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不同运动方式对高血压患者心肺功能影响的研究进展
作者: 胡红娟 等 来源:心脏康复网发布时间:2023-08-10


高血压人数庞大且不断增长,目前全球30~79岁高血压患者有12.78亿,中国高血压患者达2.45亿。全球高血压控制率低,管理现状不容乐观,每年850万人死于脑卒中、缺血性心脏病,带来沉重的社会经济和医疗保健负担。为了改变这一现状,我国采取预防为主的策略,倡导健康生活方式。《中国高血压防治指南》强调生活方式干预应贯穿高血压防治全程,提倡每周进行4~7次中等强度有氧运动。因此,近年来高血压运动疗法受到广泛关注。运动锻炼可使心肺功能(cardiorespiratory fitness,CRF)增加3%,高血压发病风险降低11%。


1、高血压运动疗法概述


运动疗法是高血压防治策略中重要的非药物治疗手段。Naci研究结果显示,所有类型的运动干预(如耐力训练、动态抗阻训练、等长肌力训练)都可有效降低收缩压。有氧运动可使收缩压降低7.6mmHg,舒张压降低4.7mmHg。根据机体代谢方式不同,运动主要分为有氧运动和抗阻运动。有氧运动主要指大肌肉群的运动,包括持续有氧运动(moderate-intensity continuous training,MICT)和间歇有氧运动,后者改善机体CRF和代谢的效果更为显著。间歇运动根据运动强度、运动时间和间歇休息方式和时间不同,进一步分为低运动量和高运动量间歇运动,高强度间歇运动(highintensity interval training,HIIT)和间歇冲刺运动,但通常指的是HIIT。不同运动方式对高血压治疗产生显著降压效果,同时可以通过提高心脏泵血和骨骼肌氧化来改善CRF,降低心血管疾病的发生和提高生存率。


研究表明HIIT较MICT降压效果更显著,Meta分析显示HIIT在降低中心动脉压(MD=-3.12mmHg)和外周收缩压(MD=-2.67mmHg)方面优于MICT,机制可能与HIIT更能抑制机体的内皮素分泌,改善内皮功能;此外HIIT运动过程中,机体更加缺血缺氧、剪切力增大,诱导一氧化蛋白酶磷酸化,增加NO的分泌从而促使血管扩张。此外,欧洲高血压学会建议抗阻运动作为治疗高血压的良好补充,坚持每周3次的等长抗阻训练可降低SBP6~7mmHg。抗阻运动通过促进压力反射敏感性,介导改善机体的氧化还原平衡和炎症状态,直接或间接促进血管健康;其次,抗阻运动促进心血管自主调节能力,降低血压变异性,缓解外周血管交感活动,降低血管阻力。有氧运动降压的机制包括:①减少内脏脂肪和脂肪细胞因子(例如脂肪坏死因子、瘦素等,与炎症增加,血压升高有关)的分泌;②增加胰岛素敏感性,降低高血糖和代偿性高胰岛素血症;③调节肾素-血管紧张素-醛固酮系统,降低血浆肾素活性;④改善血管结构,增加动脉管腔直径及骨骼肌毛细血管密度;⑤改善内皮功能和动脉僵硬度,增加NO(血管舒张剂)的生物利用度,运动增加剪切力促进NO和内皮生长因子的产生,促进小血管舒张;⑥运动过程机体分泌运动因子(肌因子、脂肪因子)能发挥抗炎作用,降低促炎因子的循环水平,研究表明肌肉分泌的鸢尾素可直接降低血压;⑦改善心血管自主神经系统功能,通过降低交感神经活性和增加迷走神经张力降压。


2、心肺功能概述


CRF定义为氧气从大气输送到线粒体进行工作的综合能力,可量化一个链接过程,即肺通气和扩散、心脏舒缩功能、脉管系统容纳和运氧功能、肌肉利氧功能,代表整体健康水平。CRF是评估运动耐受力的客观指标,是高度量化、个体化的运动表现;相对于自我报告活动量方式,CRF评估更具科学性,也为高血压精准运动管理奠定基础。美国心脏协会认定CRF为第五临床生命体征,不仅能预测个体发生心血管疾病风险,在预测心血管事件不良结局上也发挥重要作用。峰值摄氧量/最大摄氧量(peak oxygen consumption,VO2peak/ maximal oxygen uptake,VO2max)、代谢当量(metablic equivalent,MET)、通气阈(ventilatory threshold,VT)都是CRF的精确指标。其中,VO2max是于评价CRF最常用、最直接的指标,其定义为当机体进行长时间有大量肌肉群参加的剧烈运动、机体氧运输系统供能和肌肉利用氧的能力达到最高水平时,机体每分钟所摄取的氧量,单位为ml/(kg·min)。决定VO2max的主要因素包括心血管机能、肺通气、气体交换、骨骼肌特征、相关酶活性等。VO2max的测试通常采用心肺运动试验,随着运动负荷逐渐增加和时间延长,通过气体代谢分析仪测得摄氧量也上升,在某一级负荷中,CRF发挥最大水平时,摄氧量不再增加或趋于平稳,甚至下降,此时的摄氧量即为VO2max。代谢当量与最大摄氧量的换算公式:1MET=3.5ml/(kg·min)。


CRF与全因死亡率呈负相关,独立于传统的心血管病危险因素。一项大型前瞻研究结果表明,CRF每增加1MET,男性死亡率可降低11%~15%,女性死亡率降低11%~16%。最近研究表明,普通人群CRF每增加1MET,高血压患病风险降低10%。荟萃分析提示,CRF每增加1MET,心血管病和全因死亡风险分别降低20%和22%。因此要重视CRF在运动评估中的作用,对降低高血压患者心血管事件发生率、提高生活质量极其重要。但具体何种运动方式对高血压患者的CRF更为有益,尚未得出一致结论。本文主要综述了MICT、HIIT和抗阻运动对CRF的影响,为制定科学运动方案提供参考。


3、MICT对心肺功能的影响


MICT指机体在氧气供应充足情况下,使储存的能量主要通过有氧糖酵解进行代谢,一般运动强度为40%~69%VO2max,持续时间长,主要包括快走、慢跑、骑单车等。MICT提升CRF的机制主要通过两方面:①增加骨骼肌和心肌内皮生长因子(Vascular endothelial growthfactors,VEGF),是调控血管新生的关键分子,能促进毛细血管和阻力血管新生,增大组织灌注量,从而增加氧气供应。②线粒体合成能力的强弱对提高心肺耐力起着至关重要作用,运动增加PGC-1α三种亚型的mRNA表达(PGC1α-a、PGC-1α-b和PGC-1α-c),促进骨骼肌中线粒体生物合成,肌纤维类型向氧化型转化和血管再生,同时加速线粒体自噬,使衰老或质量不佳的线粒体降解,提高线粒体整体功能。MICT通过上述机制作用于高血压患者提高CRF,研究人员也陆续将焦点着重于临床研究,为高血压运动管理提供临床证据。因此MICT不仅是高血压非药物治疗的有效途径,也可改善高血压患者的CRF。


虽然MICT具备上述优势,但对血压正常者影响较小,其降压效果可能与运动频率和持续时间有关。运动形式多样,认知接受度高,患者可根据身体状况和个人偏好选择,普遍适用于高血压人群。但MICT无法适用于肢体功能障碍的高血压患者,此外运动方式单调枯燥且达到运动疗效所需时间长,对工作压力大的中青年人群存在时间和精力条件限制,导致运动依从性不佳。因此,需根据不同年龄段高血压患者的偏好,制定省时高效、时间地点可变性大且融合趣味性特点的运动康复方案。


4、HIIT对心肺功能的影响


HIIT定义为负荷强度≥无氧阈或者最大乳酸稳态,并在每两次训练间安排不足以充分恢复的静息或低强度训练方法。HIIT通过增加心输出量、改善线粒体功能和肌肉利氧率提高CRF,机制包括四个方面:①长期HIIT可通过激活心肌IGF1-PI3K-Akt信号通路,使心脏发生生理性肥厚,进而增强心脏功能和储备能力,心肌收缩能力增强,每搏输出量增大,增加机体供氧。②HIIT增加AMP依赖蛋白激酶(AMPK),直接磷酸化和激活PGC-1α三种亚型,促进线粒体合成,提高CRF。③HIIT致循环中的多种组织非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)的转运载体—外泌体显著增加,运动后的ncRNA表达能参与代谢调节和心血管保护,促进骨骼肌代谢相关蛋白MAPK及PGC-1α的表达增加,进而改善机体的代谢,提高CRF。④运动强度的增强导致血液中二氧化碳分压升高或PH值下降,诱导氧解离曲线左移,促进动脉血中的血红蛋白与氧气的低亲和力状态,提高骨骼肌氧利用率以满足肌肉对氧气的需求。HIIT给予机体多次重复刺激,相较MICT强度更大,因此HIIT在改善CRF上亦优于MICT。


既往HIIT广泛用于竞技体育训练和研究,近年来其以省时、高效优点进入慢性病运动康复领域的视野。但HIIT对血压与CRF影响缺乏剂量-反应关系研究,需进一步研究适合高血压患者的HIIT的运动频率、强度、时间、间歇运动强度和间歇运动时间;若运动强度过大,超过身体的承受能力则会造成心源性猝死、急性心肌梗死和肾功能损伤。因此,建议身体综合状况较好的中青年和有运动基础的高血压患者,循序渐进进行HIIT,并动态评估心血管功能;高龄、伴有心脑肾慢性疾病和遗传性、先天性心脏病的高血压患者,需谨慎行HIIT。


5、抗阻运动对心肺功能的影响


抗阻运动是在无氧酵解状态下进行的运动,指身体克服阻力,通过肌肉收缩达到肌肉增长和力量增加目的,分为等长收缩(肌肉的长度缩短或延长)和等距收缩(静态或肌肉长度不变)。目前关于抗阻运动对高血压患者CRF的机制研究不足,可能与抗阻运动刺激心血管系统使肌肉收缩阻断血流,产出代谢产物形成酸性环境,促使肌肉增长、增加肌红蛋白浓度和心输出量有关;增加骨骼肌质量的总量,即瘦体重,其与VO2max有密切关系。目前研究集中于有氧运动或有氧联合抗阻运动对CRF的影响,极少有单一抗阻运动影响CRF的研究。Schroeder等研究表明,每周3次抗阻训练无法改变高血压患者的CRF,而有氧运动组和有氧联合抗阻训练组分别CRF改善7.7、4.9mL/ (kg·min)。类似研究也表明,有氧联合抗阻运动提升CRF18.2%。Seguro等对高血压伴糖尿病患者行每周2~3次40min的抗阻运动,结果证实,抗阻运动可有效降低血压,提高CRF,改善整体健康水平。


抗阻运动可改善机体整体功能、健康结局指标和骨骼肌质量,与CRF存在相关性。建议高血压患者在有氧运动基础上增加渐进性低中强度抗阻运动,但其降压和提高CRF的效果受到运动强度、重复组数和持续时间的影响,应鼓励患者保持规律的运动习惯,提高健康感知,运动前后自测血压了解自身状态,避免血压的大幅度升降。此外,考虑抗阻运动实施条件简单易行,便于身体活动障碍的高血压患者做低强度的等长握力运动。当然,抗阻运动影响高血压患者CRF的临床证据和机制研究相对缺乏,需进一步针对不同高血压人群深入研究。


6、存在问题及展望


本文综述了MICT、HIIT和抗阻运动对高血压患者CRF的影响,发现省时高效的HIIT对改善高血压患者。但是考虑到随着运动强度的增加,心血管事件发生风险亦增加。短时中高强度运动导致交感神经张力增高,儿茶酚胺增多引起急剧血压升高,促使心肌高耗氧,诱导已有病变的冠状动脉段发生缺血和痉挛,引发急性心肌梗死;HIIT导致容量衰竭,肾脏滤过率减少,血肌酐和尿素氮升高,呈一过性的肾脏损伤。而长时间高强度运动引起冠状动脉钙化,舒张功能不全,心律失常及大动脉壁僵硬度增加,增加心脏负荷,引起急性心肌梗死、主动脉夹层甚至猝死等。因此,对有心血管事件高风险的高血压人群(老年人、合并明确心血管疾病、2型糖尿病或肾病、有早发冠心病或其他先天性心脏病家族史),不建议进行高强度运动。


综上,对于高血压患者高强度运动临床指导的安全性仍有争议;如何针对不同生理状态的高血压患者提供精准、个体化运动康复处方,需要进一步探索。医务人员需在评估高血压患者心血管病风险(心脏结构、冠状动脉供血、心律失常及心脏功能)前提下,针对不同特征高血压患者提供最适宜、最优的科学运动方案,以达到降低血压水平和提高CRF的目的。



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