運(yùn)動(dòng)習(xí)慣對(duì)新兵首次高強(qiáng)度訓(xùn)練后心肌損傷的影響

李 瑤，鐘 勇，王永園，張 潔，呂 磊

0 引 言

軍事訓(xùn)練可增加心排量和心肌收縮力，提高戰(zhàn)士運(yùn)動(dòng)能力和耐力素質(zhì)，但高強(qiáng)度軍事訓(xùn)練可能引起運(yùn)動(dòng)性心臟損傷 (exercise-induced myocardial injury， EIMI)，導(dǎo)致惡性心律失常、心力衰竭甚至心源性猝死等心血管不良事件[1]。目前研究認(rèn)為兒茶酚胺(catecholamine,CA)激增是急性心肌損傷主要生理病理基礎(chǔ)之一，下丘腦-垂體-腎上腺素軸激活可釋放大量CA，可通過(guò)直接的心肌毒性或微血管痙攣引起心肌頓抑，從而導(dǎo)致心肌損傷，引起心臟功能障礙[2]。但適量的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷可以抑制神經(jīng)體液分泌，誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生內(nèi)源性保護(hù)作用，減輕心肌損傷。為提高作戰(zhàn)能力，新兵接受高強(qiáng)度軍事訓(xùn)練不可避免，但其入伍前運(yùn)動(dòng)習(xí)慣不盡相同，是發(fā)生EIMI的高危群體。有效防治軍事訓(xùn)練致新兵EIMI，避免部隊(duì)非戰(zhàn)斗減員和潛在戰(zhàn)斗力降低十分必要。因此，本研究對(duì)不同運(yùn)動(dòng)習(xí)慣的新兵首次進(jìn)行5 km高長(zhǎng)跑強(qiáng)度訓(xùn)練前后心肌損傷標(biāo)記物和兒茶酚胺水平變化進(jìn)行對(duì)比分析，旨在初步探討運(yùn)動(dòng)習(xí)慣對(duì)運(yùn)動(dòng)性心肌損傷的影響及可能機(jī)制。

1 資料與方法

1.1 一般資料對(duì)某部隊(duì)新兵進(jìn)行體育活動(dòng)等級(jí)量表(PARS-3)記名測(cè)評(píng)，通過(guò)評(píng)分評(píng)估新兵運(yùn)動(dòng)習(xí)慣。該量表由武漢體育學(xué)院梁德清等[3]根據(jù)日本橋本公雄制定的PARS-3修訂出的適合國(guó)人使用的版本，從參加體育鍛煉強(qiáng)度、時(shí)間、頻率3方面考察，運(yùn)動(dòng)量=強(qiáng)度×?xí)r間×頻率，強(qiáng)度與頻率從由低到高的1～5級(jí)分別記1～5分，時(shí)間從由短到長(zhǎng)的1～5級(jí)分別記0～4分，最高為100分，最低為0分。評(píng)分越高提示被測(cè)試者平素運(yùn)動(dòng)量越大，運(yùn)動(dòng)習(xí)慣越好。PARS-3評(píng)分≤19分者45名，為波動(dòng)量組，評(píng)分≥43分者33名，為大運(yùn)動(dòng)量組，2組作為訓(xùn)練組均進(jìn)行入伍后首次5 km長(zhǎng)跑高強(qiáng)度訓(xùn)練，并均在30 min內(nèi)完成。入組戰(zhàn)士必須滿足下列所有入選標(biāo)準(zhǔn)：①年齡≥18歲；②無(wú)基礎(chǔ)心肺功能障礙；③能耐受5 km長(zhǎng)跑高強(qiáng)度訓(xùn)練；④能獨(dú)立完成量表測(cè)評(píng)；⑤能自愿并簽署此試驗(yàn)的知情同意書。符合下列任何一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)者需要被排除本研究：①經(jīng)醫(yī)師判定認(rèn)為不適合參加本試驗(yàn)者；②未完成訓(xùn)練者；③明確心臟病病史者；④非高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致心肌損傷者(如病毒性心肌炎、呼吸道感染、消化道感染、急慢性腎小球腎炎、外傷等)；⑤合并焦慮、抑郁等心理障礙者。同時(shí)隨機(jī)入組同期入伍新兵30名作為對(duì)照組，不參加本次訓(xùn)練，在避免外界刺激下保持靜息狀態(tài)30 min。本研究通過(guò)東部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院臨床試驗(yàn)倫理委員會(huì)倫理審查(批號(hào)：2020NZKY-019-01)。

1.2 方法留取對(duì)照組新兵靜息狀態(tài)前后30 min及訓(xùn)練組新兵訓(xùn)練前后30 min靜脈血，標(biāo)本采集后立即分離血清，-20 ℃冰箱保存，采用全自動(dòng)生化分析儀(7600型，日本日立)檢測(cè)血清肌鈣蛋白I(TnI)、天門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(AST)、乳酸脫氫酶(LDH)、肌酸激酶(CK)、肌酸激酶同工酶(CK-MB)、缺血修飾蛋白(IMA)、肌紅蛋白(MB)等心肌損傷標(biāo)記物、白細(xì)胞介素6(IL-6)、超敏C反應(yīng)蛋白(hs-CRP)、血糖水平；采用高效液相色譜法(賽默飛ultimate3000高效液相色譜儀)檢測(cè)血漿腎上腺素(E)、去甲腎上腺素(NE)、多巴胺(DA)等兒茶酚胺(CA)水平。以對(duì)照組新兵靜息狀態(tài)后上述指標(biāo)水平與靜息狀態(tài)前水平的差值、訓(xùn)練組新兵訓(xùn)練后上述指標(biāo)水平與訓(xùn)練前水平的差值作為各項(xiàng)指標(biāo)變化水平，對(duì)比分析3組新兵上述指標(biāo)變化水平。

2 結(jié) 果

2.1 入組新兵基線數(shù)據(jù)比較大運(yùn)動(dòng)量組新兵訓(xùn)練前TnI和E均低于波動(dòng)量組訓(xùn)練前水平(P<0.05)，3組新兵的身高、體重、體質(zhì)指數(shù)、血壓、心率及其余心肌損傷標(biāo)記物和CA水平比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

表1 入組新兵基線數(shù)據(jù)比較

2.2 對(duì)照組新兵靜息狀態(tài)前后生命體征、心肌損傷標(biāo)記物、CA等水平變化 對(duì)照組30名新兵保持靜息狀態(tài)前后30 min的血壓、心率及AST、LDH、CK、CK-MB、MB、TnI等心肌損傷標(biāo)記物水平及CA、E、NE、DA水平差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表2。

表2 對(duì)照組新兵靜息狀態(tài)前后生命體征、心肌損傷標(biāo)記物、CA等水平變化

2.3 訓(xùn)練組新兵訓(xùn)練前后生命體征、心肌損傷標(biāo)記物、CA等水平變化 訓(xùn)練組78名新兵訓(xùn)練后血壓、心率較訓(xùn)練前明顯升高，心肌損傷標(biāo)記物也較前均有不同程度升高，其中AST、LDH、CK、CK-MB、MB運(yùn)動(dòng)后較運(yùn)動(dòng)前有顯著升高(P<0.05)，TnI較運(yùn)動(dòng)前也有所升高，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。新兵運(yùn)動(dòng)后的CA、E、NE水平較運(yùn)動(dòng)前顯著升高(P<0.05)。見表3。

表3 訓(xùn)練組新兵訓(xùn)練前后生命體征、心肌損傷標(biāo)記物、CA等水平變化

2.4 入組新兵靜息/訓(xùn)練后生命體征、心肌損傷標(biāo)記物、CA變化水平對(duì)比 與對(duì)照組比較，波動(dòng)量組和大運(yùn)動(dòng)量組新兵的收縮壓、心率、AST、LDH、CA、E變化水平均明顯升高(P<0.05)；與波動(dòng)量組比較，大運(yùn)動(dòng)量組新兵TnI、CA、E、NE升高水平均明顯降低(P<0.05)。見表4。

表4 入組新兵靜息/訓(xùn)練后生命體征、心肌損傷標(biāo)記物、CA變化水平對(duì)比

3 討 論

EIMI是指過(guò)度負(fù)荷運(yùn)動(dòng)或不適宜的運(yùn)動(dòng)對(duì)心臟造成的不良影響，臨床表現(xiàn)為心臟形態(tài)學(xué)改變、心肌損傷標(biāo)志物異常、運(yùn)動(dòng)性心律失常、心功能減低、暈厥甚至運(yùn)動(dòng)性猝死等[1]。其中以運(yùn)動(dòng)性心肌微損傷較為多見，即高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)引起心肌細(xì)胞缺氧缺血性改變，損傷程度相對(duì)較輕，無(wú)大面積心肌梗死，通常無(wú)特異性臨床表現(xiàn)和心電圖改變，可出現(xiàn)心肌間質(zhì)水腫、間隙增寬、線粒體數(shù)量和糖原增加甚至肌原纖維部分?jǐn)嗔训炔±砀淖僛4-5]。

EIMI可有心肌損傷標(biāo)記物水平的異常升高。本研究中，完成首次5 km長(zhǎng)跑的訓(xùn)練組新兵AST、LDH、CK、CK-MB、MB、IMA水平較訓(xùn)練前有顯著升高，與既往研究相符[6]。TnI水平較前也有所升高，但無(wú)明顯差異，可能與運(yùn)動(dòng)后取血時(shí)間有關(guān)。TnI僅來(lái)源于心肌細(xì)胞，但在急性心肌損傷后2～4 h開始升高，對(duì)檢測(cè)時(shí)間有一定要求。

目前認(rèn)為機(jī)體神經(jīng)內(nèi)分泌改變是引起EIMI的主要機(jī)制之一[7]。當(dāng)機(jī)體處于高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，交感-腎上腺素系統(tǒng)被激活，興奮性增高，血液中包括E、NE和DA在內(nèi)的CA水平激增，引起心血管和交感神經(jīng)系統(tǒng)的病理反應(yīng)，導(dǎo)致心率增快、全身血管阻力增大、冠狀動(dòng)脈痙攣、心肌缺血造成心肌損傷和壞死[8-10]。其具體機(jī)制存在爭(zhēng)議，一種假說(shuō)是由組織蛋白酶誘導(dǎo)的直接心肌毒性[11]，另一種假說(shuō)則是由微血管痙攣引起的急性短暫性缺血作，繼而導(dǎo)致心肌頓抑間接損害心肌，高強(qiáng)度軍事訓(xùn)練時(shí)交感神經(jīng)激活，CA和內(nèi)皮素激增可引起冠脈痙攣、微循環(huán)功能障礙，導(dǎo)致心肌頓抑[8,12]。本研究中，新兵戰(zhàn)士完成5 km長(zhǎng)跑高強(qiáng)度軍事訓(xùn)練后CA、N及NE水平較前均顯著升高，與心肌損傷標(biāo)記物變化水平一致，而靜息狀態(tài)下的對(duì)照組CA水平則無(wú)明顯變化，可以認(rèn)為高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)軀體產(chǎn)生應(yīng)激時(shí)兒茶酚胺水平激增，并可能進(jìn)一步導(dǎo)致了EIMI，這與目前上述假說(shuō)相符。此外，高強(qiáng)度訓(xùn)練使細(xì)胞因子的激活，介導(dǎo)心肌局部炎性細(xì)胞的黏附和浸潤(rùn)，也是引起的發(fā)生EIMI的機(jī)制之一[13]。本研究也檢測(cè)了新兵戰(zhàn)士高強(qiáng)度訓(xùn)練前后IL-6及CRP，結(jié)果表明運(yùn)動(dòng)后IL-6水平較前顯著升高，提示炎癥因子激活可能與EIMI發(fā)生相關(guān)，但其機(jī)制需進(jìn)一步探索。

適量的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷可引起心肌絕對(duì)或相對(duì)缺血缺氧，逐漸提高心肌組織缺血耐受能力，對(duì)心肌產(chǎn)生保護(hù)作用。研究表明適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)負(fù)荷可降低心肌損傷標(biāo)記物升高幅度[14-15]。本研究中，大運(yùn)動(dòng)量組患者平素保持有適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、時(shí)間和頻率，具有良好的運(yùn)動(dòng)習(xí)慣，該組新兵運(yùn)動(dòng)后心肌損傷標(biāo)記物變化水平均小于波動(dòng)量組，其中TnI升高水平顯著低于波動(dòng)量組，提示平時(shí)適當(dāng)運(yùn)動(dòng)能減輕首次高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)所致的心肌損傷。本研究還對(duì)比分析了2組間運(yùn)動(dòng)前CA水平及運(yùn)動(dòng)后CA的變化水平，結(jié)果表明運(yùn)動(dòng)前大運(yùn)動(dòng)量組CA、E、NE及DA的基線水平低于波動(dòng)量組，提示該組新兵基礎(chǔ)狀態(tài)下交感興奮性相對(duì)較低，有助于降低心肌耗氧，減輕心臟負(fù)荷[16]。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)大運(yùn)動(dòng)量組運(yùn)動(dòng)后CA、E、NE變化水平明顯低于波動(dòng)量組，該組新兵的交感神經(jīng)系統(tǒng)較為穩(wěn)定，這提示良好的運(yùn)動(dòng)習(xí)慣、適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)負(fù)荷可以減輕高強(qiáng)度訓(xùn)練時(shí)交感神經(jīng)系統(tǒng)的過(guò)度激活，降低CA的激增水平，可以使心肌避免在高濃度CA中的急性暴露，對(duì)心肌產(chǎn)生內(nèi)源性的保護(hù)作用，減輕心肌損傷，降低心肌損傷標(biāo)記物升高水平。EIMI在高強(qiáng)度軍事訓(xùn)練中常見，新兵作為發(fā)生EIMI的高危群體，科學(xué)施訓(xùn)尤為重要，在進(jìn)行高強(qiáng)度軍事訓(xùn)練前，進(jìn)一步優(yōu)化運(yùn)動(dòng)習(xí)慣、接受適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)負(fù)荷形成運(yùn)動(dòng)預(yù)適應(yīng)可能是減少EIMI發(fā)生、提高作訓(xùn)能力的重要方法[1]，對(duì)保障健康安全施訓(xùn)、提高部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗能力具有重要意義。

綜上所述，5 km長(zhǎng)跑高強(qiáng)度訓(xùn)練可引起新兵心肌損傷標(biāo)記物升高，導(dǎo)致心肌微損傷，但未引起嚴(yán)重心肌壞死，可能與CA激增有關(guān)。保持適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、頻率和時(shí)間，養(yǎng)成良好的運(yùn)動(dòng)習(xí)慣可避免新兵高強(qiáng)度訓(xùn)練時(shí)交感神經(jīng)系統(tǒng)的過(guò)度激活，減少CA釋放，減輕心肌損傷程度，對(duì)心肌具有保護(hù)作用。對(duì)高強(qiáng)度訓(xùn)練后不同時(shí)間的心肌損傷標(biāo)志物和CA水平及其動(dòng)態(tài)變化尚待進(jìn)一步觀察研究。