本文是一篇医学论文，本研究招募30名消防队员，经筛选后仅18名合格消防队员作为受试者，不可避免地导致样本量局限性，影响后续检测到的差异代谢物的数量。且消防队员尿样仅有三个采样点，未能进行更深入长期的追踪研究。对检测筛选出的尿液差异性关键代谢物和代谢通路的探究深入度不够，未能与消防队员体能表现情况建立相关显著联系。
1 前言
1.1 研究背景
消防工作是一项高危艰巨的工作，在执行灭火救援任务时，消防队员需身着战斗服、携带灭火相关重型装备，在各种事故地点进行高温环境下的作业。近年来，我国城市化进程加速进行，高层建筑密度扩大，内部消防安全管控也成了迫在眉睫的问题。有些大中型高层建筑可能由于各种因素而无法得到外界帮助，又或是固定的消防器材遭到破坏，因此消防分队往往需要负重攀爬十几层或者更高，而这种状况也对消防队伍的个人身体素质提出了更高要求。如果发生登至目标楼层后的力竭现象，不仅无法达到对高层建筑灭火救灾等消防任务的需要，可能会导致消防员出现运动损伤或心血管问题，甚至会威胁消防员及大众的生命安全。
消防任务的特殊性会影响消防队员的身体机能，先前研究侧重于通过体能测试及能量消耗等宏观角度考察耐力、速度、灵敏、平衡等身体素质以及负重运动中的协同能力，采用心率、血压、血乳酸等生理生化指标评价消防员在训练后的整体身体机能情况[1, 2]。然而消防救援任务繁重、运动形式多变，上述测试和指标难以满足对消防员代谢物层面的细化研究，也相应影响了消防员专业体能的发展和提高。而在我国建设现代化国家性综合型灭火救援部队的新时代（公安消防部队经过改编、脱离军队现役、面向社会招聘消防员），针对消防员体质监测的有关研究局限于内分泌与基本生化检查，其得出的结论已经无法满足和指导消防员随时作战要求下的日常体能训练。
运动作为影响人类代谢的外部因素，在运动期间或之后引发机体应激，进而会对内环境产生影响，体现为运动强度和/或肌肉损伤有关的代谢产物的产生或合成速度和动力学[3]，相关生物基质（血液，尿液，唾液等）产生即时的反应， 显示为机体内小分子化合物浓度的相应变化，其变化已被证明表现出较大的主体间差异性[4]。当前代谢组学（metabolomics）已经可以检测对急性和慢性训练干预反应的细微代谢差异[4]。为了更好的开展新时期的应急救援工作，消防员的训练需要更加科学化、精细化。在消防任务中需要关注代谢物层面的生物化合物，其中的分子机制尚未明确，现如今这一领域的研究及报道相对较少，这直接影响了消防员进行训练的科学性和针对性。
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1.2 研究目的及意义
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基于UPLC-MS技术对消防队员负重登楼训练前后的尿液进行非靶向代谢组学的分析，了解消防员运动后的适应性代谢调节；探究与物质与能量代谢、运动应激、免疫反应等相关的差异性代谢标志物或相关通路。
本研究选用尿液基质，非侵入性的取样方式易获得消防员配合，通过模拟训练结合心率、尿常规等指标，以及整体观察与负重登楼相关的代谢物波动情况，帮助全面、深入了解消防员的机体状态如疲劳程度等，有助于实现消防中队运动训练监测，对常规训练做出科学性和针对性的指导，评估训练的实际效果，从而降低训练风险，保证消防救援效率及出警安全。
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2 文献综述
2.1 高层建筑消防安全现状
随着我国经济的欣欣向荣，高楼大厦的数量和高度迅猛增加，人员密集程度也愈来愈高，建筑物内部可燃物密集和错综复杂的电路管道等产生了巨大的安全风险[10]。高层建筑火灾与普通火灾不同，突发火灾火势扩散迅速，人员撤离困难，极易引发严重的伤亡事故和经济损失。近年来，各级政府和相关主管部门对于建立和完善针对高层建筑的消防规范也极为关注。
由于高层住宅楼或写字楼拥有众多辅助设施、电气设备和管道等，在整体安全性能上不利于疏散和防火。若发生火灾，其面临的问题包括：（1）由于高层建筑中电梯井、通风井、附属管道等结构较多，具备“垂直性”和“聚集性”，一旦某楼层不慎发生火灾，该楼层以上烟气蔓延速度极快[11]。（2）高层建筑整体垂直距离较长，发生灾情后大量受灾群众无法通过电梯逃离，依赖楼梯疏散不但速度慢、效率低，还会面临燃烧释放的烟尘和有毒气体的危害[12]。（3）复杂的环境，涉及包括餐饮、娱乐等业务功能区，其中有机塑料、易燃装饰、有机塑料等大量堆积同样会加大灭火救援难度。
如果不幸在楼层较高处发生失火或人员被困，由于常规电梯并不具有足够的耐火性能，一旦失火就会自行中止运行。在室内消防栓给水系统受损或水压无法达到火灾事故紧急扑救现场实际需要时，必须通过移动灭火设备进行扑救。因为高层建筑楼层较高，灭火部队的综合素质在一定程度上影响着移动灭火设备的使用。此时应急道路和楼梯井也将成为人员疏散避难的唯一途径。由于上述情况的存在，需要消防员穿着战斗服、战斗靴，头戴防护盔、手携水袋水枪，并背负空气呼吸器，再加上救援现场环境恶劣对消防员心理带来的影响，多种因素综合作用导致消防队员体力急速下降。为了达到尽早扑灭火灾、搜救被困人质，避免因体力透支影响行动展开的目的，对消防员徒手负重登楼的速度和效率提出了要求。
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2.2消防体能研究进展
在现代应急抢险救援工作中，消防员是主要战斗力量，其体能水平是在面对烟雾、高温、污染等应力源下，安全而有效地完成各种救火救援任务、维护社会公共安全的有力保障。未知条件引发的焦虑、时间紧迫带来压迫感、在高温热辐射、污染和潮湿的环境下的极端工作量以及个人保护设备或营救装备的重量（包括自给式呼吸面罩、SCBA）使消防员表现出极端的生理反应[13, 14]。实际和模拟灭火过程中记录的高心率也反映了消防工作的强度极大[15]。此外，消防员在执行消防任务后记录的乳酸积累情况也证实了消防工作的艰苦性[16]。
研究表明，心肺功能等与执行职业消防任务有关的生理因素可以被评估和测量[17]。Gledhill和Jamnik认为，最高强度的消防任务需要平均41.5 ml/kg/min的最大摄氧量（VO2max），执行消防任务所需的有氧能力为VO2max的50-85%[18]。另有研究认为VO2max >45ml/kg/min是消防员胜任本职工作的基本保证[19, 20]。美国国家消防员协会（NFPA）也对消防员有氧能力水平制定了明晰的基准，即VO2max＞ 42ml/kg/min[21]。研究公布英国消防员安全和高效工作的最低心肺健康标准为42.3 ml/kg/min，而“消防事故指挥官”的最低心肺健康标准为36.8 ml/kg/min。我国学者陈金源等人采用亚极量台阶运动对武警战士和学员进行测定和分析发现VO2max均值为 46.21±5.69 ml/kg/min，整体评价为中等水平，但＜44 ml/kg/min的人数比例偏高（26.32%）[22]。秦永生等人测量武警某部队1730名男战士，入伍一年的新兵 VO2max 均值为48.10±3.48 ml/kg/min，而老兵为50.34±3.45 ml/kg/min，这表明士兵心肺功能和有氧工作能力随着入伍年限的增长呈逐渐增强的趋势[23]。有氧能力是决定众多消防任务表现的重要因素，特别是那些涉及灭火的任务。有氧能力强、脂肪含量低的消防员在使用SCBA工作时有更高的工作效率[24, 25]。
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3 研究流程与方案 ................................... 14
3.1 研究对象 .............................................. 14
3.2 仪器与试剂 ......................... 14
4 结果....................................... 20
4.1 基础体能检测结果 ...................................... 20
4.2 生理、生化指标检测结果 ..................................... 20
5 分析与讨论 ................................... 41
5.1消防队员体能情况分析 ........................... 41
5.2消防员物质与能量代谢分析 ....................... 42
5 分析与讨论
5.1消防队员体能情况分析
我国《军事训练与考核大纲》中对武警部队体型的要求为（体重=身高-105±10％），本研究中18名消防队员中有4名队员不符合体型要求（2人偏瘦，2人偏胖），合格率为77.7%，作为参与日常一线灭火救援任务的消防中队是有一定风险的[130]。人体身体形态主要由骨骼结构的成型以及肌肉和脂肪的分布来确定，具体反映为视觉上的高矮胖瘦，通过这些要素也可侧面反映消防队员的体能情况。美国消防部门成员健康相关的健身计划标准参照NFPA 1583，其中详细说明了消防部门健身计划的发展、实施和管理的具体最低要求，对消防员招募以及日常体能训练的考核极其严苛。消防队员必须对身体成分有严格的管理。Willford等人的研究表明保持并提高肌力、肌耐力、心肺功能、减少体脂率的活动与灭火救援工作表现高度相关，其中负重登楼项目的成绩与体脂率高低密切相关，体脂率越低的消防员倾向于更出色的完成登楼项目[131]。
参加训练的全部十八名消防队员都在120秒内登顶10楼，完成时间平均值为77.88 ±14.56 s，完全满足美国绝大部分消防部门采用的由IAFF和IAFC创建的测试项目CPAT中对登楼180秒内完成的要求，通过率为100%。根据国内体能测试标准来评估本次运动成绩均分为98.61分，其中一人可能因年龄因素（35岁）限制了运动成绩（85分）。此次表现能较好满足当前国家综合性应急救援队伍对于职业实战的需求，紧迫性是消防救援任务的首要关键因素，做不到快速响应则难以保证人民群众生命财产安全。
医学论文参考
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6 结论
（1）因为消防工作的特殊性，训练过程中需要负重，运动强度较大，消防员易产生运动性疲劳。按照国际权威以及国内最新的考核标准，此次训练成绩能较好满足当前国家综合性应急救援队伍对于职业实战的需求。
（2）在运动后即刻，与物质与能量代谢相关的差异代谢物β-丙氨酸、肌肽、L-缬氨酸、柠檬酸盐、次黄嘌呤水平有显著变化；运动后即刻与氧化应激有关的代谢物L-谷胱甘肽和N-乙酰-半胱氨酸浓度上调，而烟酰胺、N1-甲基烟酰胺和L-色氨酸的相对水平明显下降。与免疫反应有关的代谢物犬尿喹啉酸和犬尿氨酸在运动后即刻分别有上调和下降趋势。
（3）负重登楼专项救援任务可能对消防员机体的氨基酸、脂质代谢、氧化应激、免疫反应等代谢通路产生影响。其中尿液中次黄嘌呤以及柠檬酸盐含量在运动后即刻的大幅上升将有可能作为高强度训练后评估运动疲劳的直接指标，可用于监控运动强度、进一步提高消防中队专项训练的整体成绩，具体标准有待进一步实验验证。
参考文献（略）