心臟運動康復相關作用機制的研究進展

周方，王磊

心血管疾病是嚴重威脅人類健康的常見疾病，隨著診療技術水平的不斷提高，很多患者的生命得以挽救，人們也越來越多地關注患者的生存質量[1]。面對心臟病居高不下的致殘率，眾多心臟專家開始關注并推行心臟康復[2]。心臟康復是涉及醫學評價、運動處方、心臟危險因素矯正、教育、咨詢和行為干預的綜合長期程序,用以減輕心臟病的生理和心理影響,減少梗死和猝死的危險,控制心臟癥狀,穩定或逆轉動脈硬化過程和改善患者的心理和職業狀態[3]。作為心臟康復的核心,運動康復已開始在分子和基因水平上進行研究，以運動療法和功能訓練為主的心臟運動康復對于改善患者的生存質量、預防心血管事件的發生具有重要意義[4]。為全面了解心臟運動康復相關機制的研究現狀，筆者查閱國內外相關文獻，從心臟運動康復的中心作用、外周作用以及危險因素控制三方面進行綜述。

1 運動訓練對心臟的直接作用

1.1 增強心肌收縮力，抑制心肌纖維化和病理性重構心肌的病理性重構往往會對心臟病患者心功能造成不可逆損害，心臟運動康復作為心肌梗死后二級預防的重要手段[5]，在增強患者心肌收縮力、抑制心肌纖維化和病理性重構方面發揮重要的作用。急性心肌梗死的患者剩余未損傷的心肌會發生病理性重構最終導致心力衰竭。而對急性心肌梗死穩定期患者進行心臟康復可改善患者左心房收縮力[6]，減緩左心室重構。對急性心肌梗死穩定期患者越早進行心臟康復、心臟康復持續時間越長，那么患者的心肌收縮功能、心臟重構改善越明顯[7]。

1.2 增加冠狀動脈血流，促冠脈側支形成 運動能通過增加心臟中小血管直徑和密度及冠狀動脈側支循環的形成，從而增加冠狀動脈血流和心肌灌注；此外，通過促血管生成作用，運動還具有缺血再灌注損傷保護作用，能夠阻止心肌細胞凋亡、減少心肌梗死面積[8]。運動能促進內皮祖細胞的釋放及分化而促進血管生成[9-10]。運動可以引起冠狀血管調節能力的適應性變化，調節血管內皮細胞產生的血管收縮因子和舒張因子重新回到平衡狀態。

1.3 抑制或延緩動脈硬化的發生和進展 冠狀動脈粥樣硬化與脂質堆積、炎癥細胞的集聚和冠脈內皮功能有關。晉娜等[11]研究發現中小強度有氧運動結合適當熱能攝入控制，可以有效改善重度肥胖癥患者體內脂質堆積，同時明顯改善其心臟射血功能。運動可以降低機體血清總膽固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白濃度。運動影響血管壁切應力，改善內皮功能[12]，使一氧化氮(NO)的合成、釋放和作用時間增多[13]，減少新生內皮的增生和支架置入部位的重構。Feairheller等[14]研究表明6個月的運動訓練可以降低炎性標志物、改善內皮功能。在對冠心病患者的研究中，運動能通過增加毛細血管交換能力、促進血管內皮擴張而改善內皮功能[15]。

1.4 改善心率 在代償期，心臟只能通過增加心跳頻率以適應對心輸出量的需要，而過快的心率將對機體帶來一系列不良影響。研究顯示[11]，經過4周的有氧運動，重度肥胖癥患者的安靜心率和定量負荷運動后的心率顯著下降，說明運動增加了心臟儲備能力，改善了心臟射血功能，提高了每搏輸出量。梁建萍[16]通過對不同訓練水平的女大學生安靜和定量負荷運動后的心率比較發現，長時間運動可以明顯降低安靜心率，有利于運動后心率的恢復，從而改善心臟功能，提高身體機能狀況。梁豐等[17]研究發現經過9個階段的高強度間歇性耐力訓練后2組參與者安靜心率均較訓練前下降。

2 外周作用

外周作用，指心臟之外的組織和器官發生的適應性改變，是公認的心臟病康復治療機理，外周機制與中心機制相輔相成。

2.1 提高骨骼肌攝氧和利用氧能力 Boushel等[18]研究顯示上肢長期低強度的運動訓練可以提高上肢的峰值攝氧量，同時發現這種變化與上肢骨骼肌的氧代謝能力提高及肌肉毛細血管內皮表面積增大有關。肌肉收縮機械效率提高，定量運動時能量消耗相對減少。骨骼肌的攝氧能力和氧利用能力決定了患者的運動能力，而運動能力直接影響患者的生存質量。Moholdt等[19]研究顯示經過12周的有氧運動訓練，患者的運動后心率恢復、運動能力和生存質量都有改善。在心內科常規治療的基礎上，對穩定PCI術后的患者進行運動訓練，與對照組相比，訓練組的運動能力和心肺功能都得到了不同程度的提高[20]。遵照運動處方進行的運動訓練能明顯提高冠心病介入治療后患者的運動耐量，延長運動時間[21]。

2.2 對血液流變的影響 運動訓練能使血液粘度明顯降低，從而使患者的危險因素降低[22]。孫楊等[23]研究發現，4周HiHiLo運動(一種高原低氧訓練法，又稱“高住高訓低練”法)后，運動員高、中、低切變率下的血液粘度均有顯著性下降，紅細胞變形能力顯著升高。與高強度運動訓練相比，中等強度的運動訓練能更有效地改善血液流變性[24]。有證據表明[25]，12周的有氧訓練以后，參與者的血液粘度下降了16.6%，紅細胞壓積下降了10.4%。長期規律的運動可以改善機體凝血狀態，特別是在降低血漿纖維蛋白原水平、提高纖維蛋白的溶解能力方面發揮重要作用。

2.3 改善自主神經功能 各種心臟疾病均會導致心臟自主神經功能紊亂，過度亢奮的交感神經對心功能產生負面影響，運動可以降低交感神經活性，周方等[26]通過對高血壓患者運動后短時效應的觀察發現，單次運動后血壓下降，同時自主神經功能改善。也有研究者做了長期觀察，蒯正平等[27]研究表明，在琥珀酸美托洛爾治療的基礎上輔以中等強度的運動，可以進一步有效地改善冠心病患者的副交感神經活性，降低交感神經活性。心臟運動康復可以改善急性心肌梗死患者失衡的自主神經功能，降低交感神經活性，提高迷走神經張力[28]。

2.4 抑制炎癥反應 近年來研究表明炎癥在眾多心臟疾病發病機制中起著關鍵性作用，有研究者認為冠心病也是一種慢性炎癥性疾病[29]。對209例冠心病患者進行測試，顯示患者的運動能力與炎癥水平呈負相關[30]。運動訓練的抗炎作用有不同于一般藥物治療的優越性。經過運動康復治療，冠心病PCI術后患者的超敏C反應蛋白(hs-CRP)及腫瘤壞死因子α(TNF-α)等炎性遞質水平明顯下降[31]。但規律運動抗炎作用的具體作用機制還不是完全清楚。

2.5 控制血壓 高血壓在冠心病發生發展過程中起著極其重要的作用。長期血壓升高可致左心室肥厚和心肌纖維化，使冠狀動脈血流供應發生障礙，也影響冠狀動脈儲備能力。眾多研究表明運動訓練可以有效降低高血壓患者血壓[32-34]，運動訓練降血壓的機制可能主要在于迷走神經張力的增強和血漿去甲腎上腺素水平的降低。曾永紅等[35]研究發現長期太極拳可改善中老年人群心腦血管危險因素，6年后太極拳組的血壓顯著低于對照組。

2.6 調節情緒，改善心理狀態 冠心病患者合并抑郁焦慮等負性情緒的發病率較高，可以使患者的治療依從性下降并且會增加心臟病患者的死亡率。一項365例的大樣本臨床研究顯示，經過心臟運動康復訓練后患者的抑郁、焦慮評分顯著改善[36]。劉暢[37]研究發現，心理干預聯合運動訓練可以改善冠脈搭橋術后患者的焦慮及抑郁程度，提高運動能力，降低冠心病危險因素，促進心臟功能的恢復以及改變。一項針對189例心衰患者的觀察性研究顯示，心臟運動康復可以使得患者的抑郁癥狀減輕40%[38]。

3 控制危險因素

心臟疾病往往由多種因素共同作用所致，主要危險因素包括：血脂異常、糖尿病、吸煙等。一項系統綜述及薈萃分析表明心臟康復可顯著改善急性心肌梗死患者的心血管危險因素，包括吸煙、血脂、體重、血糖等[39]。鄒琳[40]通過對高校學生的研究發現，運動鍛練可有效改善血脂異常的高校學生血脂狀況和心肺功能。不同的運動處方所產生的效果也不同，低等強度長時間運動方式對高校學生血脂異常和心肺功能的調節效果最佳。晁敏等[41]通過對2型糖尿病患者進行12周的運動訓練后發現，運動組的空腹血糖指標與對照組有顯著差異。一項最新的來自日本的大樣本臨床研究顯示，長期的力量訓練可以有效提高人體胰島素敏感性、預防糖尿病的發生[42]。值得注意的是，患者的氧化應激水平與血脂、血糖、血壓異常均有關，氧化應激參與了心血管疾病各種危險因素的形成與發展[43]。心臟運動康復可以改善內分泌、調節糖脂代謝、增加胰島素的敏感性與運動對氧化應激水平的調節作用密不可分。眾多研究表明心臟運動康復訓練可以改善患者的氧化應激水平[44]。

總之，運動對心臟疾病的作用是一個復雜的過程，主要體現在中心作用、外周作用以及危險因素控制三方面，多靶點效應是心臟運動康復的最大優勢。心臟康復臨床運動處方的制定有賴于對心臟康復機制的探索，而心臟運動康復的作用機制是多方面的，很多機制還有待進一步研究和臨床檢驗。

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