有氧運(yùn)動對高血壓患者血壓和記憶功能的影響

陳靜，劉涵慧，李會杰

[1.中國科學(xué)院行為科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國科學(xué)院心理研究所)，北京100101；2.中國科學(xué)院大學(xué)心理學(xué)系；3.中國青年政治學(xué)院青少年工作系]

高血壓是心腦血管疾病的重要風(fēng)險因素，2018年中國心血管病患病人數(shù)為2.9億，給社會和很多家庭帶來了沉重負(fù)擔(dān)[1]。研究表明，高血壓增加動脈僵硬度，損害記憶功能，進(jìn)一步發(fā)展為血管性癡呆等認(rèn)知障礙的風(fēng)險較高[2]?！吨袊哐獕悍乐沃改?2018年修訂版)》建議高血壓患者要堅(jiān)持運(yùn)動來配合治療和控制高血壓[3]。研究[4]表明，有氧運(yùn)動能夠增加血管直徑，改善血液循環(huán)，降低血壓，減少中樞和外周血管的炎性反應(yīng)，改善記憶功能。本文就有氧運(yùn)動對高血壓患者的血壓、動脈硬化和記憶的影響進(jìn)行綜述。

1 有氧運(yùn)動與血壓

1.1 有氧運(yùn)動后血壓反應(yīng) 有氧運(yùn)動又稱有氧代謝運(yùn)動。是指人體在充足氧氣的條件下進(jìn)行，全身大部分關(guān)節(jié)、肌肉群參與的運(yùn)動。有氧運(yùn)動與人體的新陳代謝有著密切的聯(lián)系，能量供給主要來自脂肪和糖。有氧運(yùn)動的特點(diǎn)是規(guī)律、連續(xù)、持久。主要種類為有氧健身操、跑步、游泳、自行車、籃球等。有氧運(yùn)動是通過增強(qiáng)壓力感受器的敏感性、減少去甲腎上腺素、引起外周阻力下降。同時提高胰島素敏感性、改變血管舒張和收縮因子表達(dá)來降低血壓。規(guī)律的有氧運(yùn)動可以使安靜心率降低，增強(qiáng)心臟對運(yùn)動的適應(yīng)，從而加強(qiáng)心臟功能。另外運(yùn)動可使呼吸肌發(fā)達(dá)、胸腔擴(kuò)大、增強(qiáng)肺活量，提升肺功能。有研究[5]對肥胖高血壓患者進(jìn)行每周3次，共8周的跑步機(jī)訓(xùn)練，結(jié)果表明收縮壓(SBP)和舒張壓(DBP)有顯著改善。Cornelissen等[6]基于93項(xiàng)試驗(yàn)的Meta分析顯示，有氧運(yùn)動能顯著降低男性高血壓患者的血壓。研究[7]顯示，運(yùn)動強(qiáng)度達(dá)到最大心率(HRmax)60%～79%的有氧運(yùn)動比達(dá)到35%～59%HRmax的有氧運(yùn)動更有利于舒張壓的降低。12周以上的運(yùn)動周期較6～12周舒張壓下降更多。

一項(xiàng)研究[8]對男性重度高血壓患者進(jìn)行16周中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動結(jié)合藥物治療，結(jié)果顯示舒張壓降低和左心室肥厚明顯減少，提示規(guī)律的中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動可以降低重度高血壓患者急性心血管風(fēng)險。另一項(xiàng)研究對男性中老年輕中度高血壓的患者(31～54歲)進(jìn)行了每周2次共24周的足球運(yùn)動干預(yù)，結(jié)果顯示SBP和DBP分別減少了13 mm Hg和8 mm Hg[9]，同時動脈增強(qiáng)指數(shù)及靜息心率顯著下降，最大攝氧量明顯提高，上述結(jié)果提示高強(qiáng)度間歇有氧運(yùn)動相比輕中等強(qiáng)度的持續(xù)有氧運(yùn)動降壓，高運(yùn)動強(qiáng)度效果更好，在減少心血管風(fēng)險因素上更有優(yōu)勢。高強(qiáng)度間歇有氧運(yùn)動后，靜息心率的下降與血管的氧化應(yīng)激、內(nèi)皮功能障礙和動脈粥樣硬化減少有關(guān)。反過來增強(qiáng)血管內(nèi)皮細(xì)胞抗氧化酶的表達(dá)，加強(qiáng)血管舒張介質(zhì)的敏感性，有助于提高血壓降低的幅度[10]。

1.2 高血壓的升壓機(jī)制 高血壓時，腎素-血管緊張素-醛固酮軸和交感神經(jīng)系統(tǒng)激活，增強(qiáng)反射中樞活動，同時反射中樞內(nèi)發(fā)生副交感神經(jīng)活動調(diào)節(jié)障礙，對心血管交感神經(jīng)的反射性調(diào)節(jié)無明顯影響。血壓調(diào)節(jié)異常的另一個主要機(jī)制是：高血壓引起內(nèi)皮型一氧化氮合酶與一氧化氮減少，引發(fā)心血管氧化應(yīng)激增強(qiáng)和炎癥。表現(xiàn)為細(xì)胞凋亡、基因表達(dá)信號傳導(dǎo)損傷，并產(chǎn)生大量的蛋白質(zhì)和細(xì)胞因子參與全身炎癥狀態(tài)，形成血管內(nèi)皮功能障礙與血栓，導(dǎo)致血管平滑肌細(xì)胞增生肥大，使壁厚與管徑比值增大，血管產(chǎn)生老化現(xiàn)象，引起總外周阻力增高[11]。

2 有氧運(yùn)動對動脈硬化的影響

2.1 腦動脈硬化與記憶認(rèn)知 動脈硬化程度增加被公認(rèn)為心腦血管疾病的獨(dú)立危險因子之一。動脈硬化的機(jī)制可能是高血壓患者長期受高壓血流沖擊動脈血管壁，因而造成了動脈壁機(jī)械性損傷，使大量的低密度脂蛋白被氧化，形成動脈硬化；此外，高血壓患者交感神經(jīng)和腎素-血管緊張素系統(tǒng)長期處于激活狀態(tài)，造成內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生的縮血管物質(zhì)增多，引起血管發(fā)生退行性變，中層逐漸增厚，導(dǎo)致彈力層斷裂，尤以中心彈力血管最為顯著，也加速動脈硬化的形成。高血壓所致的動脈硬化，造成動脈管腔的狹窄甚至血栓的形成[12]。

高血壓引起額葉、頂葉及顳葉的血液供應(yīng)主要來自于頸內(nèi)動脈系統(tǒng)，頸動脈狹窄可使腦血流量減少,腦血管會出現(xiàn)供血不足現(xiàn)象，引起海馬區(qū)細(xì)胞凋亡和神經(jīng)元減少，導(dǎo)致記憶衰退。提示頂、顳葉區(qū)局部腦血流下降可能是腦動脈硬化患者記憶力減退的主要原因。腦動脈硬化患者表現(xiàn)為明顯日?；顒拥慕洃浟ο陆怠ＤX梗死患者病灶側(cè)腦半球血流量及速度明顯下降，導(dǎo)致記憶功能明顯異常。高血壓、小動脈硬化及腦白質(zhì)病變同時存在，會進(jìn)一步加重記憶障礙進(jìn)而發(fā)生癡呆癥[13]。

2.2 有氧運(yùn)動對動脈硬化作用 有氧運(yùn)動引起的動脈硬化減少的機(jī)制可能是有氧運(yùn)動時的動脈機(jī)械性擴(kuò)張，膠原纖維的“拉伸”改變了纖維的交聯(lián)，增加了動脈順應(yīng)性，調(diào)節(jié)了動脈壁平滑肌細(xì)胞交感神經(jīng)張力。另外有效運(yùn)動強(qiáng)度增加了迷走神經(jīng)張力，降低交感神經(jīng)活力，調(diào)節(jié)血管收縮平衡，改善血管內(nèi)皮功能或者增加了一氧化氮的生物分解能力，調(diào)節(jié)了大動脈的彈性。近期研究顯示高血壓常伴隨著氧化應(yīng)激水平增加。氧化應(yīng)激是一種氧化水平與抗氧化水平的失衡狀態(tài)，導(dǎo)致活性氧蓄積而引起氧化損傷。在氧化應(yīng)激的條件下可能會導(dǎo)致大分子如DNA、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)的改變和破壞甚至危及到細(xì)胞死亡和組織損傷。研究表明有氧運(yùn)動可以改善高血壓伴隨的氧化應(yīng)激水平，有利于血管結(jié)構(gòu)與功能的重塑，改善血管功能[14]。一項(xiàng)隨機(jī)交叉研究顯示，單純收縮期的老年高血壓患者進(jìn)行每周3次，共8周的中等強(qiáng)度自行車運(yùn)動，對動脈血管力學(xué)、血脂、左心室質(zhì)量沒有影響。這提示短期有氧運(yùn)動不能改善收縮期高血壓(ISH)患者的大動脈硬化程度。盡管有氧訓(xùn)練提高健康中年人的動脈順應(yīng)性，但收縮期高壓導(dǎo)致血管彈性基質(zhì)的退化，平滑肌的應(yīng)力松弛，膠原蛋白減少。這些加速了與年齡相關(guān)的動脈僵硬度[15]。一項(xiàng)研究[16]表明更密集或更長時間的運(yùn)動對平滑肌細(xì)胞或動脈粥樣硬化斑塊有一定效果但不會恢復(fù)血管彈性基質(zhì)或逆轉(zhuǎn)鈣化。早年的訓(xùn)練可能會減少與年齡有關(guān)的硬化和防止ISH。元分析結(jié)果顯示有氧訓(xùn)練伴隨著SBP大幅降低或持續(xù)時間延長可能導(dǎo)致動脈僵硬度降低。Francesco等[17]研究老年女性高血壓患者進(jìn)行每周2次，共24周的步行，結(jié)果表明頸動脈-股動脈脈搏波速度顯著下降。提示長期的輕度有氧運(yùn)動也可以改善高血壓患者主動脈彈性，減少心血管風(fēng)險。

3 有氧運(yùn)動對記憶的作用

3.1 高血壓患者的記憶改變機(jī)制 長期高血壓可引起營養(yǎng)深部腦白質(zhì)的小動脈、穿支動脈的血管透明變性，管腔狹窄，血管纖維化，膠原蛋白沉積和細(xì)胞外基質(zhì)成分改變，使血管壁僵硬，致腦血流自身調(diào)節(jié)障礙。腦室周圍白質(zhì)，位于各動脈間的邊界處，易發(fā)生低灌注。另外，高血壓引起的腦白質(zhì)損傷常常伴有淀粉樣蛋白沉積[18]、壞死，導(dǎo)致局部腦組織損傷和相鄰腦組織的神經(jīng)纖維和星形膠質(zhì)斷裂，出現(xiàn)腦微出血。此外，高血壓與載脂蛋白ε4相互作用加快血管淀粉樣蛋白沉積，頻繁腦微出血可導(dǎo)致白質(zhì)病變和腔隙性梗死，導(dǎo)致高血壓患者記憶減退，增加老年癡呆癥的易感性。研究顯示高血壓患者在空間廣度記憶上較正常血壓者下降[19]。一項(xiàng)研究使用綜合神經(jīng)心理測驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，高血壓患者在語言和記憶方面表現(xiàn)較正常血壓者差[20]。

3.2 有氧運(yùn)動改善記憶的表現(xiàn) 腦結(jié)構(gòu)方面：有氧運(yùn)動增加腦額葉白質(zhì)微結(jié)構(gòu)，從而防止腦白質(zhì)疏松癥，降低高血壓引起輕度認(rèn)知損害的神經(jīng)改變。最近的研究表明，運(yùn)動可以增加海馬以及前扣帶皮層等腦區(qū)之間的功能連接，甚至導(dǎo)致額葉執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的改變。有氧運(yùn)動通過增加神經(jīng)細(xì)胞的增殖，生成突觸和新血管，使海馬齒狀回腦血容量增加，促進(jìn)皮質(zhì)、小腦、紋狀體和海馬的生長[21]。神經(jīng)分子水平：有氧運(yùn)動導(dǎo)致腎上腺素、糖皮質(zhì)激素和皮質(zhì)醇的釋放。腎上腺素參與情緒記憶鞏固。研究表明有氧運(yùn)動調(diào)節(jié)海馬腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)[22]，當(dāng)BDNF及其受體在腦內(nèi)的表達(dá)與利用增加，誘導(dǎo)腦內(nèi)神經(jīng)的生長，直接誘發(fā)長時程增強(qiáng)效應(yīng)，提高腦對刺激的耐受性與學(xué)習(xí)記憶能力。有氧的運(yùn)動通過增加腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子分泌，起到神經(jīng)保護(hù)，改善記憶能力，預(yù)防高血壓引起的神經(jīng)性癡呆癥。也有證據(jù)表明，減少胰島素抵抗導(dǎo)致執(zhí)行功能和記憶的增強(qiáng)，特別是胰島素濃度降低與更好的延遲記憶有關(guān)。胰島素抵抗的高血壓患者參加運(yùn)動，增加胰島素樣生長因子-1水平，提高胰島素敏感性和胰島素信號通路，改善高胰島素血癥的神經(jīng)毒性，導(dǎo)致神經(jīng)新生和血管重塑，從而提高記憶功能[23]。

一項(xiàng)研究報道，老年男性高血壓患者經(jīng)過12周低強(qiáng)度有氧訓(xùn)練后，工作記憶顯著提高[24]，更多研究表明老年高血壓患者進(jìn)行中等強(qiáng)度的有氧運(yùn)動后，工作記憶明顯改善[25-26]。提示低、中等強(qiáng)度的長期有氧訓(xùn)練可以改善老年高血壓患者工作記憶損傷。工作記憶是一種對信息進(jìn)行暫時加工和貯存的記憶系統(tǒng)。中樞神經(jīng)系統(tǒng)中海馬回的主要功能是處理信息形成短時記憶，而有氧運(yùn)動使海馬齒狀回腦血容量增加[27]。推測有氧訓(xùn)練是通過改善老年高血壓患者海馬功能實(shí)現(xiàn)了工作記憶力的提高。其他研究也證明急性有氧運(yùn)動對低難度工作記憶任務(wù)影響效果更明顯。對老年人進(jìn)行1年中等強(qiáng)度的有氧運(yùn)動發(fā)現(xiàn)海馬體積增大2%，空間記憶的水平明顯提升[28]，說明長期中等強(qiáng)度的有氧運(yùn)動更全面提高工作記憶力。近來的一項(xiàng)研究中，研究者對55名主觀性記憶障礙老年人(60～75歲)開展了4周的有氧運(yùn)動結(jié)合記憶訓(xùn)練，結(jié)果明顯提高老年人的語言記憶和視覺記憶[29]。有氧運(yùn)動結(jié)合認(rèn)知可能是在運(yùn)動環(huán)境中，提供了豐富的認(rèn)知因素。使體育鍛煉和認(rèn)知刺激相互作用，共同促進(jìn)了大腦的記憶功能改善。

4 總結(jié)

有氧運(yùn)動有益高血壓患者降低血壓，減緩心血管風(fēng)險因素和改善記憶功能。目前，我國建議高血壓患者中等強(qiáng)度(40%～70%最大心率)的有氧運(yùn)動，每次連續(xù)或累計(jì)30～60 min，每周4～7次[3]。長期、規(guī)律的中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動更全面提高記憶力。進(jìn)一步探究有氧運(yùn)動對不同類型高血壓患者及臨床不同嚴(yán)重程度高血壓人群的影響，是未來亟需開展的工作。