有氧運動對中年女性心肺功能和血管內(nèi)皮功能的影響及其與雌激素的關(guān)系

楊洋，李學(xué)宇，馮杰莉，趙威，白瑾，徐順霖，高煒，郭麗君

中年女性隨著年齡的增長，雌激素水平逐漸下降，進(jìn)入絕經(jīng)期后其血清雌二醇(Estradiol，E2)的水平比未絕經(jīng)時顯著下降，而在失去雌激素的保護(hù)后，絕經(jīng)后女性心血管疾病的發(fā)病率顯著升高。合理的運動能夠提高心肺功能，改善血管內(nèi)皮功能，降低心血管疾病風(fēng)險[1]。然而運動提高中年女性心肺功能的機(jī)制是否與血管內(nèi)皮功能的改善相關(guān)，心肺功能提高及血管內(nèi)皮功能的改善程度是否會受自身雌激素水平的影響，目前尚存在爭議。通過運動心肺功能測試可以直接檢測心肺功能情況，目前國際上多用峰值氧耗量(Peak VO2，PVO2)來代表心肺運動耐量[2]。一氧化氮合成酶(Nitric oxide synthase，NOS)是內(nèi)皮細(xì)胞合成一氧化氮(Nitric oxide，NO)的決定因素，與內(nèi)皮細(xì)胞功能正相關(guān)。而不對稱二甲基精氨酸(Asymmetric Dimethylarginine，ADMA)可以通過抑制NOS來間接抑制NO合成，因此血清ADMA及NOS水平可以反應(yīng)血管內(nèi)皮功能[3]。已有研究認(rèn)為ADMA的水平是心血管疾病的一個風(fēng)險預(yù)測因子[4]，而女性血清ADMA的水平受運動影響[5]。本研究主要通過分析健康中年女性規(guī)律有氧運動前后PVO2、NOS及ADMA的變化，明確有氧運動是否能改善中年女性血管內(nèi)皮功能和心肺功能，進(jìn)而分析心肺功能的變化是否與血管內(nèi)皮功能改善相關(guān)，以及其變化的程度是否與運動者的雌激素水平相關(guān)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 于2015年2月～2015年10月在北京大學(xué)第三醫(yī)院門診前瞻性募集志愿者入組，入組標(biāo)準(zhǔn)包括：45～55歲自訴健康的女性；無冠心病、高血壓、糖尿病、肺部疾病、自身免疫性疾病，肝腎功能正常；無規(guī)律運動訓(xùn)練史；無肌肉關(guān)節(jié)等限制運動能力的疾病史；自愿參加本研究并簽署知情同意書。最終入組受試者共51名，隨機(jī)分為2組，①運動組31名，年齡(50.13±6.05)歲；身高(159.45±4.86)cm；體重指數(shù)(23.69±2.42)kg/m2。②對照組20名，年齡(50.60±6.00)歲；身高(161.65±5.72)cm；體重指數(shù)(24.71±2.27)kg/m2。2組一般資料比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。運動組再根據(jù)是否已絕經(jīng)，進(jìn)而分為已絕經(jīng)運動組15名和未絕經(jīng)運動組16名。

1.2 方法 ①收集受試者一般資料：記錄年齡、月經(jīng)狀況、測量身高、體重，并計算體重指數(shù)(身高/體重2)等。②規(guī)律有氧運動：對照組不給予運動處方，由患者自行安排日?；顒?，不作特殊的運動要求和指導(dǎo)。運動組進(jìn)行12周的有氧運動訓(xùn)練，根據(jù)每位受試者心肺運動試驗中得出的PVO2值，制定個體化中等強(qiáng)度有氧運動處方，運動強(qiáng)度定為40%～60%PVO2。均選用功率車進(jìn)行鍛煉。每次持續(xù)30min，每周運動5次[2]。

1.3 評定標(biāo)準(zhǔn) ①運動心肺功能測試：采用美國Med Graphics運動心肺功能測試系統(tǒng)對所有受試者于入組基線和研究開始12周后進(jìn)行運動心肺功能測試測量PVO2，運動方案采用功率車逐漸遞增阻力負(fù)荷，每分鐘遞增15W，測試過程中密切觀察受試者12導(dǎo)聯(lián)心電圖及血壓變化、氣體代謝指標(biāo)和體征，注意詢問受試者的癥狀。直至受試者感到疲勞、不能繼續(xù)運動時終止測試。②內(nèi)皮功能指標(biāo)和雌激素水平檢測：所有受試者于入組基線和研究開始12周后抽取空腹靜脈血2ml，用Elisa試劑盒(購自北京艾科博雅生物科技有限公司)測定血清NOS和ADMA水平，血清E2水平由北京大學(xué)第三醫(yī)院生殖醫(yī)學(xué)實驗室檢測。③將運動前后各項指標(biāo)進(jìn)行Pearson相關(guān)分析。

2 結(jié)果

運動12周后，運動組PVO2及NOS均較運動前及對照組有顯著提高(P<0.05)，ADMA較運動前及對照組明顯下降(P<0.05)，而E2、體重指數(shù)在運動前后及對照組比較均差異無統(tǒng)計學(xué)意義；對照組運動干預(yù)前后各項指標(biāo)比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。見表1。

干預(yù)后，運動組中絕經(jīng)者與未絕經(jīng)者比較，各項指標(biāo)變化程度比較均差異無統(tǒng)計學(xué)意義。見表2。

項目運動組(n=31)運動前運動后對照組(n=20)運動前運動后體重指數(shù)(kg/m2)23.7±2.423.7±2.424.7±2.324.8±1.8PVO2(ml/min·kg)21.4±3.623.5±3.7a22.6±5.022.3±5.0E2(pmol/l)245.7±280.2243.1±293.7248.6±240.5242.2±238.3ADMA(nmol/ml)39.0±5.035.1±4.7a38.0±9.338.5±8.8NOS(pg/ml)299.5±31.4319.8±30.3a287.9±40.1289.0±39.9

與運動前及對照組比較，aP<0.05

表2 運動組絕經(jīng)者與未絕經(jīng)者各指標(biāo)變化程度的比較

經(jīng)Pearson相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，有氧運動前基礎(chǔ)PVO2與E2水平顯著相關(guān)(r=0.339，P<0.05)，見圖1；但因E2水平與年齡相關(guān)，這種相關(guān)性可能受年齡干擾。但PVO2與基礎(chǔ)E2水平無明顯相關(guān)性(r=0.199，P>0.05)，提示運動后心肺功能的改善程度與基礎(chǔ)雌激素水平無相關(guān)性，見圖2。NOS與ADMA的變化均與基礎(chǔ)雌激素水平無相關(guān)性(均P>0.05)，提示內(nèi)皮細(xì)胞功能的改變程度與雌激素水平無明顯相關(guān)性，見圖3，圖4。PVO2與ADMA的變化呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.307，P<0.05)，而與NOS的變化表現(xiàn)為顯著正相關(guān)(r=0.333，P<0.05)，見圖5，圖6。

圖1 運動前PVO2與基礎(chǔ)E2相關(guān)性

圖2 △PVO2與基礎(chǔ)E2相關(guān)性

圖3 △ADMA與基礎(chǔ)E2相關(guān)性

圖4 △NOS與基礎(chǔ)E2相關(guān)性

圖5 △ADMA與PVO2相關(guān)性

圖6 △NOS與PVO2相關(guān)性

3 討論

研究顯示，雖然年輕女性動脈粥樣硬化心血管疾病(Atherosclerotic cardiovascular disease，ASCVD)風(fēng)險低于男性，但女性絕經(jīng)后ASCVD的發(fā)病率迅速增加，與同齡非絕經(jīng)女性相比，冠心病發(fā)生率增加2～3倍[6]。其具體機(jī)制尚不明確，現(xiàn)有的研究多認(rèn)為其與雌激素及其受體的血管保護(hù)作用相關(guān)[7]。已有研究認(rèn)為雌激素及其受體水平可能影響健康女性血管內(nèi)皮功能[8]。血管內(nèi)皮是血液與血管壁之間的屏障，具有重要的生理功能，如合成分泌多種血管活性物質(zhì)等細(xì)胞因子、抗栓和抑制平滑肌細(xì)胞增生等。內(nèi)皮功能異常參與動脈粥樣硬化、高血壓以及心力衰竭等疾病發(fā)病和進(jìn)展[9]。內(nèi)皮功能異常也是運動耐量減低的外周機(jī)制之一[10]。而運動耐量又與心肺功能直接相關(guān)。以往的研究已證實有氧運動可以改善絕經(jīng)前后女性血管內(nèi)皮細(xì)胞功能[11]。提高心肺功能可以降低全因死亡率，無論對健康人群預(yù)防心血管病還是心血管病患者的心臟康復(fù)治療都有重要意義[12]。已有大規(guī)模臨床研究發(fā)現(xiàn)女性青年時的運動量與其進(jìn)入中老年后心血管病和腫瘤的發(fā)病率之間存在相關(guān)性[13]。Bachmann等[14]對19571名健康中年人進(jìn)行心肺運動試驗測定心肺功能，然后進(jìn)行了長達(dá)10年的臨床觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)心肺功能越好的人，在以后的生活中用于醫(yī)療上的花費越少。因此，越來越多的人開始關(guān)注心肺功能提高的機(jī)制及影響因素。本研究表明，規(guī)律的有氧運動可以顯著提高健康中年女性血管內(nèi)皮功能及心肺功能，這與以往的研究結(jié)果一致。本研究還發(fā)現(xiàn)心肺功能的提高程度與內(nèi)皮細(xì)胞的改善程度存在顯著相關(guān)性。因此，我們推測血管內(nèi)皮功能的改善可能是運動提高心肺功能的機(jī)制之一。此外，我們還發(fā)現(xiàn)運動并不能改善絕經(jīng)期前后女性的雌激素水平，而受試者基線的雌激素水平并也并不影響運動對其運動耐量和內(nèi)皮功能的改善作用。我們提示即使在相對健康的中年女性，規(guī)律運動也可能會發(fā)揮提高生活質(zhì)量和預(yù)防動脈粥樣硬化等心血管疾病的作用。

本研究中，盡管我們對基線PVO2與基礎(chǔ)E2水平相關(guān)分析結(jié)果提示二者有相關(guān)性，但運動后PVO2的變化程度與基礎(chǔ)E2水平并不相關(guān)，分析原因考慮激素水平受年齡因素影響，基線心肺功能與雌激素水平的相關(guān)性可能更多是年齡因素所為，即年齡增大，運動耐量降低。研究結(jié)果雖提示內(nèi)皮細(xì)胞功能與心肺功能存在相關(guān)性，但這種相關(guān)是如何實現(xiàn)的目前尚不明確。針對其機(jī)制的研究有可能為心血管疾病患者的康復(fù)鍛煉提供新的依據(jù)和方向。本研究主要受樣本量少的限制，今后還需要更大規(guī)模的臨床試驗進(jìn)一步明確心肺功能、內(nèi)皮細(xì)胞功能及雌激素之間的相互關(guān)系。

綜上，本研究得出如下結(jié)論：規(guī)律的運動訓(xùn)練可以顯著提高健康中年女性的心肺功能和改善其血管內(nèi)皮功能，推測心肺功能的提高可能與內(nèi)皮功能的改善有關(guān)；而內(nèi)皮功能的改善并不依賴于受試者的基礎(chǔ)雌激素水平，提示絕經(jīng)前及絕經(jīng)后女性均能從運動中得到相同的獲益。

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