高強(qiáng)度間歇性訓(xùn)練干預(yù)慢性心力衰竭的研究進(jìn)展

汪文 趙仙麗 吳緒波,2

1上海中醫(yī)藥大學(xué)康復(fù)醫(yī)學(xué)院，上海 201203；2上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬第七人民醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科，上海 200137

目前認(rèn)為，心力衰竭（HF）是一種慢性和自發(fā)性進(jìn)行性疾病，由神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)激活引起的心肌重塑是HF發(fā)生和發(fā)展的關(guān)鍵因素［1］。慢性心力衰竭（chronic heart failure，CHF）是指心力衰竭的持續(xù)性狀態(tài)，其主要特征是呼吸困難、疲勞和體液潴留。全球CHF患者高達(dá)2 250萬之多，每年新增CHF患者病例數(shù)超過200萬，HF患病率為0.9%，且隨著年齡的增長(zhǎng)，HF患病率呈顯著上升趨勢(shì)［2］?？祻?fù)治療和二級(jí)預(yù)防已經(jīng)成為HF治療的臨床共識(shí)［3］。早期CHF的治療多以改善循環(huán)、延緩HF進(jìn)展并預(yù)防并發(fā)癥為主［4］。CHF的傳統(tǒng)訓(xùn)練方法主要包括中等強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練（moderate intensity continuous training，MICT）、中等強(qiáng)度間歇性運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練（moderate intensity interval training，MIIT）和抗阻運(yùn)動(dòng)訓(xùn)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(qiáng)度間歇性訓(xùn)練（high intensity interval training，HIIT）運(yùn)動(dòng)效率更高且成就感及依從性更優(yōu)，安全性高，干預(yù)效果比傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練更佳，同時(shí)，HIIT安全性也一直是臨床關(guān)注的熱點(diǎn)問題。2022年美國(guó)預(yù)防心臟病學(xué)會(huì)的臨床實(shí)踐聲明提出，對(duì)已知或疑似的中老年冠心病患者，尤其是在無人監(jiān)督的非醫(yī)療環(huán)境中，應(yīng)謹(jǐn)慎或禁止使用HIIT，同時(shí)指出，與MICT相比，HIIT可能為心臟康復(fù)患者提供一些訓(xùn)練優(yōu)勢(shì)的證據(jù)有限，仍需進(jìn)一步進(jìn)行研究［5］。本文從總結(jié)概括HIIT對(duì)CHF患者最大攝氧量（maximal oxygen consumption，VO2max）、血管內(nèi)皮功能和心功能的臨床應(yīng)用出發(fā)，結(jié)合其與MICT、RT、MIIT等運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練形式的臨床療效進(jìn)行比較，為臨床應(yīng)用提供參考。

HIIT概述

HIIT指負(fù)荷強(qiáng)度大于或等于無氧閾值或最大乳酸穩(wěn)態(tài)，并讓訓(xùn)練者反復(fù)練習(xí)，每個(gè)小組的訓(xùn)練時(shí)間持續(xù)幾秒鐘或幾分鐘，在小組之間的休息期間，訓(xùn)練者不完全休息或保持低強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)來維持心率的訓(xùn)練方式［6］。19世紀(jì)，間歇性步行及跑步訓(xùn)練方案在一本體育學(xué)雜志中首次被提出［7］，而后開始應(yīng)用于田徑運(yùn)動(dòng)員中并逐漸得到普及，但對(duì)于HF患者而言仍為禁忌。直到20世紀(jì)90年代初，學(xué)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(fù)中的應(yīng)用，將HIIT運(yùn)用于冠狀動(dòng)脈旁路搭橋術(shù)患者的術(shù)后康復(fù)中。1996年，Meyer等［10］比較18例嚴(yán)重HF患者的3周HIIT與活動(dòng)限制的影響，研究結(jié)果顯示HIIT的VO2max增加24%，6 min步行測(cè)試距離增加6.5%。之后，很多學(xué)者進(jìn)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(nèi)皮功能［11-14］。HIIT引起了心臟康復(fù)界的極大興趣，臨床應(yīng)用也愈發(fā)廣泛。2020年，美國(guó)物理治療協(xié)會(huì)物理治療師心力衰竭患者管理臨床實(shí)踐指南指出，HIIT用于CHF最常見的訓(xùn)練參數(shù)是4分鐘的高強(qiáng)度［＞90%峰值攝氧量（peak oxygen uptake，peak VO2）］和3分鐘的低強(qiáng)度（40%～70% peak VO2）主動(dòng)休息訓(xùn)練交替訓(xùn)練4次，總時(shí)間通常大于28 min。HIIT的運(yùn)動(dòng)形式多樣，患者可結(jié)合自身耐受情況和運(yùn)動(dòng)偏好進(jìn)行個(gè)性化調(diào)整，與傳統(tǒng)中低強(qiáng)度訓(xùn)練方式運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)及運(yùn)動(dòng)方式單一的特性相比，患者依從性較好，更易于長(zhǎng)期堅(jiān)持。

HIIT用于CHF的可行性

目前，HIIT越來越多地被應(yīng)用于CHF的康復(fù)治療。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行HIIT期間，運(yùn)動(dòng)能力低下的HF患者并未出現(xiàn)明顯血流動(dòng)力學(xué)異常、心肌缺血、心律失常等，也并未觀察到心肌損傷標(biāo)志物、腦鈉肽、超敏C反應(yīng)蛋白等水平明顯升高［16］。丁嵐等［17］研究發(fā)現(xiàn)，HIIT不會(huì)增加患者的不良事件風(fēng)險(xiǎn)。Guiraud等［18］研究認(rèn)為，HIIT能夠有效改善CHF患者的交感神經(jīng)興奮性以及心率變異性?？梢?，不斷有臨床證據(jù)提示HIIT對(duì)于CHF患者的治療是安全有效的，與中低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練相比具有可行性，更易于長(zhǎng)期進(jìn)行，同時(shí)，關(guān)于HIIT用于CHF的安全性也一直是學(xué)術(shù)界關(guān)注的熱點(diǎn)。

HIIT在CHF患者中的臨床作用

1.增加VO2 max

VO2max作為評(píng)價(jià)有氧功能的金標(biāo)準(zhǔn)，常用來評(píng)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(xùn)練后，結(jié)果顯示HIIT組的VO2max水平較MICT組顯著提高（P＜0.05）。Kourek等［20］針對(duì)CHF患者進(jìn)行HIIT和RT的比較研究發(fā)現(xiàn)，HIIT顯著改進(jìn)患者VO2max水平。肖仁函等［21］選取射血分?jǐn)?shù)保留的HF患者，在常規(guī)藥物治療基礎(chǔ)上分別給予6個(gè)月的HIIT和MICT，結(jié)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(duì)于改善CHF患者有氧運(yùn)動(dòng)能力更佳。曹甍等［22］指出HIIT可以誘導(dǎo)身體外周適應(yīng)的變化，如肌肉氧化能力的增加、線粒體的增加等對(duì)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(yōu)于MICT?？梢?，HIIT在提高CHF患者的VO2max方面具有優(yōu)勢(shì)，能夠改善CHF患者有氧運(yùn)動(dòng)能力。

2.改善血管內(nèi)皮功能

CHF患者血管內(nèi)皮功能障礙的特征是血管收縮舒張失衡導(dǎo)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(nèi)皮功能障礙發(fā)展中起著核心作用，是心血管系統(tǒng)疾病重要信號(hào)因子和預(yù)后標(biāo)志［23］。一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）可以調(diào)節(jié)NO的產(chǎn)生，在CHF患者中，內(nèi)皮功能障礙會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)耐受性差、心肌灌注損傷和左心室重塑，而運(yùn)動(dòng)能夠增加血管內(nèi)皮細(xì)胞NOS和NO的表達(dá)與釋放，進(jìn)而改善患者的血管內(nèi)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(jīng)過3周干預(yù)，研究發(fā)現(xiàn)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(nèi)皮功能。循環(huán)內(nèi)皮祖細(xì)胞（circulating endothelial progenitor cells，EPCs）有助于血管內(nèi)皮修復(fù)，EPCs的檢測(cè)具有臨床預(yù)后價(jià)值。一項(xiàng)納入36項(xiàng)實(shí)驗(yàn)1 731例患者的研究顯示，CHF患者在進(jìn)行HIIT后，EPCs動(dòng)員急劇增加，認(rèn)為從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，HIIT能夠改善CHF患者的EPCs動(dòng)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(guān)生物標(biāo)志物的更好方法?？偠灾?，HIIT可以增加NO釋放并改善內(nèi)皮功能介導(dǎo)的血管擴(kuò)張，并能促進(jìn)血管內(nèi)皮修復(fù)，從而改善CHF患者的血管內(nèi)皮功能。

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

LVEF是反映心臟泵血能功能的主要指標(biāo)，LVEF水平的增加表明心臟功能有所改善。一項(xiàng)收納120例CHF患者的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)顯示，與MICT相比，應(yīng)用改進(jìn)的HIIT在改善CHF患者的LVEF方面具有顯著優(yōu)勢(shì)［29］。另一項(xiàng)納入7項(xiàng)研究的薈萃分析提示，HIIT在改善LVEF方面優(yōu)于MICT［30］。既往研究證實(shí)，血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑能延緩HF進(jìn)程，CHF患者聯(lián)合血管緊張素轉(zhuǎn)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(jié)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(yùn)動(dòng)訓(xùn)練干預(yù)CHF的機(jī)制比較

1.HIIT與MICT比較

CHF患者對(duì)MICT的耐受程度較高，作為早期開始進(jìn)行CHF臨床康復(fù)常用的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練方式，學(xué)術(shù)界對(duì)MICT的研究覆蓋面也較廣。Gripp等［32］隨機(jī)選取22名受試者進(jìn)行8周MICT和HIIT，訓(xùn)練后HIIT改善了心臟代謝健康的VO2max、體質(zhì)量指數(shù)（body mass index，BMI）、身體脂肪、內(nèi)臟脂肪、收縮壓、總膽固醇、空腹血糖和三酰甘油8個(gè)指標(biāo)（均P＜0.05），而MICT只改善了VO2max、BMI和內(nèi)臟脂肪3個(gè)指標(biāo)（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(chǎn)生的大多數(shù)積極影響也被發(fā)現(xiàn)在高強(qiáng)度間隔運(yùn)行4周后更持久。也有相關(guān)證據(jù)顯示，HIIT的安全性良好，能夠改善患者的生理狀態(tài)和功能儲(chǔ)量，并且在逆轉(zhuǎn)心臟重構(gòu)等方面的優(yōu)勢(shì)顯著高于MICT［33］。與心率變異性（heart rate variability，HRV）相關(guān)的交感神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)會(huì)引發(fā)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(jìn)行27 d短期康復(fù)計(jì)劃，結(jié)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(fù)計(jì)劃中，HIIT較MICT增強(qiáng)副交感神經(jīng)張力和peak VO2方面效果更佳，在增強(qiáng)HRV、心肺健康和心臟功能方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。楊玲等［35］研究報(bào)道，兩組自然衰老小鼠分別進(jìn)行HIIT和MICT，得出結(jié)論，MICT和HIIT運(yùn)動(dòng)均能有效改善最大跑速；對(duì)30～54周齡小鼠來說，HIIT對(duì)運(yùn)動(dòng)能力的積極影響遠(yuǎn)優(yōu)于MICT，且可以突出改善衰老脂代謝異常，但其具體機(jī)制還需進(jìn)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(tài)和功能儲(chǔ)量，并且在增強(qiáng)副交感神經(jīng)張力和peak VO2等方面的優(yōu)勢(shì)顯著高于MICT，改善CHF患者的心肌應(yīng)變參數(shù)、心功能及血脂指標(biāo)等效用。

2.HIIT與MIIT比較

MIIT是中強(qiáng)度與低強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)交替進(jìn)行的一種運(yùn)動(dòng)模式，對(duì)CHF患者治療具有較好效果。譚榮歡等［36］隨機(jī)收納穩(wěn)定期CHF患者94例分為對(duì)照組與研究組，分別開展MICT和MIIT運(yùn)動(dòng)模式，運(yùn)動(dòng)≥3次/周，每次≥30 min，共16周，結(jié)果顯示MIIT組運(yùn)動(dòng)時(shí)間和運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度達(dá)標(biāo)率較高，中止運(yùn)動(dòng)次數(shù)較低。Coswig等［37］隨機(jī)選取老年女性分為HIIT和MIIT組，8周干預(yù)后，HIIT顯著改善老年女性的靜息心率、脂肪率、體質(zhì)量和站立測(cè)試結(jié)果等指標(biāo)，表明HIIT較MIIT對(duì)老年人的身體成分和功能干預(yù)作用更佳。綜上所述，與HIIT比較，MIIT運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)較低，兩者均會(huì)對(duì)CHF患者產(chǎn)生良好的效應(yīng)反饋，需要指出的是，與MIIT相比，HIIT可能對(duì)老年人的身體成分和身體功能有更好的干預(yù)作用。

3.HIIT與RT比較

RT指肌肉在克服外來阻力時(shí)進(jìn)行的主動(dòng)運(yùn)動(dòng)，具有恢復(fù)和發(fā)展肌力的效用，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各種原因?qū)е碌募∪馕s的康復(fù)訓(xùn)練，是治療CHF的一種可行方法。顧怡雯等［38］隨機(jī)選取60只HF大鼠，將其均分為模型組、有氧運(yùn)動(dòng)組、RT組、有氧運(yùn)動(dòng)聯(lián)合RT組，按照不同的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練進(jìn)行8周干預(yù)后，結(jié)果提示RT組可顯著降低HF大鼠的HF標(biāo)志物指數(shù)，有效改善HF。美國(guó)心臟病學(xué)會(huì)雜志HF患者心臟康復(fù)的專家共識(shí)中指出增加動(dòng)態(tài)RT可使機(jī)體產(chǎn)生急、慢性適應(yīng)，例如改善心輸出量、呼吸效率、步行距離和運(yùn)動(dòng)能力等指標(biāo)，但不會(huì)對(duì)患者的左心室重塑及N末端腦鈉肽前體等級(jí)產(chǎn)生不利影響［39］。馬芳源等［40］通過將8月齡雄性SD大鼠隨機(jī)分為HIIT組和RT組，每組8只，給予不同強(qiáng)度訓(xùn)練，得出結(jié)論，與HIIT相比，長(zhǎng)期規(guī)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(duì)比RT和HIIT對(duì)高中生心肺功能的影響效果，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論，HIIT組受試者在近60周的額定負(fù)荷后，心率很大程度下降，心功能指數(shù)整體顯著上升，心功能指數(shù)由原來的12.1提升為干預(yù)后的14.5，提升了19.8%；RT組的訓(xùn)練前后比較，心功能指數(shù)由原來的10.7變?yōu)楦深A(yù)后的11.8，提升了10.2%，提示在心功能指數(shù)方面，HIIT比RT更有效。經(jīng)過比較，對(duì)于女性或老年人這類易出現(xiàn)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(shù)方面，但RT訓(xùn)練對(duì)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(fù)治療。

總結(jié)與展望

HIIT大多數(shù)是在醫(yī)療監(jiān)督環(huán)境下進(jìn)行，能夠有效改善CHF患者的VO2max水平、血管內(nèi)皮功能、心功能指標(biāo)等，是延緩病情發(fā)展及改善預(yù)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(yùn)動(dòng)能力、心肺耐力和功能儲(chǔ)量，改善CHF患者的心功能水平；HIIT較MIIT對(duì)老年人的身體成分和功能干預(yù)作用更佳；相較于RT，采用HIIT更能顯著提高心功能指數(shù)方面，但RT對(duì)改善骨骼肌萎縮的效果優(yōu)于HIIT。目前，不同負(fù)荷HIIT對(duì)CHF患者的臨床療效仍需進(jìn)一步研究，以觀察HIIT在臨床應(yīng)用中的可能潛在風(fēng)險(xiǎn)，尋找針對(duì)CHF患者康復(fù)的適宜強(qiáng)度，為其臨床應(yīng)用提供循證依據(jù)。

作者貢獻(xiàn)聲明汪文：醞釀和設(shè)計(jì)試驗(yàn)，實(shí)施研究，采集數(shù)據(jù)，分析/解釋數(shù)據(jù)，起草文章；趙仙麗：醞釀和設(shè)計(jì)試驗(yàn)，實(shí)施研究，分析/解釋數(shù)據(jù)，對(duì)文章的知識(shí)性內(nèi)容作批評(píng)性審閱，行政、技術(shù)或材料支持，指導(dǎo)，支持性貢獻(xiàn)；吳緒波：對(duì)文章的知識(shí)性內(nèi)容作批評(píng)性審閱，獲取研究經(jīng)費(fèi)，行政、技術(shù)或材料支持，指導(dǎo)，支持性貢獻(xiàn)