猝死(Suddendeath, SD)可由多种疾病诱发,是人类死亡的主要原因之一。世界卫生组织(WHO)对猝死的定义为:“身体健康或貌似健康的患者,在极短时间内,以意料之外的方式,因为自然疾病而突然死亡。”其中,发病1h内死亡者多为心源性猝死(SCD)。90%的心源性猝死患者是由心律失常所致。此外,心肌缺血、冠状动脉异常、心脏结构性缺陷及各种原发性心肌病等也是导致心源性猝死的重要危险因素。朱天威在佛山市开展的心脏性猝死患者调研中发现,2016—2017年,佛山市共发生心脏性猝死1628例,占年度总死亡人数的3.18%,年均发病率为10.76例/10万。李东芝等收集山东省慢性病监测信息系统中2011—2020年沂源县居民急性冠心病事件发病资料发现,急性冠心病事件发病人数6141例,发病率为107.78例/10万,死亡4279例,粗死亡率为75.10人/10万人。冯化飞等人分析2021年河南省心脑血管事件流行状况发现,急性心脑血管事件870545例,其中心脏性猝死发病率为10.28例/10万人。由SCD流行病学可见,心血管病患者数量众多,心脏病猝死率居高不下,而且地域广泛,给人民的身体健康和社会稳定带来了巨大威胁。
近年来,随着运动医学和运动科学的深入研究,运动对于心血管的健康促进作用逐渐达成共识。但是,运动所带来的心源性风险同样不容忽视,针对这种可能发生的风险,前置的预防性运动干预非常必要。机体通过反复、短暂、大强度的间歇性运动,可产生内源性保护作用,改善心肌缺血、缺氧耐受能力,并减轻缺血再灌注时的损伤,这种通过运动诱导机体产生心肌保护的现象称为运动预适应(Exercise Preconditioning, EP)。该文综述国内外心源性猝死的原因,从运动预适应改善心脏功能的角度,探析运动预适应降低心源性猝死发生的可能作用,以期为运动预适应用于易患人群提供理论基础。
1 国内外心源性猝死原因
心源性猝死指心脏原因所导致的1h内急性死亡现象,发生在已知或未知的心脏病人群中。曹冰华在探索青年心源性猝死的病因时发现,冠心病是SCD最常见的病因,随着生活水平的提高,冠心病在青年人SCD的病因构成比也在增加,主要集中于心肌病、离子通道病、心律失常等。邓大河对三峡中心医院平湖分院发生心源性猝死患者的临床资料整理分析发现,急性心肌梗死、肺源性心脏病、肥厚型心肌病、急性冠脉综合征等疾病是导致老年患者心源性猝死的主要诱因。刘丹平等人回顾分析188例心源性猝死的临床特点发现,冠心病占心源性猝死的80%,猝死前多有严重的心律失常和心功能不全。Winkel统计2000—2006年丹麦1~18岁儿童心源性猝死原因发现,70%的死因是心脏或未知原因,其中不明原因的死亡,推测为原发性心律失常。LyngeTH等人对1~49岁丹麦人群死亡研究发现,10年里,共有14294例死亡案例,其中1362例(10%)被归类为SCD,在所有年龄组的SCD尸体解剖中,潜在遗传性心脏病占比为43%~78%,在所有年龄组中,19%~54%的SCD患者是由于心律失常导致的猝死。
综上所述,心源性猝死中最主要的病因在于心律失常、心肌再灌注损伤、急性缺血缺氧、冠脉异常等。针对此类因素,近年来研究发现,运动预适应在降低心脏猝死率中发挥着重要作用。
2 运动预适应降低心源性猝死发生的作用
2.1 降低异常心电活动
心脏的电活动是心脏收缩和舒张的基础,正常、规律的心肌收缩、舒张使心脏完成泵血和回流功能,从而维持正常的身体活动和血液循环。McGinnis等研究运动预处理后白细胞介素6(IL-6)对心肌的作用发现,运动保护了小鼠免受心脏缺血—再灌注(I/R)引起的心律失常和坏死的影响。学者吴学宁等人运用运动预适应对某高海拔训练基地参训官兵进行高强度训练后发现,作训人员心率变异性指标得到了明显改善,心律失常和ST-T改变的发生率以及心电图积分和不适症状评分也有所降低,提示运动预适应对作训人员运动性心脏损伤的防护有正向作用。Guo等人将早期运动预适应+力竭运动组(EEP+EE组)和后期运动预适应+力竭运动组(LEP+EE组)结果与对照组对比发现,EEP+EE组和LEP+EE组血浆心肌损伤标志物及心电图均显著降低(P<0.05),指出EP改善了力竭运动后发生的心肌缺血、缺氧损伤和恶性心律失常的ECG体征。综上所述,在高强度运动或力竭运动前进行运动预适应训练,可以有效改善心肌缺血、心电图异常情况的发生,维持心脏功能的正常运转。
2.2 延缓心肌损伤
心肌受损指的是心脏的肌肉组织发生了损伤,各种类型的心肌病、心肌肥厚及心肌缺血再灌注等都可能引起心肌出现不同程度的损伤,导致心脏功能、结构水平等发生变化。学者邱朝晖等人在新西兰兔和SD大鼠上成功建立右室心尖部起搏模型,并通过心电生理和心超证实了左室收缩的不同步,发现新西兰兔和SD大鼠两种动物模型均产生了预适应、过程适应和后适应作用来保护心肌梗死后的再灌注损伤。徐同毅等研究发现,运动预处理能减轻压力超负荷诱导的大鼠病理性心肌肥厚,且在早期的保护作用明显,能够延缓心脏衰竭的进程。邓爽等人对游泳运动后的手术组和手术运动组2组小鼠进行主动脉缩窄手术,建立压力超负荷心肌重构模型发现,4周的运动预适应可增强压力超负荷早期小鼠的心功能,维持并延缓早期心肌代偿重构发生的病理发展,进一步证明了运动预适应对心脏的正向保护效应。可见,实施运动预适应对减轻心肌再灌注损伤,延缓心脏衰竭及改善心肌重构至关重要。
2.3 改善心脏供血、供氧能力
缺血、缺氧对心脏及全身都有着极严重的不利影响,也是导致心脑血管意外的重要因素。但近年来,许多研究发现,间歇性缺血缺氧有利于促进心脏保护。李翠霞等人通过对第1~2W大鼠每天进行3%体重尾部负荷的间歇性游泳运动训练后发现,在运动中,反复短期的一定强度的间歇性运动,可以让心脏出现暂时性的反复的缺血缺氧,通过这种反复的间歇性运动可以诱导心肌对机体随后较长时间的缺血缺氧产生保护,即运动预适应。孙其龙等人对SD大鼠进行实验发现,EP可以通过间歇性缺血缺氧诱导心肌细胞自噬,而细胞自噬参与了早期EP对运动性心肌损伤的保护作用。Wu等人通过对梗塞心肌的FVB小鼠进行运动训练研究发现,心肌梗塞(MI)前的运动预适应能够促进mRNA和蛋白质水平表达血管内皮生长因子(VEGF),VEGF及其受体的激活发生在梗塞小鼠心脏中,可以减少梗塞面积并改善血管生成。
综上可知,反复、短暂、间歇、大强度的有氧运动导致心肌细胞相对或绝对缺血缺氧,从而提高心肌耐受缺血缺氧的能力,减轻持续性长时间缺血缺氧所致的心肌损伤,有助于提高患病人群发生心源性猝死的幸存率。
2.4 提高力竭运动心脏工作效率
心脏通过收缩和舒张,将静脉回流的血液射入大动脉,并随动脉的分支分布到全身各个组织器官,经过物质交换后,动脉血变为静脉血,回流到心脏。血液周而复始地循环流动,以满足机体的需要。李晶晶等人将运动预适应+一次性力竭组组(EP+EE组)与一次性力竭组(EE组)运动训练对比发现,相较于EE组,EP+EE组CO、SV、Pes、EF、dp/dtmax、ESPVR、-dp/dt‐min、SW、CE均升高,Ves、EDPVR、Tau、Ved、PE、CK-MB、cTnI降低,P-V环向左移位,PR间期延长、QRS间期缩短、ST段降低、R波电压升高(P<0.05),并发现运动预适应可以明显改善力竭运动大鼠心肌收缩和舒张功能,提高心脏的工作效率。Tanoue等人在6只绵羊中进行缺血预适应(Ischemic Preconditioning,IP),设置3个5min的主动脉阻断期,在体外循环期间穿插5min的再灌注,研究发现,在缺血再灌注后,IP组的收缩力、舒张功能和脑室—动脉耦合与对照组相比具有更大优势,提示缺血预适应可以提高心肌收缩、舒张功能。Ping等人为了优化EP强度,以防止力竭性运动引起的心脏损伤(EECI),发现EP可降低力竭大鼠血清NT-proBNP和cTn-I含量,改善电紊乱和左心室功能,增强心肌线粒体ET通路I、II、IV活性,从而改善力竭运动对大鼠心脏功能的损害,增强心室壁的弹性,增加心输出量,增加心肌收缩和舒张能力,且中等强度EP的作用优于低、高等强度。
综上可知,运动预适应对于力竭运动造成的心肌损害有着重要意义,可以有效防止力竭性运动引起的心脏损伤,从而保护心脏功能,提高心脏工作效率。
3 SCD预防策略
目前对于心源性猝死的研究众多,但猝死者的死前状态呈多样化分布。2008年,美国体育活动指南委员会报告建议,正常成年人进行每周运动量为15min的中等强度或75min的高强度有氧间歇运动,可明显降低心血管疾病所致的死亡率。研究表明,对于肺动脉高压所致的左心室功能紊乱和重构的大鼠进行为期4周,每周5天,每天60min,每分钟25m的运动预适应训练,可以恢复基线和等容条件下的LV收缩和舒张功能障碍。
对于特殊人群,如肥胖易患人群等,有研究指出,高强度间歇运动方案可以根据患者的肥胖程度设定运动时间,每次运动20~40min,对于运动能力较差的肥胖患者,可根据运动能力的提升逐渐增加运动时间和运动强度。对于心血管病患者,则可以采用类似心脏康复的方式,常用的有氧运动方式包括慢跑、打球、游泳、骑自行车、跳健身操等,每次运动时间限定为20~40min,建议从20min开始,根据患者运动能力逐步增加运动时间,运动频率一般选择3~7次/周。值得注意的是,尽管以上研究具有一定的指导意义,但儿童、青少年、成人、老年人、女性等运动耐受性和本身的心肺功能等各方面均不相同,所以在进行运动预适应锻炼时,应在临床医生或康复治疗师的指导下进行,对特殊运动人群EP保护效果的针对性研究也需要进一步深入。
4 结语
运动预适应对延缓心肌损伤,改善心脏供血、供氧能力,提高力竭运动心脏工作效率,降低异常心电活动等发挥着重要作用。反复、短暂、间歇性、大强度的有氧运动训练对于预防心肌损伤、心律失常等心血管意外因素有着重要意义。长期维持EP训练与心脏康复的长期干预契合度较高。此外,虽然EP的动物基础研究较为充分,但是应用于临床实践的仍较少,未来应该着重探索不同人群对EP的耐受强度,探索出适合的运动处方,以达到运动保护效果,从而为EP用于不同人群心血管风险预防与治疗提供更多的理论及实践支撑。
参考文献:略
作者:施明磊 王沁林
单位:西华师范大学体育学院
来源:当代体育科技 2023年(第13卷)第14期
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