耐力訓(xùn)練對(duì)青少年長跑運(yùn)動(dòng)員右心室收縮功能的影響

楊晨曦 胡毛珠 申銳 顧佳寧 楊奕清 徐迎佳

運(yùn)動(dòng)員因長期訓(xùn)練而出現(xiàn)的一系列心臟結(jié)構(gòu)改變常被稱為“運(yùn)動(dòng)員心臟”。既往研究主要聚焦在運(yùn)動(dòng)員左心室的改變，已證實(shí)長期訓(xùn)練可導(dǎo)致左心室出現(xiàn)以心肌肥厚為主的重構(gòu)，并可引起心律失常[1-3]。然而，少有研究關(guān)注運(yùn)動(dòng)員右心室功能的改變。右心室心肌較左心室薄弱，對(duì)心室壓力負(fù)荷的變化更加敏感。在高強(qiáng)度訓(xùn)練時(shí)，心輸出量急劇上升，運(yùn)動(dòng)員的肺動(dòng)脈壓力也相應(yīng)升高[4]，右心室也因后負(fù)荷增加而擴(kuò)大。如訓(xùn)練時(shí)間較短，右心室擴(kuò)張?jiān)谛菹⒑罂煽焖倩謴?fù)。有研究發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)員在長時(shí)間耐力運(yùn)動(dòng)（如馬拉松）后，右心室收縮及舒張功能出現(xiàn)可逆性下降，即“心肌頓抑”[5]。也有研究證實(shí)長期高強(qiáng)度訓(xùn)練可導(dǎo)致右心室心肌永久性纖維化，成為誘發(fā)惡性心律失常的基礎(chǔ)[6]。以往的相關(guān)研究主要針對(duì)成年運(yùn)動(dòng)員，尚無青少年運(yùn)動(dòng)員的相關(guān)資料。本研究主要觀察耐力訓(xùn)練對(duì)青少年長跑運(yùn)動(dòng)員右心室收縮功能的影響。

1 對(duì)象及方法

1.1 研究對(duì)象

連續(xù)入選40 例在上海市松江區(qū)體育訓(xùn)練中心接受統(tǒng)一正規(guī)中長跑訓(xùn)練的15～18 歲青少年長跑運(yùn)動(dòng)員，并在入選前經(jīng)24 h 長程心電圖和心臟超聲檢查排除先天性心臟病、心肌病以及惡性心律失常。所有入選者被詳細(xì)告知研究方案及相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)后，均需由本人及其法定監(jiān)護(hù)人自愿簽署書面知情同意書。本研究符合醫(yī)學(xué)倫理規(guī)范并經(jīng)過上海市第五人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.2 方法

1.2.1 經(jīng)胸超聲心動(dòng)圖 在運(yùn)動(dòng)員開始訓(xùn)練前30 min和訓(xùn)練結(jié)束后30 min 內(nèi)分別進(jìn)行經(jīng)胸超聲心動(dòng)圖檢查。采用標(biāo)準(zhǔn)探查切面全面評(píng)估心臟二維影像。使用 Simpson 雙平面法測(cè)定左、右心室舒張末期和收縮末期容積，射血分?jǐn)?shù)定義為舒張末期容積與收縮末期容積之間的差占舒張末期容積的百分比。根據(jù)二尖瓣瓣葉水平的心尖長軸切面評(píng)估早期（E）和晚期（A）左心室充盈速度峰值，并推導(dǎo)出 E 與 A 的比值。在心尖四腔切面上追蹤右室舒張末期和收縮末期面積，并推導(dǎo)出面積變化分?jǐn)?shù)（FAC）。

1.2.2 血液生化指標(biāo) 在運(yùn)動(dòng)員開始訓(xùn)練前30 min，訓(xùn)練結(jié)束后3 h 采集受試者靜脈血3 mL，經(jīng)離心分離血清，使用E170 全自動(dòng)生化分析儀測(cè)定肌鈣蛋白（TnI）和N 末端腦鈉肽前體（NT-proBNP）。

1.2.3 訓(xùn)練方案 所有運(yùn)動(dòng)員耐力訓(xùn)練課均在室外，氣溫20～30 ℃下進(jìn)行。訓(xùn)練開始前進(jìn)行5～10 min 慢跑及拉伸準(zhǔn)備。訓(xùn)練正式開始后以4 m/s的最低配速勻速跑8 000 m，結(jié)束后短暫休息1～2 min，再次勻速跑4 000 m，休息1～2 min 后再以自己全力跑4 000 m，結(jié)束訓(xùn)練。訓(xùn)練過程中如發(fā)現(xiàn)隊(duì)員出現(xiàn)力竭、動(dòng)作變形等，教練應(yīng)及時(shí)終止訓(xùn)練。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用Kolmogorov-Smirnov 檢驗(yàn)分析所有數(shù)據(jù)是否符合正態(tài)分布。連續(xù)變量以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，分類變量以例數(shù)（百分比）表示。男、女隊(duì)員基線數(shù)據(jù)通過獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較，訓(xùn)練前、后超聲心動(dòng)圖及血清學(xué)檢測(cè)數(shù)據(jù)通過配對(duì)t檢驗(yàn)比較，以Spearman 相關(guān)性分析基線數(shù)據(jù)及血清學(xué)指標(biāo)變化與右室射血分?jǐn)?shù)的改變（ΔRVEF）的關(guān)系。檢驗(yàn)顯著性定義為雙側(cè)P＜0.05。

2 結(jié)果

2.1 基線數(shù)據(jù)

40名中長跑項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員，平均年齡（16.7±0.94）歲，其中男性25 名（62.5%）。男性運(yùn)動(dòng)員的身高[（178.2±2.0）cm 對(duì)（172.3±1.53）cm]，體質(zhì)量[（67.70±3.06）kg 對(duì)（56.50±2.26）kg]，體表面積[（1.93±0.46）m2對(duì)（1.76±0.33）m2]，體質(zhì)量指數(shù)（BMI）[（21.30±0.69）對(duì)（19.04±0.73）] 均高于女性運(yùn)動(dòng)員（P均＜0.05）。

在運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練前30 min 采集基線數(shù)據(jù)，代表左右心室容量、收縮及舒張功能，室壁厚度等指標(biāo)，男女運(yùn)動(dòng)員之間比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。運(yùn)動(dòng)員的左室壁平均最大厚度達(dá)10 mm，較同齡人已出現(xiàn)一定程度的增厚。4 名運(yùn)動(dòng)員（男、女各2 名）出現(xiàn)TnI 輕度升高，其他人均在可檢測(cè)范圍以下。所有運(yùn)動(dòng)員NT-proBNP 均在正常范圍內(nèi)。

2.2 運(yùn)動(dòng)前后各項(xiàng)指標(biāo)比較

經(jīng)過長時(shí)間耐力訓(xùn)練（約90 min），稍事休息于運(yùn)動(dòng)后半小時(shí)內(nèi)進(jìn)行超聲心動(dòng)圖檢查。與訓(xùn)練前相比，右室舒張末期容量（RVEDV）、右室收縮末期容量（RVESV）均顯著增加，而左室舒張末期容量（LVEDV）、左室收縮末期容量（LVESV）均顯著減少。右室射血分?jǐn)?shù)（RVEF）顯著降低，而左室射血分?jǐn)?shù)（LVEF）略有上升。右室面積變化分?jǐn)?shù)（RVFAC）也顯著降低。

訓(xùn)練后運(yùn)動(dòng)員的TnI 和NT-proBNP 水平均顯著上升，1 名16 歲男隊(duì)員的NT-proBNP >125 pg/mL，其余均在正常范圍內(nèi)。見表1。

表1 訓(xùn)練前后各項(xiàng)指標(biāo)比較

2.3 相關(guān)性分析

將運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練前后RVEF 的差值記為ΔRVEF，訓(xùn)練前后RVFAC 的差值記為ΔRVFAC。分析各基線數(shù)據(jù)以及訓(xùn)練后血液指標(biāo)與ΔRVEF 的相關(guān)性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)ΔRVEF 與年齡呈負(fù)相關(guān)（r＝－0.525，P＝0.001），與訓(xùn)練后TnI 呈正相關(guān)（r＝0.588，P＝0.001），與ΔRVFAC 呈正相關(guān)（r＝0.778，P＝0.013）；而身高、體質(zhì)量、體表面積、體質(zhì)量指數(shù)（BMI）、NT-proBNP、LVEF、LVWT 等 與ΔRVEF無明顯相關(guān)性。進(jìn)一步分析各指標(biāo)與訓(xùn)練后TnI的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，訓(xùn)練后TnI 不僅與ΔRVEF 呈正相關(guān)，還與年齡呈負(fù)相關(guān)（r＝－0.586，P＝0.001）

3 討論

既往認(rèn)為，運(yùn)動(dòng)員心臟的結(jié)構(gòu)改變是人體對(duì)高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的適應(yīng)性改變，屬于正常生理現(xiàn)象。隨著現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)的發(fā)展，過度運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的不良事件尤其是心律失常及心源性猝死越來越受到關(guān)注[7]。有研究顯示，耐力項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員心房顫動(dòng)（房顫）的發(fā)生率是普通人群的5.3 倍[8]，房顫的發(fā)生率與運(yùn)動(dòng)量之間存在U 型曲線關(guān)系，即輕、中度訓(xùn)練可有效預(yù)防房顫，而長期高強(qiáng)度耐力訓(xùn)練則會(huì)增加房顫的風(fēng)險(xiǎn)[9]。也有研究發(fā)現(xiàn)，馬拉松愛好者發(fā)生室性早搏及室性心動(dòng)過速的風(fēng)險(xiǎn)較高[10]。

國外研究發(fā)現(xiàn)大強(qiáng)度長時(shí)間耐力運(yùn)動(dòng)后，運(yùn)動(dòng)員右室出現(xiàn)可逆性收縮功能下降。心臟核磁共振研究證實(shí)，存在心肌延遲釓增強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)員從事耐力運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的時(shí)間更長，在長時(shí)間耐力運(yùn)動(dòng)后右心室的心肌頓抑程度也更高[6]。由此推測(cè)，雖然高強(qiáng)度耐力運(yùn)動(dòng)后右心室擴(kuò)大及心肌頓抑現(xiàn)象在24～48 h 內(nèi)可逆，但長期訓(xùn)練仍可導(dǎo)致右心室心肌不可逆性重構(gòu)，纖維化，甚至成為誘發(fā)惡性心律失常的病理基礎(chǔ)。

青少年心臟發(fā)育尚未成熟，心肌較薄弱，易受長時(shí)間高壓力負(fù)荷的影響。本研究發(fā)現(xiàn)，在90 min的勻速跑耐力訓(xùn)練后，所有青少年運(yùn)動(dòng)員的右心室均出現(xiàn)不同程度增大，伴RVEF 和RVFAC 的下降，但LVEF 未見顯著改變，這與之前對(duì)成人的研究結(jié)果相似。我們還觀察到RVEF 的變化程度及訓(xùn)練后TnI 水平與運(yùn)動(dòng)員年齡呈顯著負(fù)相關(guān)，由此推測(cè)，年紀(jì)越小的運(yùn)動(dòng)員因心肌發(fā)育尚不完善，在相同強(qiáng)度的訓(xùn)練下，其右心室更易受到高負(fù)荷的影響而出現(xiàn)心肌頓抑。

雖然訓(xùn)練后TnI 及NT-proBNP 水平均升高，但RVEF 下降的程度僅與訓(xùn)練后TnI 升高程度呈正相關(guān)。在過去的研究中，因缺乏運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練后TnI 升高與左心室功能之間存在相關(guān)性的證據(jù)[11]，在劇烈運(yùn)動(dòng)后TnI 升高的運(yùn)動(dòng)員中進(jìn)行心臟核磁共振延遲釓增強(qiáng)檢查也并未發(fā)現(xiàn)心肌損傷證據(jù)，因此，普遍認(rèn)為運(yùn)動(dòng)后TnI 升高并不能證明運(yùn)動(dòng)員心肌受損[12-13]。然而，在本研究中，TnI 的升高與RVEF的下降顯著相關(guān)，提示TnI 的升高與心肌尤其是右心室心肌的損傷有關(guān)。

在既往關(guān)于成人運(yùn)動(dòng)后右室功能出現(xiàn)下降的研究中，研究者多選取馬拉松、鐵人三項(xiàng)、公路自行車等極限耐力運(yùn)動(dòng)員作為研究對(duì)象，運(yùn)動(dòng)時(shí)間多在3～10 h[14]。本研究中的青少年運(yùn)動(dòng)員在90 min訓(xùn)練后即出現(xiàn)右心室功能下降，也從側(cè)面表明青少年運(yùn)動(dòng)員對(duì)長時(shí)間耐力運(yùn)動(dòng)的適應(yīng)能力較差。

本研究雖然觀察到訓(xùn)練后運(yùn)動(dòng)員TnI 及NT-proBNP 均顯著升高，但不能排除運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后血液濃縮的影響。另外，樣本量較少，且沒有長時(shí)間隨訪觀察青少年時(shí)期的高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)成年后發(fā)生心律失常的影響。