定期使用冷水浸泡对训练诱发的力量和耐力表现变化的影响：系统回顾与元分析
The Efects of Regular Cold‑Water Immersion Use on Training‑Induced
Changes in Strength and Endurance Performance: A Systematic
Review with Meta‑Analysis
Elvis S. Malta；Yago M. Dutra；James R. Broatch；David J. Bishop；Alessandro M. Zagatto
摘要
研究背景：冷水浸泡 (CWI) 是运动中使用的主要恢复方法之一，通常用作运动训练期间加速恢复性能的手段。近几十年来，有迹象表明，定期使用 CWI 可能对阻力训练适应有害，相反，可能对耐力训练适应有益。当前的荟萃分析旨在评估运动训练期间定期使用 CWI 对阻力（即力量）和耐力（即有氧运动）性能改变的影响。
研究方法：进行了计算机化文献检索，截止日期为 2019 年 11 月 25 日。检索的数据库是 MEDLINE、Cochrane 对照试验中心注册库和 SPORTDiscus。选定的研究调查了与阻力和耐力训练课程相关的慢性 CWI 干预对运动表现改善的影响。纳入研究的标准是：(1) 是一项对照调查； (2) 与人进行； (3) CWI 在≤ 15 °C 下进行； (4) 与定期训练计划相关联； (5) 进行了基线和训练后评估。
研究结果：在审查过程之前纳入了八篇文章。针对单次重复最大值、最大等长力量和力量耐力表现，验证了与阻力训练相关的CWI的有害影响(总标准化平均差[SMD]= 0.60；95%的置信区间[CI95 %]= 0.87，0.33；p < 0.0001)，以及弹道式发力(总SMD = 0.61；CI95 % = 1.11，0.11；p = 0.02)。另一方面，选定的研究证实，耐力训练相关的CWI对计时试验(平均功率)、分级运动试验表现中的最大有氧功率(总SMD = 0.07；CI95 % = 0.54，0.53；p = 0.71)，或者计时赛成绩(持续时间)(总SMD = 0.00CI95 % = 0.58，0.58；p = 1.00)。
研究结论：经常使用与运动项目相关的CWI对阻力训练的适应有有害影响，但似乎不影响有氧运动的表现。
关键点
² 经常使用冷水浸泡会降低力量表现参数(即，一次重复最大值、最大等长力量、力量耐力和弹道式发力表现)。
² 冷水浸泡不影响有氧运动表现(即计时表现和最大有氧能力)。
² 涉及经常使用冷水浸泡的研究呈现出中等的方法学质量。
1引言
冷水浸泡（CWI）是运动员和非运动员广泛使用的一种方法，试图帮助肌肉修复和运动压力后的性能恢复。该方法包括将身体全部或部分浸泡在约10-15℃的水中5-20分钟，最好是在运动后立即进行。此外，CWI也可作为一个连续的或多个间歇性的疗程进行。
CWI的拟议效果被归因于冷水温度和水深分别引起的局部血管收缩和静水压力。这些影响可能有助于生理上的改变，如代谢活动的减少、激素分泌、免疫细胞的浸润和肢体血流的减少。尽管还没有达成共识，但这些改变可能会急性减少与运动引起的肌肉损伤和炎症有关的标志物，减少延迟发生的肌肉酸痛（DOMS），并保持肌肉功能，从而改善肌肉恢复。
一些研究已经调查了定期使用CWI（即慢性效应）对训练引起的肌肉和性能适应的影响，包括线粒体生物生成、肌肉蛋白质合成和肌肉修复。初步研究结果表明，运动后定期使用CWI的效果可能取决于任务。例如，在阻力训练计划中使用常规CWI可能会削弱训练引起的合成代谢反应、蛋白质合成和卫星细胞激活，从而导致肌肉肥大和力量发展的减弱。相反，在耐力训练计划中使用常规CWI时，可能对氧化信号通路几乎没有影响，这与对有氧运动表现缺乏影响一致。
大多数运动都包含耐力和阻力训练，以发展力量/功率和有氧能力，因为这些属性与运动特定的技能有关，因此也与身体表现有关。训练后定期使用CWI可能对改变身体表现有重要意义。然而，尽管近年来有越来越多的综述在调查CWI的方法学方面，以及CWI对肌肉恢复的急性影响，但只有一个叙述性综述总结了关于在训练中定期使用CWI对长期肌肉适应和运动性能提高的发现。本调查的目的是系统地回顾现有的研究，这些研究调查了常规CWI对阻力和耐力训练的性能适应的影响，从而为从业者和/或未来的研究方向提供强有力的循证指南。
2研究方法
本系统回顾以系统回顾和元分析的首选报告项目（PRISMA）声明为指导，并在健康和社会护理系统回顾的国际数据库（PROSPERO CRD42018098898）注册。进行了计算机化的文献检索，截至2019年11月25日。检索的数据库是MEDLINE、Cochrane中央对照试验登记册（CENTRAL）和SPORTDiscus。
为了优化搜索，我们采用了结合以下关键词组的策略。(1）表现或运动表现或运动或试验；和（2）冷水浸泡或冷水浸泡或冷水或冰水浸泡或冷却或冰浴或冰浴；和（3）慢性或长期或长期或定期；而不是（4）动物或动物。采用了对语言的限制（即只用英语发表的文章），同时只对标题、摘要和关键词主题进行了检索。检索时没有年份限制。此外，还对所选研究的参考文献进行了审查，以确定更多符合条件的研究。
选定的研究是临床对照研究，调查定期使用与运动训练计划相关的CWI对人类性能提高（即力量或有氧运动性能）的影响。因此，通过最初过滤的书籍、论文、评论和会议论文随后被排除。纳入研究的标准是 (1) 为对照调查；(2) 以健康人为对象；(3) CWI在≤15℃（训练后）进行；(4) 与常规训练计划相关（≥3周）；以及(5) 对力量或有氧运动表现进行了基线和训练后评估。
研究的选择过程由两位研究人员（ESM和YMD）分两个阶段进行。在第一阶段，检查所选研究的标题和摘要的相关性。在第二阶段，检索文章全文并考虑纳入。如果研究人员之间存在任何意见分歧，则对研究进行深入讨论，直到达成共识。Mendeley Desktop 1.17.13（Elsevier, NY, USA）软件被用来管理论文和排除重复的内容。
2.1 数据提取
研究数据同样由两名研究人员（ESM和YMD）提取，研究人员之间的分歧按上述方式进行调解。所关注的主要变量是运动表现，即干预（CWI）和控制（CON）条件下从训练前到训练后的表现变化。与力量表现有关的变量是单次最大力量（1RM）、最大等长力量、力量耐力（举重次数）和弹道式表现（跳跃过程中测量的力量和力量发展速度），而与有氧运动表现有关的变量是时间试验持续时间、时间试验的平均功率和分级运动测试的最大有氧功率（MAP）。此外，研究设计、干预方法和训练描述等细节也被提取出来。稿件中未报告的相关数据可通过电子邮件和/或通过ResearchGate私人消息直接向相应作者索取。
2.2 质量和偏见风险评估
纳入的所有研究的方法学质量是用PEDro量表评估的，考虑到11个标准。研究的方法学质量根据其各自的得分分为高质量（得分≥7分）、中等质量（得分5-6分）或低质量（得分≤4分）。质量评估不作为纳入标准。此外，根据Cochrane合作组织的指南（RevMan软件，5.3版，哥本哈根，丹麦），计算了所有和个别单一研究的偏倚风险分析。考虑到五个方法学领域（选择、表现、减员、报告和其他），偏倚风险被判断为高、低或不明确。偏倚风险分析和方法学质量评价由两位作者（ESM和YMD）进行。如上所述，如果研究者之间存在任何意见分歧，则对偏倚风险分析和方法学质量评价进行讨论，直至达成共识。
2.3 数据分析
软件Review Manager 5.3也被用于统计分析和生成森林图。对于所有的变量，都计算了标准化的平均差异（SMD）和95%的置信区间（CI95%）。
3研究结果
在数据库检索中共发现了697篇文章（即MEDLINE中的195篇文章，Cochrane中央对照试验登记册（CENTRAL）中的470篇文章，以及SPORTDiscus中的32篇文章）。接着，排除了重复的文章，总共有604篇文章。在分析了标题和摘要后，选择了11项研究进行全文分析。最后，8项研究被纳入最后的审查过程和数据提取。在参考文献审查过程中没有增加任何研究。图1显示了研究选择的示意过程。
总的来说，所选研究的偏倚风险很高，主要体现在随机化和盲法过程中。大多数调查没有明确说明随机化的方法（如抛硬币、洗牌或信封、掷骰子和抽签）和分配隐蔽性。此外，没有任何调查是盲法的（即单盲法或双盲法），只有两项调查提供了关于样本损失的明确信息（即不完整的结果数据）。另一方面，所有的调查都显示了适当的结果报告（即没有选择性报告），五项调查没有出现其他限制。图2显示了偏倚风险判断的个别和一般结果。
在本研究选择的8篇文章中，1篇在巴西进行，4篇在澳大利亚，2篇在日本，1篇在德国，并且都是在2006年至2019年之间发表的。研究的志愿者是健康的男性，分为训练有素、身体活跃、娱乐活跃或久坐不动（包括CWI和对照组的总人数=470名志愿者）。
表1列出了所选研究、方法学参数、结果及其PEDro质量得分。关于对照组，进行了被动恢复（即在室温下休息）、主动恢复（即在自行车测力计上进行10分钟的低强度运动）或中性温度下的水浸泡（23℃下15分钟）。CWI的温度和持续时间分别为9.7±2.9℃和16.5±3.6分钟。此外，两项研究将CWI应用分为2组20分钟和3组4分钟。所选研究中使用的训练计划是负重和/或肥大训练（阻力训练）、中等强度连续训练、高强度间歇训练或短跑间歇训练（耐力训练），而阻力训练的次数为16±5次，耐力训练的次数为22±11次。纳入研究的方法学质量平均为5.3个任意单位（表示中等质量），其中盲法是这些研究中最常不考虑的标准，因为CWI很容易被志愿者感知，传统的盲法不适用于这种情况。
表1 纳入研究的特点和结果
在分析CWI对阻力训练性能指标的影响时，使用了五项研究，其中五项提供了与1RM有关的数据，三项包括最大等长力量，两项包括力量耐力，两项包括弹道努力。1RM（SMD = – 0.50; CI95% = – 0.90, – 0.10; p = 0.01）、最大等长力量（SMD = – 0.65; CI95% = – 1.14, – 0.17; p = 0. 009）和力量耐力（SMD = – 0.73; CI95% = – 1.29, – 0.16; p = 0.01），当阻力训练后进行CWI（整体SMD = – 0.60; CI95% = – 0.87, – 0.33; p < 0.0001）（图3）。此外，在进行弹道式训练时，性能增益的减少得到了验证（总体SMD = – 0.61; CI95%: – 1.11, – 0.11; p = 0.02）。
在分析CWI对耐力训练表现指标的影响时，使用了四项研究，其中两项提供了与时间试验表现（平均功率）有关的数据，三项与分级运动测试中的MAP有关，还有三项包括时间试验表现（时间）。当耐力训练与CWI一起进行时，没有验证时间试验表现（平均功率）（SMD = – 0.12；CI95% = – 0.60，0.36；p = 0.63）或MAP（SMD = – 0.01；CI95% = – 0.54，0.53；p = 0.98）的表现变化（总体SMD = – 0.07；CI95% = – 0.54，0.53；p = 0.71）。此外，在时间试验性能（时间）方面没有验证收益的变化（总体SMD = 0.00；CI95% = – 0.58，0.58；p = 1.00）（图4）。
4讨论
本系统回顾的主要发现是，CWI减轻了训练诱导的最大力量或力量耐力的改善（总体SMD = – 0.60；P < 0.0001），但对训练诱导的有氧运动表现的改善没有影响（总体SMD = – 0.07；P = 0.71）。关于CWI对肌肉力量的影响，值得注意的是，所有被调查的力量参数（即1RM、最大等长力量、力量耐力和弹道发力）的收益都被CWI减少。
在阻力训练计划中，最大力量（由1RM和最大等长力量评估）和弹道发力的表现可能通过神经学（如学习和协调）和形态学适应（如肌肉横截面积、肌纤维大小和肌纤维数量的增加）的组合而改变，由许多分子机制/途径（如肌肉蛋白质合成、卫星细胞激活/增殖等）的改变来协助。同样，力量耐力（即在延长力表现的条件下承受疲劳的能力）与一些形态学适应性有关（如线粒体功能改善、毛细血管密度增加、缓冲能力提高等），也可能受到肌肉修复和蛋白合成过程的影响。因此，如果CWI改变了这些训练引起的任何过程，它很可能影响肌肉对运动的适应性反应和随后的运动表现。
与上述情况一致，Roberts等人报告说，与对照组（积极恢复）相比，阻力训练后的定期CWI减弱了训练引起的II型肌纤维横截面积和每纤维肌核数量的增加。此外，CWI急性延迟和/或抑制了卫星细胞的活动，抑制了与肥大有关的蛋白质的磷酸化，并缓解了1RM和最大等长力量的改善。据报道，冷却会减少与肌肉生成有关的调节因子（如肌原蛋白），从而损害骨骼肌的生长和力量发展。在随后的研究中，Fyfe等人还报告了训练诱导的骨骼肌纤维肥大增加的钝化，但对1RM表现没有影响。这些结果并不意外，因为肥大并不总是伴随着力量的增加。此外，不同研究之间肥大和力量结果的差异可能是由训练处方变量（如努力-暂停比率、1RM百分比相关负荷、训练频率和持续时间等）的差异所解释的，这些变量在阻力训练的适应性反应中起着很大作用。例如，Roberts等人让志愿者接受了12周（2×周）的下肢阻力训练（3-5组8-12次，8-12-RM），以及增强式训练（3组12次弹道努力），而Fyfe等人的研究包括7周（2×周）的下肢和上肢训练（3-5组12次，1-12-RM）和腹肌训练（3组20次，20-RM）。因此，除了训练时间和频率外，在训练组数和训练组成方面也有一些重要的差异（例如，只有Roberts等人进行了增强式训练）。
对寒冷引起的力量下降的另一种解释是，CWI诱发了血管收缩反应和随后的血流减少。考虑到血流与肌肉蛋白合成相关，而积极的肌肉蛋白合成/分解平衡对肥大和力量发展很重要，这也可以解释为什么CWI削弱了训练引起的力量适应。在这种情况下，Fuchs等人报告说，在阻力训练后进行CWI（与蛋白质摄入相结合）时，肌纤维蛋白合成率下降，这可能是由于阻力训练后蛋白质的输送和/或吸收减少。这被认为是由于氨基酸运输减少或血液供应减少，尽管这一假设还没有被研究。
在耐力训练计划（如高强度间歇训练、冲刺间歇训练和/或中等强度连续训练）中使用常规的CWI似乎对有氧运动性能的提高没有影响，无论使用何种性能指标（如分级运动测试中的MAP或时间试验性能）。有氧运动表现主要与个人的最大摄氧量、跑步经济性和乳酸阈值等因素有关，这些因素受到骨骼肌适应性的影响，包括线粒体密度的增加和更大的有氧酶活性。这些适应性被认为是来自于对运动的平衡扰动（即初级信使的变化，如游离脂肪酸、乳酸、钙、细胞的氧化还原状态、活性氧和三磷酸腺苷周转）。这些变化可能激活二级信使蛋白，如钙/钙调蛋白依赖性激酶II、5′AMP激活的蛋白激酶、p38丝裂原激活的蛋白激酶和sirtuin 1。 这些二级信使随后激活转录因子，启动基因转录和功能蛋白的翻译/合成。关于这一过程的更详细说明，请参考一些关于这一主题的优秀评论。
虽然CWI并不影响耐力训练的成绩提高，但一些调查报告称，运动后的CWI会增强运动诱导的关键耐力训练调节蛋白的基因表达，如增殖体活化受体伽马辅助因子-1α mRNA（PGC-1α mRNA）。然而，需要注意的是，基因表达的变化与随后功能蛋白含量的增加之间并不总是有很强的相关性，这可能有助于解释对有氧运动表现没有影响。为了支持这一点，mRNA转录物丰度仅与蛋白质丰度部分相关（r = ~ 0.40）。迄今为止，只有一项研究报告了常规CWI可增加耐力相关蛋白（如PGC-1α）的肌肉含量；然而，由于所使用的实验设计（即在一条腿上进行CWI，而对侧腿保持在冷水浴外[对照]），该研究没有评估性能结果。
CWI对有氧运动表现缺乏影响的另一个潜在解释是，与中枢适应相比，肌肉有氧功能/氧化能力的周边变化对有氧运动表现的影响可能较小。此外，有氧耐力运动的中枢限制在受过训练的参与者中更常见，而外围限制在未受过训练的参与者中更有可能（如外围循环和肌肉代谢）。虽然没有足够数量的研究来调查训练水平的影响，但未来的研究应该调查CWI对不同训练水平的参与者的影响。
通常的假设是，在训练中定期使用CWI将加速短期恢复，从而有助于最大限度地提高训练计划后的适应性反应。然而，在目前的评论中，有氧运动表现缺乏额外的改善，而力量表现则有所减弱，这与这一假设相反。因此，有关CWI对 “恢复参数”（如肌肉损伤和/或炎症的标志物、DOMS和肌肉性能）的积极急性效应的证据似乎并不有助于提高对训练的长期适应。例如，单次运动和CWI后运动后炎症反应的急性减少被解释为积极的。然而，炎症是肌肉修复过程的一个重要组成部分，限制炎症可能对长期训练适应产生反作用。因此，虽然CWI在短期内可能有利于恢复表现，但似乎对训练的适应没有好处。因此，”恢复期 “可能是体育训练计划中的一个重要方法。例如，在专注于提高力量、肥大和功率的训练期间，避免使用CWI可能是明智的。也可以说，在比赛期间使用CWI可能是最有益的，因为这时通常不进行大阻力训练，缓慢的生理恢复可能会影响到随后的表现。
通过这次系统回顾，已经发现了这个研究领域的一些局限性。例如，CWI应用的参数存在很大的异质性，即暴露的时间和水温。CWI对肌肉恢复的急性有益影响通常在11-15 °C和11-15分钟内进行，这被认为是降低疼痛感和改善肌肉功能的最佳CWI温度和时间。在本综述所选的研究中，CWI温度为9.7±2.9℃，暴露时间为16.5±3.6分钟。然而，目前还不清楚这种CWI温度和时间是否是运动训练中常规CWI的最佳温度。可能需要不同的水温来提高肌肉性能的急性恢复，而不是促进对训练的适应。
同样重要的是要强调所使用的训练和CWI持续时间的巨大差异；一些干预措施的持续时间比其他干预措施长2-3倍以上。这些方法上的差异使得研究之间很难进行直接比较，而且对参与者进行的不同的训练和CWI刺激有可能对测量的性能指标产生不同的影响。例如，如果有足够的训练进度，预计39次耐力训练会比12次耐力训练对有氧运动表现产生更大的累积效应。最后，在目前的系统中，所选研究的质量被归类为中度，主要是由于盲法的难度。此外，由于盲法的困难和描述随机化的问题，这些研究呈现出较高的偏倚风险。因此，在这种类型的程序中，不应摒弃这种方法可能存在的安慰剂效应。例如，以前曾有报道称，CWI安慰剂（通过欺骗方式施用）与CWI一样有效，而且比恒温对照浸泡更有效。因此，调查可以通过包括安慰剂条件来提高他们的研究质量，这反过来会加强CWI文献的整体性。
5讨论
总之，定期使用运动后的CWI似乎并不影响与有氧运动训练相关的表现适应。然而，有相反的证据表明，CWI对与阻力运动训练相关的肌肉力量增长有有害的影响。考虑到调查常规CWI对运动训练后表现适应的影响的研究很少，需要更多高质量的研究。例如，需要进行更多的研究，调查调节运动后定期CWI的骨骼肌适应的分子机制，运动处方变量（即频率、强度、持续时间和类型）对减弱或增强这些适应的作用，和/或优化这些适应的CWI应用的最佳参数。