有氧运动对慢性心力衰竭患者骨骼肌功能的影响

　　作者：任力,高前进,张彦霞,李小林　　作者单位：050000 石家庄市，河北医科大学第二医院(任力、李小林);石家庄学院(高前进);河北省儿童医院(张彦霞)

　　【摘要】 目的 探讨有氧运动训练对慢性心力衰竭(CHF)患者骨骼肌功能的影响。方法 选取心功能稳定的CHF患者38例，随机分为2组：治疗组(n=20)及对照组(n=18)，2组患者均给予内科常规治疗，治疗组在此基础上同时进行运动训练;并分别在治疗前及治疗16周后对2组患者进行运动耐力、血乳酸、丙二醛、琥珀酸脱氢酶和骨骼肌纤维类型比较。结果 治疗组显著增加运动耐力，降低血乳酸和丙二醛水平，差异有统计学意义(P均<0.05)。琥珀酸脱氢酶含量显著增高(P<0.05)，Ⅰ型肌纤维含量增加，Ⅱ型肌纤维含量下降。结论 有氧运动训练可以改善骨骼肌功能，增加患者运动耐力。

　　【关键词】 有氧运动,慢性心力衰竭,骨骼肌;运动耐力

　　【Abstract】 Objective To investigate the effects of aerobic exercise on skeletal muscle 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 internal medicine treatment, in addition the patients in training group were given aerobic exercise. The exercise tolerance, the serum levels of LA,MDA, and SDH,skeletal muscle fiber types in patients of both groups were determined 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 the muscle fiber typesⅠwas improved,but the muscle 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 skeletal muscle function and exercise tolerance in patients with chronic heart failure.

　　【Key words】 arrobic exercise; chronic heart failure; skeletal muscle; exercise tolerance

　　慢性心力衰竭(CHF)是由于心功能下降，心输出量不能满足机体代谢需要而产生的一种病理状态。长期以来都是世界性治疗难题，随着人口老龄化，发病率逐年上升。CHF患者的一个明显的症状就是对运动的不耐受，容易疲劳。产生疲劳的原因不仅是心输出量的减少，组织血供减少，还包括骨骼肌本身的改变。而且，骨骼肌的病变，使患者感觉疲劳，因而减少活动，机体活动的减少使心脏得不到应有的刺激，可能导致心功能进一步下降，由此恶性循环。因此，骨骼肌的改变和运动能力的改善在心衰治疗中已经得到了越来越多的重视。本文研究了有氧运动训练对CHF患者骨骼肌的影响，报告如下。

　　1 资料与方法

　　1.1 一般资料 选择河北医科大学第二医院心血管内科2007年1月至2008年12月收治的CHF患者38例，男28例，女10例;平均年龄(67.1±2.2)岁。经病史、体检、胸片、超声心动图检查，确诊为CHF患者，按NYHA分级，其中心功能Ⅱ级15例，Ⅲ级23例。随机分为2组，治疗组(n=20)给予常规抗心力衰竭药物治疗加有氧运动训练，对照组(n=18)按常规抗心力衰竭药物治疗加休息。下列患者未列入本研究：哮喘、肺功能不全等肺疾病、严重窦緩、传导阻滞、急性心衰、心功能Ⅳ级、肢体活动不灵活者。2组在年龄、性别比、体重、血压、心率、病程、心功能、文化程度、原发疾病等方面差异无统计学意义(P>0.05)。

　　1.2 运动训练方法 采用在低盐、低脂饮食、降低血脂及减轻紧张和焦虑情绪基础上进行运动训练的综合性康复疗法。运动处方并无统一标准，但均强调个体化原则，一般从适合患者的最小运动量及最简单的运动形式开始。运动类型视患者的耐受力而定，主要选择步行或太极拳等改善心肺功能及下肢运动耐力的有氧健身法。患者可以采取连续运动，也可采取间断运动的方式，因条件所限，不能测定最大耗氧量，且长期的康复运动需在家中进行，本文采用简单的心率判定标准，一般以静息心率增加40%～60%为标准，运动次数视患者症状和对运动的耐受能力而定，一般3～5次/周，每次30 min。教患者学会自测心率和预防可能发生不良后果的相关知识。

　　每天的运动方案应包括3部分：首先应做5～10 min的准备活动，如四肢伸展和扩胸、踢腿运动、腰关节活动、深呼吸等，这些运动方式负荷相对较小，且参加运动的骨骼肌较多，并能避免急、强运动对心衰患者造成心衰加重或肌肉拉伤，使患者由休息状态逐渐过渡到运动持续期;然后进行步行或其它运动，病情稳定的患者至少要运动10～40 min，其中至少5 min达到靶心率;最后5～10 min进行恢复调整，做一些简单的肢体伸展、屈伸运动，可避免运动突然停止引起的血液滞留于下肢，回心血量减少，导致体位性低血压和儿茶酚胺分泌增加引起各种心律失常。

　　1.3 测试指标与检测方法

　　1.3.1 运动耐力测试：采用Vera Bittner报道的6 min步行实验，观察运动前后6 min内步行距离。

　　1.3.2 标本采集与保存：所有患者均给予常规药物治疗和非药物治疗，知情并同意进行运动训练的心衰患者在此基础上按照已经设计好的运动方案进行为期16周的运动训练;所有患者均在入院时和16周后进行外周血的抽取和保存，集中检测血乳酸、丙二醛浓度变化。试剂盒由南京建成生物工程研究所提供，检测严格按照试剂盒步骤进行。

　　1.3.3 肌组织活检：分别在运动训练前后取小腿外侧腓肠肌制作冰冻切片进行肌纤维类型测试和琥珀酸脱氢酶浓度测试。

　　肌纤维类型测试方法：冷冻切片“异染性染料腺苷三磷酸酶法”(Ogilvie和Feeback, 1990)[1]鉴别肌纤维类型(略有改动)。此法的优点是可在一张切片上同时鉴别Ⅰ、Ⅱa、Ⅱb等多种肌纤维类型，不需作连续切片。判断时，Ⅰ型纤维绿松石色，即蓝绿色;Ⅱa型纤维淡粉红色，Ⅱb型纤维紫色。加工成黑白照片，则更易于判断准确。Ⅰ型，深色;Ⅱa型，较深，均匀染色;Ⅱb型，中等染色深度，均匀染色。

　　骨骼肌细胞琥珀酸脱氢酶染色：所用试剂：硝基蓝四唑(nitro BT)，琥珀酸钠，0.1 mol/L磷酸缓冲液。通过此方法显示骨骼肌琥珀酸脱氢酶，酶活性部位呈兰黑色[2]。

　　骨骼肌琥珀酸脱氢酶活性分析：琥珀酸脱氢酶的特殊染色后采用Image J 1.26(National Institutes of Health, USA)进行分析。细胞图像中物质含量信息的度量指标为灰度，它反映组织切片中各部分染色的深浅程度，图像分析系统的灰度分辨率为28=256个等级，范围为0～255。在同一光源强度下，不同浓度的细胞物质成分所透过或吸收光的数值不同，由此显示出灰度差异。灰度实际上表示透光度，因此灰度数值越大，反映物质含量越低;数值越小，反映物质含量越高。

　　1.4 统计学分析 应用SPSS 10.0统计软件，计量资料以±s表示，心衰各组、对照组之间参数的比较用单因素方差分析，2组治疗前后的比较及4亚组之间参数的比较用非配对t检验，P<0.05为差异有统计学意义。

　　2 结果

　　2.1 2组治疗前后6 min步行距离比较 治疗组：治疗前(165±67)m，治疗后(324±70)m。对照组：治疗前(166±65)m，治疗后(244±76)m。治疗组治疗后及治疗前与对照组治疗后比较明显增高，差异有统计学意义(P<0.01)。

　　2.2 2组治疗16周后血乳酸和丙二醛浓度变化情况 在NYHAⅡ级患者治疗后血乳酸的下降幅度值分别为(0.68±0.32)mmol/L和(1.32±0.31)mmol/L(P<0.05);治疗后丙二醛的下降幅度值分别为(0.8±0.3)nmol/ml和(1.1±0.4)nmol/ml(P<0.05);在NYHAⅢ级患者，治疗后血乳酸的下降幅度值分别为(1.07±0.19)mmol/L和(1.77±0.24)mmol/L(P<0.05);治疗后丙二醛的下降幅度值分别为(1.2±0.3)nmol/ml和(1.4±0.4)nmol/ml(P<0.05)。数据表明治疗组和对照组乳酸和丙二醛在治疗后都有下降，但是治疗组治疗后下降明显，比治疗前有显著的下降。见表1。

　　2.3 2组治疗后肌组织活检情况

　　2.3.1 肌纤维类型比较：经冰冻切片肌纤维类型检测发现，治疗组Ⅰ型肌纤维含量有明显的增加，Ⅱ型肌纤维含量减少。而对照组治疗前后Ⅱ型肌纤维仍然较多。见图1、2。

　　2.3.2 琥珀酸脱氢酶浓度比较：骨骼肌细胞经染色后进行酶活性分析发现，NYHAⅡ级患者治疗后琥珀酸脱氢酶灰度值分别上升了7±8和18±10;在NYHAⅢ级患者，治疗后琥珀酸脱氢酶灰度值分别上升了9±5和18±8。数据表明治疗组和对照组琥珀酸脱氢酶活性在治疗后都有升高，但治疗组酶活性升高明显，差异有统计学意义(P<0.05)。见表2。表1 心衰患者治疗前后血乳酸和丙二醛浓度的改变注：与相同心功能级别的对照组比较，*P<0.05表2 肌组织冰冻切片肌细胞琥珀酸脱氢酶含量变化注：与相同心功能级别的对照组比较，*P<0.05

　　3 讨论

　　骨骼肌功能的保持依靠正常的血供、肌肉体积、肌纤维组成比例和正常的代谢能力。在心衰时，骨骼肌的这几个方面都可能会发生某些改变，包括肌纤维萎缩、肌纤维由慢肌向快肌转换、氧化酶的减少、线粒体数量和功能的下降等[3]。心衰患者由于心功能低下当然存在血供减少的问题，但是，即使在只有小肌肉群参与运动的情况下，也存在着运动受限的情况，这说明心衰患者的氧气运输到骨骼肌或骨骼肌本身利用氧气的能力下降，存在骨骼肌的内部改变影响心衰患者的运动能力[4,5]。

　　图1 甲苯胺蓝染色的肌纤维类型照片图2 其中黑色为Ⅰ型纤维，灰色为Ⅱa型纤维，灰白色为Ⅱb型纤维(图1转换成黑白照片后的图像)

　　运动锻炼通过增加骨骼肌血流量及改变局部血流剪切力等方式逆转异常的骨骼肌结构与生化改变，使有氧代谢所需酶如细胞色素氧化酶、琥珀酸脱氢酶活性增加，供应骨骼肌的毛细血管密度增加，进而改善慢性心衰患者的运动耐力[6]。

　　本研究结果提示在心衰患者的骨骼肌中确实存在代谢方式的转变，反映无氧代谢的血清乳酸水平增加，Ⅱ型肌纤维增多，而反映有氧代谢水平的琥珀酸脱氢酶水平降低，Ⅰ型肌纤维减少，提示心衰时机体所需能量来源是无氧代谢，而这种代谢方式产能效率低，并且其代谢产物乳酸在骨骼肌局部的聚集对骨骼肌的结构和功能直接产生毒性作用，使心衰患者的运动耐力下降，这与以往的研究一致[7]，并且发现这种改变的程度与心功能下降的程度有关，心功能越差，改变越明显;经过一段时间的治疗后，结果显示这种改变较治疗前减轻，血乳酸水平降低，Ⅱ型肌纤维下降，无氧代谢水平下降，而有氧代谢水平上升，Ⅰ型肌纤维增多，琥珀酸脱氢酶增多，且运动治疗组这种改变更明显，提示运动治疗对心衰时代谢方式改变的有益影响。

　　在常规药物治疗的基础上有氧运动训练可以显著改善骨骼肌功能，提高患者运动耐力。

　　【参考文献】

　　1 Ogilvie RW， Feeback DLA. Metachromatic DyeATPase Method for the Simultaneous identification of Skeletal Muscle Fibers Types Ⅰ, ⅡA, ⅡB andⅡC. Stain Technology 65, 1990,5:231.

　　2 Stein JM， Padykula H. Histochemical classification of individual skeletal muscle fibers of rat. Am J Anat, 1962，110:103.

　　3 Coats M, Clatk AL, Piepole M, et al. Symptoms and quality of life in heart failure: the muscle hypothesis.Br Heart J,1994,72: 3639.

　　4 Metyauer B, Zoll J, Garnier R,et al.Heart failure: a model of cardiac and skeletal muscleenergetic failure.Eur J Physiol,2006,452:653666.

　　5 黄慧雅, 陈骏良, 方艳, 等. 心力衰竭引起骨骼肌病变的分子机制. 国际心血管病杂志,2008, 35: 218221.

　　6 Mears S. The importance of exercise training in patients with chronic heart failure.Nurs Stand,2006, 20: 4047.

　　7 Hambrecht R, Niebauer J, Fieha E. Physical training in patients with stable chronic heart failure: effects on cardiopulmonary fimess and ultrasound abnormalities oflegmuscles.J Am Coil Cardiol,1995,25:12391249