任力 高前進 張彥霞 李小林

有氧運動對慢性心力衰竭患者骨骼肌功能的影響

任力 高前進 張彥霞 李小林

目的 探討有氧運動訓練對慢性心力衰竭(CHF)患者骨骼肌功能的影響。方法 選取心功能穩(wěn)定的 CHF患者 38例,隨機分為 2組：治療組(n=20)及對照組(n=18),2組患者均給予內科常規(guī)治療,治療組在此基礎上同時進行運動訓練;并分別在治療前及治療 16周后對 2組患者進行運動耐力、血乳酸、丙二醛、琥珀酸脫氫酶和骨骼肌纖維類型比較。結果 治療組顯著增加運動耐力,降低血乳酸和丙二醛水平,差異有統(tǒng)計學意義(P均 ＜0.05)。琥珀酸脫氫酶含量顯著增高(P＜0.05),Ⅰ型肌纖維含量增加,Ⅱ型肌纖維含量下降。結論 有氧運動訓練可以改善骨骼肌功能,增加患者運動耐力。

有氧運動;慢性心力衰竭;骨骼肌;運動耐力

慢性心力衰竭(CHF)是由于心功能下降,心輸出量不能滿足機體代謝需要而產生的一種病理狀態(tài)。長期以來都是世界性治療難題,隨著人口老齡化,發(fā)病率逐年上升。CHF患者的一個明顯的癥狀就是對運動的不耐受,容易疲勞。產生疲勞的原因不僅是心輸出量的減少,組織血供減少,還包括骨骼肌本身的改變。而且,骨骼肌的病變,使患者感覺疲勞,因而減少活動,機體活動的減少使心臟得不到應有的刺激,可能導致心功能進一步下降,由此惡性循環(huán)。因此,骨骼肌的改變和運動能力的改善在心衰治療中已經得到了越來越多的重視。本文研究了有氧運動訓練對 CHF患者骨骼肌的影響,報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇河北醫(yī)科大學第二醫(yī)院心血管內科 2007年 1月至 2008年 12月收治的 CHF患者 38例,男 28例,女10例;平均年齡(67.1±2.2)歲。經病史、體檢、胸片、超聲心動圖檢查,確診為 CHF患者,按 NYHA分級,其中心功能Ⅱ級15例,Ⅲ級 23例。隨機分為 2組,治療組(n=20)給予常規(guī)抗心力衰竭藥物治療加有氧運動訓練,對照組(n=18)按常規(guī)抗心力衰竭藥物治療加休息。下列患者未列入本研究：哮喘、肺功能不全等肺疾病、嚴重竇緩、傳導阻滯、急性心衰、心功能Ⅳ級、肢體活動不靈活者。 2組在年齡、性別比、體重、血壓、心率、病程、心功能、文化程度、原發(fā)疾病等方面差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。

1.2 運動訓練方法 采用在低鹽、低脂飲食、降低血脂及減輕緊張和焦慮情緒基礎上進行運動訓練的綜合性康復療法。運動處方并無統(tǒng)一標準,但均強調個體化原則,一般從適合患者的最小運動量及最簡單的運動形式開始。運動類型視患者的耐受力而定,主要選擇步行或太極拳等改善心肺功能及下肢運動耐力的有氧健身法。患者可以采取連續(xù)運動,也可采取間斷運動的方式,因條件所限,不能測定最大耗氧量,且長期的康復運動需在家中進行,本文采用簡單的心率判定標準,一般以靜息心率增加 40%～60%為標準,運動次數(shù)視患者癥狀和對運動的耐受能力而定,一般 3～5次/周,每次 30min。教患者學會自測心率和預防可能發(fā)生不良后果的相關知識。

每天的運動方案應包括 3部分：首先應做 5～10min的準備活動,如四肢伸展和擴胸、踢腿運動、腰關節(jié)活動、深呼吸等,這些運動方式負荷相對較小,且參加運動的骨骼肌較多,并能避免急、強運動對心衰患者造成心衰加重或肌肉拉傷,使患者由休息狀態(tài)逐漸過渡到運動持續(xù)期;然后進行步行或其它運動,病情穩(wěn)定的患者至少要運動 10～40min,其中至少 5min達到靶心率;最后 5～10m in進行恢復調整,做一些簡單的肢體伸展、屈伸運動,可避免運動突然停止引起的血液滯留于下肢,回心血量減少,導致體位性低血壓和兒茶酚胺分泌增加引起各種心律失常。

1.3 測試指標與檢測方法

1.3.1 運動耐力測試：采用 Vera Bittner報道的 6m in步行實驗,觀察運動前后 6min內步行距離。

1.3.2 標本采集與保存：所有患者均給予常規(guī)藥物治療和非藥物治療,知情并同意進行運動訓練的心衰患者在此基礎上按照已經設計好的運動方案進行為期 16周的運動訓練;所有患者均在入院時和 16周后進行外周血的抽取和保存,集中檢測血乳酸、丙二醛濃度變化。試劑盒由南京建成生物工程研究所提供,檢測嚴格按照試劑盒步驟進行。

1.3.3 肌組織活檢：分別在運動訓練前后取小腿外側腓腸肌制作冰凍切片進行肌纖維類型測試和琥珀酸脫氫酶濃度測試。

肌纖維類型測試方法：冷凍切片“異染性染料-腺苷三磷酸酶法”(Ogilvie和 Feeback,1990)[1]鑒別肌纖維類型(略有改動)。此法的優(yōu)點是可在一張切片上同時鑒別Ⅰ、Ⅱa、Ⅱb等多種肌纖維類型,不需作連續(xù)切片。判斷時,Ⅰ型纖維綠松石色,即藍綠色;Ⅱa型纖維淡粉紅色,Ⅱb型纖維紫色。加工成黑白照片,則更易于判斷準確。Ⅰ型,深色;Ⅱa型,較深,均勻染色;Ⅱb型,中等染色深度,均勻染色。

骨骼肌細胞琥珀酸脫氫酶染色：所用試劑：硝基藍四唑(nitro BT),琥珀酸鈉,0.1mol/L磷酸緩沖液。通過此方法顯示骨骼肌琥珀酸脫氫酶,酶活性部位呈蘭黑色[2]。

骨骼肌琥珀酸脫氫酶活性分析：琥珀酸脫氫酶的特殊染色后采用 Image J 1.26(National Institutes of Health,USA)進行分析。細胞圖像中物質含量信息的度量指標為灰度,它反映組織切片中各部分染色的深淺程度,圖像分析系統(tǒng)的灰度分辨率為28=256個等級,范圍為 0～255。在同一光源強度下,不同濃度的細胞物質成分所透過或吸收光的數(shù)值不同,由此顯示出灰度差異?；叶葘嶋H上表示透光度,因此灰度數(shù)值越大,反映物質含量越低;數(shù)值越小,反映物質含量越高。

1.4 統(tǒng)計學分析 應用 SPSS 10.0統(tǒng)計軟件,計量資料以±s表示,心衰各組、對照組之間參數(shù)的比較用單因素方差分析,2組治療前后的比較及 4亞組之間參數(shù)的比較用非配對 t檢驗,P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 2組治療前后 6min步行距離比較 治療組：治療前(165±67)m,治療后(324±70)m。對照組：治療前(166±65)m,治療后(244±76)m。治療組治療后及治療前與對照組治療后比較明顯增高,差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.01)。

2.2 2組治療 16周后血乳酸和丙二醛濃度變化情況 在NYHAⅡ級患者治療后血乳酸的下降幅度值分別為(0.68±0.32)mmol/L和(1.32±0.31)mmol/L(P＜0.05);治療后丙二醛的下降幅度值分別為(0.8±0.3)nmol/ml和(1.1±0.4)nmol/ml(P＜0.05);在 NYHAⅢ級患者,治療后血乳酸的下降幅度值分別為(1.07±0.19)mmol/L和(1.77±0.24)mmol/L(P＜0.05);治療后丙二醛的下降幅度值分別為(1.2±0.3)nmol/ml和(1.4±0.4)nmol/ml(P＜0.05)。數(shù)據表明治療組和對照組乳酸和丙二醛在治療后都有下降,但是治療組治療后下降明顯,比治療前有顯著的下降。見表 1。

2.3 2組治療后肌組織活檢情況

2.3.1 肌纖維類型比較：經冰凍切片肌纖維類型檢測發(fā)現(xiàn),治療組Ⅰ型肌纖維含量有明顯的增加,Ⅱ型肌纖維含量減少。而對照組治療前后Ⅱ型肌纖維仍然較多。見圖1、2。

2.3.2 琥珀酸脫氫酶濃度比較：骨骼肌細胞經染色后進行酶活性分析發(fā)現(xiàn),NYHAⅡ級患者治療后琥珀酸脫氫酶灰度值分別上升了 7±8和 18±10;在 NYHAⅢ級患者,治療后琥珀酸脫氫酶灰度值分別上升了 9±5和 18±8。數(shù)據表明治療組和對照組琥珀酸脫氫酶活性在治療后都有升高,但治療組酶活性升高明顯,差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。見表 2。

表1 心衰患者治療前后血乳酸和丙二醛濃度的改變±s

表1 心衰患者治療前后血乳酸和丙二醛濃度的改變±s

注：與相同心功能級別的對照組比較,＊P＜0.05

組別乳酸(mmol/L)丙二醛(nmol/m l)治療前 治療后 下降值 治療前 治療后 下降值Ⅱ級對照組(n=7) 4.78±0.60 4.10±0.28 0.68±0.32 4.5±0.4 3.8±0.4 0.8±0.3Ⅱ級治療組(n=8) 5.33±0.30 4.01±0.19 1.32±0.31＊ 4.8±0.7 3.7±0.4 1.1±0.4＊Ⅲ級對照組(n=11) 6.40±0.27 5.33±0.25 1.07±0.19 5.4±0.6 4.2±0.6 1.2±0.3Ⅲ級治療組(n=12) 6.54±0.52 4.97±0.50 1.77±0.24＊ 5.4±0.5 4.0±0.6 1.4±0.4＊

表2 肌組織冰凍切片肌細胞琥珀酸脫氫酶含量變化±s

表2 肌組織冰凍切片肌細胞琥珀酸脫氫酶含量變化±s

注：與相同心功能級別的對照組比較,＊P＜0.05

組別 琥珀酸脫氫酶灰度治療前 治療后 上升值Ⅱ級對照組(n=7) 180±17 186±7 7±8Ⅱ級治療組(n=8) 177±14 195±15＊ 18±10＊Ⅲ級對照組(n=11) 162±5 171±11 9±5Ⅲ級治療組(n=12) 164±8 182±8 18±8＊

3 討論

骨骼肌功能的保持依靠正常的血供、肌肉體積、肌纖維組成比例和正常的代謝能力。在心衰時,骨骼肌的這幾個方面都可能會發(fā)生某些改變,包括肌纖維萎縮、肌纖維由慢肌向快肌轉換、氧化酶的減少、線粒體數(shù)量和功能的下降等[3]。心衰患者由于心功能低下當然存在血供減少的問題,但是,即使在只有小肌肉群參與運動的情況下,也存在著運動受限的情況,這說明心衰患者的氧氣運輸?shù)焦趋兰』蚬趋兰”旧砝醚鯕獾哪芰ο陆?存在骨骼肌的內部改變影響心衰患者的運動能力[4,5]。

圖1 甲苯胺藍染色的肌纖維類型照片

圖2 其中黑色為Ⅰ型纖維,灰色為Ⅱa型纖維,灰白色為Ⅱb型纖維(圖1轉換成黑白照片后的圖像)

運動鍛煉通過增加骨骼肌血流量及改變局部血流剪切力等方式逆轉異常的骨骼肌結構與生化改變,使有氧代謝所需酶如細胞色素氧化酶、琥珀酸脫氫酶活性增加,供應骨骼肌的毛細血管密度增加,進而改善慢性心衰患者的運動耐力[6]。

本研究結果提示在心衰患者的骨骼肌中確實存在代謝方式的轉變,反映無氧代謝的血清乳酸水平增加,Ⅱ型肌纖維增多,而反映有氧代謝水平的琥珀酸脫氫酶水平降低,Ⅰ型肌纖維減少,提示心衰時機體所需能量來源是無氧代謝,而這種代謝方式產能效率低,并且其代謝產物乳酸在骨骼肌局部的聚集對骨骼肌的結構和功能直接產生毒性作用,使心衰患者的運動耐力下降,這與以往的研究一致[7],并且發(fā)現(xiàn)這種改變的程度與心功能下降的程度有關,心功能越差,改變越明顯;經過一段時間的治療后,結果顯示這種改變較治療前減輕,血乳酸水平降低,Ⅱ型肌纖維下降,無氧代謝水平下降,而有氧代謝水平上升,Ⅰ型肌纖維增多,琥珀酸脫氫酶增多,且運動治療組這種改變更明顯,提示運動治療對心衰時代謝方式改變的有益影響。

在常規(guī)藥物治療的基礎上有氧運動訓練可以顯著改善骨骼肌功能,提高患者運動耐力。

1 Ogilvie RW,Feeback DLA.Metachromatic Dye-ATPase Method for the Simultaneous identification of SkeletalMuscle Fibers TypesⅠ,ⅡA,ⅡB andⅡ C.Stain Technology 65,1990,5：231.

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The effects o f aerobic exerciseon skeleta lmuscle function in patientsw ith chronic heart failure

REN Li＊, ZHANGYanxia,Lin Xiaolin＊,etal.＊The Second Hospital of HebeiMedica l University,Shijiazhuang 050000,China

Objective To investigate the effects ofaerobic exercise on skeletalmuscle function in patients with chronic heart failure.Methods Thirty-eight patients were enrolled and randomly divided into two groups：training group and rest group.The patients in both groups were given conventional internalmedicine treatment,in addition the patients in traininggroup weregiven aerobic exercise.The exercise tolerance,the serum levels of LA,MDA,and SDH,skeletalmuscle fiber types in patients of both groups were determ ined before and after 16-week programmed aerobic exercise.Results After 12 weeks,exercise tolerance in training group was increased significantly,however,the serum levels of LA and MDA were decreased significantly,and themuscle fiber typesⅠwas improved,but themuscle fiber typesⅡwas reduced,there were significant differences between two groups(P＜0.05).The therapeutic effects of training group were superior to those of rest group.Conclusion The aerobic exercise can improve skeletalmuscle function and exercise tolerance in patients with chronic heart failure.

arrobic exercise;chronic heart failure;skeletalmuscle;exercise tolerance

R 541.6

A

1002-7386(2010)06-0646-03

050000 石家莊市,河北醫(yī)科大學第二醫(yī)院(任力、李小林);石家莊學院(高前進);河北省兒童醫(yī)院(張彥霞)

2010-02-05)