老年人心力衰竭和運動研究進展

謝恩禮 江 雷

(安徽建筑大學,安徽 合肥 230022)

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老年人心力衰竭和運動研究進展

謝恩禮 江 雷

(安徽建筑大學,安徽 合肥 230022)

心力衰竭；衰老；運動功能

心力衰竭(HF)的易感因素主要是老年人群體和傳統的心血管風險較高的疾病，如高血壓、高血脂和老年2型糖尿病等〔1，2〕。據統計，全球人口HF發病率約為0.3%～2%，而老年人(>65歲)約高達10%；每年HF發病率大概是0.1%～0.5%，45歲后相關疾病發病率每年加倍出現〔3〕。在老年人群中很難把HF的癥狀和體征與人類自然衰老過程區分開來。為延遲老年人身體功能的消退，運動一直被推薦為增強運動能力和維護身體健康的一種手段。本文主要探討運動鍛煉后身體的動態變化，尤其是HF老年患者，并分析HF的臨床評估和老年人功能能力的關系。

1 HF的含義與臨床特點

HF通常被定義為在一定條件下心臟無法泵出足夠的血以滿足身體的需要。它的癥狀和體征主要有兩種：肺循環紊亂的后果和腎素血管緊張素系統變化的結果。左心室(LV)相關的臨床表現：呼吸困難(伴隨相關的呼吸窘迫)、支氣管痙攣和咳嗽，這些特征出現在肺血管外空間流體體積增加之前。陣發性夜間呼吸困難是LV衰竭的一種特殊表現，患者在夜間睡眠時身體呈水平姿勢，血管外液會聚集在肺部。盡管事實上，呼吸窘迫是HF的主要特征，很顯然通氣異常沒有限制大多數患者的最大運動能力，呼吸儲備仍然很高，動脈缺氧一般也不會發生。通氣閾發生在早期逐步運動試驗中，全身和局部靜脈飽和度最小，最大攝氧量每次都很平穩，可以看出所有這些顯示是循環而不是肺限制〔4〕。在右心房衰竭時，右心房和下腔靜脈的靜水壓力會增加，這種肺微循環的靜水壓力不會影響LV衰竭；同時，這種呼吸道癥狀也不會在右心室衰竭中顯示。然而，氣道血管外液和肺穩態也取決于肺有效的淋巴引流。頸外靜脈密切聯系淋巴管的泵壓大概170 mmHg。因此，當泵壓超過頸外靜脈，肺淋巴引流很有可能會受損，從而導致血管外流體體積的增加和呼吸道疾病癥狀的出現〔5〕。

HF第二部分是心輸出量的還原活性。交感神經系統被激活，表現為血管張力的增強，也有腎功能并發變異誘發鈉水潴留。后者自然反應是腎灌注還原液量的增加。因此，目前HF管理方法遵循的理論基礎是血管張力降低和腎素血管緊張系統受到干擾。適當的情況下，可以使用正性肌力藥物；而且，控制血管緊張系統激活的另一效應是對尼克酰胺嘌呤二核苷酸氧化酶的刺激，從而導致活性氧化物種的產生。后者降低了一氧化氮(NO)的療效，反過來導致內皮功能障礙。NO作為一種血管舒張流體依賴的重要介質，它的釋放是由于運動鍛煉促進個人健康效益刺激引起的，而在HF患者出現有所減緩。

2 功能能力是影響老年人HF的決定因素

2.1 心臟 老化(特別是沒有危險因素)與心臟重構相聯系，其特點表現為：①增加LV壁厚；②降低LV尺寸；③增加縮短分數。性別、身體質量指數、血壓指數、高血壓的治療與LV尺寸和壁厚密切聯系。婦女和糖尿病病人隨著年齡增長，LV壁厚增加比較明顯。患有糖尿病或高血壓的病人，LV尺寸較小也變緩了。這些特定性別的研究已經在日本被證實〔6〕。心臟傳輸足夠的血液以供身體活動的需要這種能力是基于人體兩種基本生理變量：心率(HR)和每搏量(SV)。由于最大HR會隨著衰老而下降，在一定程度上老年人最大心輸出量的維持大部分由SV決定。靜息射血分數(EF)盡管被認為是一種廣泛采用的測量心室功能的方法，但卻被證明是一種比較貧乏的預測功能能力的方法〔7〕。最大攝氧量的變化率對HF患者有較好預測作用。通過有氧鍛煉能提高老年人的心功能，同時必須承認重點集中在力量訓練的訓練程序，也能增加最大攝氧量。

2.2 肺 進行體育鍛煉的能力不僅要依靠心血管系統為肌肉提供充足的氧氣而且需要利用肺把血液中CO2清除出去。這個過程分為4個部分：①通氣，是大氣中的空氣運輸到肺；②肺對CO2和肌肉對O2的共同運輸；③擴散，促進肺和血液之間的氣體交換；④毛細血管氣體交換，或者叫CO2和O2之間的交換。前兩個階段被列為外呼吸，后兩個階段為內呼吸。心血管系統連接這兩個階段的呼吸。

SV的增加會導致肺血流量相應增加，也就是通氣的同步增加，這兩個因素都有利于O2吸收和CO2的清除。在運動過程中，一個更大的提取鍛煉肌肉的血氧灌注也會導致動靜脈血氧差進一步擴大。在健康個體的最大攝氧量的測量涉及在逐步增大負荷的氧消耗測量，一直到高原狀態(盡管增加負荷)。對那些功能受損的LV，去確定一個有意義的最大值這是不可能的，這是因為它往往很難實現高原狀態所表述的這些條款。務實的選擇是對癥狀限制最大值的測量(峰值最大攝氧量)。另一種測量運動能力指數是使用來自亞極量測試的呼吸參數，比如無氧酵解閾值(VT)，它是指一種活動能力，其呼出氣體增加的速度比吸入氣體增加的速度快。VT類似于無氧閾，其生理基礎是肌肉在缺氧或氧氣不充足情況下的運動，這種不平衡可以以肌肉的無氧糖酵解來彌補，產生乳酸并把乳酸當作最后的產品。

2.3 外周循環 普通人進行動力運動會提高心輸出量，也就是增加SV和HR。通常在大強度訓練時，流向大腦的血液會保存下來，而在區域有必要通過溫度調節導致血管舒張使流向皮膚的血液增多。靜脈回流的同步增加會提高舒張期充盈，從而使訓練中保持較高的心輸出量。這些外周循環會導致收縮壓和平均血壓增加，而舒張壓卻變化較小甚至沒有。鍛煉肌肉時血流相應增加是通過外周阻力的整體下降來反映的，可以通過下面表達式描述：總外周阻力=(平均動脈壓-平均靜脈壓)/CO。阻力通常用mmHg·L-1·min-1來表示(也被稱作伍茲單位)，在分級的動態運動中，相比血壓的變化，心輸出量呈非比例的增加，結果是外周阻力的下降。因此，當一個健康個體從休息到最大強度運動，外周阻力會從20下降到5 mmHg·L-1·min-1。可以看出，負荷和耗氧量方面血管阻力的下降呈現一個曲線輪廓〔8〕。

2.4 鍛煉肌肉的作用 Alam等〔9〕認為運動后產生的代謝產物會膨脹在肌肉袖口，從而阻止大腿接下來的運動。這些研究結果的獲得都基于肌肉化學反射概念的發展。這些反射反映在缺血狀態運動時會減弱〔10〕。總體而言，代謝反射具有多種功能，它可以提高和降低肌肉血流量，取決于：①收縮的強度和形式；②肢體誘發反射；③肌肉質量定義的信號強度；④從血管床到增加中心血流量的血流再分配；⑤心輸出量增加。運動中肌肉血流的變化內容包括血壓控制、心輸出量和肌肉代謝反應時的肌肉血流量〔11〕。代謝反射激活的整體傳出反應會加大激活交感神經系統的活性，一方面會限制血管的收縮，另一方面會引起心臟增加心輸出量時產生平行性肌力和變時作用。因此，同時提高運動時的血壓和血流量的再分配。代謝反射從腿部或手臂傳出的響應區域特異性被認為是信號血管收縮減少血流量和信號增加心輸出量之間平衡。

3 衰老對功能能力的影響

隨著年齡增加，最大攝氧量會相應下降。普遍認為不愛運動的個體最大攝氧量的下降率大概在10%。此外，與日益增長的運動負荷相聯系的SV也發生了變化。在一些研究中，當負荷增加到最大值的40%，SV呈現高原狀態，然而在其他方面顯示上升或下降〔12〕。除衰老以外，這些不和諧的結果也可能與此相關，如：性別、體育活動先前水平、個體的體重、體成分及亞臨床冠狀動脈疾病等。華小川等〔13〕調查了年齡相關的運動能力下降的機制，通過跑步機最大負荷和次最大負荷進行訓練，并測量其攝氧量、HR和SV，研究對象包括健康久坐、耐力訓練年輕人和老年人。這些受試者都是身體健康、無吸煙史、血壓正常<140/90 mmHg，體檢和安靜時心電圖都在正常范圍內；依據常規標準，最大功率自行車運動時心電圖顯示沒有心血管方面疾病。除5例婦女接受了雌激素或孕酮治療外，其他沒有受試者接受常規藥物治療。結果表明，經過30～40年，久坐不愛運動受試者的最大攝氧量減少40%，有運動習慣的受試者也有25%～32%的下降(P<0.001)。運動中SV越來越小的比例約占50%，這與年齡的差異有關；其余的可以由較低HR和較小氧提取來解釋。HR和氧提取對訓練有素的受試者來說影響較小。對游離脂肪質量的最大攝氧量和最大心輸出量標準化以后，年齡和訓練的影響有所減緩，但仍然達到顯著性差異(P<0.05)。乙炔再呼吸技術用于測量血流動力學變化卻不能估計心室尺寸。訓練本身能提高久坐不愛運動的男性和女性的最大攝氧量，這可能有助于解釋運動訓練對老年人的整體訓練效應。Tei等〔14〕為了證明衰老對沒有冠狀動脈疾病老年人SV和功能能力的影響，進行研究，受試者25～79歲。與Ogawa等〔8〕相比，絕對LV體積在每次負荷得到檢測。在心輸出量沒有年齡差異，舒張末期、收縮期體積或靜息EF不像前人是通過超聲心電圖測量〔15〕。

然而，在劇烈運動中，心輸出量依賴于年齡密切相關的舒張末期體積和SV的增加，這彌補了衰老引起的HR下降。衰老關聯的舒張充盈期SV增加的依賴性已獲得證實。隨著年齡的增加，高負荷下收縮末期體積呈現較高，然而EF卻較低。

4 衰老和HF患者的運動訓練

4.1 收縮功能障礙的患者 Brubaker〔16〕進行了一項隨機、有控制組、單盲實驗，研究對象是59例年齡都在60歲以上在醫院有射血下降史的患者。干預組包括16 w的監控運動訓練，對照組則接受常規治療。在隨訪中，訓練組很明顯有更多的訓練時間和更大的訓練強度，但在統計學上看，高峰耗氧量(最大攝氧量)、通氣閾值、6 min步行距離、生活質量、LV容積、EF和舒張充盈量都不存在顯著性差異。在訓練后通過神經內分泌測量，除血清醛固酮，均不存在顯著性差異。運動訓練未能產生任何HF 4個領域檢查出的益處(包括運動表現、LV功能、神經內分泌激活和健康生活質量)。Antunes-Correa等〔17〕對伴隨有EF下降老年HF患者的鍛煉效果進行了重新審視，更注重運動訓練對肌肉交感神經活動和外周血管收縮能力的影響效果。52例門診患者按年齡分為(中年45～59歲；老年60～75歲)，按訓練狀態分為訓練組和不訓練組。交感神經腓神經活動可以使用微小神經照相術直接記錄，前臂血流量使用靜脈閉塞體積描述法來測定。功能能力是通過心肺運動試驗來測定。對中年組和老年組，運動訓練能顯著增加前臂血流量和高峰攝氧量，這點是相似的。同樣，運動訓練也能降低交感神經活性和前臂血管電阻，這點無顯著差異。

4.2 舒張性HF患者 運動忍受性差是原發性慢性病人的癥狀；同時，EF保留型HF(HFPEF)是其生活質量下降的決定性因素。在一隨機的對照研究中，Kitzman等〔18〕以53例患有舒張性HF的病人(EF<50%)為研究對象，審查了16 w運動訓練計劃的效果。受試者分成訓練組和注意力組(可以每周通兩次電話)。受試者年齡60～82歲，平均70歲，女性46例。結果顯示，訓練組的高峰最大攝氧量值比控制組提高顯著。顯著性提高主要體現在高峰功率輸出、運動時間、6 min步行距離和通氣閾值，從而改善了患者的身體素質和生活質量。

4.3 訓練后神經體液的變化 Sarullo等〔19〕發現N-末端腦鈉肽量明顯減少，這與慢性HF患者的嚴重程度和預后的一個獨立預測密切相關。這些人EF<40%，平均年齡52歲。在老年組，類似的研究顯示，血糖血清學無顯著變化(如血糖、胰島素、游離脂肪酸、甘油、血紅蛋白)；炎癥和內皮功能未發生顯著性變化(如C反應蛋白、血清類黏蛋白、白細胞介素6、腫瘤壞死因子-α、尿黏蛋白和尿白蛋白/肌酐)；脂質代謝與其他調節激素也一樣〔皮質醇、腎上腺素和胰島素樣生長因子(IGF)-1〕。盡管沒有這些神經血液方面的改變，但在改善體能和功能能力取得的進步一一被記錄下來(如負荷量、6 min步行試驗、增量穿梭步行試驗和坐站測試)。取得這些變化可以歸因于正式訓練程序提供心理支持的肌肉力量、協調能力的提高和幸福感的增強。由于神經內分泌激活與HF較差長期預后有關。Prescott等〔20〕研究表明，訓練組和控制組在開始都不存在明顯臨床差異。經過16 w，控制組靜息和高峰的激素水平均未發生顯著性變化；訓練組高峰鍛煉神經體液水平也未發生變化，但靜息水平卻發生明顯下降(P<0.001)(如血管緊張素下降26%，醛固酮下降30%～32%，心鈉素下降27%)。HF患者血管不自主擴張可以通過運動訓練得到改善，內皮素濃度明顯較少。

4.4 HF患者運動訓練與骨骼肌 運動性疲勞經常限制慢性HF患者的運動，并與骨骼肌早期的無氧代謝相關。Sullivan等〔21〕以11例慢性HF患者和9例正常受試者在自立自行車運動訓練中通過股外側11例活檢來評估腿部的血流量、血乳酸和骨骼肌代謝反應。HF患者運動時高峰耗氧量降低，呼吸交換率和股靜脈血氧含量也隨著降低。休息時HF患者糖激酶的活性、檸檬酸合成酶、琥珀酸脫氫酶含量均發生下降。與正常人相比，在休息、次強度或高強度進行體育鍛煉時，HF患者大腿血流量都相對較低，且比正常人積累血乳酸速度更快。

在亞極量運動時，HF患者血乳酸水平與腿血流量聯系不大，但是與靜息骨骼肌的檸檬酸合成酶活性負相關。高峰運動中，骨骼肌肌肉糖酵解中間、腺苷核苷酸或糖不存在任何差異。HF患者乳酸積累減少，磷酸消耗殆盡，這表明磷酸肌酸耗竭或乳酸積累可能會導致骨骼肌疲勞。可以看出，骨骼肌氧活性的降低在無氧代謝過程中發揮重要的介導作用；同時，骨骼肌有氧酶活性降低可以部分確定慢性HF患者的運動耐受性。

5 問題和挑戰

年齡不再是老年人運動的障礙，特別是在監督的環境中進行的。收縮功能和舒張功能障礙的HF患者在功能和生活質量的改善似乎不可能把存活率當作目前的證據。除B型利鈉肽(BNP)外，沒發現一致的神經體液的變化。一般情況下，運動項目應該根據歐洲心臟病學會指南的推薦倡導個性化，重點在優化傳統的HF醫療管理。許多提供給老年人的運動項目將認知治療、職業治療和訓練等元素加入旨在改善平衡，這些都是為了提高患者的生活質量〔22，23〕。

影響HF患者運動訓練安全性的問題主要有三方面：年齡、心臟病和運動強度。健康人群中，心臟性猝死在運動過程中是比較罕見的。住院心臟鍛煉程序的主要心血管并發癥的發生率大概為1/60 000，受到運動類型和強度的影響。這些并發癥在一些有控制的活動時的發生率是很低的，如步行、騎自行車或跑步機上行走。實踐證明，不同強度(比如最大強度的50%、70%、80%)的間歇訓練對身體是有益的。訓練強度的增加并不直接增加運動耐受性〔24〕。訓練方式多種多樣，現在普遍采用跑步機或自行車測功儀。對整個群體的共同運動處方是不存在的，要因人而異。心血管疾病患者運動訓練的指導方針是由美國心臟標準協會提供。抗阻訓練可能實際上對老年人HF患者也是有益的。

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〔2015-08-15修回〕

(編輯 苑云杰/王一涵)

安徽省教育廳自然科學研究一般項目(KJ2016JD23)

謝恩禮(1979-)，男，博士，講師，主要從事老年人健康與運動康復研究。

G804.34

A

1005-9202(2016)20-5205-04；

10.3969/j.issn.1005-9202.2016.20.129