长期有氧运动对心血管健康的效应研究.pdf

1运动与健康Sports and Health第 2 卷第 5 期2023 年 10 月Vol.2 No.5Oct.2023长期有氧运动对心血管健康的效应研究张 霞（天津体育学院，天津 301617）摘 要：除了高脂饮食以外，久坐不动是心血管疾病产生的重要原因之一。运动，尤其是长期有规律的有氧运动，能够使机体发生适应性改变，产生系统性的健康效应。从 3 个方面分析了长期有氧运动产生的健康效应，包括运动改善心血管结构与功能，运动防治代谢疾病用以预防心血管疾病，运动因子等活性物质有益于心血管健康。关键词：长期有氧运动；心血管健康；效应研究中图分类号：G804.2 文献标识码：AExploring the Beneficial Factors of Long-term Aerobic Exercise on Cardiovascular HealthZHANG Xia(Tianjin University of Sport,Tianjin 301617)Abstract:In addition to a high-fat diet,sedentary behavior is one of the important causes of cardiovascular disease.Exercise,especially long-term and regular aerobic exercise,can cause adaptive changes in the body and produce systemic health effects.The health effects of long-term aerobic exercise were analyzed from three aspects,including improving cardiovascular structure and function through exercise,preventing metabolic diseases through exercise,and benefiting cardiovascular health through active substances such as exercise factors.Keywords:long-term aerobic exercise;cardiovascular health;effect study作者简介：张霞（1997），女，天津体育学院硕士研究生，研究方向为运动生理学。适当的运动（尤其是长期有氧运动）能够使机体的肌肉保持更好的活性，加速机体的新陈代谢，促进血液循环，提高机体免疫力，并且使得机体的各个系统相互作用，相互影响。运动所产生的效应应该是全身系统性的，而非各个系统的独立效应1。其产生效应的核心为，通过运动产生的缺氧刺激等，使机体自身产生内源性的保护机制，进而自我保护并完善机体自身的系统 与功能。1 运动分类根据运动过程中是否有充足的氧气供应，可以将运动分为有氧运动和无氧运动。有氧运动其特点为运动强度较低、持续时间较长（约30分钟或以上）、富有节律性。无氧运动指人体在进行高速剧烈的运动时，人体肌肉处于无氧供能的状态。2 运动改善心血管系统的结构与功能有氧运动对心血管形态与功能上的改善成为了研究的热门，究其根本，是由于有氧运动改变了其内部的分子机制。因此可以从心脏、血管、血液3个方面进行心血管系统结构与功能的分析。2.1 运动与心脏运动对心脏的结构与功能的改变主要包括几个方面：生理性心肌肥大、调节心肌细胞的增殖与凋亡、改善冠状动脉循环及微循环功能等1。2.1.1 运动与生理性心肌肥大心脏为血液运输的动力器官，能够在正常的生理状况和应激条件下维持外周器官的供血充足。在负荷强度增加的情况下，心脏和单个心肌细胞就会发生生理性肥大，并使心室壁厚度增加，用以维持甚至提高心脏效 率2，3。运动诱导心肌肥大的机制包括：运动能够诱导PI3K-AKT通路激活，抑制C/EBP的表达，诱导心肌细胞增殖，从而引起生理性心肌肥大4。2.1.2 促进心肌细胞的增殖、延缓衰老与凋亡有研究发现，运动能够在健康或损伤的成年心肌细胞中起着激活再生能力的调节作用。有氧运动诱导心肌再生的机制主要集中在旁分泌因子、信号通路和miRNA。IGF-1R与IR控制着心脏对运动的代谢调节，会2第 2 卷2023 年 10 月运动与健康Sports and Health增加氧化应激和线粒体能量损伤5。在旁分泌中，IGF-1和neuregulin-1在运动诱导心脏再生中具有特异性作 用6。运动可以激活PI3K/Akt/mTOR信号通路、Sirt1/PGC-1/Akt信号通路，以上信号通路在心肌再生过程中起着至关重要的作用7，8。而这些作用部分是通过miRNA来实现的，miRNA是改善人体器官功能的重要媒介。有研究发现，miR-222是运动诱导的心脏再生的关键调节因子9，目前虽有大量的研究已经发现有氧运动能够对心肌细胞增殖以及延缓细胞凋亡的相关分子途径产生作用，但依然缺乏直接的组织学验证。2.1.3 改善冠状动脉循环及微循环功能有氧运动，尤其是长期有规律的有氧运动能够对心脏及冠状动脉循环产生结构与功能适应，更有利于机体在正常生理状况或应激状态下维持心肌需氧量与供氧量的动态平衡。有氧运动可以上调心肌细胞肌球蛋白与肌浆网 Ca2-ATP 蛋白(SERCA-2a)10，使Ca2+内流增加，增强肌源性张力和内皮依赖性扩张。增加No、eNOs、pAKt水平，进而促进闭塞冠脉侧枝的扩张，来改善心脏相关血管及微循环功能11。2.2 运动与血管运动可以通过多种因素对血管产生影响，主要包括运动提高机体对氧气的需求，进而使得体液循环流速加快，通过机械力刺激改变血管形态与结构；运动会促进某些激素的分泌和运动因子的生成，改变血管形态和结构；运动能够延缓氧化应激，缓解动脉粥样硬化。2.2.1 运动对血管形态与功能的重塑运动对血管形态与功能的重塑包括：动脉血管口径变大，管壁变薄；促进毛细血管和阻力血管新生，增加冠脉侧支循环等，从而改善血管收缩舒张功能，增加血管弹性，进而增加血流贮备；机械力刺激也可对心血管功能产生影响，如运动加快组织血流导致剪切力增加，刺激eNOS表达，对血管壁调节发挥作用，保持血管张力，维持血管稳态。2.2.2 适当运动改善动脉粥样硬化动脉粥样硬化是一种进行性炎性动脉疾病12，是心血管疾病最著名的危险因素，产生的原因主要包括高血压、高血脂、糖尿病、缺乏锻炼等因素13。体育锻炼有益于高血压、糖尿病等危险因素的治疗与恢复，还能预防或减少氧化应激、炎症反应、脂质沉积等直接因素，因此体育锻炼早已成为改善动脉粥样硬化的干预手段。有研究表明，运动联合红参补充或单独运动可使D-gal诱导的衰老动脉粥样硬化大鼠动脉血清中的NF-kB、TNF-、COX-2、IL-6、ICAM-1和VCAM-1降低14。但也有研究表明高强度运动会增强NF-kB的激活，不利于动脉粥样干预治疗15。由此可见，体育锻炼对改善动脉粥样硬化具有剂量依赖性效果，进行运动干预时应谨慎16。3 运动改善机体代谢以促进心血管健康目前不健康的饮食及久坐等生活方式，导致代谢综合征比例增高，包括糖尿病、肥胖、三高等。因此除了注意饮食外，运动干预也成为了代谢疾病的有力手段。3.1 运动防治糖尿病体育锻炼是缓解和预防2型糖尿病的有效方法，可以改善患者全身的代谢能力，尤其是骨骼肌在体育锻炼过程中的适应性对机体代谢的改善起到至关重要的作用17。2型糖尿病患者的线粒体体积更小，其形态与功能也严重受损或失调，其中线粒体生物发生物与PGC-1表达降 低18，19。而有规律的有氧运动，能够增加骨骼肌线粒体的含量和生物活性、GLUT4蛋白以及许多代谢基因的表达，以提高胰岛素敏感性18，20。有研究发现，经过两周的HIT训练后，2型糖尿病患者骨骼肌中的GLUT4表达显著增加，血糖浓度显著降低，线粒体活性标志物，如柠檬酸合成酶活性及复合体I、II和III的表达均显著增加21。3.2 运动缓解非酒精性脂肪肝非酒精性脂肪肝（NAFLD）是指不是由于使用酒精过度而引起的脂肪肝疾病。有研究表明，NAFLD患者肝脏中甘油三酯含量显著增加，而长期有规律的运动可以降低其含量22。有氧运动可以使PPAR的mRNA和蛋白表达水平上调，使SREBP-1c的mRNA和蛋白表达水平下调，来抑制由于高脂饮食引起的NAFLD。还可以上调过氧化氢酶（CAT）、GPx和SOD-1等抗氧化酶的表达来改善氧化应激。对于肝脏炎症，有氧运动可降低促炎介质TNF-和IL-1的表达等23。3.3 运动防治高血压目前，高血压已成为心血管疾病流行病学中的一个重要难题。高血压可能导致代偿性的病理性心肌肥大和心功能受损，鼓励高血压患者进行长期有规律的运动已成为治疗高血压的有效手段24。即使是治疗顽固性高血压患者运动也是有效的25。强度较低的运动训练可以增加心肌舒张功能，改变SR中的钙摄取26。运动训练可以3第 5 期张 霞：长期有氧运动对心血管健康的效应研究减轻高血压患者钙调磷酸酶基因与蛋白的表达，增加心脏中caspase3的表达，降低总体细胞死亡。4 运动因子与心血管保护运动之所以能够实现全身系统性的效应，部分原因是运动因子。运动因子是机体在运动过程中或运动后一段时间产生的生物活性物质，通过内分泌或旁分泌等方式到达全身各处并产生作用。IL-6在代谢重塑与抗炎效应中起重要作用；鸢尾素（irisin）可通过激活MAPK及UCP-1等信号通路增加线粒体活性，以上肌因子都可直接或间接地参与心血管保护。非编码RNA（ncRNA）可以作为中介，直接或间接地降低各种危险因素来保护心血管结构，提高功能。5 结语长期有规律的有氧运动在治疗心血管疾病中成为越来越重要的治疗方案。但对具体的运动处方对应何种程度的心血管疾病，不同的运动处方产生的分子机制有何异同却依然研究较少，因此仍需明确更多的不同运动处方产生的心脏保护机制，从而为心血管疾病患者提供更靶向的运动治疗。参考文献1 张星,李嘉,高峰.运动裨益心血管健康:从分子机制到临床应用J.中 国科学（生命科学）,2022,52(2):174-189.2 闫加增,张为杰.有氧运动对心血管系统功能状况的分析J.当代体 育科技,2017,7(14):6-7.3 BOSTROM P,MANN N,WU J,et al.C/EBPbeta controls exercise-induced cardiac growth and protects against pathological cardiac remodelingJ.Cell,2010,143(7):1072-1083.4 RIEHLE C,WENDE A R,ZHU Y,et al.Insulin receptor substrates are essential for the bioenergetic and hypertrophic response of the heart to 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