高強度間歇性訓練干預慢性心力衰竭的研究進展

汪文 趙仙麗 吳緒波,2

1上海中醫藥大學康復醫學院，上海 201203；2上海中醫藥大學附屬第七人民醫院康復醫學科，上海 200137

目前認為，心力衰竭（HF）是一種慢性和自發性進行性疾病，由神經內分泌系統激活引起的心肌重塑是HF發生和發展的關鍵因素［1］。慢性心力衰竭（chronic heart failure，CHF）是指心力衰竭的持續性狀態，其主要特征是呼吸困難、疲勞和體液潴留。全球CHF患者高達2 250萬之多，每年新增CHF患者病例數超過200萬，HF患病率為0.9%，且隨著年齡的增長，HF患病率呈顯著上升趨勢［2］?？祻椭委熀投夘A防已經成為HF治療的臨床共識［3］。早期CHF的治療多以改善循環、延緩HF進展并預防并發癥為主［4］。CHF的傳統訓練方法主要包括中等強度持續運動訓練（moderate intensity continuous training，MICT）、中等強度間歇性運動訓練（moderate intensity interval training，MIIT）和抗阻運動訓練（resistance training，RT）等。近年來，不斷有研究顯示，心血管疾病患者采用高強度間歇性訓練（high intensity interval training，HIIT）運動效率更高且成就感及依從性更優，安全性高，干預效果比傳統運動訓練更佳，同時，HIIT安全性也一直是臨床關注的熱點問題。2022年美國預防心臟病學會的臨床實踐聲明提出，對已知或疑似的中老年冠心病患者，尤其是在無人監督的非醫療環境中，應謹慎或禁止使用HIIT，同時指出，與MICT相比，HIIT可能為心臟康復患者提供一些訓練優勢的證據有限，仍需進一步進行研究［5］。本文從總結概括HIIT對CHF患者最大攝氧量（maximal oxygen consumption，VO2max）、血管內皮功能和心功能的臨床應用出發，結合其與MICT、RT、MIIT等運動訓練形式的臨床療效進行比較，為臨床應用提供參考。

HIIT概述

HIIT指負荷強度大于或等于無氧閾值或最大乳酸穩態，并讓訓練者反復練習，每個小組的訓練時間持續幾秒鐘或幾分鐘，在小組之間的休息期間，訓練者不完全休息或保持低強度的運動來維持心率的訓練方式［6］。19世紀，間歇性步行及跑步訓練方案在一本體育學雜志中首次被提出［7］，而后開始應用于田徑運動員中并逐漸得到普及，但對于HF患者而言仍為禁忌。直到20世紀90年代初，學者開始研究HIIT在HF患者中的可行性［8］。1990年，Meyer等［9］開啟HIIT在心臟康復中的應用，將HIIT運用于冠狀動脈旁路搭橋術患者的術后康復中。1996年，Meyer等［10］比較18例嚴重HF患者的3周HIIT與活動限制的影響，研究結果顯示HIIT的VO2max增加24%，6 min步行測試距離增加6.5%。之后，很多學者進行了HIIT與MICT的比較研究，提示HIIT能夠更大程度上改善HF患者的內皮功能［11-14］。HIIT引起了心臟康復界的極大興趣，臨床應用也愈發廣泛。2020年，美國物理治療協會物理治療師心力衰竭患者管理臨床實踐指南指出，HIIT用于CHF最常見的訓練參數是4分鐘的高強度［＞90%峰值攝氧量（peak oxygen uptake，peak VO2）］和3分鐘的低強度（40%～70% peak VO2）主動休息訓練交替訓練4次，總時間通常大于28 min。HIIT的運動形式多樣，患者可結合自身耐受情況和運動偏好進行個性化調整，與傳統中低強度訓練方式運動時間較長及運動方式單一的特性相比，患者依從性較好，更易于長期堅持。

HIIT用于CHF的可行性

目前，HIIT越來越多地被應用于CHF的康復治療。有學者研究發現，在進行HIIT期間，運動能力低下的HF患者并未出現明顯血流動力學異常、心肌缺血、心律失常等，也并未觀察到心肌損傷標志物、腦鈉肽、超敏C反應蛋白等水平明顯升高［16］。丁嵐等［17］研究發現，HIIT不會增加患者的不良事件風險。Guiraud等［18］研究認為，HIIT能夠有效改善CHF患者的交感神經興奮性以及心率變異性?？梢?，不斷有臨床證據提示HIIT對于CHF患者的治療是安全有效的，與中低強度運動訓練相比具有可行性，更易于長期進行，同時，關于HIIT用于CHF的安全性也一直是學術界關注的熱點。

HIIT在CHF患者中的臨床作用

1.增加VO2 max

VO2max作為評價有氧功能的金標準，常用來評估CHF患者的心肺功能。Koufaki等［19］分別給予兩組CHF患者HIIT與MICT方案，12周訓練后，結果顯示HIIT組的VO2max水平較MICT組顯著提高（P＜0.05）。Kourek等［20］針對CHF患者進行HIIT和RT的比較研究發現，HIIT顯著改進患者VO2max水平。肖仁函等［21］選取射血分數保留的HF患者，在常規藥物治療基礎上分別給予6個月的HIIT和MICT，結果提示兩組患者治療后的VO2max水平均明顯高于治療前，且HIIT組的VO2max高于MICT組，提示HIIT對于改善CHF患者有氧運動能力更佳。曹甍等［22］指出HIIT可以誘導身體外周適應的變化，如肌肉氧化能力的增加、線粒體的增加等對改善成人心肺功能非常有效，特別是在改善VO2max方面，所以HIIT改善患者有氧心肺適能的能力優于MICT?？梢姡琀IIT在提高CHF患者的VO2max方面具有優勢，能夠改善CHF患者有氧運動能力。

2.改善血管內皮功能

CHF患者血管內皮功能障礙的特征是血管收縮舒張失衡導致的血管舒張減少，一氧化氮（nitric oxide，NO）的合成減少或失活增加在內皮功能障礙發展中起著核心作用，是心血管系統疾病重要信號因子和預后標志［23］。一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）可以調節NO的產生，在CHF患者中，內皮功能障礙會導致運動耐受性差、心肌灌注損傷和左心室重塑，而運動能夠增加血管內皮細胞NOS和NO的表達與釋放，進而改善患者的血管內皮功能［24-25］。Deljanin等［26］通過分別給予兩組左心功能不全患者HIIT和MICT，經過3周干預，研究發現兩組患者的NO和體能均顯著增加，且HIIT組的NO增加明顯大于MICT組，提示HIIT可以有效改善CHF患者的血管內皮功能。循環內皮祖細胞（circulating endothelial progenitor cells，EPCs）有助于血管內皮修復，EPCs的檢測具有臨床預后價值。一項納入36項實驗1 731例患者的研究顯示，CHF患者在進行HIIT后，EPCs動員急劇增加，認為從長遠來看，HIIT能夠改善CHF患者的EPCs動員程度和EPCs增加幅度［27］。Ramos等［28］薈萃分析顯示，HIIT可以成為改善臨床人群中血管功能和相關生物標志物的更好方法?？偠灾琀IIT可以增加NO釋放并改善內皮功能介導的血管擴張，并能促進血管內皮修復，從而改善CHF患者的血管內皮功能。

3.提高左心室射血分數（left ventricular ejection fraction，LVEF）

LVEF是反映心臟泵血能功能的主要指標，LVEF水平的增加表明心臟功能有所改善。一項收納120例CHF患者的隨機對照試驗顯示，與MICT相比，應用改進的HIIT在改善CHF患者的LVEF方面具有顯著優勢［29］。另一項納入7項研究的薈萃分析提示，HIIT在改善LVEF方面優于MICT［30］。既往研究證實，血管緊張素轉化酶抑制劑能延緩HF進程，CHF患者聯合血管緊張素轉化酶抑制劑和p受體阻滯劑治療能提高LVEF 12%，CHF患者采用HIIT得到相似的結論［31］。因此，HIIT能夠通過有效增加CHF患者LVEF，改善心功能。

HIIT與其他運動訓練干預CHF的機制比較

1.HIIT與MICT比較

CHF患者對MICT的耐受程度較高，作為早期開始進行CHF臨床康復常用的運動訓練方式，學術界對MICT的研究覆蓋面也較廣。Gripp等［32］隨機選取22名受試者進行8周MICT和HIIT，訓練后HIIT改善了心臟代謝健康的VO2max、體質量指數（body mass index，BMI）、身體脂肪、內臟脂肪、收縮壓、總膽固醇、空腹血糖和三酰甘油8個指標（均P＜0.05），而MICT只改善了VO2max、BMI和內臟脂肪3個指標（均P＜0.05），提示與MICT相比，HIIT在心臟代謝健康方面有更多積極影響，且HIIT產生的大多數積極影響也被發現在高強度間隔運行4周后更持久。也有相關證據顯示，HIIT的安全性良好，能夠改善患者的生理狀態和功能儲量，并且在逆轉心臟重構等方面的優勢顯著高于MICT［33］。與心率變異性（heart rate variability，HRV）相關的交感神經系統活動會引發心律失常和猝死。Besnier等［34］選擇31例CHF患者分別分配到MICT和HIIT組進行27 d短期康復計劃，結果顯示HRV隨HIIT增加從21.2%增加到26.4%（P＜0.001），但在MICT組保持不變；兩組的靜息心率顯著下降；HIIT的peak VO2改善大于MICT（P＜0.01）；LVEF僅通過HIIT有所改善，從36.2%提高到39.5%（P＜0.05）。這提示在短期康復計劃中，HIIT較MICT增強副交感神經張力和peak VO2方面效果更佳，在增強HRV、心肺健康和心臟功能方面具有顯著優勢。楊玲等［35］研究報道，兩組自然衰老小鼠分別進行HIIT和MICT，得出結論，MICT和HIIT運動均能有效改善最大跑速；對30～54周齡小鼠來說，HIIT對運動能力的積極影響遠優于MICT，且可以突出改善衰老脂代謝異常，但其具體機制還需進一步探討。綜上所述，相較于MICT，采用HIIT更能顯著提高患者的心臟代謝健康并改善患者的生理狀態和功能儲量，并且在增強副交感神經張力和peak VO2等方面的優勢顯著高于MICT，改善CHF患者的心肌應變參數、心功能及血脂指標等效用。

2.HIIT與MIIT比較

MIIT是中強度與低強度有氧運動交替進行的一種運動模式，對CHF患者治療具有較好效果。譚榮歡等［36］隨機收納穩定期CHF患者94例分為對照組與研究組，分別開展MICT和MIIT運動模式，運動≥3次/周，每次≥30 min，共16周，結果顯示MIIT組運動時間和運動強度達標率較高，中止運動次數較低。Coswig等［37］隨機選取老年女性分為HIIT和MIIT組，8周干預后，HIIT顯著改善老年女性的靜息心率、脂肪率、體質量和站立測試結果等指標，表明HIIT較MIIT對老年人的身體成分和功能干預作用更佳。綜上所述，與HIIT比較，MIIT運動強度相對較低，兩者均會對CHF患者產生良好的效應反饋，需要指出的是，與MIIT相比，HIIT可能對老年人的身體成分和身體功能有更好的干預作用。

3.HIIT與RT比較

RT指肌肉在克服外來阻力時進行的主動運動，具有恢復和發展肌力的效用，現已廣泛應用于各種原因導致的肌肉萎縮的康復訓練，是治療CHF的一種可行方法。顧怡雯等［38］隨機選取60只HF大鼠，將其均分為模型組、有氧運動組、RT組、有氧運動聯合RT組，按照不同的運動訓練進行8周干預后，結果提示RT組可顯著降低HF大鼠的HF標志物指數，有效改善HF。美國心臟病學會雜志HF患者心臟康復的專家共識中指出增加動態RT可使機體產生急、慢性適應，例如改善心輸出量、呼吸效率、步行距離和運動能力等指標，但不會對患者的左心室重塑及N末端腦鈉肽前體等級產生不利影響［39］。馬芳源等［40］通過將8月齡雄性SD大鼠隨機分為HIIT組和RT組，每組8只，給予不同強度訓練，得出結論，與HIIT相比，長期規律的RT更適合改善老年大鼠的骨骼肌萎縮。李敬翔［41］通過對比RT和HIIT對高中生心肺功能的影響效果，根據實驗結果得出結論，HIIT組受試者在近60周的額定負荷后，心率很大程度下降，心功能指數整體顯著上升，心功能指數由原來的12.1提升為干預后的14.5，提升了19.8%；RT組的訓練前后比較，心功能指數由原來的10.7變為干預后的11.8，提升了10.2%，提示在心功能指數方面，HIIT比RT更有效。經過比較，對于女性或老年人這類易出現肌肉減少癥和骨骼肌改變的HF患者，更適合通過RT提高肌力和日常生活能力［42］。綜上所述，相較于RT，采用HIIT更能顯著提高心功能指數方面，但RT訓練對改善骨骼肌萎縮的效果較HIIT更好，RT或更適用于CHF肌肉衰弱老年患者的臨床康復治療。

總結與展望

HIIT大多數是在醫療監督環境下進行，能夠有效改善CHF患者的VO2max水平、血管內皮功能、心功能指標等，是延緩病情發展及改善預后的重要手段。相較于MICT，采用HIIT更能顯著提高患者的有氧運動能力、心肺耐力和功能儲量，改善CHF患者的心功能水平；HIIT較MIIT對老年人的身體成分和功能干預作用更佳；相較于RT，采用HIIT更能顯著提高心功能指數方面，但RT對改善骨骼肌萎縮的效果優于HIIT。目前，不同負荷HIIT對CHF患者的臨床療效仍需進一步研究，以觀察HIIT在臨床應用中的可能潛在風險，尋找針對CHF患者康復的適宜強度，為其臨床應用提供循證依據。

作者貢獻聲明汪文：醞釀和設計試驗，實施研究，采集數據，分析/解釋數據，起草文章；趙仙麗：醞釀和設計試驗，實施研究，分析/解釋數據，對文章的知識性內容作批評性審閱，行政、技術或材料支持，指導，支持性貢獻；吳緒波：對文章的知識性內容作批評性審閱，獲取研究經費，行政、技術或材料支持，指導，支持性貢獻