加壓訓練對高血壓患者血管內皮功能的影響

馬曉緩，趙 彥，鄭玉嬋

（1.南京體育學院 研究生部，江蘇 南京 210014；2.南京體育學院 運動健康學院，江蘇 南京 210014）

高血壓是一種由多種因素所引起的慢性疾病，其發病機制通常與代謝、激素和功能結構紊亂有關［1-2］。高血壓患者的血流量和血管內徑減小，血管舒張儲備降低，血管舒張反應隨之改變，隨時間推移，會導致相關內皮功能障礙、血管重塑以及動脈僵硬增加，使得高血壓患者病情進一步加重［3-6］。規律的體育運動能夠降低高血壓患者的血壓，但目前對于抗阻運動訓練強度的安全性仍存在很大爭議［7］。而已有研究證明加壓訓練能夠以較小的運動強度達到比單純低強度抗阻運動更好的增肌效果，并且更加安全［8-10］。但是，關于長期的加壓訓練對高血壓患者內皮功能的影響研究甚少。所以本研究旨在探討長期加壓訓練對高血壓患者血管內皮相關因子的影響。

1 研究對象和方法

1.1 研究對象

選取來自某社區醫院的高血壓患者30 名，男女不限，55～70 歲之間。在進行這些訓練之前，對患者進行了臨床檢查，包括心電圖（休息和運動）檢查，以確保運動安全。此外，以下患者將被排除:1）身體質量指數 BMI＞28kg/m2；2）心電圖在安靜狀態以及運動后顯示異常的；3）肌肉骨骼系統有問題的；4）平時參與休閑體育活動項目每周超過兩次的；5） 休息時收縮壓≥180mmHg 和舒張壓≥100mmHg，并在鍛煉前簽署知情協議書。然后將這30 名符合納入標準的高血壓患者隨機分為兩組，分別是：加壓結合低強度（30%1RM）抗阻鍛煉組（LE-BFR組 15 人）以及單純低強度（30%1RM）抗阻鍛煉組（LE 組 15人）。由于各種原因（高血壓癥狀加重、出現并發癥、外傷、改變抗高血壓藥物、未能堅持完成實驗等），LE-BFR 組失訪0 人，LE 組失訪 2 人，最終樣本量為：LE-BFR 組 15 人、LE 組 13人。

實驗前，加壓結合低強度（30%1RM）抗阻鍛煉組以及單純低強度（30%1RM）抗阻鍛煉組的身高、體重、BMI、1RM、血壓、血清 VEGF、NO、ET-1 等變量均無顯著性差異（p＞0.05），保證了基線水平的可比性，見表1。

表1 受試者實驗前基本情況

1.2 研究方法

1.2.1 整體實驗設計

受試者首先進行身體形態學測量（身高，體重，BMI）和最大力量測量（個人1RM）以及實驗前血壓（SBP 和DBP）以及血管內皮相關因子（VEGF、NO 和 ET-1）的檢測。然后兩組分別實施不同強度的下肢伸膝抗阻運動，一周3 次，共12 周。實驗結束之后再次進行血壓以及血管內皮相關因子的檢測。

1.2.2 血流受限訓練方法

日本的佐藤義昭博士因跪坐時腿部發麻，在按摩小腿時發現肌肉被動收縮與力量訓練的感覺相似，進而引發“通過增加壓力降低血流量并同時進行肌力訓練，可能有利于肌肉快速增大” 的設想。因加壓的目的是閉塞血管以限制血流量（blood flow restricted，BFR），所以，該訓練方法也被稱為“血流限制性訓練”（blood low restriction training，BFRT）。血流限制力量訓練通常采用專用設備（充氣加壓帶或魔術貼式加壓帶）對大腿或上臂施予適當的壓力以限制肢體遠端的血流量，并結合某種運動形式（抗阻運動、蹬車、步行等）進行訓練［11-12］。本實驗所采用的加壓儀器為日本加壓訓練創始人團隊所研發的專業設備：KAATSUMASTER 加壓設備，運動方式為下肢伸膝抗阻運動。Brandner［13］等人將不同加壓強度應用于肢體血流受限，發現BFR 采用靜止收縮壓（SBP）的80%和130%作為阻斷血流壓力，80%的SBP 時血流動力學壓力小。Pinto［14］對高血壓患者的兩項研究中，均使用了完全血流阻斷的方式，增加了患者的血流動力學的高反應性。而Downs［15］等人也以13 名健康中年人為研究對象，進行下肢的急性缺血抗阻運動，缺血壓力分別為 1.3 倍的安靜狀態收縮壓 （1.3SBP） 和舒張壓（1.3DBP），結果表明在兩種缺血壓力下，與單純抗阻運動相比其HR、SV、CO 的反應均減弱。綜合以上研究，本實驗LE-BFR組同樣采用130%的SBP 進行加壓。

1.2.3 運動處方

1）加壓結合低強度抗阻鍛煉組（LE-BFR 組）：以壓力帶施加130%收縮壓將血流部分受限，在60s 內對抗30%1RM 阻力做股四頭肌伸膝離心收縮的動作20 次，運動過程中血流受限，每次動作完成屈伸需要3s，然后解除血流受限，無負荷無缺血間歇 60s，重復 5 組，訓練 3 天/周，共 12 周。

2）單純低強度抗阻鍛煉組（LE 組）：在 60s 內對抗 30%1RM 阻力做股四頭肌伸膝離心收縮的動作20 次，每次動作完成屈伸需要3s，運動過程中無血流受限，然后無負荷無缺血間歇 60s，重復 5 組，訓練 3 天/周，共 12 周。

受試者在進行以上運動之前皆進行15min 左右的準備活動，運動完成之后進行10min 左右的拉伸運動，避免產生運動損傷。

1.2.4 最大力量（1RM）測量

在美國BIODEX 等速肌力評估訓練系統SYSTEM4 上進行10 次重復無負荷的預熱后，根據設置的儀器參數，受試者竭力進行3 組伸膝抗阻運動，進行1 次RM 測試。根據每個受試者的表現調整儀器，直到他們完成一次正確的測量。允許多次嘗試，間隔最少10min。1RM 測量實驗前進行一次，實驗開始后，每隔4 周測量一次，以便及時調整運動強度，共測4 次。見表2。

表2 各組受試者1RM（Kg）測量情況

1.2.5 血壓測量

運用德國脈豐vicorder 儀器，受試者仰臥，分別用充氣帶給予受試者上臂或小臂進行充氣，等待一段時間即可獲取動脈波形圖，從而獲取受試者的靜息血壓（SBP 與DBP）。

1.2.6 血管內皮相關因子檢測

本實驗采用雙抗體一步夾心法酶聯免疫吸附測驗（Elisa）對血液樣本中VEGF（血管內皮生長因子）、ET-1（內皮素-1）以及NO（一氧化氮）的濃度進行檢測。

1.3 統計分析

應用SPSS26.0 統計軟件包對數據進行統計處理。所有數據用“平均數±標準差”表示。組內前后比較使用配對t 檢驗；組間連續型變量的比較使用獨立樣本分析。p＜0.05 為顯著性差異，p＜0.01 為非常顯著性差異。

2 結果

2.1 不同運動方式對血壓的影響

結果顯示： 實驗前，LE-BFR 組和LE 組血壓均無明顯差異（p＞0.05）。實驗后，LE-BFR 組的 SBP 有非常顯著下降（p＜0.01），且與 LE 組相比，LE-BFR 組 SBP 下降更明顯（p＜0.05）。LE 組的 SBP 無明顯下降（p＞0.05）。見表3。

表3 不同運動方式對血壓的影響

2.2 不同運動方式對血管內皮相關因子的影響

結果顯示： 實驗前，LE-BFR 組和LE 組血管內皮相關因子均無明顯差異 （p＞0.05）。實驗后，LE-BFR 組的 VEGF、NO均有顯著增加 （p＜0.05），ET-1 顯著下降 （p＜0.05）。LE 組的ET-1 明顯下降 （p＜0.05），VEGF 與 NO 均無明顯變化 （p＞0.05）。

表4 不同運動方式對血管內皮相關因子的影響

2.3 指標相關性分析結果

相關性分析顯示：在LE-BFR 組，高血壓患者的收縮壓與VEGF、NO 水平呈負相關（p＜0.05），隨著 VEGF 與 NO 的增加，收縮壓逐漸下降。而高血壓患者的收縮壓與ET-1 水平呈正相關（p＜0.05），隨著 ET-1 的減少，收縮壓逐漸下降。

表5 LE-BFR 組指標的相關性分析

3 討論

3.1 不同運動方式對血壓的影響

本研究結果顯示，加壓結合低強度抗阻運動（LE-BFR）可以降低原發性高血壓患者的收縮壓，且其降壓效果顯著優于單純的低強度抗阻運動（LE）。但LE-BFR 并未對原發性高血壓患者的舒張壓產生明顯影響。

既往研究表明，對高血壓患者進行有氧運動干預，可以提高高血壓患者的有氧運動水平以及心肺耐力，并且能提高患者左心室舒張功能，從而使得患者的血壓出現顯著性下降。長期堅持有氧運動還能使血壓達到穩定狀態［16-18］。對于抗阻運動，也有研究表明40%～70%1RM 力量訓練能對高血壓患者產生一定的降壓效果［19-20］。但本研究的 LE（30%1RM）并未引起原發性高血壓患者血壓的變化，從而對于降低血壓并無明顯作用。這提示我們力量訓練也許要達到一定的運動強度才可以產生顯著降壓效果。

對于LE-BFR 這一新興運動方式，已有研究表明短期急性的BFR 干預會使得運動后心率增加，血壓升高，可能引起心血管功能的急性效應，具有潛在的心血管危險［21-23］。但本研究中，長期的LE-BFR 對高血壓患者的外周血管不僅具有生理刺激，還存在機械刺激，兩種刺激長期共同影響外周血管功能，使得外周血管內徑及血流量增大，血管順應性增強，外周阻力下降，從而達到比LE 更顯著的降壓效果［24-26］。并且肢端血流阻斷造成靜脈回心血量減少，使心臟前負荷降低，且安靜心率無明顯增加，對心血管功能的效應是溫和的，保證了患者在運動中的安全性［27-28］。但是長期LE-BFR 對原發性高血壓患者的降壓效果的保持度還未經驗證，本實驗周期為12 周，是否干預周期越長，降壓效果保持更久，還有待進一步深入研究。

3.2 不同運動方式對血管內皮功能的影響

本研究結果表明，LE-BFR 使得原發性高血患者的VEGF與NO 均呈現顯著增加，而ET-1 顯著減少。LE 并未對患者的VEGF 和NO 產生明顯影響，但 LE 組患者的ET-1 含量明顯減少。同時，血壓與血管內皮相關因子之間的相關性分析顯示，LE-BFR 組，隨著血管內皮VEGF 和NO 的增加，以及ET-1 的減少，原發性高血壓患者的收縮壓也逐漸下降，存在明顯相關性。

VEGF、ET-1、NO 作為與血管內皮功能息息相關的化學因子，主要影響著血管的生成、重塑、收縮/舒張。原發性高血壓患者存在明顯的血管內皮障礙，即血管內皮舒張功能降低或者收縮功能增強［29-30］。其主要表現為內皮合成舒血管物質NO等的明顯減少以及縮血管物質ET-1 的明顯增多，促使原發性高血壓患者的血管處于高度收縮的狀態，嚴重影響其血管功能［31］。而VEGF 作為一種血管內皮生長因子，對原發性高血壓患者的內皮功能改善也有著非常重要的作用。運動可改變人體血管內皮VEGF、ET-1、NO 的表達，從而恢復血管內皮細胞功能，增強血管彈性，降低血壓［32］。有研究表明，有氧運動及中低強度抗阻運動可刺激血管內皮VEGF 的表達、 提高機體血清NO 濃度以及降低主導血管收縮的ET-1 濃度［33-34］。本研究結果表明單純的低強度抗阻運動 （30%1RM） 并未影響患者VEGF 與NO 的表達，但與既往研究相同的是，LE 顯著降低了血管ET-1 的濃度。這可能是由于LE 組運動強度較低，VEGF與NO 需要更高的運動強度刺激才可以發生明顯變化。而ET-1 對于運動強度無明顯要求，30%1RM 的抗阻運動即可引起高血壓患者血管內ET-1 的顯著下降。

加壓訓練使用袖帶對肢體進行加壓，造成肢體局部的動脈或者靜脈血流的短時阻斷，因而與傳統抗阻運動相比，生理刺激與機械刺激的兩種刺激共同影響著外周血管功能。主要表現為增大外周血管內徑及血流量，增強血管順應性，減輕動脈僵硬程度等［35-36］。但加壓訓練對高血壓患者內皮功能的影響研究甚少。本研究發現相比較于LE，LE-BFR 對于血管內皮相關因子的影響更加明顯。這是可能是因為加壓訓練會引起原發性高血壓患者缺血部位處于低氧環境，氧濃度的急速下降可刺激血管內皮生長因子（VEGF）的增加。另一方面由于壓力帶壓力作用于受壓部位，使得運動時血流的重新分配，尤其骨骼肌和心肌血流增加，給外周血管造成一定的剪切力，激活血管內皮一氧化氮合成酶（eNOS），促進一氧化氮（NO）的生成［37］。而VEGF 的增加以及NO 的生成可以誘導內皮祖細胞（EPCs）分化為成熟內皮細胞，促進血管內皮細胞的增殖及血管形成，調節血管功能［38］。外周血管的新生與擴張以及縮血管物質ET-1 的減少，將直接影響心臟在舒張末期的回心血量，這也進一步會對每搏輸出量造成影響，降低了原發性高血壓患者的血壓［39］。

4 展望

加壓訓練作為一種新型的抗阻運動方式，其還沒有一個標準化的運動處方，不同人群、性別、疾病所適宜的加壓大小、加壓時間、間歇時間及負荷強度等都還未有明確的規定。雖然既往研究皆表明加壓訓練是一種較安全的運動方式，其對心血管的刺激是溫和的，但仍有受試者出現明顯的肌肉酸痛，這也提醒我們要對加壓訓練的個性化處方及安全性進行深入研究［40］。

5 結論

加壓訓練可以通過改變原發性高血壓患者的VEGF、NO以及ET-1 的濃度來改善患者的內皮功能，從而顯著降低高血壓患者的血壓。