і таку ж реакцію потовиділення. Важливим моментом є те, що при певному підвищенні температури в центрі у вас все більше виділяється поту.

УЧАСНИК: Я хотів би коротко повернутися до цього рівняння прогнозу. Це не враховувало ожиріння або будь-які відмінності в ожирінні серед осіб; це так?

ДОКТОР. ГІЗОЛЬФІ: Це правильно. Термін необхідного тепла базується на швидкості метаболізму, яка враховує масу тіла. Це рівняння особливо не стосується ожиріння.

УЧАСНИК: Це було зроблено серед військовослужбовців?

ДОКТОР. ГІСОЛЬФІ: Наскільки мені відомо, це було зроблено серед військовослужбовців. Враховується лише вага тіла.

УЧАСНИК: Отже, це спеціалізована група, тому вона не обов’язково вкладалась би в усі рамки; це те, що ви говорите тоді?

ДОКТОР. ГІЗОЛЬФІ: Так. Я б також сказав, що я не знайомий з жодною літературою, яка вказує на те, що збільшення ожиріння зменшує реакцію потовиділення.

УЧАСНИК: Насправді, ви показали, що ваші чоловіки мали половину жиру в організмі жінок, і все ж їх здатність втрачати тепло була рівною, тому ожиріння може чи не мати значення, можливо.

Виноски

Карл проти Гізольфі, Департамент фізичних вправ, Університет Айови, штат Айова, IA 52242