長(zhǎng)期高強(qiáng)度訓(xùn)練對(duì)官兵心電圖、心肌損傷和應(yīng)激標(biāo)志物的影響

彭育紅，馬彥卓，王冬梅，汝磊生，劉文秀，齊書英，趙玉英

高強(qiáng)度的軍事訓(xùn)練明顯增加部隊(duì)官兵的體能消耗及精神壓力，特別是特殊環(huán)境下（如高溫濕熱），神經(jīng)體液因子和代謝發(fā)生變化，導(dǎo)致一系列與應(yīng)激反應(yīng)相關(guān)的心血管事件發(fā)生，包括血壓的急劇增高或降低，快速或緩慢性心律失常的發(fā)生，急性冠狀動(dòng)脈（冠脈）痙攣或缺血，產(chǎn)生心理壓力，情緒不穩(wěn)定，甚至導(dǎo)致心腦血管意外、死亡等嚴(yán)重臨床后果，造成部隊(duì)的非戰(zhàn)斗減員和增加作戰(zhàn)部隊(duì)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[1]。長(zhǎng)期高強(qiáng)度訓(xùn)練是否造成心臟更嚴(yán)重的損害？機(jī)體能否發(fā)生適應(yīng)性改變？本研究通過觀察官兵長(zhǎng)期高強(qiáng)度作訓(xùn)前、后的心率、血壓、心電圖、神經(jīng)、內(nèi)分泌因子等變化，分析可能存在的異常指標(biāo)，為制定高強(qiáng)度軍事訓(xùn)練心血管應(yīng)激事件的預(yù)防措施，達(dá)到減少或消除高強(qiáng)度作訓(xùn)條件下心血管應(yīng)激事件發(fā)生奠定基礎(chǔ)。

1 資料和方法

1.1 研究對(duì)象選取2016年8月30日至31日某部偵察營(yíng)參加夏季集訓(xùn)的官兵共214人，均為男性，年齡17～34歲，平均21.58±2.71歲。軍齡1～14年，平均（3±2.3）年，集訓(xùn)時(shí)間45 d，每天的訓(xùn)練任務(wù)包括5 km越野，400 m快速跑，單雙杠，俯臥撐等，訓(xùn)練強(qiáng)度以達(dá)到最大心率的80%～90%為高強(qiáng)度，參加集訓(xùn)人員每日訓(xùn)練的強(qiáng)度均能達(dá)到高強(qiáng)度，按照參加訓(xùn)練次數(shù)進(jìn)行分組，參加2（年）次以上集訓(xùn)的官兵為長(zhǎng)期高強(qiáng)度訓(xùn)練組（127人），首次參加集訓(xùn)為短期高強(qiáng)度訓(xùn)練對(duì)照組（87人），并行5 km負(fù)重越野跑前后的心電圖觀察。本研究經(jīng)我院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有參加研究的官兵均簽署知情同意書。

1.2 主要儀器設(shè)備及試劑醫(yī)用電子血壓計(jì)；12導(dǎo)聯(lián)全自動(dòng)心電圖分析系統(tǒng)（美國(guó)GE公司MAC5500型）；肌酸激酶同工酶（CK-MB）、肌鈣蛋白T（TnT）促腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH）、腎上腺素（ADR）、去甲腎上腺素（NADR）和血管緊張素2（ANG2）測(cè)定試劑盒（20161010）購(gòu)自上海蘭基生物科技有限公司。

1.3 研究方法

1.3.1 血壓檢測(cè)采用校正合格的電子血壓計(jì)測(cè)定參加訓(xùn)練士兵的心率、收縮壓、舒張壓，在訓(xùn)練前安靜狀態(tài)和訓(xùn)練結(jié)束后即刻各測(cè)定1次，分別計(jì)算訓(xùn)練前后的心率收縮壓乘積。

1.3.2 心電圖檢查記錄訓(xùn)練前安靜狀態(tài)和越野后即刻的心電圖，由心電圖專業(yè)人員常規(guī)描記12導(dǎo)聯(lián)心電圖。由2名有經(jīng)驗(yàn)的心電圖醫(yī)師測(cè)定P波寬度（ms）及振幅（mv），PR間期（ms），RR間期（ms），QRS波群電軸，Ⅱ?qū)?lián)QRS波群寬度（ms），RV5及SV1電壓（mV）、Ⅱ?qū)?lián)QT間期（ms）、ST段情況及心律失常發(fā)生情況等。比較訓(xùn)練前后心電圖指標(biāo)的變化和心律失常發(fā)生率。

1.3.3 血樣本的采集及檢測(cè)兩組分別于越野訓(xùn)練前和越野后14 h采集45名官兵肘前靜脈血，檢測(cè)CK-MB、cTnT、ACTH、ADR、NADR和ANG2。比較訓(xùn)練前后官兵血清心肌損傷及應(yīng)激相關(guān)指標(biāo)的變化。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。正態(tài)分布的計(jì)量資料以（）表示，兩組間的比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；非正態(tài)分布的計(jì)量資料以中位數(shù)及四分位間距表示，兩組比較采用Mann-Whitney U檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料以頻數(shù)或率表示，組間比較采用χ2檢驗(yàn)或Fisher精確檢驗(yàn)（頻數(shù)＜5）。統(tǒng)計(jì)學(xué)分析采用雙側(cè)檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組受試者訓(xùn)練前后心率及血壓的比較長(zhǎng)期組年齡中位數(shù)22（20，24）歲，短期組年齡中位數(shù)20（19，22）歲，Z=4.863，P＜0.001。訓(xùn)練前對(duì)兩組受試對(duì)象進(jìn)行血壓測(cè)量，結(jié)果提示，長(zhǎng)期組與對(duì)照組的心率、收縮壓、舒張壓及心率收縮壓乘積差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），運(yùn)動(dòng)后兩組心率都會(huì)加快，收縮壓升高，心率收縮壓乘積升高，長(zhǎng)期組運(yùn)動(dòng)后舒張壓低于運(yùn)動(dòng)前，短期組運(yùn)動(dòng)后即刻測(cè)量的舒張壓也低于運(yùn)動(dòng)前，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。兩組官兵的訓(xùn)練后心率、血壓及心率收縮壓乘積比較均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），表1。

表1 兩組訓(xùn)練前后心率、血壓及心率收縮壓乘積的比較

2.2 兩組受試者訓(xùn)練前后心電圖的比較運(yùn)動(dòng)前進(jìn)行靜息心電圖的采集，除房性心律在短期組發(fā)生率高于長(zhǎng)期組（5.8% vs. 0.8%，P=0.042），兩組出現(xiàn)竇性心律不齊、竇性心動(dòng)過緩、室性早搏、房性早搏、短PR間期、I度AVB、房室交界性逸搏、完全性右束支阻滯、室內(nèi)傳導(dǎo)阻滯、T波高尖、ST-T改變、T波低平等發(fā)生率的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。兩組具有可比性。訓(xùn)練后心電圖表現(xiàn)大部分為竇性心動(dòng)過速，訓(xùn)練后房性心律、交界區(qū)逸搏消失，竇性心動(dòng)過緩，竇性心律不齊均為竇性心動(dòng)過速或竇性心律代替，兩組室性早搏、房性早搏、短PR間期、一度AVB、完全性右束支阻滯、非特異性ST-T改變等發(fā)生率的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。兩組均不伴有胸悶，胸痛等癥狀。首次集訓(xùn)組1例頻發(fā)室性早搏，二聯(lián)律，經(jīng)住院檢查心臟彩超，動(dòng)態(tài)心電圖均未發(fā)現(xiàn)異常（表2）。

表2 兩組訓(xùn)練前后心電圖的比較（n，%）

2.3 兩組受試者訓(xùn)練前后心電圖數(shù)據(jù)的比較兩組訓(xùn)練后Ⅱ?qū)?lián)P波振幅較訓(xùn)練前增加，RR間期（ms）縮短，Ⅱ?qū)?lián)QRS波群（ms）變窄，Ⅱ?qū)?lián)QT間期（ms）較訓(xùn)練前縮短（P均＜0.05），其余指標(biāo)兩組之間比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。首次參加集訓(xùn)的官兵無論是訓(xùn)練前還是訓(xùn)練后Ⅱ?qū)?lián)P波寬度、RV5振幅（mV）、RV5+SV1（mV）電壓均低于長(zhǎng)期參加高強(qiáng)度集訓(xùn)的官兵，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.05），表3。

表3 兩組訓(xùn)練前后心電圖數(shù)據(jù)的比較

2.4 兩組受試者訓(xùn)練前后化驗(yàn)指標(biāo)的比較兩組訓(xùn)練后CKMB、TnT、ACTH、ADR、NADR和ANG2均高于訓(xùn)練前，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。兩組間比較，長(zhǎng)期組訓(xùn)練后TnT、ACTH、ADR和ANG2的水平均低于短期組（P＜0.05），表4。

表4 兩組訓(xùn)練前后心肌損傷及應(yīng)激標(biāo)志物的比較

3 討論

本研究對(duì)參加夏季集訓(xùn)的官兵高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)前后的心電圖、心肌損傷和應(yīng)激標(biāo)志物結(jié)果進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期高強(qiáng)度訓(xùn)練的官兵Ⅱ?qū)?lián)P波寬度及左心室電壓均高于首次參加集訓(xùn)者，長(zhǎng)期組訓(xùn)練后心肌損傷和應(yīng)激標(biāo)志物的水平均低于短期組。

軍事訓(xùn)練中超負(fù)荷運(yùn)動(dòng)可誘發(fā)機(jī)體交感神經(jīng)興奮性明顯增強(qiáng)，迷走神經(jīng)興奮性降低，心肌細(xì)胞電活動(dòng)不穩(wěn)定，增加了心肌易損性，引起各種類型的心律失常及心肌缺血，進(jìn)而引發(fā)心血管不良事件，但其發(fā)生與生理、環(huán)境和個(gè)體差異等因素有關(guān)，存在變異性，有的僅有心悸、頭暈等不適，重者可引發(fā)心絞痛、心力衰竭，甚至發(fā)生致命性快速心律失常而暈厥、猝死[2]。本研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期高強(qiáng)度作訓(xùn)的官兵突出表現(xiàn)為心電圖Ⅱ?qū)?lián)P波寬度、RV5振幅（mV）、RV5+SV1（mV）電壓均高于首次參加集訓(xùn)的官兵，王江濤等使用心臟彩超進(jìn)行高強(qiáng)度軍事訓(xùn)練對(duì)新入伍戰(zhàn)士心臟結(jié)構(gòu)及功能的影響研究發(fā)現(xiàn)，訓(xùn)練后即刻左心房?jī)?nèi)徑較訓(xùn)練前增大[3]。多項(xiàng)研究表明，從事過大強(qiáng)度訓(xùn)練的運(yùn)動(dòng)員和耐力運(yùn)動(dòng)員心房顫動(dòng)發(fā)生率高于其他項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員，甚至導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)性心肌損傷或發(fā)生纖維化[4,5]。最近的研究還表明，大量運(yùn)動(dòng)和劇烈運(yùn)動(dòng)都與潛在的心臟適應(yīng)不良有關(guān)，包括冠狀動(dòng)脈鈣化加快，運(yùn)動(dòng)引起的心臟生物標(biāo)志物釋放，心肌纖維化和心房顫動(dòng)。這些適應(yīng)不良反應(yīng)與身體活動(dòng)之間的關(guān)系通常形成U形或反向J形劑量反應(yīng)曲線[6]。

本研究結(jié)果表明，高強(qiáng)度訓(xùn)練后兩組心率均顯著增快，多為竇速，部分原本存在房性心律，竇性心動(dòng)過緩，交界區(qū)逸博心律，一度房室傳導(dǎo)阻滯的戰(zhàn)士運(yùn)動(dòng)后均轉(zhuǎn)變?yōu)楦]速，訓(xùn)練后較訓(xùn)練前P波振幅增加，RR波間期縮短，Ⅱ?qū)?lián)QRS波群變窄，Ⅱ?qū)?lián)QT間期縮短，為運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的交感神經(jīng)興奮性增強(qiáng)和迷走神經(jīng)張力減弱所致[5]。1例訓(xùn)練后頻發(fā)室性早搏，但進(jìn)一步行心臟彩超及動(dòng)態(tài)心電圖等均未見異常。反復(fù)力竭運(yùn)動(dòng)后竇房結(jié)、房室結(jié)、浦肯野氏纖維等心臟傳導(dǎo)系統(tǒng)發(fā)生能量代謝障礙，可能誘發(fā)心臟起搏與興奮傳導(dǎo)異常，構(gòu)成運(yùn)動(dòng)性心律失常的發(fā)生機(jī)制。高強(qiáng)度集訓(xùn)類似于力竭運(yùn)動(dòng)，其發(fā)生心臟損傷與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激活，細(xì)胞氧自由基增多、炎性反應(yīng)、鈣超載、心肌能量代謝障礙、離子通道異常及細(xì)胞凋亡等多種因素有關(guān)。

少數(shù)集訓(xùn)官兵運(yùn)動(dòng)后發(fā)生非特異性ST-T改變，可能存在缺血風(fēng)險(xiǎn)，但均不伴胸悶、胸痛等癥狀，是否有發(fā)生潛在心肌缺血的可能，需進(jìn)一步研究證實(shí)。部分運(yùn)動(dòng)前V2～V6導(dǎo)聯(lián)ST段抬高，T波高尖，運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)，考慮為運(yùn)動(dòng)后過早復(fù)極消失，需進(jìn)一步觀察是否存在心率變異性、T波電交替、竇性心律震蕩等改變。運(yùn)動(dòng)誘發(fā)ST-T改變可能預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的心肌損傷及心肌短暫的缺血，應(yīng)綜合ST-T改變時(shí)自我感覺及其他檢查共同判定。

本研究的血液生化指標(biāo)改變顯示兩組訓(xùn)練后血cTnT、ACTH、ADR和ANG2水平均較訓(xùn)練前上升，但均在適當(dāng)范圍，長(zhǎng)期高強(qiáng)度軍事訓(xùn)練組的水平均低于短期高強(qiáng)度訓(xùn)練組，說明適應(yīng)性訓(xùn)練后應(yīng)激反應(yīng)強(qiáng)度降低。既往研究表明高強(qiáng)度軍事訓(xùn)練后皮質(zhì)醇及超敏C反應(yīng)蛋白水平明顯升高[7]，新兵入伍后首次強(qiáng)負(fù)荷5 km越野跑可導(dǎo)致心肌損傷和血清肌鈣蛋白I、腫瘤壞死因子-α和超敏C反應(yīng)蛋白升高[8]，反映高強(qiáng)度軍事訓(xùn)練可導(dǎo)致應(yīng)激系統(tǒng)激活。運(yùn)動(dòng)后應(yīng)激反應(yīng)可引起垂體腎上腺素軸相關(guān)激素水平升高，交感神經(jīng)興奮及心肌損傷，但升高不一定出現(xiàn)損傷，有作者把CK-MB/CK比值在6.5%左右作為提示存在心肌損傷的指標(biāo)[9]。本研究及既往研究均提示參加高強(qiáng)度訓(xùn)練的官兵有發(fā)生心肌損傷風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)進(jìn)行循序漸進(jìn)的適應(yīng)性訓(xùn)練以防止心肌損傷的發(fā)生，提高訓(xùn)練人員的心臟功能和訓(xùn)練效果。

本研究結(jié)果顯示訓(xùn)練后即刻心率加快，收縮壓升高，心率收縮壓乘積升高，但舒張壓在運(yùn)動(dòng)即刻下降。體溫過高，脫水，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和環(huán)境溫度等多種因素會(huì)影響運(yùn)動(dòng)中的心血管系統(tǒng)[10]。收縮壓和舒張壓是由心排血量、心率及血管張力決定的，在心臟功能良好的情況下，交感神經(jīng)興奮會(huì)導(dǎo)致心排血量和血管張力增加，高強(qiáng)度軍事訓(xùn)練后，收縮壓顯著升高是運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的交感神經(jīng)興奮的結(jié)果。訓(xùn)練早期可通過增加心肌收縮力使心率、心排血量增加，但由于訓(xùn)練時(shí)大量出汗導(dǎo)致機(jī)體水分快速消耗，如訓(xùn)練強(qiáng)度過大而沒有及時(shí)補(bǔ)充水份，輸送至皮膚的血量減少，影響機(jī)體散熱引起高熱，而高熱也會(huì)引起心肌細(xì)胞壞死變性，導(dǎo)致心肌興奮性增高和心肌收縮力減弱，回心血量減少，心輸出量下降[10,11]。關(guān)于運(yùn)動(dòng)對(duì)血壓的影響目前尚無一致結(jié)論，可能與運(yùn)動(dòng)后測(cè)量時(shí)間不同有關(guān)，有氧運(yùn)動(dòng)和抗阻運(yùn)動(dòng)均能使健康成年人在運(yùn)動(dòng)后血壓降低，并能夠持續(xù)一定的時(shí)間。胡彥等研究表明戰(zhàn)士第1、2次運(yùn)動(dòng)后即刻收縮壓略有上升，舒張壓稍有下降，運(yùn)動(dòng)后 48 h血壓可恢復(fù)至基線值水平。本測(cè)試的血壓反應(yīng)與此結(jié)論相似，發(fā)生機(jī)制可能為運(yùn)動(dòng)時(shí)血液流向腎臟和內(nèi)臟血管床的血流減少，流向皮膚和四肢肌肉的血流量明顯增加，全身血管阻力大幅降低，心輸出量增加以維持動(dòng)脈血壓，以抵消全身血管阻力的大幅降低，使該動(dòng)脈血壓不改變或僅略降低。

本研究局限性在于：運(yùn)動(dòng)會(huì)引起各種生理反應(yīng)，同時(shí)高負(fù)荷訓(xùn)練本身引起的熱應(yīng)激對(duì)工作績(jī)效也有重要影響，都需進(jìn)一步探討，本研究未進(jìn)一步觀察心電圖改變與心臟結(jié)構(gòu)間的相關(guān)性，即刻心電圖觀察到的心電異常較少，動(dòng)態(tài)心電圖和心臟彩超能夠提高心律失常及心臟結(jié)構(gòu)異常的測(cè)量敏感性及準(zhǔn)確性，為及早發(fā)現(xiàn)訓(xùn)練造成的心臟損傷提供更多參考依據(jù)。

軍事應(yīng)激致機(jī)體心理、生理、病理性損傷是造成部隊(duì)非戰(zhàn)斗減員和潛在戰(zhàn)斗力降低，本研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期高強(qiáng)度軍事訓(xùn)練時(shí)官兵心臟會(huì)發(fā)生不同程度的反應(yīng)，有潛在心臟損傷風(fēng)險(xiǎn)存在，但應(yīng)激水平會(huì)發(fā)生適應(yīng)性改變。下一步擬行更深入的研究，以期尋找更多預(yù)警信息，及早發(fā)現(xiàn)可調(diào)控的危險(xiǎn)因素。