單次低強度騎車和跑步對健康男生動脈硬度的影響

　　摘要：觀察和比較單次低強度騎車和跑步對健康男生動脈硬度的短時影響，并探索跑步坡度的可能作用。方法：采用隨機均衡交叉自身對照設計，16名健康男生的年齡為(21.8±0.4)歲，按空白對照方案(nonexercise control trial，CON)、騎車方案(cycle trial，CYC)、 0坡度跑步方案(treadmill trial at 0，TM0)和18%坡度跑步方案(treadmill trial at 18%，TM18)進行實驗。受試者均在運動前進行基線(baseline，BL)動脈硬度測定，然后進行持續30 min的單次運動，強度均控制在35%心率儲備。運動結束后即刻(0 min)和結束后40 min對動脈硬度進行重復測定。動脈硬度用心-踝血管指數(cardioankle vascular index，CAVI)來評價，用每個方案中CAVI相對于其基線的變化(ΔCAVI)進行統計分析。結果：CON方案中ΔCAVI在BL、0 min和40 min時分別為(0.0±0.0)(0.1±0.1)和(0.0±0.1)，變化未見顯著性。CYC方案中運動后即刻ΔCAVI從基線(0.0±0.0)明顯下降至(-1.1±0.1)，休息40 min基本恢復至基線(-0.2±0.1)。雖然TM0和TM18方案中運動結束后即刻ΔCAVI出現幅度類似于CYC的下降，但在休息40 min后ΔCAVI仍均維持在較低水平(-0.6±0.1，P<0.05 vs.CON和CYC)。TM0和TM18方案之間則無明顯差別。結論：在相同靶心率的前提下，騎車和跑步均能明顯降低動脈硬度，但跑步對動脈硬度的影響優于騎車。相同靶心率跑步中，改變坡度對動脈硬度無影響。

　　關鍵詞： 動脈硬度;跑步;功率車運動;低強度

　　《中國中醫基礎醫學雜志》1995年創刊，是由國家中醫藥管理局主管、中國中醫科學(研究)院基礎理論研究所主辦，以集中、快速反映我國中醫基礎理論研究最新成果、最新進展為特色的全國唯一一家中醫理論研究期刊。雜志依托中國中醫科學(研究)院和中醫基礎理論研究所雄厚的專業人才隊伍.

　　心血管疾病(cardiovascular disease，CVD)已經成為影響人類健康的一大重要疾病，是全球頭號死因。動脈硬度增大是多種心血管病發生、發展過程中的重要步驟，已經被認為是CVD的獨立危險因素。隨著人民生活條件逐漸改善，CVD在我國逐漸成為一種常見疾病，應著手控制CVD危險因素以有效地防治CVD 。

　　動脈硬度已經成為預防和治療心血管疾病的重要靶點。對健康人的動脈硬度進行早期干預、提高心血管健康水平，是預防心血管疾病的重要策略。目前，本實驗室采用心-踝血管指數(CAVI)來評定動脈硬度，在國際范圍內，心-踝血管指數(cardio-ankle vascular index， CAVI)已經被證明可反映人體血管硬度且效果理想。

　　美國運動醫學會認為，即使從事低于推薦量的運動也可以因運動而獲得相應的健康受益[1]。我們實驗室前期的研究表明，低強度30 min騎車運動后即刻動脈硬度值明顯降低，運動結束后40 min恢復至基礎值[2]。

　　與功率車相比，跑步是一種全身性的運動。有研究表明：無訓練年輕女性相同強度跑步運動的脂肪氧化率高于騎車，最大脂肪氧化強度和最大脂肪氧化率也高于騎車[3]。在40%和60%心率儲備(heart rate reserve，HRR)的運動中，騎車的血壓反應強于跑步[4]。在健康青年的梯度運動試驗中，騎車收縮壓反應強于跑步，騎車較跑步更易誘發人體心血管系統的運動量的負擔[5];因此，我們推測在靶心率相同的前提下，跑步在改善動脈硬度方面效果可能會更為顯著。用袖帶反復進行“充氣/放氣”過程，以形成對下肢的擠壓，擠壓側下肢的血管僵硬度下降，而未處理側下肢的血管僵硬度并無變化[6]。由于運動時肌肉收縮也可以造成機械擠壓，那么其擠壓程度的大小能否影響動脈硬度下降的效果?

　　現代人由于工作壓力大而無充足時間進行運動，用同等的時間投入獲得較多的運動收益具有重要的現實意義。基于以上背景，本研究擬在運動時間和靶心率相同的前提下，比較功率車和跑步對動脈硬度的影響，同時擬通過調整跑步坡度以形成不同的程度的擠壓，觀察其動脈硬度所受到的影響。

　　1研究對象與方法

　　1.1研究對象

　　招募首都體育學院健康在校男生16名，受試者無糖尿病、高血壓、脂代謝紊亂及心血管疾病，未服用過藥物。研究者向受試者詳細介紹實驗過程和要求，每位受試者簽署了知情同意書，屬自愿參與本實驗研究，基本情況見表1。

　　1.2實驗設計

　　采用隨機均衡交叉自身對照設計，每位受試者參加空白對照方案(CON)、騎車方案(CYC)、0坡度跑步方案(TM0)和18%坡度跑步方案(TM18)4個干預方案，如圖1所示。其中陰影表示運動，運動持續時間為30 min。非陰影部分表示安靜休息。每個實驗中均在3個時間點上進行CAVI測定，即運動前(BL)、運動后即刻(0 min)和運動后休息40 min。CON中無運動內容，僅僅在相應的3個時間點進行相應的測量。運動強度均控制在35% HRR。CON方案中無運動，僅僅在相應時間點進行動脈硬度測定。動脈硬度用CAVI來評價，用每個方案中CAVI相對于其基線的變化(ΔCAVI)來進行統計分析。

　　為避免運動和飲食等因素對CAVI的影響，所有受試者24 h內避免劇烈運動，實驗當天晨起空腹，進入實驗室至少休息10 min后，進行動脈硬度的基礎值(BL)測定，隨后進行30 min的騎車運動。

　　1.3運動方案

　　采用功率車(Aerobike 75XL，Combi，Tokyo，Japan)運動，受試者選擇合適的坐墊位置，使雙上肢在同一高度，運動時靶心率均在35% HRR，目標心率計算公式為[最大心率(220-年齡)-安靜心率]×35%,安靜心率。這是因為30%～39% HRR可以用作增強心肺功能的低強度運動[1]。運動時蹬車頻率為60轉/min。跑步跑臺(H/P/Cosmos Sports & Med.，Munich，Germany)運動，分為0坡度和18%坡度，受試者自然行走開始，運動時步頻為120步/min，通過polo表(Polar Electro，Kempele，Finland)監測受試者心率，使心率在目標心率附近。

　　1.4指標的測定

　　受試者取仰臥位，四肢伸展，使用動脈硬度檢測儀VS1000(福田電子醫療儀器有限公司)對受試者進行動脈硬度的測定。測定時上肢袖帶結扎于上臂，袖帶下緣平肘關節，松緊可以插入一兩個手指為度，下肢袖帶結扎與踝關節以上，袖帶下緣平內踝高度，并分別于肘部及腳跟部放置軟墊將肢體墊起。心電電極夾于左右手腕，放置心音傳感器于胸骨角附近并進行調整，以心音基線平穩、能明確區分第一和第二心音為標準。儀器根據測定結果自行運算出CAVI，CAVI值越高，動脈硬度越高，彈性越低。本儀器同時測量心率和血壓。

　　1.5統計學方法

　　計量資料均以均數±標準誤表示。統計學處理采用GraphPad Prism Software 5.0進行。4個實驗日中CAVI隨時間變化，通過雙因素重復測量ANOVA進行分析，用Bonferroni事后檢驗確定不同實驗在同一時間點上的差異是否有顯著性。P<0.05為差異有統計學意義。

　　2結果

　　2.1不同運動方式對心率和血壓的影響

　　受試者在進行騎車和跑步運動后心率都明顯上升，受試者的脈壓出現了上升。收縮壓也有了小幅度的提高，隨后下降(表2)。

　　2.2不同運動方式對健康男生動脈硬度的影響

　　在CON方案中，ΔCAVI基本保持不變，在BL、0 min和40 min時分別為(0.0±0.0)(0.1±0.1)和(0.0±0.1)。CYC方案中運動后即刻ΔCAVI從基線明顯下降至(-1.1±0.1)，40 min時基本恢復至基線(-0.2±0.1)。在TM0方案中，ΔCAVI在0 min時下降至(-1.2±0.1)，40 min時恢復至(-0.6±0.1)。TM18方案中，ΔCAVI在0 min時下降至(-1.0±0.1)，40 min時恢復至(-0.6±0.1)。CYC組ΔCAVI基本恢復到基礎水平，而TM0和TM18仍維持在較低水平，且TM0和TM18組未見明顯差別，如圖2所示。

　　3討論

　　3.1跑步和騎車對動脈硬度的影響

　　運動中的心率廣泛用于監測運動強度。根據美國運動醫學會有關運動處方的指導意見，在考慮運動強度時，HRR可更好地用于運動處方的制定。因為考慮到受試者的年齡和安靜心率，結果更精確[1]，所以，本實驗中我們也用心率來監測運動強度。較高強度的運動處方會降低人的依從性[7]，本研究中運動強度為35%HRR持續30 min的低強度運動。有證據表明從事低強度急性運動即可對健康青年動脈硬度形成影響[8-9]。我們前期的研究顯示35%HRR、頻率為60 rpm的騎車可以降低CAVI[2]。

　　有實驗表明，在40%和60% HRR的運動中，騎車的血壓反應強于跑步[4]。在健康青年的梯度運動試驗中，騎車收縮壓反應強于跑步，因此，騎車較跑步更易誘發人體心血管系統的運動量的負擔[5];但是就本實驗的結果，我們推知運動引起的動脈硬度的改變與血壓反應和心血管系統運動量并無直接因果關系。

　　盡管在心肺試驗中，跑步較騎車有更大的攝氧量，但是，在騎車和跑步中并未觀察到心率差異。跑步和騎車心肺功能試驗的生理反應在很大程度上是相似的，這表明這2種的任何一種運動形式都可用于穩定期的慢性阻塞性肺疾病患者[10]。

　　在跑步中最大攝氧量平均值為17%，大于在騎車運動中的，其最大心率也相應大[11]。騎車比跑步更能誘發較高的心肺反應。騎車可以誘發更高的心肺反應和代謝反應，因此，可能比跑步運動更好[12]。于是我們推測，相同靶心率前提下，跑步對動脈硬度影響效果之所以優于蹬車，可能與其過程中的最大攝氧量大小有關系。

　　3.2不同跑步坡度對動脈硬度的影響

　　騎車運動中蹬踏頻率可以進行調節。我們之前的研究顯示較高蹬車頻率對降低健康青年動脈硬度具有更顯著的效果。剔除頻率外的其他可能影響因素，我們在跑臺跑步中采用120步/min的運動試驗。

　　在本研究設計中，2種坡度的跑步運動選擇了固定步頻，而不同的坡度形成了不同的肌肉收縮力度下肌肉對動脈的壓力，這有助于觀察其對動脈硬度的改善效果。結果發現，0坡度和18%坡度的跑步對CAVI的影響未見顯著性差異，這意味著肌肉收縮力對動脈形成的不同壓力對動脈硬度無明顯區別，這與心率是心臟泵功能的主要決定因素是相似的[13]。另外，本實驗室的其他研究中已發現在功率車運動中提高蹬車頻率，雖然用力減少，但仍然可以優化對動脈硬度的改善作用(未發表資料)。這也說明肌肉收縮頻率是決定其對動脈硬度作用效果的主要因素。

　　4結論

　　在相同靶心率和運動時間前提下，跑步對青年男性動脈硬度的短時影響優于騎車;但在步頻相同的前提下，跑步坡度即肌肉收縮力的改變并不能影響對動脈硬度的改善效果。

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