運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練在慢性阻塞性肺疾病肺康復(fù)中的應(yīng)用

田玉靜, 李 萍, 黃家容, 張 寧, 平 芬

(河北省人民醫(yī)院 老年病三科, 河北 石家莊 050000)

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)是一種常見的可以預(yù)防和治療的疾病，其特征是存在持續(xù)的呼吸系統(tǒng)癥狀和氣流受限[1]，常使患者幸福指數(shù)下降。在全球范圍內(nèi)，由于接觸危險(xiǎn)因素持續(xù)增多且人口老齡化，COPD的負(fù)擔(dān)預(yù)計(jì)在未來幾十年將增加[2]。因此，對(duì)COPD患者如何管理是公共衛(wèi)生系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)之一。全球慢性阻塞性肺疾病計(jì)劃(Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease, GOLD)2020指出肺康復(fù)計(jì)劃被證明是改善COPD患者運(yùn)動(dòng)障礙行之有效的方法，肺康復(fù)的基礎(chǔ)是運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，許多試驗(yàn)[3-5]表明在肺康復(fù)項(xiàng)目中進(jìn)行有組織的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后，患者呼吸困難、運(yùn)動(dòng)能力和健康相關(guān)生活質(zhì)量有了很大改善。本文將對(duì)肺康復(fù)中運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的病理生理學(xué)、方式及處方進(jìn)行綜述，為臨床COPD患者的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練治療提供新思路。

1 運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的病理生理學(xué)

肌纖維萎縮是COPD系統(tǒng)性損害表現(xiàn)之一。呼吸肌和肢體肌肉受到影響，導(dǎo)致患者運(yùn)動(dòng)能力下降進(jìn)而影響其健康狀況。在COPD患者中，發(fā)現(xiàn)膈肌單纖維力量減少、肌球蛋白含量降低，此外，這些纖維通過降低鈣的敏感性，在次最大激活時(shí)導(dǎo)致肌肉無力。成肌分化(myogenic differentiation, MyoD)和肌原蛋白的改變被認(rèn)為是驅(qū)動(dòng)肌肉表型的適應(yīng)原因，在成熟骨骼肌中，MyoD主要表達(dá)在快收縮肌中，肌原蛋白主要表達(dá)于慢收縮肌中。肌動(dòng)蛋白分子的結(jié)構(gòu)變化可能會(huì)削弱肌動(dòng)蛋白的活性及肌肉纖維的穩(wěn)定性，導(dǎo)致纖維損傷[6]。Degens等[7]在倉(cāng)鼠的肺氣腫的模型中發(fā)現(xiàn)MyoD蛋白水平下降，無獨(dú)有偶，Testelmans等[8]指出膈肌信號(hào)通路的改變可能導(dǎo)致COPD患者膈肌重塑，比如泛素-蛋白酶體通路、核因子激活的B細(xì)胞的κ-輕鏈增強(qiáng)(NF-κB)通路和肌生成抑制蛋白表達(dá)上調(diào)及MyoD表達(dá)下降，導(dǎo)致患者骨骼肌功能障礙。Hill等[9]指出，經(jīng)過高強(qiáng)度吸氣肌訓(xùn)練后，肋間外肌發(fā)生肌纖維重塑，改善中、重度COPD患者吸氣肌肉功能，減輕患者呼吸困難和疲勞。COPD是肌肉喪失原因之一，然而，如何評(píng)估肌肉健康困難，Yin等[10]指出，Dickkopf相關(guān)蛋白3(Dickkopf-3, Dkk-3)在年輕小鼠模擬的早期肌少癥模型中過表達(dá)，而老年小鼠Dkk-3表達(dá)的降低部分抵消年齡相關(guān)的肌肉萎縮，類似結(jié)果亦出現(xiàn)在其他研究中。Qaisar等[11]研究表明，Dkk-3水平可以作為評(píng)估COPD患者加速骨骼肌減少表型的臨床指標(biāo)。

COPD特點(diǎn)是存在全身和局部慢性炎癥和氧化應(yīng)激，氧化應(yīng)激與促炎介質(zhì)通過相互作用，從而增強(qiáng)促炎基因在各種肺組織細(xì)胞表達(dá)，且氧化應(yīng)激可能改變促炎介質(zhì)和抗氧化酶基因表達(dá)平衡[12]，導(dǎo)致COPD患者肌肉功能障礙，且氧化應(yīng)激與炎癥介質(zhì)亦相互影響。研究證實(shí)，氧化應(yīng)激參與膈肌蛋白降解，與肌肉組織損害直接相關(guān)，導(dǎo)致膈肌收縮功能障礙[13-14]。觀察到COPD患者肌肉耐力受損與肌肉氧化能力、線粒體密度、酶的活性降低有關(guān)[15-16]。細(xì)胞內(nèi)活性氧(reactive oxygen species, ROS)在ATP氧化磷酸化合成過程中產(chǎn)生，發(fā)生場(chǎng)所系線粒體。線粒體活性氧(mitochondrion reactive oxygen species, mtROS)在抗氧化防御系統(tǒng)中生成和清除保持平衡，未能清除的mtROS在肌動(dòng)蛋白上誘導(dǎo)的復(fù)雜修飾，以肌動(dòng)蛋白嚴(yán)重?cái)嗔褳樘卣?，從而阻礙肌動(dòng)蛋白與肌球蛋白相互作用[12]，導(dǎo)致線粒體功能障礙。金丹等[17]研究證明運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可改善肢體肌肉纖維構(gòu)成，抑制肌肉蛋白降解及增強(qiáng)機(jī)體抗氧化作用。

2 運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的方式

2.1主動(dòng)訓(xùn)練

2.1.1肢體肌力及耐力訓(xùn)練 眾所周知，骨骼肌功能障礙可導(dǎo)致COPD患者日?；顒?dòng)減少，故對(duì)COPD患者進(jìn)行肢體運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練必不可少。肢體肌力訓(xùn)練主要有上肢肌力訓(xùn)練、下肢肌力訓(xùn)練，而下肢耐力訓(xùn)練是提高運(yùn)動(dòng)能力的核心部分[18]。常見方式包括陸地上快走、慢跑、騎單車及水中運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練等。地面步行訓(xùn)練被證明可提高COPD患者生活質(zhì)量和耐力運(yùn)動(dòng)，適用于中、重或極重度COPD患者，Wootton等[19]在中度及重度COPD患者進(jìn)行為期8～10周地面步行隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)，結(jié)果表明地面步行鍛煉患者的圣喬治呼吸問卷、慢性呼吸問卷等生活質(zhì)量評(píng)分總分均減低，耐力穿梭往返步行試驗(yàn)時(shí)間增加，且差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Higashimoto 等[20]提出，進(jìn)行4～8周下肢運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練改善COPD患者的呼吸困難、運(yùn)動(dòng)能力和生活質(zhì)量，但對(duì)體力活動(dòng)的影響并不顯著。水中運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練亦可作為肢體訓(xùn)練的方式，F(xiàn)elcar等[21]研究表明對(duì)于中重度COPD患者，在水中進(jìn)行高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練與陸地訓(xùn)練方式效果相似，是同樣有益的治療選擇。水中運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練是對(duì)COPD患者新的治療方法，但是因場(chǎng)地、專業(yè)人員等要求可能比陸地訓(xùn)練難實(shí)施。

2.1.2呼吸肌訓(xùn)練 肺功能康復(fù)的組成部分，呼吸肌訓(xùn)練已廣泛應(yīng)用于臨床實(shí)踐[22-24]。COPD患者是通過正確的呼吸肌訓(xùn)練增強(qiáng)呼吸肌的肌力與協(xié)調(diào)性，改善患者呼吸困難、氣短及全身系統(tǒng)癥狀，提高COPD生活質(zhì)量、延長(zhǎng)生存期。臨床常用方式有縮唇呼吸和腹式呼吸。Cabral等[25]研究表明，在高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)期間聯(lián)合應(yīng)用縮唇呼吸可降低過度通氣。有研究指出對(duì)COPD患者進(jìn)行4周的膈肌呼吸鍛煉后，訓(xùn)練組患者顯示出更大的膈肌運(yùn)動(dòng)性[26]。

2.1.3中國(guó)傳統(tǒng)訓(xùn)練方式 由于學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單、不受場(chǎng)地、設(shè)備、專業(yè)人員的限制，我國(guó)傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)療法如太極、八段錦、五禽戲、氣功、六字訣等是COPD患者最受歡迎的健康補(bǔ)充療法。太極是一種包括一系列緩慢而有節(jié)奏的循環(huán)動(dòng)作的全身性運(yùn)動(dòng)，在COPD患者肺康復(fù)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，太極訓(xùn)練的峰值心率(60次/min)和耗氧量(55%)與中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)相似[27]。一項(xiàng)薈萃分析表明，太極可改善COPD患者肺功能、運(yùn)動(dòng)能力、生活質(zhì)量和精神狀態(tài)[28]。Yang等[29]指出八段錦有益于預(yù)防輕度COPD患者肺功能下降、提高其運(yùn)動(dòng)能力、改善生活質(zhì)量。今后仍需開展多中心隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)探索COPD患者最佳鍛煉方式。

2.2被動(dòng)訓(xùn)練 神經(jīng)肌肉電刺激是肺康復(fù)治療中常見的一種被動(dòng)運(yùn)動(dòng)。對(duì)于無力或不愿堅(jiān)持鍛煉的患者，神經(jīng)肌肉電刺激可能是一種鍛煉肌肉力量的替代方法，可改善肌肉力量和運(yùn)動(dòng)性能[30-31]。在COPD急性加重期，為避免呼吸系統(tǒng)應(yīng)激，高頻神經(jīng)肌肉電刺激已成為一種局部訓(xùn)練方式，但仍有局限性(如皮膚疼痛)[32]。一項(xiàng)薈萃分析顯示，神經(jīng)肌肉電刺激可改善COPD患者的運(yùn)動(dòng)能力，降低運(yùn)動(dòng)過程中呼吸系統(tǒng)感染，但不常規(guī)推薦穩(wěn)定期COPD患者接受此種療法[33]。

膈肌起搏器是神經(jīng)肌肉電刺激療法的一種，通過電刺激膈神經(jīng)或膈肌，引起膈肌節(jié)律性收縮，通過膈肌的適應(yīng)性改變，使膈肌肌力和抗疲勞能力增強(qiáng)[34-35]。膈肌起搏器分為植入式和體外式，植入式膈肌起搏是將起搏電極植入體內(nèi)直接與膈神經(jīng)接觸，因其多為有創(chuàng)手術(shù)，不如體外式膈肌起搏應(yīng)用廣泛；體外式膈肌起搏是指通過體表電極刺激膈神經(jīng)，提高膈肌興奮性，促進(jìn)膈肌活動(dòng)，提高肺泡有效通氣量，減少肺部感染和肺不張發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，可輔助COPD插管患者脫機(jī)[36]。

3 運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的處方

運(yùn)動(dòng)處方包括設(shè)定運(yùn)動(dòng)頻率、強(qiáng)度、類型和時(shí)間，其中運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間是預(yù)測(cè)結(jié)果最關(guān)鍵因素。運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度選擇需要以骨骼肌無力為基礎(chǔ)，以有效的合成代謝提高骨骼肌的氧化能力為目標(biāo)[37]。常見的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練模式有低強(qiáng)度、高強(qiáng)度和間歇訓(xùn)練。持久、高強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練模式已廣泛應(yīng)用于肺康復(fù)，可以增加肌肉的有氧代謝、耐受更高強(qiáng)度的活動(dòng)[38]。對(duì)于病情較嚴(yán)重的患者，低強(qiáng)度或間歇訓(xùn)練模式可能是最佳的選擇。在間歇訓(xùn)練中，低強(qiáng)度與高強(qiáng)度訓(xùn)練相結(jié)合，能明顯延長(zhǎng)訓(xùn)練時(shí)間。訓(xùn)練類型通常有兩種，耐力訓(xùn)練和力量訓(xùn)練。耐力訓(xùn)練目的是執(zhí)行有氧活動(dòng)，力量訓(xùn)練以單個(gè)肌肉或肌肉群為目標(biāo)。一個(gè)周期的康復(fù)鍛煉，最多維持6～12個(gè)月，通常建議COPD患者進(jìn)行8周或更長(zhǎng)時(shí)間的治療[39]。若想保持康復(fù)鍛煉的效果，則需要進(jìn)行周期性康復(fù)鍛煉。

肺康復(fù)評(píng)估的金標(biāo)準(zhǔn)之一是心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)，心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)對(duì)評(píng)估患者的生理功能狀態(tài)、判斷病情嚴(yán)重程度、指導(dǎo)制定個(gè)體化的康復(fù)鍛煉及評(píng)價(jià)肺康復(fù)療效等至關(guān)重要。目前常用無氧閾水平評(píng)估運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度(還可根據(jù)Borg呼吸困難評(píng)分、最大攝氧量的60%、目標(biāo)心率等)，既可以保證安全性，又可以滿足康復(fù)鍛煉需求[40-41]。Stringer等[42]指出在一定程度上，心肺運(yùn)功試驗(yàn)和六分鐘步行試驗(yàn)互補(bǔ)，均可對(duì)COPD患者肺康復(fù)提供有意義的指導(dǎo)，而心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)似乎是COPD患者生理改善的理想評(píng)估機(jī)制。然而，分析心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)可能會(huì)發(fā)現(xiàn)隱匿的問題(如低氧血癥、心律失常、肌肉骨骼問題或心肌缺血)[43]，從而進(jìn)一步優(yōu)化運(yùn)動(dòng)處方。

4 總結(jié)及展望

通過了解運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的病理生理學(xué)機(jī)制，肺康復(fù)處方的制定，從分子水平著手，選擇合適的運(yùn)動(dòng)方式，改善COPD患者癥狀、運(yùn)動(dòng)能力和生活質(zhì)量。由于患者個(gè)體特征、運(yùn)動(dòng)特性不同，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)COPD患者肺康復(fù)效果有很大差異。因此，制定個(gè)體化運(yùn)動(dòng)方式尤為重要，有助于患者早日回歸家庭和社會(huì)。