王帝之,張培珍
《中國心血管病報告2017》顯示,中國心血管疾病患病率及死亡率仍處于上升階段,現(xiàn)患病人數(shù)約2.9億人,心血管疾病死亡占居民疾病死亡構成40%以上,居首位[1]。目前,心血管疾病已成為重大的公共衛(wèi)生問題,而動脈粥樣硬化的控制與心血管疾病的防治息息相關。動脈粥樣硬化是心血管疾病的主要病理基礎,高血壓、吸煙和高同型半胱氨酸血癥等危險因素均會引起機體產生動脈粥樣硬化[12],甚至由于母體的高膽固醇血癥,最早在胎兒主動脈中就能觀察到動脈粥樣硬化的初級狀態(tài)“脂質條紋”[28]。研究表明,動脈粥樣硬化的發(fā)病機制是多因素的,因此,其治療方法和斑塊逆轉能力是復雜的,動物模型和臨床研究的數(shù)據(jù)表明,適度運動和補充抗氧化劑可以緩解動脈粥樣硬化斑塊發(fā)展的風險[11]。適當?shù)倪\動可以減少心血管疾病和動脈粥樣硬化的危險因素,預防疾病的發(fā)生,穩(wěn)定疾病的發(fā)展趨勢甚至逆轉疾病發(fā)病狀態(tài)。因此,研究運動對動脈粥樣硬化的干預非常重要。
研究表明,動脈粥樣硬化是人體高氧化應激反應、炎癥反應、免疫反應、脂質沉積和基因特質綜合作用而引發(fā)的疾病[10,23],因此對動脈粥樣硬化的發(fā)病機制和病理特點的研究十分重要,其發(fā)病機制可以總結為:1)由于低密度脂蛋白及其氧化形式(oxidized low density lipoprotein,oxLDL)在動脈內皮細胞層的沉積而引起炎癥反應。2)多種類似于巨噬細胞集落刺激因子(macrophage colonystimulating factor,M-CSF)的趨化因子,吸引攜帶血管細胞粘附分子(vascular cell adhesion molecule,VCAM)、細胞間粘附分子-1(intercellular adhesion molecular-1,ICMA-1)和P選擇素(P-selectin)的循環(huán)單核細胞和T淋巴細胞進入內皮細胞層,并滲透進入血管內膜。3)單核細胞分化為巨噬細胞,并進一步極化為M1或M2亞型,同時,它們通過表面清道夫受體(surface scavenger receptors)吞噬oxLDL,由于不能通過正常通路分解oxLDL,載滿脂質的巨噬細胞最終變?yōu)榕菽毎?,在血管壁形成脂質條紋。4)平滑肌細胞(smooth muscle cells,SMCs)遷移進入細胞內膜,繁殖并產生炎癥,形成最初的可肉眼看到的動脈粥樣硬化斑塊。5)隨著斑塊的生長,斑塊細胞、泡沫細胞和平滑肌細胞凋亡,導致細胞外脂質沉積和細胞碎片共同形成壞死核心。在此之后,持續(xù)循環(huán)的細胞遷移,未解決的細胞炎癥、細胞增殖和細胞凋亡共同導致斑塊擴大。6)巨噬細胞為了減輕斑塊負擔,釋放基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteases,MMPs)降解斑塊組成成分,并降解纖維帽的組成成分之一膠原纖維。7)隨著纖維帽的變薄和纖維帽中膠原-彈性蛋白比失衡,動脈粥樣硬化斑塊產生破裂。8)斑塊破裂常發(fā)生于血管交界地帶,導致血栓形成,從而阻塞血管,引發(fā)心血管疾病[5,10,11,23,28]。
隨著科技的發(fā)展,將血管內超聲(intravascular ultrasound,IVUS)用于臨床監(jiān)測冠狀動脈粥樣硬化程度和病理特點已越來越普及,IVUS可用于評估動脈粥樣硬化的進程和逆轉。根據(jù)美國心臟協(xié)會組織學分類,動脈粥樣硬化斑塊可分為以下幾種:內膜內側增厚、病理性內膜增厚、纖維化或纖維鈣化、纖維粥樣硬化或鈣化纖維粥樣硬化、薄帽狀纖維粥樣硬化(thin-capped fibroatheroma,TCFA)或鈣化薄帽狀纖維粥樣硬化(calcified thin-capped fibroatheroma,CaTCFA),其中TCFA或CaTCFA是最高風險斑塊[46]。
臨床上動脈粥樣硬化病灶與血管出血、鈣化、阻塞和血栓形成相關,動脈粥樣硬化會引發(fā)包括心絞痛、急性心肌梗塞和心源性猝死在內的突發(fā)性臨床事件。因此,研究不同干預手段對病情的影響十分重要。最初在1981年,Kramsch等[19]發(fā)現(xiàn),運動可預防并減少攝入動脈粥樣硬化飲食猴子的冠狀動脈粥樣硬化程度,他認為適度鍛煉可以預防或延緩靈長類動物的冠心病,隨后的其他動物研究也支持運動具有抗動脈粥樣硬化作用的觀點[4]。隨著科學診斷技術不斷發(fā)展,人們對冠心病有了更加深入的了解,科學家們開始使用冠狀動脈造影技術研究動脈粥樣硬化,并且不僅想要探索冠心病和動脈粥樣硬化病情的預防和穩(wěn)定,還想通過一些干預手段來逆轉病情,使動脈粥樣硬化斑塊逆轉。
1990年,Ornish等人[30]進行了第一個探討單純生活方式改變是否引起冠狀動脈粥樣硬化逆轉的臨床隨機對照試驗,研究非藥物干預下的斑塊逆轉的狀態(tài)。受試者進行了為期12個月的全面多因素生活方式改變,包括低脂素食、中等強度有氧運動、壓力管理訓練、戒煙和團體支持,實驗要求受試者在目標心率內鍛煉,每周至少3 h,每次至少30 min。一年后,通過定量冠狀動脈造影測量,82%的實驗組受試者動脈粥樣硬化病灶有逆轉改善的趨勢。因此,全面的生活方式改變可以在不使用降脂藥物的前提下,在僅1年時間內逆轉動脈粥樣硬化病灶。
實驗證明,運動可以阻止斑塊生長,并且誘導冠狀動脈管壁狹窄程度得到逆轉,運動具有抗動脈粥樣硬化作用[42]。但是早期大部分研究對象是發(fā)生心血管疾病、肥胖和2型糖尿病的患者,所以,在給予運動干預的時候難以避免要使用藥物干預。因此,大部分干預手段都是研究運動與藥物治療、或生活方式改變(主要是有氧運動)與藥物治療對動脈粥樣硬化斑塊逆轉的影響,主要的藥物有抗氧化劑和脂質/脂蛋白改善藥物,包括槲皮素[11]、普伐他汀[43]、L-精氨酸[29]等。大量研究結果表明,運動與藥物共同干預是動脈粥樣硬化病灶發(fā)生逆轉的有效途徑,但是Ornish等人[30]的研究提出,生活方式改變引起的血脂水平變化與降膽固醇藥物具有相似的效果,但生活方式干預更安全和可接受。這為相關的研究提供了一個新的角度,藥物治療可能帶來一系列的副作用,導致有害物質在身體內的堆積,而適度運動本身就具有與大部分藥物相似的作用,例如,抗氧化、抗炎癥和降血脂的作用。因此,研究運動是如何影響機體的動脈粥樣硬化斑塊發(fā)生改變,通過哪些機制改變就成為了新的研究熱點。
從近20年的實驗研究中可以看出,運動對動脈粥樣硬化斑塊逆轉的影響,主要集中于運動對血脂改善、氧化應激反應、炎癥反應、斑塊擴大和破裂的影響,以及運動與斑塊逆轉的“劑量-反應關系”這5方面,探討了運動在斑塊逆轉過程中,對機體產生了哪些正面的影響,以及運動干預后斑塊的形態(tài)學和組成成分都發(fā)生了哪些逆轉。
早些年,由于病理知識和診斷技術的匱乏,人們認為心外膜冠狀動脈狹窄程度主要決定于心肌營養(yǎng)和氧氣供應,因此降低血脂水平從而逆轉動脈狹窄程度,一直被認為是治療冠狀動脈粥樣硬化的目標。規(guī)律的運動可以調節(jié)人體的血脂水平,人們最初對運動和動脈粥樣硬化逆轉的探索,只是簡單地從運動改善人體血脂水平的角度出發(fā)。早在1996年,F(xiàn)ranklin等人[8]指出,使用脂質/脂蛋白改善藥物、運動訓練、低脂低膽固醇飲食、減輕壓力或以上幾種干預的組合,會推遲動脈粥樣硬化的進展,甚至逆轉動脈粥樣硬化病灶,運動在協(xié)調葡萄糖和脂質代謝過程中起著核心作用。因此,血脂管理是動脈粥樣硬化治療、預防和逆轉病情中必不可少的一步。
大量證據(jù)支持藥物和運動干預后,人體內的血脂水平和脂代謝會得到不同程度上的改善并趨于正常水平,這些證據(jù)包括:干預后人體血清總膽固醇含量和低密度脂蛋白水平下降,高密度脂蛋白水平升高,載脂蛋白AI(apoAI)增加,載脂蛋白B(apoB)降低,apoB/apoAI降低,膽固醇逆轉運脂蛋白基因和抗炎因子基因激活引發(fā)脂質代謝改善[43]等。
由于診斷技術的限制,早期對于動脈粥樣硬化斑塊逆轉機制的探討,大多局限于管腔狹窄的逆轉和血脂水平的改善。1999年,Gabriel等人[9]在文章中探討了運動對動脈粥樣硬化的影響,在前人研究的基礎上,創(chuàng)新性地討論了運動的抗動脈粥樣硬化斑塊病灶能力以及運動誘導斑塊病灶逆轉的能力。他認為富含脂質的巨噬細胞聚集形成脂質條紋,是動脈粥樣硬化最早在顯微鏡下可見的狀態(tài),運動可以通過調節(jié)單核細胞和T淋巴細胞對脂質條紋產生影響。但是由于技術限制,并沒有充足的證據(jù)可以支撐他的觀點,他建議今后的研究從細胞學和分子學角度更深一步地研究運動與動脈粥樣硬化的關系,打破了以往研究對于運動和動脈粥樣硬化的認知,提供了一個新的研究角度。
隨著人們對動脈粥樣硬化發(fā)病機制的進一步了解,以及診斷技術的不斷發(fā)展,斑塊逆轉的研究變得更加成熟。動脈粥樣硬化逆轉包括兩個方面:1)斑塊面積縮小,2)斑塊的穩(wěn)定性增加[2]。斑塊逆轉不僅存在于動脈管腔和斑塊大小的改變,更存在于動脈粥樣硬化形成的每一步中,是斑塊形態(tài)學和組成成分的共同改變,是斑塊從較容易破裂的表現(xiàn)型,向較不容易破裂的表現(xiàn)型發(fā)展的一個過程。
眾所周知,作為維持血管穩(wěn)態(tài)的主要調節(jié)因子,內皮細胞維持著血管依賴性收縮功能和舒張功能的平衡,抑制和刺激平滑肌細胞增殖和遷移,以及血栓形成和纖維蛋白溶解,當這種平衡紊亂時,會發(fā)生內皮功能障礙,從而導致動脈血管壁受損[6]。人們普遍認為,動脈粥樣硬化發(fā)病機制中的早期病變特征就是內皮細胞功能障礙,表現(xiàn)為:1)內皮介導的血管舒張功能降低;2)內皮細胞更新增強;3)內皮細胞的粘附分子和其他炎癥基因的表達增加;4)氧化應激增加;5)內皮屏障的滲透特性增加等等[21]。
研究表明,正常健康的內皮細胞自身就有抗動脈粥樣硬化的調節(jié)機制[45]。但是不運動或者靜坐少動的生活方式被認為是導致動脈粥樣硬化和心血管并發(fā)癥中代謝紊亂發(fā)生的獨立危險因素,會刺激內膜過度氧化[3]。隨著年齡的增加,人的內皮依賴性血管舒張功能會逐漸下降,而規(guī)律的有氧運動可以維持并減緩內皮依賴性血管舒張功能下降的趨勢[7]。研究表明,在患有冠狀動脈疾病的人中,運動訓練逆轉了內皮細胞功能障礙[14]。運動也可以減少動脈壁中的超氧化物產生,增強抗氧化能力并逆轉膠原含量,降低oxLDL形成和動脈內膜中巨噬細胞積聚的可能性[5,38]。總而言之,運動通過調節(jié)機體的氧化應激反應,逆轉失衡的內皮依賴性收縮和舒張功能,減少內皮細胞功能障礙的程度,從而逆轉動脈粥樣硬化。
在運動過程中,心輸出量增加,血液在動脈壁的內皮細胞表面上產生縱向應力,并誘導內皮依賴性血管舒張,流向骨骼肌的血液增加,這種縱向應力稱為內皮細胞剪切應力(endothelial shear stress,ESS)。運動誘導內皮細胞產生高剪切應力,通過降低細胞表面粘附分子,激活內皮型一氧化氮合酶(endothelial NO synthase,eNOS)磷酸化通路產生一氧化氮(nitric oxide,NO)以及降低血管緊張素II的1型受體3條途徑來產生有益的心血管效應,從而達到抗動脈粥樣硬化的作用。
細胞粘附分子(cell adhesion molecules,CAMs)是單核細胞附著于內皮細胞的關鍵參與者[33]。血流紊亂或低剪切應力會誘導粘附分子(細胞內粘附分子-1,血管細胞粘附分子-1)增加,趨化因子(單核細胞趨化蛋白-1、白細胞介素)增加,白細胞募集和浸潤增加,這是斑塊形成的早期過程[37]。研究表明,細胞粘附分子的粘附性可以通過增加剪切壓力和運動訓練來降低,運動可以降低細胞內皮素-1(endothefin,ET-1)和血管細胞粘附分子-1(VCAM-1)[21]、粘附分子MAC-1和VLA-4[33]、細胞間粘附分子-1(ICMA-1)的表達[38],從而保護內皮功能,減少單核細胞粘附和趨化性。
大量研究表明,剪切應力引起的血管舒張主要是圍繞著NO和氧化應激之間的平衡展開的。剪切應力通過機械感受器刺激內皮細胞膜,高剪切應力會引起機體的蛋白激酶B(protein kinase B,又稱Akt)含量增加,Akt通過Akt/eNOS通路,誘導eNOS磷酸化,增加eNOS活性,增加NO生物利用度[20,45]。而冠狀血管舒張功能主要依賴于一氧化氮的生物利用度,NO作為一種重要的內源性血管擴張劑,還可以抑制血管平滑肌細胞增殖和血栓形成[38],抑制低密度脂蛋白的氧化[6],同時有利于內皮細胞存活。運動產生的高剪切應力,通過NO調節(jié)內皮依賴性舒張功能,從而穩(wěn)定和逆轉動脈粥樣硬化斑塊。
由久坐的生活方式引起的低剪切應力不能刺激Akt/eNOS通路產生足夠的NO,并促進煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamideadeninedinucleotidephosphate,NADPH)氧化酶亞基的上調,增加p47亞基轉移至膜,導致NADPH氧化酶活性增加[42],在不活動的小鼠體內[20]和冠狀動脈疾病患者的冠狀動脈中[40]均可發(fā)現(xiàn),NADPH氧化酶的活性增加,從而增加了血管活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)的產生,ROS引起機體氧化應激,產生的氧自由基影響NO合成酶的活性并與NO反應,快速使NO失活從而降低NO的生物利用度,導致血管的舒張功能降低。氧自由基生成和分解之間的微妙平衡受到酶促抗氧化系統(tǒng)(超氧化物歧化酶和過氧化氫酶等)的調節(jié),該系統(tǒng)可以降低機體的氧化應激反應,保護細胞免受ROS的侵襲[22]。當ROS和NO之間的平衡被破壞,就會引起內皮細胞功能紊亂,加速動脈粥樣硬化病灶的形成。大量臨床和實驗研究證明了規(guī)律的體力活動通過增加血管剪切應力使eNOS磷酸化,增加脈管系統(tǒng)中NO釋放和超氧化物歧化酶活性,降低NADPH氧化酶和ROS,重新調整了NO產生和NO失活之間的平衡,使冠狀動脈內皮的抗氧化作用增加并產生內皮依賴性舒張,有效地改善機體氧化應激,從而逆轉動脈粥樣硬化[13,15,20,45]。
內源性血管緊張素II(angiotensin II,AngII)是機體內促進血管收縮的主要物質。在血管壁中,血管緊張素II不僅在平滑肌細胞表面通過與AngII的1型受體(angiotensin II type 1 receptors,AT1R)結合直接產生血管收縮作用,而且通過激活NADPH氧化酶而增加ROS的數(shù)量,促進炎癥和動脈粥樣硬化。運動激活剪切應力,降低內皮細胞AT1R表達,減少內皮依賴性血管收縮功能,起到抗動脈粥樣硬化作用[2,28,22,33]。
圖1 運動對氧化應激的影響Figure 1 Effect of Exercise on Oxidative Stress
大量研究表明,慢性全身性炎癥促進動脈粥樣硬化和內皮功能障礙的發(fā)生。動脈粥樣硬化是由巨噬細胞介導的炎癥性病變,靜坐少動的生活方式引起代謝紊亂,導致脂肪組織與浸潤性巨噬細胞聚集在動脈斑塊中,并釋放導致?lián)p傷的腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor α,TNF-α)。循環(huán)中的TNF-α會直接對機體產生多種影響,如胰島素抵抗、氧化應激、內皮功能紊亂、血管損傷和斑塊破裂[34,39]。研究表明,12周的高強度有氧訓練可減少健康成人血液中由脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)刺激單核細胞引發(fā)的TNF-α釋放[39],運動可通過阻止TNF-α過量釋放而起到抗動脈粥樣硬化作用。
另一方面,單核細胞在與特定刺激物(如Th1和Th2細胞因子)接觸后可分化為兩種巨噬細胞亞型。Th1細胞因子誘導單核細胞分化成促炎M1型巨噬細胞,M1型巨噬細胞殺死微生物和腫瘤細胞,并產生TNF-α等促炎癥細胞因子。Th2細胞因子誘導單核細胞分化成抗炎M2型巨噬細胞,M2型巨噬細胞產生抗炎介質如IL-10、IL-1ra和轉化生長因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)來抑制炎癥和適應性Th1反應,清除組織碎片并促進血管生成、組織重塑和修復。動脈粥樣硬化這類炎癥性疾病,不僅可能由持續(xù)的M1型巨噬細胞促炎癥反應引起,還可能由M2型巨噬細胞抗炎癥控制機制的失敗引起[25,42]。巨噬細胞有一定的功能可塑性,具有在M1和M2型激活狀態(tài)之間轉換的能力[36],所以運動可以調節(jié)巨噬細胞的亞型。研究表明,低強度運動,每周3次步行10000步[48],可以促進M2型巨噬細胞極化,增加M2特異性標志物以及減少M1特異性標志物和Th1特異性細胞因子,這表明運動減少了由M1型巨噬細胞引起的促炎癥功能,增加了M2型巨噬細胞介導的抗炎癥功能,為機體提供了良好的抗炎癥環(huán)境,從而逆轉了由于巨噬細胞亞型引起的動脈粥樣硬化的炎癥反應。
研究表明,規(guī)律運動可以控制慢性低度全身炎癥性疾病,可以通過減少內臟脂肪,在運動后誘導機體產生消炎環(huán)境來產生抗炎作用。近些年來,運動對動脈粥樣硬化逆轉的研究更多地轉移到對骨骼肌的關注上,運動過程中肌纖維產生細胞因子白細胞介素6(interleukin 6,IL-6)引發(fā)的抗炎反應。IL-6在循環(huán)系統(tǒng)中刺激其他抗炎細胞因子如IL-1ra和IL-10的產生,并抑制促炎因子TNF-α產生,這些抗炎細胞因子可以增加胰島素敏感性,增強脂質轉換,刺激脂肪分解以及脂肪氧化,并抑制脂肪組織和巨噬細胞產生TNF-α[34]。而Pedersen等人[31]認為,收縮的骨骼肌是一種新的內分泌器官,它釋放出具有抗炎作用的“肌動蛋白”激素,肌動蛋白對內臟脂肪和其他異位脂肪沉積物施加特定的內分泌作用,促進脂肪氧化,為運動影響新陳代謝并發(fā)揮抗炎作用的機制提供了新的概念。
內源性血管緊張素II為強效血管收縮劑,能引起小動脈收縮。血管緊張素II可能通過影響促炎性趨化因子的表達,影響巨噬細胞向血管壁的募集和活化,研究表明,AngII通過增加單核細胞趨化蛋白-1的表達,使Th1型淋巴細胞通過激活巨噬細胞并在“損傷”部位募集吞噬細胞參與炎癥的調節(jié)。在獨立于其血流動力學效應的前提下,血管緊張素II通過激活淋巴細胞向促炎性Th1型轉化,誘導斑塊從比較穩(wěn)定的狀態(tài)向破裂轉變[26]。較大的斑塊負荷和較低的局部內皮剪切應力同樣會促進動脈粥樣硬化斑塊擴大和血管內腔狹窄[41]。巨噬細胞釋放過量的TNF-α也會引發(fā)動脈壁的炎性反應和斑塊破裂[44]。
脆弱的斑塊有許多組織學特征,包括膠原蛋白和彈性蛋白含量減少,平滑肌細胞數(shù)量少,較大的壞死核心,巨噬細胞過度積累和纖維帽變薄等[17]。而運動通過減少斑塊負荷,增厚纖維帽,降低血管膜外層炎癥反應,減少主動脈斑塊中的炎性巨噬細胞含量,增加平滑肌細胞含量等途徑防止動脈粥樣硬化斑塊破裂[32]。
運動防止動脈粥樣硬化斑塊擴大和破裂的作用,主要表現(xiàn)在基質金屬蛋白酶和膽固醇的逆向轉運(reverse cholesterol transport,RCT)兩方面?;|金屬蛋白酶(MMPs)會降解斑塊中的膠原蛋白,導致斑塊中膠原-彈性蛋白比失衡,誘導動脈粥樣硬化斑塊破裂。在自發(fā)性高血壓大鼠模型中,盡管運動組與安靜組之間缺乏顯著性,但運動組大鼠比安靜組要多40%的彈性蛋白,這表明運動逆轉了彈性蛋白的消耗[27]。在小鼠實驗中,運動降低了血漿金屬蛋白酶MMP-2、MMP-3、MMP-8以及MMP-9活性,增加了血漿基質金屬蛋白酶的組織抑制劑(tissue inhibitor of matrix metalloproteinase,TIMP)的活性,顯著增加動脈粥樣硬化斑塊中膠原蛋白和彈性蛋白,降低了斑塊中巨噬細胞濃度,增加纖維帽厚度,減少內膜彈性層破裂,減少動脈粥樣硬化斑塊大小[17,18]。
另一方面,運動可能通過膽固醇逆向轉運和脂蛋白清除來達到其抗動脈粥樣硬化作用。膽固醇逆向轉運[35]是一種抗動脈粥樣硬化機制,可以將動脈巨噬細胞中的膽固醇轉移到肝臟排泄至膽汁和糞便中,運動加速了膽固醇從巨噬細胞向肝臟的運輸。運動2周的小鼠[47]肝臟顯示出清道夫受體B1(scavenger receptor B1,SR-B1)和低密度脂蛋白受體急劇增加以及乙酰LDL受體基因表達的降低。因此,運動可以通過膽固醇逆向轉運來預防和逆轉動脈粥樣硬化。
規(guī)律的體力活動在抗動脈粥樣硬化過程中(如動脈壁重塑、調節(jié)斑塊大小和巨噬細胞功能)賦予多種多效性效應。運動干預作用的大小與運動項目、運動強度和運動頻率有關??傮w而言,規(guī)律的低/中等強度有氧運動有助于減少動脈粥樣硬化的發(fā)病率[5]。早在1993年,Hambrecht等人[16]就開始了對逆轉動脈粥樣硬化斑塊的運動強度的研究,研究結果表明,實現(xiàn)冠狀動脈粥樣硬化的逆轉在體力活動方面要求很高,每周至少花費1 500 kcal才可以控制動脈粥樣硬化進程,并且每周5~6 h的大強度運動,運動量達到2 200 kcal時才會誘導動脈粥樣硬化斑塊狹窄發(fā)生逆轉。Madssen等人[24]研究了不同運動訓練方案對斑塊逆轉的影響,結果顯示在有氧間歇運動和中等強度運動的患者之間,冠狀動脈斑塊結構或形態(tài)的改變沒有明顯差異,但是常規(guī)有氧運動和藥物治療聯(lián)合干預12周,可誘導血管內超聲定義的冠狀動脈病灶中的壞死核心和斑塊負荷的中度逆轉。目前為止,可以肯定的是,運動肯定會在一定程度上逆轉動脈粥樣硬化斑塊,但是對于什么運動類型、強度、頻率才能促使動脈粥樣硬化斑塊逆轉還沒有定論,值得更深一步的探討。
運動逆轉動脈粥樣硬化斑塊的機制是復雜的,大量的運動和斑塊逆轉的研究都存在以下這些問題:1)干預手段過多,少有文章單獨探討運動和斑塊逆轉的直接關系;2)由于診斷技術的限制,大多數(shù)分子學機理研究都是以動物為研究對象,并不能直接應用在人體上;3)多數(shù)對運動和斑塊逆轉關系的實驗研究,僅從一個或者幾個斑塊逆轉角度進行機制探討,缺少系統(tǒng)歸納以及對不同生物因子之間相互作用的研究。
隨著診斷技術和科學研究的不斷發(fā)展,人們對于斑塊逆轉的機制也在不斷的完善,運動對動脈粥樣硬化斑塊逆轉產生影響的途徑也在不斷發(fā)展,從最初的調節(jié)血脂代謝和逆轉動脈狹窄,到調節(jié)氧化應激、炎癥反應,阻止斑塊擴大和破裂,再到至今仍然存有爭議的運動與斑塊逆轉的“劑量-反應關系”,研究內容在不斷擴展,促使動脈粥樣硬化斑塊逆轉的運動類型、運動強度、運動頻率及其機制,有待進一步的探究。
[1]陳偉偉,高潤霖,劉力生,等.《中國心血管病報告2017》概要[J].中國循環(huán)雜志,2018,33(1):1-8.
[2]王姍,孫桂波,羅云,等.動脈粥樣硬化斑塊逆轉的研究進展[J].中國藥理學通報,2016,32(8):1059-1063.
[3]BOOTH F W,LAVE M J,LEES S J,et al.Reduced physical activity and risk of chronic disease:the biology behind the consequences[J].Eur J Appl Physiol,2008,102(4):381-390.
[4]CESAR L,SUAREZ S V,ADI J,et al.An essential role for diet in exercise-mediated protection against dyslipidemia,inflammation and atherosclerosis in ApoE(-)/(-)mice[J].Plos One,2011,6(2):e17263.
[5]CHERNYAVSKIY I,VEERANKI S,SEN U,et al.Atherogenesis:hyperhomocysteinemia interactions with LDL,macrophage function,paraoxonase 1,and exercise[J].Ann N YAcad Sci,2016,1363(1):138-154.
[6]DAVIGNON J,GANZ P.Role of endothelial dysfunction in atherosclerosis[J].Circulation,2004,109(23 Suppl 1):III27-32.
[7]DESOUZA C A,SHAPIRO L F,CLEVENGER C M,et al.Regularaerobic exercise prevents and restores age-related declines in endothelium-dependent vasodilation in healthy men[J].Circulation,2000,102(12):1351-1357.
[8]FRANKLIN B A,KAHN J K.Delayed progression or regression of coronary atherosclerosis with intensive risk factor modification.Effects of diet,drugs,and exercise[J].Sports Med,1996,22(5):306-320.
[9]GABRIEL H H,HEINE G,KROGER K,et al.Exercise and atherogenesis:where is the missing link?[J].Exe Immunol Rev,1999,5(4):96-102.
[10]GALKINA E,LEY K.Immune and inflammatory mechanisms of atherosclerosis[J].AnnuRevImmunol,2009,27(Suppl1):165-197.
[11]GARELNABI M,MAHINI H,WILSON T.Quercetin intake with exercise modulates lipoprotein metabolism and reduces atherosclerosis plaque formation[J].J Int Soc Sports Nutr,2014,11(1):22-28.
[12]GLASS C K,WITZTUM J L.Atherosclerosis:the road ahead[J].Cell,2001,104(4):503-516.
[13]GREEN D J,MAIORANA A,O'DRISCOLL G,et al.Effect of exercise training on endothelium-derived nitric oxide function in humans[J].J Physiol,2004,561(1):1-25.
[14]HAMBRECHT R,WOLF A,GIELEN S,et al.Effect of exercise on coronary endothelial function in patients with coronary artery disease[J].N Engl J Med,2000,342(7):454-460.
[15]HAMBRECHT R,ADAMS V,ERBS S,et al.Regular physical activity improves endothelial function in patients with coronary artery disease by increasing phosphorylation of endothelial nitric oxide synthase[J].Circulation,2003,107(25):3152-3158.
[16]HAMBRECHT R,NIEBAUER J,MARBURGER C,et al.Various intensities of leisure time physical activity in patients with coronary artery disease:Effects on cardiorespiratory fitness and progression of coronary atherosclerotic lesions[J].J Am Coll Cardiol,1993,22(2):468-477.
[17]KADOGLOU N P,KOSTOMITSOPOULOUS N,KAPELOUZOU A,et al.Effects of exercise training on the severity and composition of atherosclerotic plaque in apoE-deficient mice[J].J Vasc Res,2011,48(4):347-356.
[18]KADOGLOU NP,MOUSTARDAS P,KAPELOUZOU A,et al.Theanti-inflammatory effectsofexercise training promote atherosclerotic plaque stabilization in apolipoprotein E knockout mice with diabetic atherosclerosis[J].Eur J Histochem,2013,57(1):16-23.
[19]KRAMSCH D M,ASPEN A J,ABRAMOITZ B M,et al.Reduction of coronary atherosclerosis by moderate conditioning exercise in monkeys on an atherogenicdiet[J].N Engl J Med,1981,305(25):1483-1489.
[20]LAUFS U,WASSMANN S,CZECH T,et al.Physical inactivity increases oxidative stress, endothelial dysfunction, and atherosclerosis[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol,2005,25(4):809-814.
[21]LAUGHLIN M H,EWCOMER SC,BENDER S B.Importance of hemodynamic forces as signals for exercise-induced changes in endothelial cell phenotype[J].J Appl Physiol,2008,104(3):588-600.
[22]LINKE A,ERBS S,HAMBRECHT R.Exercise and the coronary circulation-alterations and adaptations in coronary artery disease[J].Prog Cardiovasc Dis,2006,48(4):270-284.
[23]LUSIS AJ,MAR R,PAJUKANTA P.Genetics of atherosclerosis[J].Annu Rev Genomics Hum Genet,2004,5:189-218.
[24]MADSSEN E,MOHOLDT T,VIDEM V,et al.Coronary atheromaregression and plaque characteristicsassessed by grayscale and radiofrequency intravascularultrasound after aerobic exercise[J].Am J Cardiol,2014,114(10):1504-1511.
[25]MANTOVANI A,SICA A,SOZZANI S,et al.The chemokine system in diverse forms of macrophage activation and polarization[J].Trends Immunol,2004,25(12):677-686.
[26]MAZZOLAIL,DUCHOSALMA,KORBERM,etal.Endogenous angiotensin II induces atherosclerotic plaque vulnerability and elicits a Th1 response in ApoE-/-mice[J].Hypertension,2004,44(3):277-282.
[27]MORAES-TEIXEIRA JDA,FELIX A,FERNANDES-SANTOS C,et al.Exercise training enhances elastin,fibrillin and nitric oxide in the aorta wall of spontaneously hypertensive rats[J].Exp Mol Pathol,2010,89(3):351-357.
[28]NAPOLI C,D'ARMIENTO F P,MANCINI F P,et al.Fatty streak formation occurs in human fetal aortas and is greatly enhanced by maternal hypercholesterolemia.Intimalaccumulation oflow density lipoprotein and its oxidation precede monocyte recruitment into early atherosclerotic lesions[J].J Clin Invest,1997,100(11):2680-2690.
[29]NAPOLI C,WILLIAMS-IGNARRO S,NIGRIS F D,et al.Physical training and metabolic supplementation reduce spontaneous atherosclerotic plaque rupture and prolong survival in hypercholesterolemic mice[J].Proc Natl Acad Sci USA,2006,103(27):10479-10484.
[30]ORNISH D,BROWN S E,SCHERWITZ L W,et al.Can lifestyle changes reverse coronary heart disease?The Lifestyle Heart Trial[J].Lancet,1990,336(8708):129-133.
[31]PEDERSEN B K.The diseasome of physical inactivity-and the role of myokines in muscle-fat cross talk[J].J Appl Physiol,2010,587(23):5559-5568.
[32]PELLEGRIN M,ALONSO F,AUBERT J F,et al.Swimming prevents vulnerable atherosclerotic plaque development in hypertensive 2-kidney,1-clip mice by modulating angiotensin II type 1 receptor expression independently from hemodynamic changes[J].Hypertension,2009,53(5):782-789.
[33]PESCHEL T,SIXT S,BEITZ F,et al.High,but not moderate frequency and duration of exercise training induces downregulation of the expression of inflammatory and atherogenic adhesion molecules[J].Eur J Cardiovasc Prev Rehabil,2007,14(3):476-482.
[34]PETERSEN A M,PEDERSEN B K.The anti-inflammatory effect of exercise[J].JAppl Physiol,2005,98(4):1154-1162.
[35]PINTO P R,ROCCO D D,OKUDA L S,et al.Aerobic exercise training enhancesthe in vivo cholesteroltrafficking from macrophages to theliver independently of changes in the expression of genes involved in lipid flux in macrophages and aorta[J].Lipids Health Dis,2015,14(1):1-12.
[36]PORCHERAY F,VIAUD S,RIMANIO A C,et al.Macrophage activation switching:an asset for the resolution of inflammation[J].Clin Exp Immunol,2010,142(3):481-489.
[37]RAMKHELAWON B,VILAR J,RIVAS D,et al.Shear Stress Regulates Angiotensin Type 1 Receptor Expression in Endothelial Cells[J].Circ Res,2009,105(9):869-875.
[38]SHIMADA K,MIKAMI Y,MURAYAMA T,et al.Atherosclerotic plaques induced by marble-burying behavior are stabilized by exercise training in experimental atherosclerosis[J].Int J Cardiol,2011,151(3):284-289.
[39]SLOAN R P,SHAPIRO P A,DEMEERSMAN R E,et al.Aerobic exercise attenuates inducible TNF production in humans[J].J Appl Physiol,2007,103(3):1007-1011.
[40]SPIEKERMANN S,LANDMESSER U,DIKALOV S,et al.Electron spin resonance characterization of vascular xanthine and NAD(P)H oxidase activity in patients with coronary artery disease: relation to endothelium-dependent vasodilation[J].Circulation,2003,107(10):1383-1389.
[41]STONE P H,SAITO S,TAKAHASHI S,et al.Prediction of progression of coronary artery disease and clinical outcomes using vascular profiling of endothelial shear stress and arterial plaque characteristics:the PREDICTION Study[J].Circulation,2013,127(10):172-181.
[42]SZOSTAK J,LAURANT P.The forgotten face of regular physical exercise:a'natural'anti-atherogenic activity[J].Clin Sci,2011,121(3):91-106.
[43]TANI S,NAGAO K,ANAZAWA T,et al.Coronary plaque regression and lifestyle modification in patients treated with pravastatin.-Assessment mainly by daily aerobic exercise and an increase in the serum level of high-density lipoprotein cholesterol[J].Circ J,2010,74(5):954-961.
[44]UZUI H,HARPF A,LIU M,et al.Increased expression of membrane type 3-matrix metalloproteinase in human atherosclerotic plaque:role of activated macrophages and inflammatory cytokines[J].Circulation,2002,106(24):3024-3030.
[45]VANE J R,ANGGARD E E.Regulatory functions of the vascular endothelium[J].N Engl J Med,1990,323(1):27-36.
[46]VIRMANI R,KOLODGIE F D,BURKE A P,et al.Lessons from sudden coronary death:a comprehensive morphological classification scheme for atherosclerotic lesions[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol,2000,20(5):1262-1275.
[47]WEI C,PENUMETCHA M,SANTANAM N,et al.Exercise mightfavor reverse cholesterol transport and lipoprotein clearance: Potential mechanism for its anti-atherosclerotic effects[J].Biochim BiophysActa,2005,1723(1):124-127.
[48]YAKEU G,BUTCHER L,ISA S,et al.Low-intensity exercise enhances expression of markers of alternative activation in circulating leukocytes:roles of PPARγ and Th2 cytokines[J].Atherosclerosis,2010,212(2):668-673.