高原訓(xùn)練對(duì)心臟功能的影響

謝謙梅,馮淑娟,甘春龍

(1.江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇句容 212400;2.吉林大學(xué)體育學(xué)院,吉林長(zhǎng)春 130021;貴州體育科研所,貴州貴陽(yáng) 550002)

XIE Qianmei1,FENG Shu juan2,GAN Chun long3

(1.Jiangsu Polytechnic College of Agriculture and Forestry,Jurong 212400,Jiangsu,China;2.Sports College,Jilin University,Changchun 130021,Jilin,China;

3.Guizhou Institute of Sports Science,Guiyang 550002,Guizhou,China)

高原訓(xùn)練對(duì)心臟功能的影響

謝謙梅1,馮淑娟2,甘春龍3

(1.江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇句容 212400;2.吉林大學(xué)體育學(xué)院,吉林長(zhǎng)春 130021;貴州體育科研所,貴州貴陽(yáng) 550002)

對(duì)高原訓(xùn)練對(duì)心臟功能的影響的相關(guān)研究成果進(jìn)行綜述,主要從高原訓(xùn)練對(duì)心率、心電圖、左心室功能、右心室功能和心臟內(nèi)分泌功能等方面的影響進(jìn)行了闡述。分析總結(jié)相關(guān)文獻(xiàn)得出:高原訓(xùn)練初期,會(huì)引起心率的升高,每搏量的下降,心功能下降;高原訓(xùn)練后,存在三種情況:①泵功能加強(qiáng),收縮功能加強(qiáng),舒張功能不變;②泵功能加強(qiáng),舒張功能加強(qiáng),收縮功能不變;③心臟功能無顯著變化。

高原訓(xùn)練;心臟功能;綜述

XIE Qianmei1,FENG Shu juan2,GAN Chun long3

(1.Jiangsu Polytechnic College of Agriculture and Forestry,Jurong 212400,Jiangsu,China;2.Sports College,Jilin University,Changchun 130021,Jilin,China;

3.Guizhou Institute of Sports Science,Guiyang 550002,Guizhou,China)

在高原的特定環(huán)境下進(jìn)行訓(xùn)練,運(yùn)動(dòng)員要承受環(huán)境缺氧和運(yùn)動(dòng)缺氧的雙重刺激,這些刺激作用于運(yùn)動(dòng)員,將促使運(yùn)動(dòng)員產(chǎn)生強(qiáng)烈的應(yīng)激反應(yīng)以調(diào)動(dòng)體內(nèi)的機(jī)能潛力,從而導(dǎo)致機(jī)體將通過一系列適應(yīng)性生理反應(yīng)來應(yīng)對(duì)低氧刺激。作為血液循環(huán)系統(tǒng)的一個(gè)重要器官——心臟,其功能對(duì)運(yùn)動(dòng)能力的影響很大,而在低氧刺激下也會(huì)產(chǎn)生一系列變化。本文結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外的研究進(jìn)展,對(duì)高原訓(xùn)練對(duì)心臟功能的影響進(jìn)行論述,旨在為這一領(lǐng)域的進(jìn)一步研究提供參考。

1 高原訓(xùn)練對(duì)心率的影響

研究發(fā)現(xiàn),運(yùn)動(dòng)員上到高原初期心率略有上升,升高的程度視不同項(xiàng)目、不同個(gè)體存在一定的差異。剛到高原初期心率的增加是由于多種因素引起的。通過心臟交感神經(jīng)和腎上腺素刺激心臟的β-腎上腺素能受體的產(chǎn)生是促使高原時(shí)安靜和次大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)心率增加的主要原因[1]。而且研究表明,在短期和長(zhǎng)期高原暴露時(shí)交感神經(jīng)系統(tǒng) (SNS)被激活,SNS中α-腎上腺素能受體也可能在高原服習(xí)中調(diào)節(jié)心率起作用。另外,在高原安靜和運(yùn)動(dòng)時(shí)心率的增加可能部分是由于副交感神經(jīng)作用的減弱。通過高原訓(xùn)練后,基礎(chǔ)心率會(huì)逐漸下降。一般認(rèn)為,上高原初期,運(yùn)動(dòng)員基礎(chǔ)心率升高是對(duì)低氧環(huán)境的代償,高原訓(xùn)練后期的下降,則是運(yùn)動(dòng)員心力儲(chǔ)備能力增強(qiáng)的表現(xiàn)[2]。

2 高原訓(xùn)練對(duì)心電圖的影響

心電圖是反映運(yùn)動(dòng)員心臟功能的常用指標(biāo),高原氧分壓降低,對(duì)心電圖會(huì)產(chǎn)生一定的影響。對(duì)于高原訓(xùn)練期間運(yùn)動(dòng)員的心電圖調(diào)查發(fā)現(xiàn),高原心電圖異常呈一定規(guī)律,高原早期心電圖以心臟起博機(jī)制異常為主,表現(xiàn)為各種心律失常,如逸博、提早搏動(dòng)和左房心律等。反映出運(yùn)動(dòng)員對(duì)高原缺氧環(huán)境的適應(yīng)不全和植物神經(jīng)調(diào)節(jié)功能失調(diào)。高原訓(xùn)練的中、后期,心電圖改變主要以心臟傳導(dǎo)障礙、復(fù)極失常為主,表現(xiàn)為傳導(dǎo)時(shí)間延長(zhǎng),復(fù)極失常、ST-T段異常等心肌缺血性改變,反應(yīng)出高訓(xùn)強(qiáng)化期大負(fù)荷訓(xùn)練導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)員心臟負(fù)荷過重,心肌有不同程度的缺血性改變[3-5]。

在高原環(huán)境下,心臟處于缺氧狀態(tài),運(yùn)動(dòng)負(fù)荷又加劇了運(yùn)動(dòng)員心肌的缺氧,在缺氧狀態(tài)下易引起心肌缺血性改變,從而表現(xiàn)出心電圖的異常。但是高原訓(xùn)練對(duì)于心電圖的改變一般都不屬于性質(zhì)嚴(yán)重的改變,對(duì)心功能及心臟儲(chǔ)備力的近期影響不明顯。李俊濤等[6]通過對(duì)優(yōu)秀女子中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行 4周低氧訓(xùn)練后也發(fā)現(xiàn),與低氧訓(xùn)練前相比,H iH iLo組和LoH i組心電圖∑T/R的變化無顯著差異,結(jié)果提示低氧訓(xùn)練對(duì)心臟功能無不良影響。

另外,研究發(fā)現(xiàn)高原心電圖的變化主要與負(fù)荷的大小有關(guān),心電圖異常的發(fā)生率高低與強(qiáng)度訓(xùn)練的大小是一致的[7]。速度、速度耐力訓(xùn)練后心電圖異常率稍高于無氧閾訓(xùn)練、一般有氧訓(xùn)練后,T波改變、節(jié)律改變和 T波伴節(jié)律改變的發(fā)生率在強(qiáng)度訓(xùn)練后高于一般耐力訓(xùn)練后。而傳導(dǎo)阻滯和 T波低平伴傳導(dǎo)改變的發(fā)生率則是一般耐力訓(xùn)練后高于強(qiáng)度訓(xùn)練后。運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)能力在調(diào)整期心電圖改變發(fā)生率低時(shí)最好,訓(xùn)練強(qiáng)度降低心電異常得到改善運(yùn)動(dòng)能力也提高。因此,可據(jù)此監(jiān)測(cè)高原強(qiáng)化訓(xùn)練對(duì)機(jī)體的刺激程度或提示訓(xùn)練后疲勞的消除速度。

3 高原訓(xùn)練對(duì)左心室功能的影響

3.1 高原訓(xùn)練初期左心室功能下降

研究發(fā)現(xiàn),高原訓(xùn)練初期,左心室功能會(huì)明顯下降。W ilber等[8]認(rèn)為高原 (常壓低氧)條件下按常壓常氧時(shí)的乳酸閾強(qiáng)度進(jìn)行一次長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng) (50英里的實(shí)驗(yàn)室自行車實(shí)驗(yàn))可引起心功能急性損傷,表現(xiàn)為高原訓(xùn)練 48h后短軸縮短率 (FS)和射血分?jǐn)?shù) (EF)顯著下降。馬福海[9]研究發(fā)現(xiàn)在低海拔地區(qū)運(yùn)動(dòng)員急進(jìn)高原參加為期 9天的多巴 (2366m)-拉薩 (3780m)青藏高原自行車?yán)惼陂g,賽后與賽前相比,心率 (HR)、每搏量 (SV)、心輸出量 (CO)、每搏指數(shù) (SI)以及心指數(shù) (C I)持續(xù)下降,差異顯著,心臟功能明顯降低。李春伶等[10-11]研究報(bào)道,新進(jìn)藏士兵在進(jìn)行隊(duì)列訓(xùn)練為主的內(nèi)容后,左室舒張末期容積 (EDV)、EF、FS等指標(biāo)顯著降低,左心室收縮功能下降。對(duì)于心臟功能的降低,一般認(rèn)為主要受體內(nèi)水分的下降,血漿和血容量大量減少,血粘度升高,外周阻力增大,有效循環(huán)血量不足等所致。而心肌收縮功能,與心肌本身的組織結(jié)構(gòu)、代謝狀況、神經(jīng)體液因素、前后負(fù)荷等有關(guān)。在高原環(huán)境下,心肌內(nèi)無氧代謝增強(qiáng),能量產(chǎn)生減少,必然導(dǎo)致心肌收縮力減弱。而且急性缺氧訓(xùn)練會(huì)使心肌細(xì)胞釋放心肌肌鈣蛋白 T發(fā)生顯著增加,從而對(duì)心肌細(xì)胞造成一定的損傷[12]。這也提示在進(jìn)入高原訓(xùn)練或比賽前應(yīng)有一個(gè)適應(yīng)性訓(xùn)練過程,以便減輕心臟負(fù)荷,改善心肺循環(huán)功能。

3.2 高原訓(xùn)練增強(qiáng)左心室的泵功能

雖然初期進(jìn)入高原會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的心臟功能產(chǎn)生一些不利影響,但進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn),通過一段時(shí)間的高原訓(xùn)練以后,運(yùn)動(dòng)員的心臟功能會(huì)有所改善,如劉波等[13]對(duì)滑雪運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行 42天高原訓(xùn)練后發(fā)現(xiàn),心輸出量、每搏輸出量、左室射血分值和心室縮短率 4項(xiàng)測(cè)值均明顯高于高原訓(xùn)練前的測(cè)值。樊蓉蕓等[14]研究發(fā)現(xiàn)高原運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過西寧、西安各為 4周和 3周的兩次交替訓(xùn)練 (共 14周),SV、CO增加,HR下降,有利于減少心肌自身耗氧的情況下,提高心臟輸出功能,是心力儲(chǔ)備增加的表現(xiàn),心臟泵血功能增強(qiáng)。對(duì)于心臟功能的改善主要表現(xiàn)為 SV、CO等顯著增加,增強(qiáng)了心臟的泵血功能。其原因可能是因?yàn)檠簲y氧能力得到提高,還可能是血液中氧含量增加和/或運(yùn)動(dòng)肌肉對(duì)氧抽吸能力的增

強(qiáng)[15-16]。

3.3 高原訓(xùn)練增強(qiáng)左心室的收縮功能

心臟的泵血功能是由心臟的收縮舒張共同完成的。一些研究發(fā)現(xiàn),通過高原訓(xùn)練后,心臟功能的增強(qiáng)主要表現(xiàn)為心臟收縮功能的加強(qiáng)。Y L iu等[17]研究發(fā)現(xiàn),優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員在高住低練訓(xùn)練結(jié)束后,左心室收縮末期內(nèi)徑比對(duì)照組小,短軸縮短率和射血分?jǐn)?shù)比對(duì)照組各自增加了 9%和 17%,射血前期 /射血時(shí)間也明顯減少了,每搏量和心輸出量增加了,這些結(jié)果提示高住低練通過增加左心室收縮力改善了心臟收縮功能。Svedenhag等[18]研究發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀滑雪運(yùn)動(dòng)員在 1 900米高原進(jìn)行 1個(gè)月訓(xùn)練后,左心室肌肉質(zhì)量增加,有助于心臟功能的改善。李俊濤等[19]觀察了低住高練對(duì)優(yōu)秀女子中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員心功能的影響。結(jié)果顯示,低氧訓(xùn)練結(jié)束后,室間隔舒張末期厚度、左室后壁收縮末期厚度在安靜狀態(tài)下較低氧訓(xùn)練前增加,左心室收縮末期內(nèi)徑在安靜狀態(tài)及運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的狀態(tài)下較低氧訓(xùn)練前明顯減小,左心室收縮末期容積在運(yùn)動(dòng)負(fù)荷狀態(tài)下較低氧訓(xùn)練前減小,左室短軸縮短率和射血分?jǐn)?shù)在運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的狀態(tài)下較低氧訓(xùn)練前增加,提示與低氧訓(xùn)練前相比,低氧訓(xùn)練后左心室收縮功能增強(qiáng),獲得良好的心臟適應(yīng)性,低住高練在某種程度上有利于心力儲(chǔ)備功能的增強(qiáng)。研究表明高原訓(xùn)練使左心室收縮功能增強(qiáng)可能與β-腎上腺素能受體的增加或心肌能量利用率的改善有關(guān)。在低氧暴露下運(yùn)動(dòng)后,心肌糖原水平下降,GLUT4mRNA表達(dá)顯著升高,心肌糖原持續(xù)利用能力增加[20],而且心肌組織氧化酶和糖酵解酶活性不同程度恢復(fù)或增加,可調(diào)節(jié)有氧氧化和無氧酵解酶活性,增強(qiáng)機(jī)體對(duì)缺氧環(huán)境的代謝適應(yīng)性[21]。

3.4 高原訓(xùn)練增強(qiáng)左心室的舒張功能

另外一些研究卻發(fā)現(xiàn),高原訓(xùn)練后泵血功能的改善主要以舒張功能的增強(qiáng)為主。吉洪書等[22,23]研究發(fā)現(xiàn),通過 4周高住高練低訓(xùn)(H iH iLo)后大學(xué)生運(yùn)動(dòng)員的左心室除產(chǎn)生了生理性肥厚外,其泵功能在遞增負(fù)荷全過程中均有顯著改善,主要體現(xiàn)在舒張功能明顯增強(qiáng),而且心肌耗能趨向節(jié)約化。其主要原因可能是低氧應(yīng)激引起增加,使心臟后負(fù)荷(升血壓)增加并可使心肌收縮力增強(qiáng)。另外低氧刺激有助于心臟前負(fù)荷 (血容量)的增加,并使副交感活動(dòng)增強(qiáng)、交感活動(dòng)減弱,亦即使心肌舒張作用增強(qiáng)。還有研究表明心率的下降可使心室充盈時(shí)間更充足或舒張更充分[24]。

3.5 高原訓(xùn)練對(duì)左心室功能無顯著影響

但是,也有研究發(fā)現(xiàn)高原訓(xùn)練后對(duì)左心室功能沒有顯著影響。RE Shave等[25]研究發(fā)現(xiàn),在高原進(jìn)行急性耐力運(yùn)動(dòng)后,心臟收縮和舒張功能沒有顯著差異。李俊濤等[26]研究發(fā)現(xiàn)女子中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行為期 4周的高住高練低訓(xùn)(H iH iLo)后心臟功能無不良影響。C.Reboul等[27]研究發(fā)現(xiàn),大鼠在低氧環(huán)境下居住和訓(xùn)練 5周后,與平原訓(xùn)練相比,高原訓(xùn)練引起左心室重塑,其特點(diǎn)是增加了管壁厚度,而內(nèi)部容積沒有變化,但是對(duì)安靜時(shí)生理狀態(tài)下的 LV功能沒有提高,限制了心臟的最大泵能力。而最近的研究發(fā)現(xiàn),在平原訓(xùn)練時(shí)因?yàn)镕rank-Starling機(jī)制的改善,增加了肌絲中牽拉依賴性鈣離子跨膜梯度的敏感性,而高原訓(xùn)練抑制了肌絲特別是心外膜層中鈣離子的反應(yīng),這導(dǎo)致跨膜梯度的減少,未能改善 Frank-Starling機(jī)制,可能導(dǎo)致體內(nèi)心室功能缺乏改善[28]。

3.6 高原訓(xùn)練對(duì)左心室功能的影響表現(xiàn)出性別差異

另外,高原訓(xùn)練對(duì)左心室功能的影響還表現(xiàn)出性別差異。運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行高原訓(xùn)練后,男子運(yùn)動(dòng)員以增強(qiáng)左室收縮為主,呈力量型改變,射血分?jǐn)?shù)和短軸縮短率分別提高;女子運(yùn)動(dòng)員以心輸出變化為主,心搏量和心輸量分別增加了。而且男子組收縮末期容積減少,女子組舒張末期容積提高了。最終表現(xiàn)出男子以加強(qiáng)左室收縮為主、女子以增加左室容積為主的生理變化特點(diǎn)[4,29]。出現(xiàn)這種特點(diǎn)的變化主要與高訓(xùn)安排、訓(xùn)練方法手段以及訓(xùn)練高度等有關(guān)。

4 高原訓(xùn)練對(duì)右心室功能的影響

對(duì)右心室的研究相對(duì)較少,而且研究發(fā)現(xiàn)高原訓(xùn)練一般對(duì)右心室不會(huì)產(chǎn)生顯著影響。但也有一些研究表明高原訓(xùn)練可能會(huì)對(duì)右心室功能產(chǎn)生影響。Davila等[30]研究發(fā)現(xiàn),14名運(yùn)動(dòng)員在高原完成馬拉松比賽后即刻,有五名發(fā)現(xiàn)有顯著的右心室擴(kuò)張和運(yùn)動(dòng)機(jī)能減退,反常的膈運(yùn)動(dòng),肺動(dòng)脈高壓和喘息,另有一名受試者肌鈣蛋白 I有輕微升高并伴隨沿嚴(yán)重的右心室功能障礙和肺動(dòng)脈高壓。另外,在高原訓(xùn)練后,心臟結(jié)構(gòu)改變也表現(xiàn)出右心腔增大,而且右心室前負(fù)荷加重[31]。

5 高原訓(xùn)練對(duì)心臟內(nèi)分泌功能的影響

心臟不僅是一個(gè)循環(huán)動(dòng)力器官,而且是體內(nèi)重要的內(nèi)分泌器官,可以分泌多種心源性急速和生物活性物質(zhì),對(duì)于心臟的結(jié)構(gòu)與功能起著重要的調(diào)節(jié)作用。不同強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)會(huì)對(duì)心臟的內(nèi)分泌功能產(chǎn)生影響,促使各種激素的產(chǎn)生、儲(chǔ)存及分泌水平發(fā)生相應(yīng)的改變,對(duì)心臟的調(diào)節(jié)起重要作用。而高原訓(xùn)練對(duì)于心臟內(nèi)分泌功能的影響并不是很清楚,目前針對(duì)這方面的研究相對(duì)較少。Rebou l等[32]研究發(fā)現(xiàn),通過 5周低氧居住和訓(xùn)練,內(nèi)皮素 -1敏感性升高了。侯曉暉等[33]研究表明大鼠經(jīng)過 4周高原訓(xùn)練,高原對(duì)照組的血漿心鈉素水平高于高原訓(xùn)練組,提示耐力訓(xùn)練可促進(jìn)機(jī)體對(duì)高原環(huán)境的適應(yīng),從而使血漿心鈉素水平變化較小,也可能與耐力訓(xùn)練引起血漿容量的上升有關(guān)。

圖 1 高原訓(xùn)練對(duì)心臟功能的影響

6 結(jié)束語

從目前來看,盡管有研究表明高原訓(xùn)練不會(huì)對(duì)心臟功能產(chǎn)生顯著的影響,但總的來說,高原訓(xùn)練對(duì)心臟功能的影響是促進(jìn)其改善,有助于對(duì)高原環(huán)境的適應(yīng) (見圖 1),對(duì)于反映心臟功能的一些敏感指標(biāo)可以作為對(duì)訓(xùn)練效果,機(jī)體疲勞和恢復(fù)程度的監(jiān)控指標(biāo)。另外,多普勒超聲心動(dòng)圖常規(guī)檢查方法,能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)心功能的敏感變化,可作為高原訓(xùn)練后心功能檢測(cè)的首選方法。但是,由于研究目的、研究方法、研究對(duì)象等條件的不同,高原訓(xùn)練對(duì)心臟功能影響的研究結(jié)果還存在很多差異,對(duì)于影響心臟功能的確切機(jī)制還不是很清楚,需要針對(duì)不同的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目,結(jié)合不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)量,進(jìn)一步觀察研究高原訓(xùn)練對(duì)心臟功能的影響,揭示高原訓(xùn)練后心臟功能變化的特征和規(guī)律,進(jìn)一步完善高原訓(xùn)練理論體系。

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Effect of Altitude Training on Cardinal Function

This paper review ed the effect of altitude training on cardinal function and the effect of altitude training on heart rate,electrocardiogram,left ventricular function,right ventricular function and endocrine function were described.The author analyzed and summarized the relevant literature and then found out that altitude training initially caused increased heart rate,stroke volume decline,decline in cardiac function;after altitude training,there w ere three circumstances:①the pump function and systolic function are strengthened,and diastolic function does not vary;②the pump function and diastolic function are strengthened,and systolic function remained unchanged;③cardiac function has no significant changes.

altitude training;cardinal function;review

G804.21

A

1004-0560(2011)02-0071-04

2011-01-03;

2011-03-15

謝謙梅 (1965-),男,副教授,主要研究方向?yàn)轶w育教學(xué)與訓(xùn)練。

責(zé)任編輯:喬艷春

?體育人文社會(huì)學(xué)