急性低強(qiáng)度持續(xù)和間歇運動對健康青年動脈硬度的短時影響

張?zhí)┿?王海琳 朱蔚莉 陳曉紅 張欣

1 首都體育學(xué)院心血管健康實驗室（北京100191）

2 北京體育大學(xué)

心血管疾病（cardiovascular disease，CVD）嚴(yán)重威脅人類健康。 動脈硬度（arterial stiffness）增大是多種CVD 的危險因素，是CVD 發(fā)生、發(fā)展過程中的重要步驟。由于動脈硬化這一病理過程從青年時就已開始[1]，因此對健康青年進(jìn)行干預(yù)阻止動脈硬度增大，可以使早期有效地預(yù)防CVD 成為可能。

多個指標(biāo)可用以評價人體動脈硬度。 最早的如脈搏波傳導(dǎo)速度 （pulse wave velocity，PWV），PWV加快代表血管壁彈性、擴(kuò)張性和順應(yīng)性下降，僵硬度增加[2]。人群研究已經(jīng)證實，主動脈PWV 可預(yù)測心血管全因死亡率[3]，但其操作相對復(fù)雜。 日本科林公司的儀器用四肢袖帶通過震蕩法測定肱-踝動脈PWV（baPWV），其操作相對方便，但baPWV 受血壓變動影響[4]。日本福田公司的動脈硬化儀測定結(jié)果不受血壓影響[4]，且操作簡單。 近些年來，其測定指標(biāo)心-踝血管指數(shù)（cardio-ankle vascular index，CAVI）被認(rèn)為是較baPWV 更好的血管硬度指標(biāo)[5]。

科學(xué)規(guī)律的運動能提高心血管健康水平， 是防治CVD 的重要手段。雖然中等強(qiáng)度運動是最常推薦的運動處方，但美國運動醫(yī)學(xué)會提出，低于推薦量的運動也對人體有益[6]。 研究發(fā)現(xiàn)就強(qiáng)度而言，低強(qiáng)度運動既能增強(qiáng)人體血管內(nèi)皮功能[7]，也能降低人體動脈硬度[8，9]，但目前研究表明，其效果往往局限于參與運動的肢體[8，9]。 近來間歇性運動受到了越來越多的關(guān)注， 其研究和應(yīng)用已經(jīng)從最初的競技體育擴(kuò)展到大眾健身領(lǐng)域[10]。

本研究擬用CAVI 來評價人體動脈硬度， 以觀察低強(qiáng)度運動對健康青年全身動脈硬度的急性影響；并探討在低強(qiáng)度的前提下，間歇運動降低動脈硬度的作用是否優(yōu)于持續(xù)運動。

1 對象與方法

1.1 研究對象

招募首都體育學(xué)院健康在校男生15 名， 年齡19～24 歲，既往有或無專業(yè)運動均可，無糖尿病、高血壓和脂代謝紊亂，無心血管疾病，未服用藥物，基本情況見表1。 在實驗前已充分了解實驗內(nèi)容與實驗過程， 受試者在閱讀并簽署知情同意后自愿參與本實驗。

表1 受試者基本情況

1.2 實驗設(shè)計

本研究采用平衡隨機(jī)交叉自身對照設(shè)計， 每位受試者以隨機(jī)順序分別進(jìn)入安靜試驗 （control trial，CT）、持續(xù)運動試驗（continuous exercise trial，CE）和間歇運動試驗（interval exercise trial，IE），每位受試者進(jìn)行兩個試驗之間的間隔為7 天。 受試者早晨空腹入實驗室休息至少15 分鐘后進(jìn)行基礎(chǔ)（0 min）測定， 隨后進(jìn)行30 min 持續(xù)運動， 然后恢復(fù)40 min（CE）； 或者15 min 運動， 休息20 min， 再進(jìn)行15 min 運動，最后再休息20 min（IE）；或者始終保持安靜狀態(tài)（CT）。 分別在CT 和CE 的0 min、30 min 和70 min 時間點測定CAVI；在IE 的0 min、15 min、35 min、50 min 和70 min 時間點測定CAVI（圖1）。

圖1 試驗設(shè)計方案

1.3 運動方案

采 用 功 率 車 （Aerobike 75XL，Combi，Tokyo，Japan）運動，受試者選擇合適的坐墊位置，使雙上肢在同一高度，蹬車頻率為60 轉(zhuǎn)/分鐘。 由于運動時心率在30%～39%儲備心率 （Heart rate reserve，HRR）范圍內(nèi)的運動屬于低強(qiáng)度運動[6]，因此本研究強(qiáng)度設(shè)定在35%HRR，其目標(biāo)心率的計算公式為目標(biāo)心率=（220-年齡-安靜心率）×35%+安靜心率。運動時通過功率自行車上的光電脈沖傳感器動態(tài)檢測受試者脈率，手動增減瓦數(shù)，使心率控制在目標(biāo)心率。 記錄實驗中的功率車瓦數(shù)，結(jié)果在CE 和IE 中受試者運動的絕對負(fù)荷差異無統(tǒng)計學(xué)意義 （CE：63 ± 6W，IE：63 ±5W，P > 0.05）。

1.4 心-踝血管指數(shù)（CAVI）的測定

使用北京福田電子醫(yī)療儀器有限公司生產(chǎn)的動脈硬化檢測儀VS-1000 進(jìn)行CAVI 測定。 受試者平躺于床上，四肢伸展，上肢袖帶結(jié)扎于上臂，袖帶下緣平肘關(guān)節(jié)，松緊以可插入1～2 根手指為度；下肢袖帶結(jié)扎于踝關(guān)節(jié)以上，袖帶下緣平內(nèi)踝高度，并分別于肘部及腳跟部放置軟墊把肢體墊起。 心電電極夾于左右手腕； 放置心音傳感器于胸骨角附近并進(jìn)行調(diào)整，以心音基線平穩(wěn)、能明確區(qū)分第1 和第2 心音為準(zhǔn)。 隨后開始測定，儀器自動進(jìn)行人體CAVI 測定。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法

所有數(shù)據(jù)均表示為平均數(shù)± 標(biāo)準(zhǔn)誤。 統(tǒng)計學(xué)處理采用GraphPad Prism Software 5.0 進(jìn)行。 3 個實驗日中CAVI 隨時間變化， 通過one way repeated measurements ANOVA 進(jìn)行分析，出現(xiàn)顯著性差異時再進(jìn)行Tukey’s Multiple Comparison Test。 在對3 個實驗日中CAVI 隨時間總的變化進(jìn)行比較時， 先計算CAVI 隨時間變化曲線， 再求曲線下面積（area under curve of CAVI，AUC-CAVI），P ＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 運動對CAVI 的影響

在CT 中的0 min、30 min 和70 min 3 個時間點上，CAVI 分別為6.7 ± 0.1、6.7 ± 0.1 和6.6 ± 0.1，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P > 0.05）（圖2A）。

在CE 中的0 min、30 min 和70 min 時間點上，CAVI 分別為6.5 ± 0.1、5.5 ± 0.2（P < 0.05）和6.4 ±0.1（圖2B）。

在IE 中的0 min、15 min、35 min、50 min 和70 min 時間點上，CAVI 分別為6.7 ± 0.1、5.6 ± 0.2、6.1± 0.2、5.6 ± 0.2 和6.0 ± 0.1， 差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P< 0.05）（圖2C）。第1 個15 min 運動后CAVI 明顯下降15 min，休息20 min 后（35 min）CAVI 回升，但并未恢復(fù)到基礎(chǔ)水平； 隨后再進(jìn)行15 min 的運動后（50 min），CAVI 又明顯下降， 再休息20 分鐘后（70 min 時間點），CAVI 再次回升，但仍然明顯低于0 min時間點。

圖2 三個試驗日中CAVI 動態(tài)變化

2.2 運動對曲線下面積CAVI-Time 的影響

根據(jù)CAVI-Time 曲線計算出曲線下面積（AUC-CAVI），CT、CE 和IE 曲 線 下 面 積 分 別 為467.6 ± 7.4 min、416.7± 8.6 min 和411.6 ± 9.7 min，差異有統(tǒng)計學(xué)意義 （P < 0.05）。 CE 和IE 的AUCCAVI 均顯著小于CT （P < 0.05）， 而CE 和IE 的AUC-CAVI 無顯著性差異（圖3）。

圖3 急性低強(qiáng)度持續(xù)和間歇性有氧運動對AUC-CAVI 的影響

3 討論

本研究主要發(fā)現(xiàn)：（1）無論持續(xù)性還是間歇性運動， 急性低強(qiáng)度運動均可使青年男性全身動脈硬度下降，雖然是一過性的；（2）低強(qiáng)度間歇性運動降低動脈硬度的效果優(yōu)于持續(xù)性運動， 顯示了這種運動方案在形式上的靈活性及其效果上的優(yōu)越性。

2011 年美國運動醫(yī)學(xué)會提出：成人在不能或不愿意進(jìn)行推薦量的運動時， 仍然可能從低于推薦量的運動中獲益[6]。在心血管功能方面，既往研究表明，單側(cè)腿極低強(qiáng)度自行車運動（負(fù)荷20～30W，持續(xù)5 min）能明顯降低人體運動側(cè)下肢的動脈硬度，而對側(cè)下肢無明顯改變[8，9]，因此這似乎表明低強(qiáng)度運動無法引起全身性動脈硬度的變化， 但這可能是因為上述研究中所采用的運動強(qiáng)度過低、 持續(xù)時間過短造成的。 因此，典型的低強(qiáng)度（30%～39%的儲備心率） 運動能否引起全身性的動脈硬度的改善值得關(guān)注。

2007 年美國運動醫(yī)學(xué)會和心臟學(xué)會在運動指南中建議， 成年人每天進(jìn)行中等強(qiáng)度運動至少要達(dá)30 min，而且提出可用多個短時間累積的方式（每次10 min 或者10 min 以上）完成[11]。 而現(xiàn)代人生活工作忙碌，平時很難抽出大段時間來從事運動，因此選擇累積方式，即間歇性運動更能迎合人們的需求，充分利用零碎時間，提高運動依從性。

間歇性運動對動脈硬度的影響已有研究，Rakobowchuk 等[12，13]發(fā)現(xiàn)由4 次Wingate Test 組成的間歇性運動可明顯降低周圍血管硬度， 但以上研究均采用了高強(qiáng)度運動（sprint），由于高強(qiáng)度運動伴隨著高風(fēng)險， 因此不適宜應(yīng)用于普通人健身。Guimaraes 和Tordi 等[14，15]采用中等強(qiáng)度運動，但其間歇性運動方案實質(zhì)上是強(qiáng)度變換， 即在間歇期內(nèi)并不停止運動而是從事低強(qiáng)度的運動， 所以并不能充分說明其作用效果是間歇性運動的運動形式引起的，而可能是運動強(qiáng)度變化本身造成的，這無法體現(xiàn)停止運動的間歇期的優(yōu)越性。鑒于以上原因，本研究比較低強(qiáng)度持續(xù)和間歇性運動對健康青年動脈硬度的影響。

心-踝血管指數(shù) （cardio-ankle vascular index，CAVI） 是不依賴血壓的動脈硬化指標(biāo)，CAVI 值越高，動脈硬度越大[16]。 由于我們假設(shè)間歇性運動效果優(yōu)于持續(xù)性運動， 因此前期通過預(yù)試驗明確了低強(qiáng)度持續(xù)運動30 min 后再休息40 min 后其CAVI 值恢復(fù)至基礎(chǔ)水平， 因此我們選定了70 min 為觀察CAVI 的時間總跨度。如果在這個時間內(nèi)間歇性運動試驗中CAVI 仍沒有恢復(fù)基礎(chǔ)水平， 則可顯示這種運動形式的優(yōu)越性。

我們前期發(fā)表的結(jié)果雖然已經(jīng)證明了低強(qiáng)度間歇運動降低動脈硬度的效果優(yōu)于持續(xù)運動， 但對于間歇運動試驗來講只觀察了其兩個15 min 運動全部結(jié)束后的CAVI 情況， 而忽略了第1 個15 min 運動回合后（即間歇期）CAVI 的下降情況[17]，而本結(jié)果中則把兩個15 min 運動回合（bouts）之間的間歇期，即15～35 min 期間的CAVI 的變化也考慮在內(nèi)，并通過曲線下面積來進(jìn)行比較和評價。

本結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在相同時間跨度內(nèi)（70 min），間歇運動與持續(xù)運動的AUC-CAVI 均顯著低于安靜對照試驗，這說明70 min 的時間內(nèi)，間歇運動與持續(xù)運動都能顯著降低AUC-CAVI。 間歇運動與持續(xù)運動之間并無顯著性差異， 這說明就AUC-CAVI 來講，低強(qiáng)度間歇運動與持續(xù)運動效果相當(dāng)。但考慮到持續(xù)運動試驗在70 min 時間點上CAVI 已經(jīng)恢復(fù)到基礎(chǔ)水平， 而在間歇運動試驗中70 min 時間點CAVI 尚未恢復(fù)，仍然可認(rèn)為間歇性運動在改善動脈硬度上的效果上具備優(yōu)越性。

本研究結(jié)果提示， 低強(qiáng)度運動也可以帶來全身性的動脈硬度方面的收益， 當(dāng)人們不能或不愿意從事中等或高強(qiáng)度運動時， 完全可以通過低強(qiáng)度運動在一定程度上提高心血管健康水平。 這樣的結(jié)果與美國運動醫(yī)學(xué)會的立場相吻合[6]。本研究不否認(rèn)中等及高強(qiáng)度運動會帶來更多的運動收益， 低強(qiáng)度運動也不可能替代較高強(qiáng)度運動的重要作用， 因此不排除在可能的情況下從事強(qiáng)度較高的運動， 但可以把低強(qiáng)度運動作為較高強(qiáng)度運動的有益補(bǔ)充， 以有效降低動脈硬度。而如果能通過間歇性方式來進(jìn)行，則將優(yōu)化低強(qiáng)度運動對動脈硬度的改善作用。

4 總結(jié)

急性低強(qiáng)度有氧運動能一過性降低人體動脈硬度， 而急性低強(qiáng)度間歇運動的效果優(yōu)于低強(qiáng)度持續(xù)性運動。

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