運(yùn)動療法對心血管疾病患者的影響和作用機(jī)理研究進(jìn)展①

賈麗曄，郭琪，王鵬程，邱實(shí)，范昊越

運(yùn)動療法對心血管疾病患者的影響和作用機(jī)理研究進(jìn)展①

賈麗曄1，2，郭琪1，2，王鵬程2，邱實(shí)2，范昊越2

運(yùn)動療法是心臟康復(fù)中的重要手段之一。運(yùn)動療法可以通過減少炎癥反應(yīng)，改善血管內(nèi)皮功能，改善線粒體功能來增加心肌細(xì)胞活性。對于心血管危險(xiǎn)因素來說，運(yùn)動訓(xùn)練促進(jìn)脂蛋白活性，提高高密度脂蛋白含量，改善胰島素受體功能，降低胰島素抵抗，減少血小板聚集和改善內(nèi)皮功能來降低血壓。對于呼吸系統(tǒng)，有氧運(yùn)動可改善呼吸肌功能狀態(tài)，從而減輕呼吸困難。運(yùn)動訓(xùn)練可促進(jìn)免疫因子活化并增加新陳代謝，從而增加免疫功能，延緩衰老。抗阻運(yùn)動訓(xùn)練可改善線粒體功能及促進(jìn)纖維類型轉(zhuǎn)換，從而改善骨骼肌系統(tǒng)功能。

心血管病；運(yùn)動療法；效果；機(jī)理；綜述

［本文著錄格式］賈麗曄，郭琪，王鵬程，等.運(yùn)動療法對心血管疾病患者的影響和作用機(jī)理研究進(jìn)展［J］.中國康復(fù)理論與實(shí)踐，2016，22（9）:1041-1044.

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目前運(yùn)動訓(xùn)練對心血管疾病的益處已有大量醫(yī)學(xué)證據(jù)支持。有研究表明，運(yùn)動訓(xùn)練可以將心血管疾病入院率從1.2%下降到0.6%，住院時(shí)間從7.4 d下降到3.3 d［1］。運(yùn)動訓(xùn)練可將心血管死亡率降低7%～38%，全因死亡率減少8%～37%，較未進(jìn)行運(yùn)動訓(xùn)練的患者5年病死率降低21%～34%［2］。2013年美國心臟病學(xué)學(xué)會基金會和美國心臟協(xié)會（ACCF/AHA）有關(guān)心衰的治療指南中強(qiáng)烈推薦心衰患者進(jìn)行規(guī)律運(yùn)動訓(xùn)練［3］。經(jīng)過簡單的運(yùn)動訓(xùn)練后，患者峰值攝氧量（peakVO2）增加18%～25%，提高運(yùn)動能力峰值18%～34%［4］，從而改善患者運(yùn)動能力及生活質(zhì)量。另外有研究顯示，增加運(yùn)動可以減少冠心病、2型糖尿病、肥胖、癌癥、骨質(zhì)疏松以及抑郁，并可降低呼吸困難指數(shù)評分，減少急性加重次數(shù)［5-6］。

運(yùn)動訓(xùn)練主要包括有氧運(yùn)動和抗阻運(yùn)動，二者均可改善健康相關(guān)危險(xiǎn)因素和體適能，又可以產(chǎn)生不同效益：有氧運(yùn)動可明顯提高最大攝氧量，并改善心肺功能；而抗阻運(yùn)動可以提高肌肉力量和耐力，減輕體質(zhì)量，改善老年、體弱、心臟病患者的身體功能，維持基礎(chǔ)代謝率。

了解運(yùn)動訓(xùn)練對于患者的作用機(jī)理以及改善效果，可以更好地運(yùn)用運(yùn)動訓(xùn)練，制定個(gè)體化的訓(xùn)練方法和目標(biāo)，使患者身體功能得到改善，從而更好地適應(yīng)社會。

1　血管內(nèi)皮功能

運(yùn)動訓(xùn)練可以降低動脈硬化程度，改善血管的舒張功能，從而改善患者心功能。有研究顯示，運(yùn)動訓(xùn)練有抗炎作用。在運(yùn)動訓(xùn)練的刺激下，血清中炎癥因子，包括C反應(yīng)蛋白、血清淀粉樣蛋白A以及正五聚蛋白-3的水平均降低，而這些炎癥因子在冠心病發(fā)展過程中扮演著重要角色［7］。

運(yùn)動訓(xùn)練可以改善血管的內(nèi)皮功能。內(nèi)皮功能紊亂是動脈粥樣硬化的早期階段，可導(dǎo)致心血管疾病和心血管事件的發(fā)生和進(jìn)展；運(yùn)動訓(xùn)練可以替代抗動脈粥樣硬化藥物，逆轉(zhuǎn)內(nèi)皮功能紊亂狀態(tài)［8-9］。研究表明，進(jìn)行12周規(guī)律運(yùn)動訓(xùn)練，患者血管介導(dǎo)的舒張功能較基線增加37%［10］。冠心病患者進(jìn)行4周有氧運(yùn)動訓(xùn)練后，乙酰膽堿誘導(dǎo)的冠脈收縮降低54%，冠脈血流儲備增加29%，有氧運(yùn)動訓(xùn)練可以改善心外膜冠脈和阻力血管的內(nèi)皮依賴血管收縮。Niederseer等發(fā)現(xiàn)，滑雪可能會影響內(nèi)皮細(xì)胞生理狀態(tài)，從而減少老年人心血管疾病的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，可以將滑雪運(yùn)動作為有效預(yù)防心血管事件的運(yùn)動方式［11］。

一氧化氮（nitric oxide，NO）是心血管系統(tǒng)中重要的信號分子，一氧化氮合成酶（nitric oxide synthase，NOS）會調(diào)節(jié)NO生成。各種炎性細(xì)胞因子明顯降低內(nèi)皮型一氧化氮合酶（endothelialnitric oxide synthase，eNOS）的表達(dá)；運(yùn)動可以增加血管內(nèi)皮細(xì)胞NOS表達(dá)，增強(qiáng)NO釋放，從而改善血管內(nèi)皮功能。

2　心肌及心臟功能

冠心病患者規(guī)律運(yùn)動后，缺血分?jǐn)?shù)減少，心肌灌注及心肌缺血狀態(tài)有效改善，心臟儲備和心絞痛閾值有所提高。近期有研究發(fā)現(xiàn)，心肌梗死后進(jìn)行運(yùn)動訓(xùn)練，可減輕左心室擴(kuò)大和改善室壁張力；通過對心肌蛋白表達(dá)的研究，顯示運(yùn)動訓(xùn)練使心肌梗死后失常的功能和異位基因的表達(dá)向有利方向轉(zhuǎn)換［12］。心肌收縮力的改善與心肌能量代謝功能提升有密切聯(lián)系。研究顯示，適度的規(guī)律運(yùn)動可以改善線粒體氧化呼吸鏈中復(fù)合酶的活性，從而使線粒體功能有所改善，可以確保充分的心肌泵血能量供應(yīng)［13］。另外，規(guī)律運(yùn)動可以使心肌細(xì)胞收縮力增強(qiáng)，射血分?jǐn)?shù)和每搏輸出量增加，心率儲備增加，從而改善患者心臟的泵血功能。規(guī)律的運(yùn)動可有效減少左心室收縮末期的壓力參數(shù)，改善心肌側(cè)支循環(huán)，使心肌收縮末期充盈壓力降低；還通過阻止心力衰竭時(shí)神經(jīng)活動過度激活的惡性循環(huán)，改善臨床癥狀和體征。

運(yùn)動訓(xùn)練還可改變心肌的形態(tài)結(jié)構(gòu)。有研究結(jié)果顯示，運(yùn)動訓(xùn)練可以使心肌增大，心臟功能增強(qiáng)；同時(shí)膽堿能神經(jīng)和M2受體表達(dá)增加。間歇運(yùn)動可以改變心臟形態(tài)結(jié)構(gòu)，使心肌肌球蛋白由低活性向高活性轉(zhuǎn)變，并使毛細(xì)血管增生，從而改善心肌的能量供應(yīng)；改變組織血液循環(huán)，總外周阻力下降，血壓降低。Jurca等的研究顯示，中等負(fù)荷運(yùn)動強(qiáng)度可平衡心血管系統(tǒng)自主神經(jīng)活動，通過對中樞谷氨酸能神經(jīng)和γ-氨基丁酸能神經(jīng)的重塑維持交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)的平衡［14］。心衰患者進(jìn)行4個(gè)月抗阻運(yùn)動，可降低肌肉交感神經(jīng)活性37%，增加心肌收縮力和心率，從而提高心率和血壓對環(huán)境和生理狀況的敏感性，有效改善血壓，減少能量消耗。

3　心血管危險(xiǎn)因素

有氧運(yùn)動可以改善患者的血脂水平。脂質(zhì)代謝紊亂會使血管內(nèi)皮細(xì)胞上炎性細(xì)胞聚集，導(dǎo)致凝血、血管內(nèi)皮舒縮、黏附功能障礙，因而提高動脈粥樣硬化發(fā)生的危險(xiǎn)性。有資料表明，高水平脂酰輔酶A-膽固醇酰基轉(zhuǎn)移酶-2（acyl-CoA cholesterolacyltransferase-2，ACAT-2）是潛在的動脈粥樣硬化發(fā)生危險(xiǎn)因子［15］。4周有氧運(yùn)動可顯著降低ACAT-2，從而防治動脈粥樣硬化［16］。對急性心肌梗死患者進(jìn)行2周運(yùn)動訓(xùn)練，與運(yùn)動前比較，總膽固醇/高密度脂蛋白膽固醇（total cholesterol/high-density lipoprotein cholesterol，TC/HDL-C）明顯降低，HDL-C明顯增高［17］。運(yùn)動干預(yù)可促使機(jī)體腎上腺素及去甲腎上腺素分泌，提高脂蛋白活性，促進(jìn)HLD-C含量，減少脂肪在血管壁內(nèi)沉積，預(yù)防血管粥樣硬化及心腦血管疾病［18］。長期堅(jiān)持運(yùn)動鍛煉，可以通過增加細(xì)胞葡萄糖運(yùn)載體數(shù)量，改善肌細(xì)胞和脂肪細(xì)胞上胰島素受體的功能和數(shù)量，增強(qiáng)外周組織對胰島素的敏感性，減輕胰島素抵抗程度，從而緩解糖代謝異常，降低血糖水平［19］。

高血壓是心血管疾病和死亡率的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，69%左右首發(fā)心肌梗死患者和74%慢性心衰患者存在高血壓；盡管接受了管理和控制，仍有4330萬患者血壓未能很好控制；控制血壓是慢性冠脈疾病患者的主要治療手段［20-21］。長期有氧運(yùn)動訓(xùn)練可以有效降低收縮壓和舒張壓，尤其是高血壓患者［22-23］。

原發(fā)性高血壓患者常伴有內(nèi)皮細(xì)胞受損和血小板功能異常。高血壓時(shí)，血漿血管性血友病因子（von Wilebrand factor，vWF）含量明顯增高，而NO含量明顯降低。有研究表明，血小板和內(nèi)皮細(xì)胞中的P-選擇素可能使高血壓患者產(chǎn)生動脈粥樣硬化。正常狀態(tài)下血漿vWF含量和P-選擇素水平升高是心血管疾病發(fā)生的危險(xiǎn)因子［24］。運(yùn)動訓(xùn)練可以提高血小板活化和血管內(nèi)皮功能，對血管活性物質(zhì)如血漿vWF、P-選擇素及NO等具有調(diào)節(jié)作用；通過降低血漿vWF濃度和P-選擇素含量，減少血小板活化和提升內(nèi)皮細(xì)胞功能，減少血栓并發(fā)癥，從而降低高血壓患者的危險(xiǎn)性。中度運(yùn)動可明顯抑制正常人及穩(wěn)定性心絞痛患者的血小板聚集能力，提高運(yùn)動時(shí)機(jī)體通過抗利尿激素（antidiuretic hormone，ADH）分泌和對腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)（renin-angiotensin-aldosterone system，RAAS）的調(diào)節(jié)，提高腎小管對鈉和水的再吸收，擴(kuò)大血容量，維持體液滲透壓和血壓，全血黏度得以降低［25］。

流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示，膽固醇每降低1%，可減少心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)3%；長期控制血壓下降5～6mmHg，可降低心血管風(fēng)險(xiǎn)20%～25%［26］。有研究顯示，適度的運(yùn)動訓(xùn)練可降低糖尿病風(fēng)險(xiǎn)人群50%～60%患病風(fēng)險(xiǎn)［27］。有氧運(yùn)動訓(xùn)練和規(guī)律的身體活動可以中等程度降低體脂含量和體質(zhì)量，改善三酰甘油水平，提高HLD水平，降低血壓，改善胰島素穩(wěn)定性和糖代謝，降低糖耐量異常患者的糖尿病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。在Fagard等對44項(xiàng)研究進(jìn)行的Meta分析中，平均每周進(jìn)行3次有氧運(yùn)動訓(xùn)練，高血壓患者可有效降低血壓7.2/5.8mmHg，血壓正常者也可有效降低2.6/1.8mmHg［28］。抗阻訓(xùn)練會增加心臟后負(fù)荷，因此不建議高血壓患者進(jìn)行抗阻訓(xùn)練，或患者可以進(jìn)行阻力較小的抗阻訓(xùn)練并在活動中避免Valsalva效應(yīng)。

4　呼吸功能

心臟病患者在進(jìn)行最大運(yùn)動量運(yùn)動時(shí)，與正常人相比，最大攝氧量較低，攝氧量上升緩慢；由于心臟病患者心輸出量較低，心率代償性加快；無氧閾（anaerobic threshold，AT）出現(xiàn)較早，并產(chǎn)生過多乳酸堆積。運(yùn)動時(shí)最大攝氧量/運(yùn)動負(fù)荷降低，運(yùn)動時(shí)無氧運(yùn)動較多而有氧運(yùn)動出現(xiàn)較少。通過對心臟病患者氣體代謝的研究發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行規(guī)律的抗阻運(yùn)動、有氧運(yùn)動以及彈性運(yùn)動，可以有效改善患者的心肺功能，而不出現(xiàn)高強(qiáng)度運(yùn)動的不適感。冠心病患者通過無氧閾值選擇運(yùn)動強(qiáng)度，可以通過運(yùn)動訓(xùn)練得到改善而不發(fā)生心衰。冠心病患者的無氧閾值大約為60%最大攝氧量或60%～70%最大心率［12］。有效的有氧運(yùn)動訓(xùn)練可以提高運(yùn)動耐量，增加患者最大耗氧量并延遲無氧代謝，從而使患者運(yùn)動能力增加；運(yùn)動訓(xùn)練可降低每分通氣量，從而改善通氣狀態(tài)［29］。

長期規(guī)律的有氧訓(xùn)練可有效改善呼吸肌收縮功能，使殘氣量減少，肺活量和最大通氣量增加。此外，有氧運(yùn)動還可增強(qiáng)機(jī)體免疫功能及避免異常的呼吸形態(tài)，從而維持及防止肺功能進(jìn)一步退化［30］。心血管疾病患者在接受運(yùn)動訓(xùn)練后，可以提高峰值攝氧量11%～36%［31］。運(yùn)動訓(xùn)練后肌肉運(yùn)輸氧的能力增加，乳酸產(chǎn)物堆積減少，清除乳酸能力增強(qiáng)，可使無氧代謝能力提高，通氣需求量減低。此外，運(yùn)動后潮氣量增加，呼吸頻率減少，可使死腔通氣減少，過度充氣減輕；加之患者肌肉力量和耐力增強(qiáng)，可以減輕呼吸困難和降低肌肉疲勞癥狀［32］。

5　衰老、免疫

規(guī)律運(yùn)動可以改善體質(zhì)，降低血脂水平，改善消化功能，促進(jìn)新陳代謝，改善心血管功能。實(shí)驗(yàn)表明，運(yùn)動后Ca2+濃度下降，Bcl-2基因表達(dá)增加。Ca2+具有啟動細(xì)胞凋亡信號系統(tǒng)的作用，Bcl-2基因能阻斷細(xì)胞凋亡信號系統(tǒng)通路，維持細(xì)胞存活。因此，運(yùn)動可能降低細(xì)胞凋亡，穩(wěn)定細(xì)胞生存狀態(tài)，從而延緩老年人機(jī)體衰老的過程［32］。

有研究表明，運(yùn)動后免疫因子CD3+、CD4+、CD4+/CD8+有所升高，CD8+和CD16+56+降低。CD3+細(xì)胞能傳遞T細(xì)胞受體、抗原信息及T細(xì)胞活化信號，并激活T細(xì)胞；CD4+細(xì)胞具有抗原輔助、誘導(dǎo)細(xì)胞免疫和體液免疫應(yīng)答等功能；CD8+是與CD4+細(xì)胞作用相反的T細(xì)胞，CD4+/CD8+能夠顯示出CD4+和CD8+之間的平衡狀態(tài)。金梅花等研究表明，運(yùn)動訓(xùn)練可以提高身體的免疫能力，降低免疫應(yīng)答，從而提高身體免疫力［33］。

6　肌肉、骨骼

運(yùn)動訓(xùn)練可以將血液重新分配到運(yùn)動強(qiáng)度大的骨骼肌；持續(xù)有氧活動可以加強(qiáng)心血管系統(tǒng)，特別是心肌的容量負(fù)荷；抗阻訓(xùn)練可以有效改善肌肉力量和耐力；而高強(qiáng)度間歇性訓(xùn)練可以提高肌肉耐受性，從而改善心衰患者的射血分?jǐn)?shù)，且是一項(xiàng)安全有效的訓(xùn)練方式［34-36］。運(yùn)動訓(xùn)練可以改善肌肉中血紅蛋白水平，增強(qiáng)肌肉細(xì)胞內(nèi)線粒體氧化能力，增強(qiáng)運(yùn)動耐量。Caiozzo等的研究顯示運(yùn)動訓(xùn)練可增加骨骼肌細(xì)胞中線粒體的大小和密度，并增加氧化能力［37］。抗阻訓(xùn)練可以有效改善肌肉的力量和組成成分、脂肪組織和骨骼狀況［38］。最近的研究表明，抗阻訓(xùn)練可以改善老年人肌肉衰減，可以增加肌肉成分，改善效果不會因年齡而降低。骨骼也會因肌肉的收縮和重力的作用而產(chǎn)生影響［39］。

規(guī)律運(yùn)動可以影響肌球蛋白重鏈（myosin heavy chain，MHC）。有研究表明，耐力訓(xùn)練會使其發(fā)生適應(yīng)性改變，主要體現(xiàn)在MHC由快型向慢型轉(zhuǎn)化，時(shí)間越長，強(qiáng)度越大，MHC變化越顯著。抗阻訓(xùn)練將導(dǎo)致骨骼肌肥大，主要表現(xiàn)為纖維MHC增多以及肌纖維類型的轉(zhuǎn)化，停止訓(xùn)練后恢復(fù)。低氧訓(xùn)練導(dǎo)致MHC從慢型向快型轉(zhuǎn)化，活動減少會導(dǎo)致慢型向快型MHC轉(zhuǎn)化。骨骼肌代謝會因運(yùn)動量、運(yùn)動強(qiáng)度、運(yùn)動模式而不同。高強(qiáng)度運(yùn)動可通過提高Ca2+和肌漿網(wǎng)功能改善骨骼肌的興奮-收縮偶聯(lián)，規(guī)律的運(yùn)動訓(xùn)練可以有效改善肌肉力量和預(yù)防肌肉萎縮。規(guī)律運(yùn)動通過促進(jìn)胰島素樣生長因子-1（insulin-like grow th factors-1，IGF-1）表達(dá)，改善骨代謝。IGF-1可以影響骨代謝和骨發(fā)育，其水平下降會導(dǎo)致骨質(zhì)疏松的可能性增加。規(guī)律運(yùn)動訓(xùn)練可以顯著促進(jìn)骨骼肌IGF-1表達(dá)，中等強(qiáng)度運(yùn)動訓(xùn)練可以減少骨質(zhì)疏松的發(fā)生，對骨質(zhì)疏松的預(yù)防、緩解及治療有積極意義［30］。抗阻訓(xùn)練通過降低破骨細(xì)胞，增加成骨細(xì)胞，從而預(yù)防骨質(zhì)疏松。

7　小結(jié)

運(yùn)動訓(xùn)練通過對機(jī)體各系統(tǒng)器官的影響，從心臟、骨骼肌肉、呼吸等方面進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而改善身體狀況，降低死亡率和再住院率，輕、中、高度運(yùn)動訓(xùn)練分別可增加30%、37%、53%的健康生活年數(shù)［40］。熟悉運(yùn)動訓(xùn)練對患者身體功能的作用機(jī)理及改善效果，對疾病癥狀以及預(yù)后的影響，可以更好了解運(yùn)動訓(xùn)練的意義及作用，利用運(yùn)動訓(xùn)練對心臟病患者進(jìn)行治療，減少疾病發(fā)生并降低死亡率，提高患者自理能力。

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Effectand Mechanism of Exercise for Patients with Cardiovascular Diseases（review）

JIALi-ye1，2，GUOQi1，2，WANG Peng-cheng2，QIU Shi2，F(xiàn)ANHao-yue2
1.Rehabilitation Department，TEDA InternationalCardiovascular Hospital，Tianjin 300457，China；2.Tianjin MedicalUniversity，Tianjin 300070，China

GUOQi.E-mail:1981460083@gmail.com

Exercise is one of the important techniques of cardiovascular rehabilitation.Exercise can reduce inflammatory response to improve endothelial function，and improvemitochondrial function to increasemyocardial cell activity.For cardiovascular risk factors，exercise can promote the activity of lipoprotein，increase the levelof high-density lipoprotein；improve the function of insulin receptor to reduce insulin resistance，reduce plateletaggregation and improve endothelial function to reduce blood pressure.For the respiratory system，aerobic exercise can improve the function of respiratorymuscle，thus relieve the dyspnea.Exercise can promote the activation of immune factorand increasemetabolism，to increase immune function and anti-aging.Resistance exercise can improvemitochondrial function and promote fiber type conversion，to improve the function of skeletalmuscle system.

cardiovascular disease；exercise training；effect；mechanism；review

10.3969/j.issn.1006-9771.2016.09.012

R54

A

1006-9771（2016）09-1041-04

2016-03-30

2016-06-27）

國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（No.81372118）。

1.泰達(dá)國際心血管病醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科，天津市300457；2.天津醫(yī)科大學(xué)康復(fù)與運(yùn)動醫(yī)學(xué)系，天津市300070。作者簡介：賈麗曄（1992-），女，漢族，內(nèi)蒙古武川縣人，碩士研究生，主要研究方向：內(nèi)科康復(fù)。通訊作者：郭琪（1977-），男，博士，副教授，主要研究方向：內(nèi)科康復(fù)醫(yī)學(xué)專業(yè)。E-mail:1981460083@gmail.com。