高強(qiáng)度有氧訓(xùn)練對(duì)老年慢性阻塞性肺疾病穩(wěn)定期患者血清炎癥因子的影響

鮑軍 王磊 陸甘 丁明 劉劍南 姜文君

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)以持續(xù)性的氣流受限為特點(diǎn)，漸進(jìn)性進(jìn)展，導(dǎo)致肺功能下降，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。長(zhǎng)期以來(lái)，COPD 一直被認(rèn)為是一種慢性肺部“炎癥”性疾病，但近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，除了氣道和肺實(shí)質(zhì)存在慢性炎癥以外，COPD 患者存在全身的低水平炎癥［1］，而且這種低水平的炎癥同COPD 的發(fā)生發(fā)展、復(fù)發(fā)以及預(yù)后都有密切關(guān)系。

近年來(lái)的研究和臨床實(shí)踐已經(jīng)證明，肺康復(fù)是COPD 穩(wěn)定期的有效治療手段，能明顯改善COPD 患者的身體機(jī)能和生活質(zhì)量。運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練特別是有氧訓(xùn)練是肺康復(fù)的核心內(nèi)容，其中強(qiáng)度較大，持續(xù)時(shí)間較短的高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練方式易于被患者接受，取得了較好的效果［2］。本研究采用高強(qiáng)度間歇有氧訓(xùn)練方式，觀察訓(xùn)練前后對(duì)老年COPD 穩(wěn)定期患者外周血炎癥因子的影響，探討肺康復(fù)運(yùn)動(dòng)輔助治療COPD 的可能機(jī)制。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 選取2011 年6 月至2012 年6 月間在江蘇省老年醫(yī)院呼吸科接受治療的老年COPD 穩(wěn)定期患者20 例，經(jīng)肺功能測(cè)定屬于Ⅱ、Ⅲ級(jí)的確診病例，診斷與分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)參照2007 年中華醫(yī)學(xué)會(huì)慢性阻塞性肺疾病診治指南［3］。排除肺功能康復(fù)治療的禁忌證:骨關(guān)節(jié)疾病;腦血管疾病后遺肢體功能障礙;嚴(yán)重心血管疾病;嚴(yán)重糖尿病;認(rèn)知和精神異常;外周血管病變以及其他影響運(yùn)動(dòng)的相關(guān)疾病。排除全身應(yīng)用或局部應(yīng)用擬糖皮質(zhì)激素等抗炎藥物者。納入病例中，男15例，女5 例，年齡65 ～77 歲，平均(73.45 ±7.86)歲;體質(zhì)量54.95 ～74.39 kg，平均(64.67 ±9.72)kg;平均體質(zhì)量指數(shù)為26.01 ±3.12。所有研究對(duì)象均簽署知情同意書。

1.2 研究方法

1.2.1 靜態(tài)肺功能測(cè)定:肺功能監(jiān)測(cè)采用日本MINATO AS-507 型肺功能儀，支氣管舒張劑選用葛蘭素史克公司(Glaxo Smith Kline)生產(chǎn)的沙丁胺醇?xì)忪F劑(萬(wàn)托林)。選擇1 s 用力呼氣容積/用力肺活量(FEV1/FVC)及FEV1 作為觀察指標(biāo)，肺功能監(jiān)測(cè)時(shí)保持環(huán)境濕度、溫度相對(duì)恒定。

1.2.2 高強(qiáng)度有氧訓(xùn)練的評(píng)估方法

1.2.2.1 評(píng)估方法:所有研究對(duì)象訓(xùn)練前后進(jìn)行運(yùn)動(dòng)心肺實(shí)驗(yàn)，使用COSME 公司(意大利)K4b2 測(cè)試訓(xùn)練系統(tǒng)，具體方法見(jiàn)文獻(xiàn)［2］。選取測(cè)試者所能耐受最大功率(峰值功率)的70%作為高強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。1.2.2.2 高強(qiáng)度有氧訓(xùn)練方法:研究對(duì)象均進(jìn)行常規(guī)的藥物治療以及常規(guī)的呼吸訓(xùn)練體操，具體方法見(jiàn)文獻(xiàn)［2］。高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練:所有研究對(duì)象先進(jìn)行50%最大強(qiáng)度有氧訓(xùn)練1 周，無(wú)異常表現(xiàn)后，取最大強(qiáng)度的70%作為高強(qiáng)度有氧訓(xùn)練強(qiáng)度。每次訓(xùn)練5 min，每天訓(xùn)練4 組，組間休息5 min，每周3 次，共12 周。每次訓(xùn)練前后有5 min 準(zhǔn)備活動(dòng)和放松活動(dòng)。此外，每次訓(xùn)練還包含常規(guī)的下肢力量訓(xùn)練，訓(xùn)練強(qiáng)度為下肢最大收縮力量的40%。

1.2.3 外周血炎癥因子檢測(cè):研究對(duì)象于高強(qiáng)度有氧訓(xùn)練前及12 周訓(xùn)練結(jié)束后即刻抽取肘靜脈血10 ml，標(biāo)本3000 r/min 離心15 min，分離血清，置－80 ℃低溫冰箱待測(cè)。用酶聯(lián)免疫吸附實(shí)驗(yàn)(ELISA)測(cè)定腫瘤壞死因子(TNF-α)，白介素(IL)-8 和IL-10，按照說(shuō)明書要求操作。所有相關(guān)的檢測(cè)試劑盒均購(gòu)自晶美生物科技有限公司。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS 13.0 軟件分析，數(shù)據(jù)采用(±s)表示。2 組間差異比較采用配對(duì)t 檢驗(yàn)，P ＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

20 例老年COPD 患者均完成了高強(qiáng)度的有氧訓(xùn)練，無(wú)不適反應(yīng)及中途退出。所有研究對(duì)象運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后與訓(xùn)練前相比較，肺靜態(tài)功能FEV1、FEV1/FVC 變化無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，血清TNF-α、IL-8 的表達(dá)水平明顯降低(P ＜0.01)，而IL-10 的表達(dá)水平明顯升高(P ＜0.01)。見(jiàn)表1。

表1 高強(qiáng)度有氧訓(xùn)練前后肺功能及外周血炎癥因子表達(dá)的比較(±s，n=20)

表1 高強(qiáng)度有氧訓(xùn)練前后肺功能及外周血炎癥因子表達(dá)的比較(±s，n=20)

注:與訓(xùn)練前比較，＊＊P ＜0.01

時(shí)間FEV1(L)FEV1/FVC(%) TNF-α(ng/ml)IL-8(ng/ml)IL-10(ng/ml)高強(qiáng)度有氧訓(xùn)練前1.56 ±0.3449.45 ±4.852.86 ±0.651.28 ±0.130.51 ±0.39高強(qiáng)度有氧訓(xùn)練后1.68 ±0.4250.74 ±5.871.85 ±0.52＊＊0.69 ±0.07＊＊0.63 ±0.42＊＊

3 討論

近年來(lái)，隨著對(duì)COPD 研究的深入，人們?cè)絹?lái)越清楚地認(rèn)識(shí)到COPD 的病變不再局限于肺部，而是同時(shí)影響全身各個(gè)器官。COPD 患者除了肺功能下降外，還會(huì)出現(xiàn)骨骼肌病變［4］，運(yùn)動(dòng)能力下降，蛋白質(zhì)代謝障礙，全身慢性低度炎癥及氧化應(yīng)激等。目前，小氣道和肺實(shí)質(zhì)的炎癥已經(jīng)被認(rèn)為是COPD 發(fā)病的主要機(jī)制。但除了以上局部炎癥外，COPD 患者存在全身的低水平炎癥，而且這種低水平的炎癥同COPD 的發(fā)生發(fā)展，急性復(fù)發(fā)，以及預(yù)后都有一定的聯(lián)系。因此，全身低度慢性炎癥水平成為治療和預(yù)防COPD 的又一重點(diǎn)。目前COPD 的治療只是停留在急性發(fā)作期的藥物治療上，尚無(wú)長(zhǎng)期治療手段。特別是由COPD 引起的全身慢性炎癥，更沒(méi)有有效治療手段。近年來(lái)，肺康復(fù)被認(rèn)為是COPD 長(zhǎng)期治療最有效的手段，2007 年ACCP/ACCVP 發(fā)表了肺康復(fù)的循證醫(yī)學(xué)新指南［5］，指出肺康復(fù)對(duì)于慢性呼吸系統(tǒng)疾病患者的有效性，并將運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練作為肺康復(fù)方案中的核心內(nèi)容。研究表明，肺康復(fù)雖然可以改善患者的全身癥狀，但對(duì)靜態(tài)肺功能的影響有限，即FEV1 和FEV1/FVC 沒(méi)有明顯改變，與本研究的結(jié)果一致。目前，肺康復(fù)的相關(guān)機(jī)制至今仍不明確。運(yùn)動(dòng)的抗炎作用，特別是對(duì)慢性炎癥的抗炎作用，一直是研究者所關(guān)注的。肺康復(fù)過(guò)程中長(zhǎng)期有氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練是否具有對(duì)抗COPD 患者全身慢性炎癥的作用尚不十分清楚。

在COPD 病程中，全身的慢性低度炎癥會(huì)引起氣道等局部發(fā)生炎癥反應(yīng)，一方面表達(dá)多種黏附分子，介導(dǎo)單核細(xì)胞和T 細(xì)胞的滾動(dòng)、粘附、遷移和積聚;一方面分泌炎癥因子如TNF-α、IL-6、IL-8 等，并進(jìn)一步激活炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)，引起COPD 急性發(fā)作。在相關(guān)的炎癥因子中，TNF-α、IL-8 是重要的促炎因子，IL-10 為抗炎因子。TNF-α 是局部炎癥的早期介質(zhì)，可以誘導(dǎo)單核細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生IL-1、IL-6，并上調(diào)血管內(nèi)皮表達(dá)黏附分子，進(jìn)而使T 細(xì)胞增強(qiáng)活化等，引起炎癥反應(yīng)。本研究中發(fā)現(xiàn)，高強(qiáng)度有氧訓(xùn)練12 周后，外周血促炎因子TNF-α、IL-8 的表達(dá)明顯下降，而抗炎因子IL-10 的表達(dá)明顯提高，提示高強(qiáng)度的有氧訓(xùn)練能夠提高COPD 患者抗炎能力，同時(shí)降低患者的全身系統(tǒng)炎癥水平，對(duì)COPD 的防治可以起到重要作用。這與其他的相關(guān)研究結(jié)果一致［6］。也進(jìn)一步證實(shí)了運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能增強(qiáng)人體的抗炎能力［7］。同時(shí)研究者也發(fā)現(xiàn)，在其他與慢性炎癥相關(guān)的疾病中，如心血管疾病中，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練同樣可以降低體內(nèi)外周血TNF-α、IL-6、IL-1β 等促炎因子［8］。

運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度是有氧運(yùn)動(dòng)的重要指標(biāo)，大多數(shù)COPD患者由于其最大運(yùn)動(dòng)耐力下降，因此對(duì)低強(qiáng)度有很好的耐受性，但有研究表明高強(qiáng)度有氧訓(xùn)練可能會(huì)產(chǎn)生更好的生理學(xué)訓(xùn)練效應(yīng)，同時(shí)也降低呼吸困難癥狀［9］。有研究者認(rèn)為高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練既可以提高COPD 患者的耐力，降低通氣需求，又可通過(guò)對(duì)患者進(jìn)行有效的強(qiáng)刺激以增強(qiáng)其心肺及運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)等適應(yīng)能力［10］。雖然高強(qiáng)度有氧訓(xùn)練可能短時(shí)間內(nèi)引起炎癥因子的表達(dá)增加［11］，但從長(zhǎng)期訓(xùn)練結(jié)果來(lái)看，是可以降低炎癥因子水平的。本研究結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了長(zhǎng)時(shí)間系統(tǒng)的高強(qiáng)度有氧訓(xùn)練可以減低身體的炎癥水平。但炎癥因子與靜態(tài)肺功能，特別是FEV1 和FEV1/FVC 是否存在相關(guān)性仍不清楚，有待于進(jìn)一步研究。

綜上所述，規(guī)律長(zhǎng)期高強(qiáng)度有氧訓(xùn)練的肺康復(fù)，有助于改善COPD 患者的全身機(jī)能，減輕全身的慢性炎癥水平，對(duì)于減少COPD 的急性發(fā)作，提高患者的生活質(zhì)量，降低醫(yī)療費(fèi)用，具有重要臨床價(jià)值。

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