《黃帝內經》「腎主納氣」之腎臟功能對運動訓練肺呼吸效率研究

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(1)國立屏東大學體育學系碩士班碩士論文. 《黃帝內經》「腎主納氣」之腎臟功能對運動訓練肺呼吸效率研究. 指導教授：陳坤檸博士研究生：丁柏福. 中華民國. 108. 年. 1 月.

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(3) 致謝時正立春，正是大地春暖花開，萬物生長之際，驀然回首一段充滿著未知、惶恐、感恩等等的研究生生涯，尚在記憶猶新時，就將告一段落。這段日子理，對於一個穿梭在學校、診所、家庭、社交等不同情境中，分別擔任不同角色且年近半百的我，這一切盡在感恩惜福中，且常在我心永誌不忘。這一路走來，能夠順利完成論文。首先，要感謝我的恩師陳坤檸博士有教無類的教育家精神，在不斷的指導、引領我、訓練我有宏觀的思維與細膩的文筆，讓我的研究設計更加完善且順利完成。皆遮要感謝林瑞興教授對本論文提供指導，也要感謝涂瑞洪教授對我的鼓勵與督促。也要感謝系上林新龍老師、林耀豐老師、李勝雄老師的教學。同時也要感謝所有參與本案的對象，由於您們的參與配合，才得已有今日的成果。最後要感謝我最親愛的家人：爸爸、媽媽、我的惠君、欣諾、維淏。. 丁柏福於東港 2019-01-05. I.

(4) 《黃帝內經》「腎主納氣」之肝腎臟功能對運動肺呼吸效率研究摘要本研究以《黃帝內經》思想基礎，結合運動生理理論探討運動訓練深入發掘的實用性，以腎主納氣理論針對腎主呼吸納氣與運動呼吸機能與能量代謝之關聯進行研究。本研究以各 12 位大學男生進行實驗測試漸進式最大運動能力測驗，分析血中尿素氮(urea nitrogen,BUN)、肌酸酐(creatinine， Ccr)與麩氨酸丙酮轉胺酶(alanine aminotransferase;ALT)對最大運攝氧量與每分鐘呼吸頻率之相關性。本研究所蒐集之資料以描述統計敘述結果情形，並以 paired t 檢定與 Pearson 相關分析呼吸納氣與肝腎功能之相關性，顯著水準設定為α=.05。本研究結果總共蒐集 12 位男性大學生之受試者有效資料，平均年齡為 20.58±0.51 歲，身高為 174.17±7.17 公分與體重為 65.75±5.29 公斤。最大攝氧量為 49.14±6.11ml/kg/min，每分鐘呼吸次數為 49.00 ±3.69 次/分，最大潮氣量為 2.31±0.35 升/次與最大心跳率 171.89 次/分。本研究之最大運動攝氧量前後主要血液生化指標檢測值，經成對樣本t檢定結果：血中尿素氮(BUN)(t=-13.83,p=.00)、肌酸酐 (Ccr)(t=-6.92,p=.00)與麩氨酸丙酮轉胺酶(ALT) (t=-6.58,p=.00) 前後測值皆呈現顯著差異。最大運動攝氧量測驗後測尿素氮濃度與最大運動攝氧量每分鐘呼吸次數相關趨勢，分別為r=-.796(p=.002)與r=.838 (p=.001)，後測麩氨酸丙酮轉胺酶濃度與最大運動攝氧量及每分鐘呼吸次數相關值分別為r=-.654(p=.021)與r=.728(p=.007);另外，前後肌酸酐雖然呈現顯著差性(p＜.05)，與最大運動攝氧量及每分鐘呼吸次數未呈相關性。本研究結論為血中尿素氮可為評估腎臟功能指標，具有影響漸進式最大運動能力與每分鐘呼吸次數作用; 麩氨酸丙酮轉胺酶為評估肝臟功能的重要指標，雖然對最大運動能力與每分鐘呼吸次數產生做作用，其對有氧運動能量代謝應具更重要的影響力。關鍵字：最大運動能力、呼吸頻率、麩氨酸丙酮轉胺酶、尿素氮、肌酸酐、腎臟、肝臟、運動. II.

(5) The study of Hang Di Neiching's Shen Zhu Na Qi on the relations between liver / kidney function and lung respiratory mechanism. Abstract Objective. The purpose of this study was to investigate Hang Di Neiching's Shen Zhu Na Qi on the relationship between liver/kidney function and lung respiratory mechanism. Subjects were 12 university males participated in this study. Each subject performed maximal oxygen intake(VO2max) treadmill running. MaxVO2, frequency of breathing(FB) were analyzed for evaluated lung function. Otherwise, blood urea nitrogen(BUN) , alanine aminotransferase(ALT) and creatinine(Ccr) were obtained to assessed liver and kidney function index. Methods. Data were collected and analyzed with describe analysis,Paired t-test and a Pearson relation analysis were estimated the relationship between liver/kidney function and lung capacity. α level is set at 0.05. Results. Post-BUN, Ccr and ALT significantly increased following the maximal oxygen intake test to exhaustion. There were correlated significantly VO2max , FB and BUN. It’s also for the ALT level. Conclusion. BUN index is an important fraction for the kidney fuction, which may directed to the respiratory capacity. Furthermore ALT played an role of liver function that deal with VO2max and FB. Key word：VO2max，FB ，ALT ，BUN ，Ccr ，kidney ，liver ， Exercise. III.

(6) 目錄致謝…………………………………………………………………I 中文摘要……………………………………………………………II 英文摘要……………………………………………………………III 表次…………………………………………………………………VII 圖次 ………………………………………………………………VIII 附錄次………………………………………………………………IX. 第一章緒論…………………………………………………………1 一研究目的………………………………………………………3 二研究假設………………………………………………………3 三名詞解釋………………………………………………………3 第二章文獻探討……………………………………………………5 壹、腎臟的解剖 …………………………………………………5 一位置……………………………………………………………5 二腎臟的內部結構………………………………………………5 貳《黃帝內經》論腎臟的生理作用 ……………………………7 一腎藏精…………………………………………………………7 二腎主水…………………………………………………………8 IV.

(7) 三腎主生長、發育與生殖………………………………………8 四腎主津液………………………………………………………9 五腎主攝納呼吸…………………………………………………10 叁運動與腎功能的相關性………………………………………10 肆腎病症候與運動表現…………………………………………11 伍生理肝腎生化指標……………………………………………13 一血中尿素氮(BUN) ……………………………………………13 二肌酸酐…………………………………………………………14 三麩氨酸丙酮轉胺酶 ……………………………………………15 第三章研究方法……………………………………………………17 研究對象 …………………………………………………………17 壹氣體分析變項檢測……………………………………………17 貳運動最大攝氧量檢測…………………………………………17 第四章結果與討論…………………………………………………19 壹結果……………………………………………………………19 貳討論……………………………………………………………21 一血中尿素氮……………………………………………………21 二肌酸酐…………………………………………………………23 三麩氨酸丙酮轉胺酶……………………………………………24 V.

(8) 第五章結論與建議………………………………………………24 一結論…………………………………………………………26 二建議…………………………………………………………27 參考文獻 ………………………………………………………28 附錄 ……………………………………………………………30. VI.

(9) 表次表 1 各變項前後成對樣本檢定…………………………………19 表 2各個變項間之相關趨勢 ……………………………………20. VII.

(10) 圖次圖 1 血中尿素氮與運動呼吸次數相關趨勢圖 ……………………21 圖 2 後測麩氨酸丙酮轉胺酶濃度與每分鐘呼吸次數相關趨勢 …25. VIII.

(11) 附錄次附錄一、跑步機最大運動攝氧量測驗模式………………………30. IX.

(12) 第一章緒論一般而言腎是指腎臟，為人體主要的泌尿排泄器官，其主要功能是調節人體內部水分電解質，排泄代謝產生為主要功能。而《黃帝內經》中所說的腎臟為先天之本，除了前述西醫學所述的腎臟功能外，其主張腎臟具有藏精(氣)，主管命門之火，主生殖、生長、發育、貯水、主骨與納氣，且具調節水液代謝的作用。《黃帝內經》指出腎是水火之臟，亦有稱之左腎右命門，亦稱腎火為相火，具有溫煦的功能，為體內水氣蒸騰功用，得使水液上升於心與肺，進而輸佈全身，溫暖身體作用。腎臟內寓元陰和元陽之藏，與骨、髓、腦、耳、齒與髮都有著密切關係，因此，腎氣腎衰決定機體生、長、壯、老、死的生命過程，尤其以養生概念而言，其已不是單純西方醫學的腎臟概念，而是身體體質的主要關鍵。不僅主宰生殖功能，亦涉及內分泌、呼吸、神經、免疫與運動等系統，在中醫學中稱腎為先天之本，更是生命之根，在生命歷程中扮演著至關重要的角色。. 本研究之《黃帝內經》所指五臟絕非解剖學的器官，而是機體五種不同生理功能的綜合。而一般而言，人體五臟，即是肝、心、脾、肺、腎五個解剖臟器。《素問•五臟別論》:「所謂五. 1.

(13) 臟者，藏精氣而不瀉也，故滿而不能實。」《靈樞•本臟》: 「五臟者，所以藏精神血氣魂魄者也。」人體表裡的組織器官結合成為有機整體。. 人體的五臟是運動員競技表現能力主要來源，包括肝與腎對運動能量代謝產物排除能力、心臟血液循環動力、脾臟的營養素運化輸送、肺之氣體交換與腎的水液調節及呼吸效率等，必須統合連結而產生生命功能。. 本研究主要以腎臟功能對運動表現能力之相關性進行研究。預期結果對於運動競技訓練實際運用，將可提供運動訓練明確的方向，尤其運動員於高強度訓練中或高度運動競技時，腎臟對肺呼吸功能的影響，進而影響運動能量代謝效率。從另一角度觀之，本研究結果亦可提供運動員於運動訓練過程中，運動訓練計劃參考，並可提供運動員養生依據，更重要的是成為運動訓練與中醫學學術與應用之聯結功能，提升運動訓練效果將具有極大作用。本研究問題主要涉及腎臟功能對於呼吸循環系統的相關程度，目前尚難把黃帝內經·素問所闡述之腎主水納氣理論連結西方醫學腎功能主張，根據西方醫學對腎臟的研究，其檢測之腎小球過濾率、尿素氮、肌酸酐與麩氨酸丙酮轉胺酶指標等評估肝腎功能，本研究將嘗 2.

(14) 試進一步揭櫫腎臟與呼吸之間的相關性。一、. 研究目的. 本研究主要目的是探討腎臟與運動表現能力的相關性，針對最大運動能力、運動中呼吸頻率與腎臟機能優劣相關性進行相關研究。本研究以呼吸頻率、每分鐘吸氣量作為腎納氣功能依據，同時檢測血尿素氮與肌酸酐為衡量腎功能之變項。二、研究假設本研究假設為腎納氣功能越佳，則腎功能指數越好，肺呼吸參數效率越好，最大運動能力亦越佳。三、名詞解釋 (一) 最大運動能力本研究之最大運動能力是指受試者在漸進式最大運動時之最大運動攝氧量為測量評估標準。因為安全之故，在不影響本研究觀察目的下，如受試者表示要停止測驗時則立即停止測驗。受試者最大運動之攝氧量為本研究指標。 (二) 運動中呼吸頻率運動中呼吸頻率次數越高表示為淺表呼吸，每次潮氣量越差。 (Jack et al. 2014) (三) 每分鐘攝氧量 3.

(15) 即是於運動中受試者每分鐘肺部之換氣總量，一般而言，最大攝氧量越高，其機體攝氧氣能力越佳(Power and Howley,2013)。 (四)尿素氮尿素是蛋白質新陳代謝，胺基酸分解與體內氮氣化合物分解之中產物(邱淑滿，1998)。腎機能不全是造成尿素氮升高最主要的原因，為衡量腎功能之指標。 (五)肌酸酐肌酸酐是肌酸的脫水產物，在肝臟組織合成之後經血液以游離型及磷肌酸型式大量存在於肌肉組織，並提供給肌肉收縮所需的能量，失去水分後即成為肌酸酐，血液中濃度越高，表示腎臟機能不好(邱淑滿，1998)。 (五) 麩氨酸丙酮轉胺酶麩氨酸丙酮轉胺酶(alanine aminotransferase;ALT)是血清麩氨酸丙酮轉胺酶，存在於肝臟細胞，常被用來檢驗肝功能，正常值範圍是 30-40 U/L (約 36 U/L)。. 4.

(16) 第二章文獻探討本研究主要探討腎功能與運動表現能力的關係性，主要內容包括一、腎臟的解剖，二、《黃帝內經》論腎臟的生理作用，三、運動與腎的健康與四、腎病證候與運動表現。壹、腎臟的解剖一、位置腎臟的外型如蠶豆，新鮮健康的腎臟成紅褐色，表面光滑，質地柔軟，成人每一個腎臟重量約 125~170gm，分上、下兩端，前後兩面，內外兩線，位於腹腔內，腹膜壁層及後膜壁之間，其上端起於第 11 或 12 胸椎緣，下端延至第 3 腰椎的高度，第 11 與 12 肋骨具有保護腎臟功能(游祥明等，2014)。腎臟外緣突出，內緣凹進，此部位稱為腎門，腎血管、神經及淋巴管皆由此凹面進出，內是一個平坦，似盒狀的空腔，稱為腎盂，是一個囊狀部分，其下連接輸尿管。二、腎臟的內部結構腎臟實質分為腎上腺皮質與髓質，腎上腺皮質位於左、右腎的上方，呈帽子型，尖端向上，底寬厚且凹陷，富含血管、呈黃色的皮質。右腎上腺形如椎體形，左腎稍大呈半月型，由纖維性結締組織外膜所包圍，實質部分由衍生中胚層的為黃色的皮質，與衍生自 5.

(17) 外胚層的內層，呈粉紅色的髓質。腎上腺皮質可分為(一)外層的絲球帶或顆粒層所構成，此區細胞排列成輪狀或弧形，可分泌礦物性皮質素;(二)中間層稱為束狀帶，此區細胞呈索狀排列，分泌葡萄糖皮質素;(三)內層是網狀帶，細胞排列呈索狀及不規則的網狀，主要分泌性激素，以雄激素為主 (林正常，2013))。腎上腺髓質由嗜鉻細胞圍著大血竇形成，交感神經纖維散布其間，此嗜鉻細胞與交感神經後神經節同源，將化為分泌之節後神經元，可分泌腎上腺素(Epinephrine)與正腎上腺素 (Norepinephrine)。腎臟的主要功能是過濾水液生成尿液的器官，亦具有排泄血液中尿素、尿酸及肌酸酐等含氮廢物功能，胺基酸經肝臟代謝後產物為尿素;核酸代謝後釋放出尿酸;而肌酸肝為源經肌肉組織中肌酸代謝產物，這些含氮廢物在尿液中通常維持高濃度量(邱淑滿，1998)。腎臟功能具有維持水分與電解質的平衡，主要機制是血液中的水分及電解質是藉由腎臟腎絲球過濾，腎小管的再吸收及分泌作用，達成調節水與電解質的平衡作用 (游祥明等，2014)。我們發現，中醫學與西醫學對腎臟的論述，並不完全相同，除上述西醫學的概念外，中醫學對腎臟觀點，是強調腎臟的生理功能，諸 6.

(18) 如生殖、泌尿等系統外，其亦包含部分呼吸、神經、免疫與運動的功能，其被稱為「先天之本」與「生命之根」，所以腎的保健保養是健康長壽的根本，然而，其甚少揭露其與運動能力表現有任何影響。貳、《黃帝內經》論腎臟的生理作用一、腎藏精腎藏精的「藏」，即是「閉藏」，是指腎具有貯存與閉藏精氣的生理功能，換言之，是指精氣藏於腎，並不斷促精氣充盈，防止精氣流失，進而使精氣在體內充分發揮蒸騰水氣，溫煦身體的生理效應，而建立能量代謝的生命條件。《素問˙六節臟象論》曰:「腎者生蟄，封藏之本，精之處也。」(李濟生，2012)。此「精」即是營養素，亦是能量。精是構成人體生理能量代謝的最基本的營養物質，此即《素問˙ 金匱真言論》曰:「夫精者，身之本也。」(郭靄春，2010)，因此，人體的「精」廣義而言，包括精細微小的物質，又如氣、血、津液，以及從食物中萃取的水穀精微等，在中醫學中稱之為「精氣」，以西醫概念，即是「營養素」與「氣體(氧)」。若從狹義觀言之，「精」就是「生殖」之精，其來自於父母的生殖之精，如《靈樞˙決氣篇》曰: 「兩精相搏，合而成形，常先身生，是謂精。」這即是為先天之精源於父母，所以「腎乃為先天之本」(郭靄春，2010)。 7.

(19) 此先天之精必須依賴後天之精(水穀精微)之需養，在體內融為一體，即是我們常說的「腎精」或「腎氣」，腎精有形(父母之精)，而「腎氣」卻是無形，事實上「腎精」與「腎氣」是同為一物，精氣在體內是產生不斷的轉，就如同水與水蒸氣在環境條件下的互根作用。二、腎主水前述提及有關西醫之腎臟是水液代謝的臟器，中醫學亦指出腎具主持和調節人體水液代謝的功能，人體內以升、降、出、入四種基本的氣化運動形式，進行體內精氣、血、津液等精微物質的化生及其相關轉化，其過程中即產生代謝產物，例如三焦對水液氣化後輸布於全身；又如腎與膀胱的氣化作用而產生尿液的泌尿功能。中醫學亦常指出，體內陽氣不足時，而常導致消化、吸收不良直接影響氣、血、津、液代謝機能障礙，這稱之為氣化無權或氣化不利，而產生病證引致水濕不化，小便不利，痰飲內停的症狀，這即說明負責體內通調道的三焦，或具蒸騰水氣、調節水液的腎臟機能障礙現象。三、腎主生長、發育與生殖腎藏精，精化氣，先天與後天之精相結合形成腎氣，腎氣主要作用是由下蒸騰而上，散布全身，為促進機體生長、發育和生殖的條件 8.

(20) 與動力，這與腎的盛衰有密切的關係。《素問˙上古天真論》曰:「女子七歲，腎氣盛…。」(李濟生， 2012)，這說明人體生、長、老、死的生命自然規律的過程，腎氣決定生殖功能盛衰，腎氣更在生命活動中發揮關鍵的重要角色，腎氣除了影響身體健康外，我們極為好奇的是腎氣盈衰對運動表現能力相關程度。四、腎主津液前述腎主水，事實上腎亦主津液，主持調節水液代謝，《素問˙ 逆調論》曰:「腎者，水臟，主津液。」(郭靄春，2010)，這一個複雜的機制，腎臟必須與肺、脾、肝、三焦與膀胱共同協調作用，才能完成調節人體津液代謝功能。中醫學指出，在健康正常的生理功能下，津液由口攝入至胃，經脾的運化轉輸，於肺宣發肅降，再經腎臟溫煦之火，蒸騰氣化，透過三焦通調水道，臟腑互相協調下，達成輸送津液到全身，經代謝作用後，津液化為汗，部分津液由肺透過口鼻宣發排除，部分經腠理蒸發而出;部分經由腎臟與膀胱氣化為尿液下經膀胱而排出體外。在津液調節過程中，實際上，腎氣的蒸騰氣化作用，主宰著整個代謝過程，肺脾等臟器皆有賴於腎氣的蒸騰氣化作用，才能實質達成調整津液的目的。 9.

(21) 五、腎主攝納呼吸腎主納氣，「納」意指收納、容納、納入的意思，腎主納氣意指腎臟有協助肺呼吸的深度，防止淺表呼吸的作用;雖然肺主呼吸，呼吸是肺臟的主要功能，但其吸入之氣必須有效下達於腎，由腎有效攝納，使呼吸運動平穩有深度，進而保證肺細胞能有足夠的時間進行排除二氧化碳，融合氧氣交換輸布全身，並增強肌肉與微血管間的有效內呼吸功能，此為腎的封藏作用在呼吸運動中的具體表現。《類證治裁˙喘證》曰:「肺為氣之主，腎為氣之根，肺主出氣，腎主納氣，陰陽相交，呼吸乃和。」(郭靄春，2010)，此其中說明，假如腎不納氣，則會造成肺氣過於宣發不能肅降，而出現呼吸淺表，產生不具效率的急促呼吸，在運動競賽中，直接衝擊肺呼吸與細胞呼吸的效率，造成運動能代謝障礙，血乳酸濃度急速上升等，都成為降低運動表現能力的因素，但是卻無研究報告揭櫫腎納氣能力與運動表現能力的相關性。參、運動與腎功能的相關性運動過程產生較多的生化代謝物質是極為正常的生理作用，這些生化物質隨著運動的強度與持續時間等因素極為相關(Refsum & Stromme,1975)，至於血液中的生化物質含量則依賴肝臟轉換功能與腎臟排除能力而定(Refsum & Stromme,1975、1978)，例如肝臟對乳 10.

(22) 酸轉換為丙酮酸的糖質新生作用，腎臟每分鐘過濾清除率(Arakawa, Hosono, Shibata,2016)，這即說明肝腎機能優劣對運動中生化物質的累積，將可影響運動能力的表現。運動在促進腎障健康的功能上具有重要的作用，腎的健康度對運動表現能力扮演著關鍵重要角色。中醫學認為腎主骨，骨生髓，通於腦，因強健的腎臟功能，腎主發育。如果有規律的運動，對人體發育生長與有促進作用，增進生命的活力，因此，腎主骨，腎臟的強健，而促進筋骨強健；腎主水，而通過調節人體水液代謝，促進泌尿活動均衡；腎主納氣功能，主要是強壯的腎臟功能，而強化人的呼吸功能，由於這些中醫學概念一直成為引導我們在養生的活動的指導方針，但在運動能力表現的研究方面，我們極難得到有關腎臟與運動能力表現的相關資訊。本研究亟欲瞭解腎臟的健康對運動訓練成效與表現的關聯性，然而，當我們在運動訓練過程中，增加運動養腎功法，對運動訓練是否有所幫助，諸如呼吸吐納法、太極拳、八段錦、五禽戲、易筋經等，植入運動訓練計畫中，對運動員是否具有養護腎臟以避免強度運動對腎臟傷害。假如是肯定的，我們亦須進一步瞭解運動與腎臟養護的相關性。肆、腎病症候與運動表現腎為先天之本，內寓元陰元陽，為水火之臟，其經由脈絡與膀胱 11.

(23) 成為表裡關係，具有臟精氣的功能，是生殖與發育之源，是人體發展重要的元陰元陽的資本，同時腎臟具有平衡水液代謝，長骨生髓通於腦的作用，這些功能即是人體重要發展的依據，也是運動能力表現的本源，因為骨骼健壯，精力充沛是人體運動的基本要件，更是生命之根本。病症的產生正是喪失生命活力的起始點，《黃帝內經》曰:「腎主固藏，不宜泄露。」(李濟生，2012)，因此，腎臟多以虛證為主，常言道:「腎虧」，便是人體處於「至虛」的例子，主要病因是稟賦薄弱，勞逸不均，房室過度與不節，或久病失養等，而導致腎的精氣耗損，因而發病，尤其現代青年學子日夜懸於網路世界，朝損日月次序，肝不調氣機，腎氣虧虛，病乃由生。常見症候包括面色晄白，腰脊酸軟之腎氣不固，形寒肢冷，精神不振之腎陽不足，畏寒肢冷，尿少身體浮腫之腎虛水泛，眩暈耳鳴，視物昏花，健忘失眠之腎陰虛等病症皆提早產生。尤其運動員的腎臟功能更是影響運動能力的表現，其涉及先天資本的強弱，直接影響其呼吸機能，更是吸氣深度關鍵而影響體能發揮的因素，成為有氧能量代謝效率的關鍵。. 12.

(24) 伍、生理肝腎生化指標一、血中尿素氮(BUN) 血中尿素氮是蛋白質的代謝產物。由腎臟過濾經尿液排出於體外。血中尿素氮的濃度可反應腎功能異常指標，其可因身體缺乏水份、攝取大量蛋白質食物、上消化道出血、嚴重肝臟疾病或感染、使用類固醇藥物，及腎血流量不足等因素影響(游祥明等，2014)，而促使血中尿素氮濃度暫時性上升，其正常值為 6-22 mg/dl(邱淑滿， 1998)，亦有研究指出當病患呼吸產生困難，通氣量下降且裝帶呼吸器輔助呼吸時，患者伴隨著腎功能下降的徵狀(Daher, Lima, Almeida,2008)。 Shin, Park, Ahn(2016)指出 100 公里運動後的血中尿素氮濃度明顯高於馬拉松運動後的濃度，但低於 308 公里運動後的濃度。 Fallon, Sivyer 與 Dare 研究發現 1600 公里極限運動後，血中尿素氮濃度明顯升高(p<.05)，其與 Rahman, Lee, Mun(2014)以白鼠為研究對象的結果一致。Arakawa, Hosono, Shibata(2016)探討 2 天極限運動前、運動中與運動後的血液生化指標發現，血中尿素氮濃度明顯升高(p<.05)趨勢，其主要關鍵是腎小球過濾率能力為主要因素。 Huang, Chiu, Chunang(2015) 觀察白鼠激烈游泳衰竭疲勞後的生理疲勞指數，發現尿素氮濃度亦明顯升高(p<.05)。 13.

(25) 綜合文獻發現在激烈長時間衰竭疲勞運動後，血中尿素氮濃度明顯升高趨勢，其主要原因應包括 1.運動中身體組織與血液缺水致使血清生化指標上升，2.蛋白質代謝率上升致使尿素氮濃度增加，與 3.腎臟代謝排除能力下降有關。二、肌酸酐血液中的肌酸酐（Creatinine ,Cr）來源包括外源性肌酸和機體生成的內源性肌酸兩部分，血肌酸酐幾乎全部經腎小球濾過進入原尿，腎小管並不重吸收肌酸酐。機體內的血中肌酸酐濃度穩定，測定血肌酸酐濃度可反映腎小球的濾過功能。. 肌酸酐在臨床意義上包括:1).血肌酸酐增高可引起的腎小球濾過功能減退，器官性腎衰竭血肌酸酐常超過 200umol/l、腎前性少尿時血肌酐濃度上升一般不超過 200umol/l。尿素氮與肌酸酐比值的意義，包括器質性腎衰竭時，尿素氮與肌酸酐同時升高，比值≤10:1，與腎外因素所致的氮質血症時尿素氮可快速升高，但肌酸酐不相應上升，比值＞10:1 於激烈衰竭極限運動後肌酸酐濃度亦被證實呈現顯著升高趨勢 (Shin, Park, Ahn,2016; Arakawa, Hosono, Shibata,2016))，同時， Rahman, Lee, Mun(2014)以白鼠進行游泳激烈運動後發現血中肌酸酐. 14.

(26) 呈現顯著升高現象，其與極限運動運動後腎臟清除能力有關(Arakawa, Hosono, Shibata, 2016; Otani, Kaya, Tsujita, 2013)。根據這些相關文獻研究結果，發現共同現象是經長時間運動或高強度運動後，血液中的肌酸酐含量皆呈顯著升高趨勢，其主因包括激烈運動時使用更多的蛋白質為能量來源，與腎臟腎小球過濾功能無法即時排除有關，這些生化代謝產物對於高強度運動競運動時的呼吸循環功能具有影響。三、麩氨酸丙酮轉胺酶 ALT(alanine aminotransferase;ALT)是血清麩氨酸丙酮轉胺酶，存在於肝臟細胞，正常值範圍是 30-40 U/L (約 36 U/L)。當肝臟有損傷時會釋放ALT於血液，而造成血液的 ALT 上升。因此，ALT 是專一特殊性的肝臟損傷判斷值。健康檢查的驗血項目中，肝臟被稱為人體的化學工廠，扮演極重要的新陳代謝的角色，最常見的就是肝功能檢查來評估它的功能。麩氨酸丙酮轉胺酶比肌酸酐對肝臟生化代謝更為敏銳，大多數研究結果皆指出麩氨酸丙酮轉胺酶於激烈衰竭運動後皆呈現顯著升高趨勢(Rahman, Lee, Mun,2014; Huang, Chiu, Chuang, 2015);Hazar, Otag, Sezen,(2014)指出最大耐力運動後麩氨酸丙酮轉胺酶亦呈現. 15.

(27) 顯著升高趨勢，Nie, Tong, George(2011)指出男性受試者 21 公里跑後，麩氨酸丙酮轉胺酶亦呈顯著上升趨勢。 Shin, Park, Ahn(2016)研究指出長距離選手跑完馬拉松後的血中麩氨酸丙酮轉胺酶亦呈顯著升高趨勢，並指出其主要因素是腎功能下降之故;Chen, Lin, Wei(2016)研究指出白鼠衰竭游泳運動後，其麩氨酸丙酮轉胺酶、肌酸酐與尿酸濃度皆呈顯著上升趨勢。. 16.

(28) 第三章研究方法壹、研究對象本研究以大學男學生十二名為為受試者，首先收集受試者之年齡、身高、體重數值，並施以健康問卷作為受試之基本資料。本研究經送屏東縣安泰醫院人體研究倫理委員會同意後實施。. 貳、氣體分析變項檢測本研究檢測之氣體分析變項包括一、肺呼吸功能變項：運動最大攝氧量檢測(附錄一)、每分鐘呼吸頻率﹔二、肝腎功能血液分析變項：血尿素氮、肌酸酐。一、運動最大攝氧量檢測運動最大攝氧量是評估運動體能表現能力的最佳指標，本研究採用 Bruce 跑步機最大攝氧量檢測法，與受試者運動至最後衰竭階段呈現三大指標呈現為依據，其包括受試者之(陳坤檸，2002): (一)最大預測心跳數 (二)最後運動階段三分鐘攝氧量呈現水平不再增加值 (三)運動血壓超過 200mmHg (四)Brog 自覺量表超過 19 受試者已達上述四種標準中三項時，即令停止運動。 17.

(29) 因為安全之故，在不影響本研究觀察目的下，如受試者表示要停止測驗時則立即停止測驗。受試者最大運動之攝氧量為本研究指標。二、本研究以肺呼吸功能變項包括:最大運動能力與每分呼吸頻率為變項，另檢測血尿素氮、肌酸酐與麩氨酸丙酮轉胺酶作為評量肝腎功能之依據。所蒐集之資料以描述統計、敘述研究結果，並以單因子 Pearson 相關分析探討呼吸納氣與腎功能之相關性，顯著水準設定為α=0.05。. 18.

(30) 第四章結果與討論壹、結果本研究總共蒐集 12 位男性大學生之受試者有效資料(表一)，平均年齡為 20.58±0.51 歲，身高為 174.17±7.17 公分與體重為 65.75± 5.29 公斤。本研究主要生理變項以平均數與標準差敘述，生理變項包括:最大攝氧量為 49.14±6.11ml/kg/min，每分鐘呼吸次數為 49.00 ±3.69 次/分，最大潮氣量為 2.31±0.35 升/次與最大心跳率 171.89 次/分。本研究之最大運動攝氧量前後主要血液生化指標檢測值，經成對樣本t檢定結果如表 1，血中尿素氮(BUN)(t=-13.83,p=.00)、肌酸酐 (Ccr)(t=-6.92,p=.00)與麩氨酸丙酮轉胺酶(ALT) (t=-6.58,p=.00) 前後測值皆呈現顯著差異。. 表 1 各變項前後成對樣本檢定變. 項. 前測尿素氮後測尿素氮前測肌酸酐後測肌酸酐前測麩氨酸丙酮轉胺酶後測麩氨酸丙酮轉胺酶. 平均數. 個數. 標準差. 16.0833 25.1667 1.0583 1.2167 39.5000. 12 12 12 12 12. .48396 -13.83 .44096 .03786 -6.92 .03658 3.53017 -6.58. 58.1667. 12. 4.86302. 19. t值. 顯著度 .01 .01 .01.

(31) 進一步以Pearson相關分後發現，後測尿素氮、前後測麩氨酸丙酮轉胺酶與最大攝氧量及每分鐘呼吸次數間呈現顯著相關趨勢(表 2)，後測尿素氮與最大攝氧量及每分鐘呼吸次數之相關係數分別為 r=.796(p=.002)與r=.838(p=.001)(圖 1);前測麩氨酸丙酮轉胺酶與最大攝氧量及每分鐘呼吸次數分別為r=-.528(p=.078)與r=.636 (p=.026)，後測麩氨酸丙酮轉胺酶與最大攝氧量及每分鐘呼吸次數相關係數分別為r=-.654(p=.021)與r=.728(p=.007)，最大攝氧量及每分鐘呼吸次數分別為r=-.915(p=.000)。表 2 各個變項間之相關趨勢(N=12) 1 1. 尿素氮前測 2. 尿素氮後測 3. 肌酸酐前測 4. 肌酸酐後測 5. 麩氨酸丙酮酸轉胺酶前測 6. 麩氨酸丙酮酸轉胺酶後測 7. 最大運動攝氧量 8. 每分鐘呼吸次數. 1. 2. 3. 4. -.006 .985 1. .886** .000 .355 .257 1. .763** .004 .313 .322 .811*** .001 1. 5 -.011 .973 .375 .230 .179 .579 -.012 .971 1. 6. 7. 8. -.020 .951 .730** .007 .254 .425 .216 .501 .817** .001. .274 .388 -.796 .002 .009 .978 .018 .955 -.528 .078. -.235 .462 .838** .001 .131 .648 -.039 .9.5 .636* .026. 1. -.654* .021. .728** .007. 1. -.915** .000 1. 20.

(32) 圖 1 血中尿素氮與運動呼吸次數相關趨勢圖. 貳、討論本研究蒐集 12 位健康活躍大學男學生最大運動攝氧量測前後之運動代謝生化值檢驗結果，發現各種代謝生化值指標皆在標準值範圍內，尤其最大運動攝氧量測前代謝生化指標並無病理現象，因此，本研究受試者皆處於健康活躍狀態，測驗過程亦無產生不適情形。一、血中尿素氮血中尿素氮的濃度為反應腎功能異常指標，其可因身體缺水造成腎血流量不足、攝取大量蛋白質食物、上消化道出血、嚴重肝臟疾病. 21.

(33) 或感染等因素影響(游祥明等，2014)，而促使血中尿素氮濃度暫時性上升，其正常值範圍為 6-22 mg/dl(邱淑滿，1998)。血中尿素氮是蛋白質的代謝產物。運動或日常生活中，尿素氮經由腎臟過濾經尿液排出於體外，本研究受試者於最大運動攝氧量測驗前的血中尿素氮濃度皆於標準值內;後測血中尿素氮值則呈偏高趨勢，其最小與最大值範圍為 22.0-27.0 mg/dl，此結果與 Shin, Park, Ahn(2016);Fallon, Sivyer 與 Dare(1999)，Rahman, Lee, Mun(2014);Arakawa, Hosono, Shibata(2016)與 Huang, Chiu, Chunang(2015)等研究結果一致，其主要因素可能是運動過程中水分蒸發導致血液黏稠度增加，致使血中尿素氮濃度上升為主要因素;另外，腎小球過濾率好壞亦為重要因素之一(Arakawa, Hosono, Shibata,2016)。經 Pearson 相關分析後發現，血中尿素氮與最大運動攝氧量呈負相關趨勢(r=-.796,p=.002)，兩者之間的意義是血中尿素氮越高，最大運動攝氧量越低，此與 Arakawa, Hosono, Shibata(2016)研究之腎小球過濾率影響血液中尿素氮濃度與 Huang, Chiu, Chunang(2015) 研究之運動衰竭等結果一致。此外，最大運動攝氧量測驗後之尿素氮濃度與最大運動攝氧量每分鐘呼吸次數呈正相關趨勢，分別為 r=.796(p=.002)與 r=.838 22.

(34) (p=.001)，其意義是血中尿素氮濃度越高，呼吸頻率亦越快，對最大運動攝氧量越不利，這是本研究對本議題初探之重大發現，雖然，目前並無相關研究可做佐證比較探討，本研究可解釋的方向，即是血中尿素氮或許成為刺激呼吸中新增快呼吸頻率的可能因子，或許我們將規劃另一研究做為更進一步的佐證。二、肌酸酐於激烈衰竭極限運動後肌酸酐濃度亦被證實呈現顯著升高趨勢 (Shin, Park, Ahn,2016)， Arakawa, Hosono, Shibata(2016)亦證實高強度運動後肌酸酐量增加趨勢，此外，Rahman, Lee, Mun(2014) 以白鼠進行游泳激烈運動後發現血中肌酸酐呈現顯著升高現象，其與極限運動運動後腎臟腎小球過濾能力有關(Arakawa, Hosono, Shibata, 2016; Otani, Kaya, Tsujita, 2013)。本研究結果並進一步佐證高強度運動後血中肌酸酐增加趨勢，但經 Pearson 分析後，激烈運動後肌酸濃度並未與最大運動攝氧量及每分鐘呼吸次數呈相關性，合理解釋應是肌酸酐代謝與肝臟較為相關，其並未呈現影響最大運動攝氧量能力與刺激呼吸中心作用，然而我們對於本議題仍存極大好奇心，或許可以改變運動模式再次探討之。. 23.

(35) 三、麩氨酸丙酮轉胺酶對肝臟代謝功能而言，麩氨酸丙酮轉胺酶是比較常用的敏銳生化指標，其正常值範圍是 30-40 U/L 平均值約 36 U/L，本研究結果發現受試者於最大運動攝氧量測驗後，麩氨酸丙酮轉胺酶濃度範圍為 41.0 至 96.0 U/L，平均值為 58.17±16.85 U/L，兩者均高於正常範圍。根據文獻資料結果顯示，Nie, Tong, George(2011)指出男性受試者 21 公里長距離跑後，麩氨酸丙酮轉胺酶亦呈顯著上升結果，許多研究結果皆指出麩氨酸丙酮轉胺酶於激烈衰竭運動後皆呈現顯著升高趨勢(Rahman, Lee, Mun,2014; Huang, Chiu, Chuang, 2015); 且於最大耐力運動後麩氨酸丙酮轉胺酶亦呈現顯著升高趨勢(Hazar, Otag, Sezen,2014)。本研究後測麩氨酸丙酮轉胺酶濃度與最大運動攝氧量及每分鐘呼吸次數相關值分別為 r=-.654(p=.021)與 r=.728(p=.007)(圖 2)，此結果與尿素氮指標結果相同，其意義是血中麩氨酸丙酮轉胺酶濃度越高，呼吸頻率亦越快，產生對最大運動攝氧量不利的影響。. 24.

(36) 圖 2 後測麩氨酸丙酮轉胺酶濃度與每分鐘呼吸次數相關趨勢. 25.

(37) 第五章結論與建議經本研究結果發現最大運動每分鐘呼吸頻率、尿素氮、肌酸酐及麩氨酸丙酮轉胺酶濃度對最大運動能力具有不同程度之影響。根據研究結果，經討論分析後結論如下:. 一、結論根據文獻資料及本研究結果與討論發現激烈或長時間運動後代謝生化指標，對運動表現具有其影響作用，主要取決於肝臟與腎臟代謝機能的優劣，本研究結果最大運動後肌酸酐濃度範圍介於 22.00 至 25.17 mg/dl，皆超過 6-22 mg/dl 的正常值，腎臟腎小球過濾率扮演著極重要角色，其不僅影響最大運動攝氧能力，亦影響呼吸頻率，《黃帝內經》素問-腎主納氣的觀點;至於最大運動攝氧量測驗後麩氨酸丙酮轉胺酶濃度範圍介於 41.00 至 96.00U/L，亦超過其正常值範圍 30-40 U/L，說明運動中的麩氨酸丙酮轉胺酶扮演著影響運動能量代謝重要因子。本研究結論為血中尿素氮為評估腎贓功能指標，具有影響最大運攝氧量與每分鐘呼吸次數作用; 麩氨酸丙酮轉胺酶為評估肝臟功能的重要指標，雖然對最大運攝氧量與每分鐘呼吸次數產生做作用，其對有氧運動能量代謝應具更重要的影響力。. 26.

(38) 二、建議經過本研究揭櫫有關高強度運動與腎臟與肝臟功能之相關性，耐力運動與高強度運動為運動能力表現兩大主軸，在運動呼吸頻率直接影響呼吸循環的內呼吸作用，腎臟功能主司氣體停留於細胞組織與毛細血管時間，為影響氣體交換能量代謝之關鍵，或許將來研究可針對本議題繼續研究以揭櫫腎臟與肝臟功能對運動能力表現奧秘。. 27.

(39) 參考文獻林正常(2005)。運動生理學。台北市:藝軒圖書出版社。林正常(2013)。應用運動生理學。台北市:藝軒圖書出版社。李濟生(2012)。黃帝內經。昆明市:雲南出版集團公司。邱淑滿(1998)。臨床檢驗概要。高雄市:信行出版社。郭靄春(2010)。黃帝內經。貴陽市:貴州教育出版社。游祥明等(2014)。解剖學。台北市:華信出版股份有限公司。陳坤檸(2002)。應用運動生理學。台北市:五南圖書出版公司。 Arakawa, K., Hosono, A., Shibata, K., Ghadimi, R., Fuku, M., Goto, C., …& Tokudome, S. (2016). Changes in blood biochemical markers before, during, and after a 2-day ultramarathon. Open Access Journal Sports Medicine , 7, 43-50. Chen, Y. M., Lin, C. L., Wei, L., Hsu, Y. J., Chen, K. N., Huang, C. C., & Kao, C. H. (2016). Sake protein supplementation affects exercise performance and biochemical profiles in power-exercise-trained mice. Nutrients, 8(2), 106. Daher, E. F., Lima, R. S., Silva Júnior, G. B., Almeida, J. P., Siqueira, F. J., Santos, S. Q.,… & Libório, A. B. (2008). Acute kidney injury due to rhabdomyolysis-associated gangrenous myositis. Acta BioMedica, 79(3), 246-250. Fallon, K. E., Sivyer, G., Sivyer, K., & Dare, A. (1999). The biochemistry of runners in a 1600 km ultramarathon. British Journal Sports Medicine, 33(2), 64-69. Hazar, M., Otag, A., Otag, I., Sezen, M., & Sever, O. (2016). Effect of increasing maximal aerobic exercise on serum muscles enzymes in professional field hockey players. Global Journal Health Sciences , 7, 69-74. Huang, W. C., Chiu, W. C., Chuang, H. L., Tang, D. W., Lee, Z. M., Wei, L.,…& Huang, C. C. (2015). Effect of curcumin supplementation on physiological fatigue and physical performance in mice. Nutrients, 7, 905-921. Nie, J., Tong, T. K., George, K., Fu, F. H., Lin, H., & Shi, Q. (2011). Resting and post-exercise serum biomarkers of cardiac and skeletal muscle damage in adolescent runners. Scandia Journal Medicine Science Sports, 21(6), 25-29. Otani, H., Kaya, M., & Tsujita, J. (2013).Effect of the volume of fluid ingested on urine concentrating ability during prolonged 28.

(40) heavy exercise in a hot environment. Journal Sports Science Medicine, 12, 197-204. Rahman, M. M., Lee, S. J., Mun, A. R., Adam, G. O., Park, R. M., Kim, G. B.,…& Kim, S. Z. (2014). Relationships between blood Mg2+ and energy metabolites/enzymes after acute exhaustive swimming exercise in rats. Biological Trace Element Research , 16,185-190. Refsum, H. E., & Strömme, S. B. (1975). Relationship between urine flow, glomerular filtration, and urine solute concentrations during prolonged heavy exercise. Scandinavian Journal of Clinical and Laboratory Investigation Journal, 35(8), 775-780. Refsum, H. E., & Strömme, S. B. (1978). Renal osmol clearance during prolonged heavy exercise. Scandinavian Journal of Clinical and Laboratory Investigation Journal, 38, 19-22. Shin, K. A., Park, K. D., Ahn, J., Park, Y., & Kim, Y. J. (2016). Comparison of changes in biochemical markers for skeletal muscles, hepatic metabolism, and renal function after three types of long-distance running. Medicine, 95(20), 36-57.. 29.

(41) 附錄一、跑步機最大運動攝氧量測驗模式跑步機是較理想的全身性大肌肉群運動，較接近自然的身體運動，所獲得的最大運動攝氧量值最接近受試者的最大值。一、. Bruce 跑步機運動測驗模式. 最常被使用於測驗運動最大攝氧量測驗以 Bruce 跑步機運動測驗模式代表（表 1），其具偵測慢性心臟病的運動測驗診斷效果，其具高效度與信度的測驗方法，以低運動負荷開始測驗是 Bruce 跑步機運動測驗模式的最大特點，提供受試者有充分時間熱身提升能量代謝至適合持續大肌肉群活動的目的，使心肺循環機能適應運動測驗強度，但在每一階段增加運動負荷的強度較其他測驗模式大，因此，其可以較快速達成運動測驗的功能，是具有高信度與效度的運動測驗模式，也建立了最大運動氧攝量的預測公式，其建立健康活躍男性健康者與心臟病患的最大運動攝氧量預測公式，其相關係數範圍自 0.86 至 0.92。. 30.

(42) 表一：Bruce 測驗最大運動攝氧量模式與 METs 需求量 MET 需求量階段 MPH. %坡度分鐘. １. 1.7. 10%. ２. 2.5. 12%. ３. 3.4. 14%. ４. 4.2. 16%. ５. 5.0. 18%. ６. 5.5. 20%. ７. 6.0. 22%. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21. 男性. 女性. 3.2 4.0 4.9 5.7 6.6 7.4 8.3 9.1 10.0 10.7 11.6 12.5 13.3 14.4 15.0 15.9 16.8 17.5 18.4 19.3 20.2. 3.1 3.9 4.7 5.4 6.2 7.0 8.0 8.6 9.4 10.1 10.9 11.7 12.5 13.2 14.1 14.8 15.5 16.2 16.9 17.6 18.3. 心臟病者 3.6 4.3 4.9 5.6 6.2 7.0 7.6 8.3 9.0 9.7 10.4 11.0 11.7 12.3 13.0. 根據最大攝氧量測驗附錄一 Bruce 測驗最大運動攝氧量模式進行測驗，以三圍判定受試者最大攝影兩標準:1)受試者運動心跳率達最大預測值(220-年齡)，2)受試者最大運動攝氧量已達增加值呈水平狀態，3)受試者運動血壓達 200mmHg 以上， 4)自覺度達 19 以上，與受試者主動要求停止繼續測驗等為停止測驗依據。 31.

(43)