康舉 朱蔚莉

摘要：觀察和比較單次低強(qiáng)度騎車和跑步對健康男生動(dòng)脈硬度的短時(shí)影響，并探索跑步坡度的可能作用。方法：采用隨機(jī)均衡交叉自身對照設(shè)計(jì)，16名健康男生的年齡為（21.8±0.4）歲，按空白對照方案（nonexercise control trial，CON）、騎車方案（cycle trial，CYC）、 0坡度跑步方案（treadmill trial at 0，TM0）和18%坡度跑步方案（treadmill trial at 18%，TM18）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。受試者均在運(yùn)動(dòng)前進(jìn)行基線（baseline，BL）動(dòng)脈硬度測定，然后進(jìn)行持續(xù)30 min的單次運(yùn)動(dòng)，強(qiáng)度均控制在35%心率儲(chǔ)備。運(yùn)動(dòng)結(jié)束后即刻（0 min）和結(jié)束后40 min對動(dòng)脈硬度進(jìn)行重復(fù)測定。動(dòng)脈硬度用心-踝血管指數(shù)（cardioankle vascular index，CAVI）來評價(jià)，用每個(gè)方案中CAVI相對于其基線的變化（ΔCAVI）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果：CON方案中ΔCAVI在BL、0 min和40 min時(shí)分別為（0.0±0.0）（0.1±0.1）和（0.0±0.1），變化未見顯著性。CYC方案中運(yùn)動(dòng)后即刻ΔCAVI從基線（0.0±0.0）明顯下降至（-1.1±0.1），休息40 min基本恢復(fù)至基線（-0.2±0.1）。雖然TM0和TM18方案中運(yùn)動(dòng)結(jié)束后即刻ΔCAVI出現(xiàn)幅度類似于CYC的下降，但在休息40 min后ΔCAVI仍均維持在較低水平（-0.6±0.1，P<0.05 vs.CON和CYC）。TM0和TM18方案之間則無明顯差別。結(jié)論：在相同靶心率的前提下，騎車和跑步均能明顯降低動(dòng)脈硬度，但跑步對動(dòng)脈硬度的影響優(yōu)于騎車。相同靶心率跑步中，改變坡度對動(dòng)脈硬度無影響。

關(guān)鍵詞： 動(dòng)脈硬度；跑步；功率車運(yùn)動(dòng)；低強(qiáng)度

中圖分類號(hào)： G 804.2文章編號(hào)：1009783X（2016）04037604文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

心血管疾?。╟ardiovascular disease，CVD）已經(jīng)成為影響人類健康的一大重要疾病，是全球頭號(hào)死因。動(dòng)脈硬度增大是多種心血管病發(fā)生、發(fā)展過程中的重要步驟，已經(jīng)被認(rèn)為是CVD的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。隨著人民生活條件逐漸改善，CVD在我國逐漸成為一種常見疾病，應(yīng)著手控制CVD危險(xiǎn)因素以有效地防治CVD 。

動(dòng)脈硬度已經(jīng)成為預(yù)防和治療心血管疾病的重要靶點(diǎn)。對健康人的動(dòng)脈硬度進(jìn)行早期干預(yù)、提高心血管健康水平，是預(yù)防心血管疾病的重要策略。目前，本實(shí)驗(yàn)室采用心-踝血管指數(shù)（CAVI）來評定動(dòng)脈硬度，在國際范圍內(nèi)，心-踝血管指數(shù)（cardio-ankle vascular index， CAVI）已經(jīng)被證明可反映人體血管硬度且效果理想。

美國運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)會(huì)認(rèn)為，即使從事低于推薦量的運(yùn)動(dòng)也可以因運(yùn)動(dòng)而獲得相應(yīng)的健康受益[1]。我們實(shí)驗(yàn)室前期的研究表明，低強(qiáng)度30 min騎車運(yùn)動(dòng)后即刻動(dòng)脈硬度值明顯降低，運(yùn)動(dòng)結(jié)束后40 min恢復(fù)至基礎(chǔ)值[2]。

與功率車相比，跑步是一種全身性的運(yùn)動(dòng)。有研究表明：無訓(xùn)練年輕女性相同強(qiáng)度跑步運(yùn)動(dòng)的脂肪氧化率高于騎車，最大脂肪氧化強(qiáng)度和最大脂肪氧化率也高于騎車[3]。在40%和60%心率儲(chǔ)備（heart rate reserve，HRR）的運(yùn)動(dòng)中，騎車的血壓反應(yīng)強(qiáng)于跑步[4]。在健康青年的梯度運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)中，騎車收縮壓反應(yīng)強(qiáng)于跑步，騎車較跑步更易誘發(fā)人體心血管系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)量的負(fù)擔(dān)[5]；因此，我們推測在靶心率相同的前提下，跑步在改善動(dòng)脈硬度方面效果可能會(huì)更為顯著。用袖帶反復(fù)進(jìn)行“充氣/放氣”過程，以形成對下肢的擠壓，擠壓側(cè)下肢的血管僵硬度下降，而未處理側(cè)下肢的血管僵硬度并無變化[6]。由于運(yùn)動(dòng)時(shí)肌肉收縮也可以造成機(jī)械擠壓，那么其擠壓程度的大小能否影響動(dòng)脈硬度下降的效果？

現(xiàn)代人由于工作壓力大而無充足時(shí)間進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，用同等的時(shí)間投入獲得較多的運(yùn)動(dòng)收益具有重要的現(xiàn)實(shí)意義?；谝陨媳尘埃狙芯繑M在運(yùn)動(dòng)時(shí)間和靶心率相同的前提下，比較功率車和跑步對動(dòng)脈硬度的影響，同時(shí)擬通過調(diào)整跑步坡度以形成不同的程度的擠壓，觀察其動(dòng)脈硬度所受到的影響。

1研究對象與方法

1.1研究對象

招募首都體育學(xué)院健康在校男生16名，受試者無糖尿病、高血壓、脂代謝紊亂及心血管疾病，未服用過藥物。研究者向受試者詳細(xì)介紹實(shí)驗(yàn)過程和要求，每位受試者簽署了知情同意書，屬自愿參與本實(shí)驗(yàn)研究，基本情況見表1。

1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用隨機(jī)均衡交叉自身對照設(shè)計(jì)，每位受試者參加空白對照方案（CON）、騎車方案（CYC）、0坡度跑步方案（TM0）和18%坡度跑步方案（TM18）4個(gè)干預(yù)方案，如圖1所示。其中陰影表示運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間為30 min。非陰影部分表示安靜休息。每個(gè)實(shí)驗(yàn)中均在3個(gè)時(shí)間點(diǎn)上進(jìn)行CAVI測定，即運(yùn)動(dòng)前（BL）、運(yùn)動(dòng)后即刻（0 min）和運(yùn)動(dòng)后休息40 min。CON中無運(yùn)動(dòng)內(nèi)容，僅僅在相應(yīng)的3個(gè)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的測量。運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度均控制在35% HRR。CON方案中無運(yùn)動(dòng)，僅僅在相應(yīng)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)脈硬度測定。動(dòng)脈硬度用CAVI來評價(jià)，用每個(gè)方案中CAVI相對于其基線的變化（ΔCAVI）來進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

為避免運(yùn)動(dòng)和飲食等因素對CAVI的影響，所有受試者24 h內(nèi)避免劇烈運(yùn)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)當(dāng)天晨起空腹，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室至少休息10 min后，進(jìn)行動(dòng)脈硬度的基礎(chǔ)值（BL）測定，隨后進(jìn)行30 min的騎車運(yùn)動(dòng)。

1.3運(yùn)動(dòng)方案

采用功率車（Aerobike 75XL，Combi，Tokyo，Japan）運(yùn)動(dòng)，受試者選擇合適的坐墊位置，使雙上肢在同一高度，運(yùn)動(dòng)時(shí)靶心率均在35% HRR，目標(biāo)心率計(jì)算公式為[最大心率（220-年齡）-安靜心率]×35%+安靜心率。這是因?yàn)?0%～39% HRR可以用作增強(qiáng)心肺功能的低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)[1]。運(yùn)動(dòng)時(shí)蹬車頻率為60轉(zhuǎn)/min。跑步跑臺(tái)（H/P/Cosmos Sports & Med.，Munich，Germany）運(yùn)動(dòng)，分為0坡度和18%坡度，受試者自然行走開始，運(yùn)動(dòng)時(shí)步頻為120步/min，通過polo表（Polar Electro，Kempele，F(xiàn)inland）監(jiān)測受試者心率，使心率在目標(biāo)心率附近。

1.4指標(biāo)的測定

受試者取仰臥位，四肢伸展，使用動(dòng)脈硬度檢測儀VS1000（福田電子醫(yī)療儀器有限公司）對受試者進(jìn)行動(dòng)脈硬度的測定。測定時(shí)上肢袖帶結(jié)扎于上臂，袖帶下緣平肘關(guān)節(jié)，松緊可以插入一兩個(gè)手指為度，下肢袖帶結(jié)扎與踝關(guān)節(jié)以上，袖帶下緣平內(nèi)踝高度，并分別于肘部及腳跟部放置軟墊將肢體墊起。心電電極夾于左右手腕，放置心音傳感器于胸骨角附近并進(jìn)行調(diào)整，以心音基線平穩(wěn)、能明確區(qū)分第一和第二心音為標(biāo)準(zhǔn)。儀器根據(jù)測定結(jié)果自行運(yùn)算出CAVI，CAVI值越高，動(dòng)脈硬度越高，彈性越低。本儀器同時(shí)測量心率和血壓。

1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

計(jì)量資料均以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。統(tǒng)計(jì)學(xué)處理采用GraphPad Prism Software 5.0進(jìn)行。4個(gè)實(shí)驗(yàn)日中CAVI隨時(shí)間變化，通過雙因素重復(fù)測量ANOVA進(jìn)行分析，用Bonferroni事后檢驗(yàn)確定不同實(shí)驗(yàn)在同一時(shí)間點(diǎn)上的差異是否有顯著性。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2結(jié)果

2.1不同運(yùn)動(dòng)方式對心率和血壓的影響

受試者在進(jìn)行騎車和跑步運(yùn)動(dòng)后心率都明顯上升，受試者的脈壓出現(xiàn)了上升。收縮壓也有了小幅度的提高，隨后下降（表2）。

2.2不同運(yùn)動(dòng)方式對健康男生動(dòng)脈硬度的影響

在CON方案中，ΔCAVI基本保持不變，在BL、0 min和40 min時(shí)分別為（0.0±0.0）（0.1±0.1）和（0.0±0.1）。CYC方案中運(yùn)動(dòng)后即刻ΔCAVI從基線明顯下降至（-1.1±0.1），40 min時(shí)基本恢復(fù)至基線（-0.2±0.1）。在TM0方案中，ΔCAVI在0 min時(shí)下降至（-1.2±0.1），40 min時(shí)恢復(fù)至（-0.6±0.1）。TM18方案中，ΔCAVI在0 min時(shí)下降至（-1.0±0.1），40 min時(shí)恢復(fù)至（-0.6±0.1）。CYC組ΔCAVI基本恢復(fù)到基礎(chǔ)水平，而TM0和TM18仍維持在較低水平，且TM0和TM18組未見明顯差別，如圖2所示。

3討論

3.1跑步和騎車對動(dòng)脈硬度的影響

運(yùn)動(dòng)中的心率廣泛用于監(jiān)測運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。根據(jù)美國運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)會(huì)有關(guān)運(yùn)動(dòng)處方的指導(dǎo)意見，在考慮運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，HRR可更好地用于運(yùn)動(dòng)處方的制定。因?yàn)榭紤]到受試者的年齡和安靜心率，結(jié)果更精確[1]，所以，本實(shí)驗(yàn)中我們也用心率來監(jiān)測運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。較高強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)處方會(huì)降低人的依從性[7]，本研究中運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度為35%HRR持續(xù)30 min的低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)。有證據(jù)表明從事低強(qiáng)度急性運(yùn)動(dòng)即可對健康青年動(dòng)脈硬度形成影響[8-9]。我們前期的研究顯示35%HRR、頻率為60 rpm的騎車可以降低CAVI[2]。

有實(shí)驗(yàn)表明，在40%和60% HRR的運(yùn)動(dòng)中，騎車的血壓反應(yīng)強(qiáng)于跑步[4]。在健康青年的梯度運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)中，騎車收縮壓反應(yīng)強(qiáng)于跑步，因此，騎車較跑步更易誘發(fā)人體心血管系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)量的負(fù)擔(dān)[5]；但是就本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，我們推知運(yùn)動(dòng)引起的動(dòng)脈硬度的改變與血壓反應(yīng)和心血管系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)量并無直接因果關(guān)系。

盡管在心肺試驗(yàn)中，跑步較騎車有更大的攝氧量，但是，在騎車和跑步中并未觀察到心率差異。跑步和騎車心肺功能試驗(yàn)的生理反應(yīng)在很大程度上是相似的，這表明這2種的任何一種運(yùn)動(dòng)形式都可用于穩(wěn)定期的慢性阻塞性肺疾病患者[10]。

在跑步中最大攝氧量平均值為17%，大于在騎車運(yùn)動(dòng)中的，其最大心率也相應(yīng)大[11]。騎車比跑步更能誘發(fā)較高的心肺反應(yīng)。騎車可以誘發(fā)更高的心肺反應(yīng)和代謝反應(yīng)，因此，可能比跑步運(yùn)動(dòng)更好[12]。于是我們推測，相同靶心率前提下，跑步對動(dòng)脈硬度影響效果之所以優(yōu)于蹬車，可能與其過程中的最大攝氧量大小有關(guān)系。

3.2不同跑步坡度對動(dòng)脈硬度的影響

騎車運(yùn)動(dòng)中蹬踏頻率可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。我們之前的研究顯示較高蹬車頻率對降低健康青年動(dòng)脈硬度具有更顯著的效果。剔除頻率外的其他可能影響因素，我們在跑臺(tái)跑步中采用120步/min的運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)。

在本研究設(shè)計(jì)中，2種坡度的跑步運(yùn)動(dòng)選擇了固定步頻，而不同的坡度形成了不同的肌肉收縮力度下肌肉對動(dòng)脈的壓力，這有助于觀察其對動(dòng)脈硬度的改善效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，0坡度和18%坡度的跑步對CAVI的影響未見顯著性差異，這意味著肌肉收縮力對動(dòng)脈形成的不同壓力對動(dòng)脈硬度無明顯區(qū)別，這與心率是心臟泵功能的主要決定因素是相似的[13]。另外，本實(shí)驗(yàn)室的其他研究中已發(fā)現(xiàn)在功率車運(yùn)動(dòng)中提高蹬車頻率，雖然用力減少，但仍然可以優(yōu)化對動(dòng)脈硬度的改善作用（未發(fā)表資料）。這也說明肌肉收縮頻率是決定其對動(dòng)脈硬度作用效果的主要因素。

4結(jié)論

在相同靶心率和運(yùn)動(dòng)時(shí)間前提下，跑步對青年男性動(dòng)脈硬度的短時(shí)影響優(yōu)于騎車；但在步頻相同的前提下，跑步坡度即肌肉收縮力的改變并不能影響對動(dòng)脈硬度的改善效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]GARBER C E，BLISSMER B，DESCHENES M R，et al.American College of Sports Medicine position stand.Quantity and quality of exercise for developing and maintaining cardiorespiratory，musculoskeletal，and neuromotor fitness in apparently healthy adults：guidance for prescribing exercise[J].Med Sci Sports Exerc，2011，43（7）：1334.

[2]WANG H，ZHANG T，ZHU W，et al.Acute effects of continuous and interval lowintensity exercise on arterial stiffness in healthy young men[J].Eur J Appl Physiol，2014，114（7）：1385.

[3]張勇.無訓(xùn)練年輕女性騎車與跑步的脂肪氧化動(dòng)力學(xué)及最大脂肪氧化研究[J].中國運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志，2013，32（5）：408.

[4]REED J.Blood pressure responses of sedentary African American women during cycle and treadmill exercise[J].Ethn Dis，2007，17（1）：59.

[5]KIM Y J，CHUN H，KIM C H.Exaggerated response of systolic blood pressure to cycle ergometer[J].Ann Rehabil Med，2013，37（3）：364.

[6]HEFFERNAN K S，EDWARDS D G，ROSSOW L，et al.External mechanical compression reduces regional arterial stiffness[J].Eur J Appl Physiol，2007，101（6）：735.

[7]PERRI M G，ANTON S D，DURNING P E，et al.Adherence to exercise prescriptions：effects of prescribing moderate versus higher levels of intensity and frequency[J].Health Psychol，2002，21（5）：452.

[8]SUGAWARA J，MAEDA S，OTSUKI T，et al.Effects of nitric oxide synthase inhibitor on decrease in peripheral arterial stiffness with acute lowintensity aerobic exercise[J].Am J Physiol Heart Circ Physiol，2004，287（6）：2666.

[9]SUGAWARA J，OTSUKI T，TANABE T，et al.The effects of lowintensity singleleg exercise on regional arterial stiffness[J].Jpn J Physiol，2003，53（3）：239.

[10]HOLM S M，RODGERS W，HAENNEL R G，et al.Effect of modality on cardiopulmonary exercise testing in male and female COPD patients[J].Respir Physiol Neurobiol，2014（192）：30.

[11]WICKS J R，SUTTON J R，OLDRIDGE N B，et al.Comparison of the electrocardiographic changes induced by maximam exercise testing with treadmill and cycle ergometer[J].Circulation，1978，57（6）：1066.

[12]TUNER S L，EASTON C，WILSON J，et al.Cardiopulmonary responses to treadmill and cycle ergometry exercise in patients with peripheral vascular disease[J].J Vasc Surg，2008，47（1）：123.

[13]TSCHAKOVSKY M E，ROGERS A M，PYKE K E，et al.Immediate exercise hyperemia in humans is contraction intensity dependent：evidence for rapid vasodilation[J].J Appl Physiol （1985），2004，96（2）：639.