登山运动与平原跑对青少年运动员心脏Hs-cTnT释放水平差异及与心脏功能的关系

刘艳环，高春爱，韩盛祥，赵永军，孙辉晓，马国栋

(山东理工大学 体育学院，山东 淄博 255049)

登山运动与平原跑对青少年运动员心脏Hs-cTnT释放水平差异及与心脏功能的关系

刘艳环，高春爱，韩盛祥，赵永军，孙辉晓，马国栋

(山东理工大学 体育学院，山东 淄博 255049)

为将高敏心肌肌钙蛋白(Hs-cTnT)用于训练监控提供实验依据,研究了青少年运动员登山运动与平原跑Hs-cTnT释放水平的差异以及与安静状态下心脏结构与功能的关系.以青少年中长跑运动员为受试对象，以登山和平原跑为运动手段，测试运动前、运动后即刻、运动后4h、24h和48h血清Hs-cTnT水平以及超声心动测定心脏功能指标.结果发现，登山及平原跑后血清Hs-cTnT表现出相同的变化规律：运动后即刻开始升高，运动后4h达到峰值，运动后24h下降，运动后48h恢复到正常水平.与登山组比较，血清Hs-cTnT在平原跑后即刻、运动后4h和运动后24h均显著低于登山对应时间点.登山和平原跑在运动前和运动后4h其血清Hs-cTnT的水平均与心脏射血分数呈显著负相关；登山与平原跑前血清Hs-cTnT水平均各自与运动后4h血清Hs-cTnT水平呈显著性正相关.一次大强度长时间登山运动比一次平原跑心脏释放更多的Hs-cTnT，运动后血清Hs-cTnT水平升高与安静状态下心脏射血分数以及与安静状态下Hs-cTnT水平有关.

登山运动；平原跑；血清；高敏心肌肌钙蛋白T

越来越多的研究证实，长期剧烈运动会引起心肌肌钙蛋白(cTn)的释放[1].目前关于运动训练引起血清心肌肌钙蛋白水平升高的研究主要集中在对有训练的成年人中，而对儿童和青少年则相对较少[2].心肌肌钙蛋白对运动的反应在成年和青少年中不同，因为青少年心率和血管外周阻力比成年人高, 说明在长时间运动过程中其心脏工作效率降低会更为明显.基于未成年人心脏细胞可能更易损伤的特点[3], Nie等[4]分别以21km和19km为运动距离，检测了运动后cTnT的变化，发现cTnT血清水平明显高于之前在成年人中的报道.

许多研究证实，运动后引起左心室功能的降低[5]，但安静状态下，心脏结构及功能与运动引起的心肌肌钙蛋白升高之间的关系少有研究.研究证实，马拉松成绩受温度、海拔高度、氧气含量等环境的影响，其也会影响到心脏的功能.与在平原地区相比，登山运动作为一项强度更大，而且温度和氧气含量会随海拔高度而改变的运动，其对心脏的影响更为剧烈，可能更容易导致心脏损伤，引起cTnT的释放.而平原跑与登山运动引起血清心肌肌钙蛋白释放的差异尚未见报道.近几年，高敏心肌肌钙蛋白测定方法的出现，为更准确地测定血清cTnT的变化提供了帮助.因此，本文拟以青少年为研究对象，研究登山运动与平原跑血清Hs-cTnT释放的差异以及运动后引起的Hs-cTnT释放增加与安静状态下心脏的结构和功能的关系.

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

13名少年中长跑运动员，其中男运动员8名，女运动员5名，年龄：15.8±1.1岁，身高：1.66±0.51m，体重：55.3±2.6kg，训练年限：2.8±0.8a.实验前将实验的内容以及计划告知教练和家长，与家长签署知情同意书.

1.2 实验设计

所有13名运动员参加爬泰山登山比赛(泰山海拔高度为1532.7m)，该比赛为全国全民健身登泰山比赛(国际邀请赛)，所有运动员均完成了比赛.比赛结束后三周，在平原(海拔高度为34.5m)再进行与运动员登山比赛时相同时间的跑步运动，在跑步的过程中，运动员尽力跑，所有运动员均完成了跑步任务.根据Nie等[4]的研究分别选取在登山和平原跑的运动前、运动后即刻、运动后4h、运动后24h和运动后48h抽取静脉血4mL.为避免下山对cTnT的影响，所有登山运动员坐缆车下山.血液放入冰盒，带到山下实验室，进行低温离心，分离血清，然后放入-70°C冰箱待测.

1.3 测试指标

1.3.1 血清Hs-cTnT的测定

抽取静脉血，离心收集血清，放入-70°C冰箱保存，以用于测定Hs-cTnT，Hs-cTnT采用电化学发光法(德国cobas-e60).参照文献[6]，测定范围为3～10000ng/L.第99百分位界限浓度为14ng/L，因此将阳性上限设为14ng/L.

1.3.2 安静状态下超声心动测定心脏结构及功能指标

在平原跑后两周运动员训练期间，休息24h后，采用超声心动测定心脏室间隔舒张末厚度(IVSd)、左室舒张末内径(LVIDd)、左室后壁舒张末期厚度(LPWd)、室间隔收缩末厚度(IVSs)、左室收缩末内径(LVs)、左室后壁收缩末期厚度(LVPWs)、左室收缩末容积(LVESV)、左室舒张末容积(LVEDV)、E波峰速(E)、A波峰速(A)、射血分数(EF)、心输出量(CO).测试仪为MM2410B型(第三代)超声心动仪(安捷伦公司，美国).

1.4 统计分析

利用SPSS统计软件(SPSS11.5 for Windows)处理，首先对登山跑和平原跑血液Hs-cTnT的进行正态分布检验，如果符合正态分布则采用重复测量方差分析，如果不符合正态分布，则采用Friedman的非参数检验；登山跑与平原跑相对应时间点血液Hs-cTnT检验，如果符合正态分布，则采用独立样本t检验，如果不符合正态分布，则采用Friedman非参数检验.用Pearson相关分析法分析血清Hs-cTnT在安静状态及最高点(血液Hs-cTnT安静状态水平与最高点水平最能代表身体的两种机能状态)与超声心动各指标相关性关系及运动前血清Hs-cTnT与运动后4h的相互关系(反映血液Hs-cTnT在安静状态水平对最高水平的影响关系).阳性率比较，采用卡方检验.显著性定为P<0.05.

2 实验结果

2.1 登山运动及平原运动对血清心肌标志物Hs-cTnT的影响

表1 登山运动及平原跑血清Hs-cTnT的变化

组别cTnTPREPEIPE4PE24PE48中位数/ng·L-14．025．5∗190．3∗23．6∗5．0登山跑范围/ng·L-13．0～10．09．6～91．315．2～741．98．5～90．43．4～13．5阳性率/%076．92∗100∗61．53∗0中位数/ng·L-13．019．7∗#172．1∗#19．1∗#4．2平原跑范围/ng·L-13．0～9．08．5～71．414．3～653．67．5～77．83．1～13．0阳性率/%069．23∗#100∗53．84∗#0

注：*P<0.001，与运动前相比较；#P<0.05，与登山组相比较.

如表1所示，登山及平原跑后血清Hs-cTnT表现出相同的变化规律：运动后即刻开始升高，运动后4h达到峰值，运动后24h下降，运动后48h恢复到正常水平.登山后即刻10名运动员血清Hs-cTnT呈阳性，运动后4h 13名运动员呈阳性，运动后24h 8名运动员呈阳性，分别占76.92%、100%和61.53%；平原跑后即刻9名运动员血清Hs-cTnT呈阳性，运动后4h 13名运动员呈阳性，运动后24h 7名运动员呈阳性，分别占69.23%、100%和53.84%(见图2).与运动前相比，登山和平原跑后即刻、运动后4h，运动后24h，血清Hs-cTnT均显著升高.与登山组比较，血清Hs-cTnT在平原跑后即刻、运动后4h和运动后24h均显著低于登山对应时间点，阳性率在平原跑后即刻和跑后24h均显著低于登山对应时间点.

2.2 登山前与登山后4hHs-cTnT与超声心动相关指标的相关性分析

登山前与登山后4h血清Hs-cTnT与超声心动指标相关分析结果表明(见表2)，除射血分数(EF)与血清Hs-cTnT显著性负相关外(R=-0.578,P=0.038)，其它心脏结构及功能指标无论是运动前还是运动后4h均与血清Hs-cTnT无显著性相关关系.

表2 登山前后4h血清Hs-cTnT水平与各超声心动指标相关性分析

超声心动指标运动前HscTnT(R值)P值运动后4hHscTnT(R值)P值IVSd0．2480．4130．5160．71LVIDd-0．2410．4280．1890．573LPWd/PWd0．2820．3500．3260．276IVSs-0．0610．8420．1830．549LVs0．1310．6690．2680．377LVPWs-0．2880．340-0．2440．422LVESV-0．0730．8110．1050．732LVEDV-0．0960．7550．2810．352E-0．2280．454-0．4280．144A-0．2570．397-0．1920．531E/A0．0380．902-0．1700．579EF-0．578∗0．038-0．604∗0．012

2.3 平原跑前后4h血清Hs-cTnT与超声心动相关指标的相关性分析(表3)

表3 平原跑前与跑后4h血清Hs-cTnT水平与各超声心动指标相关性分析

超声心动指标运动前HscTnT(R值)P值运动后4hHscTnT(R值)P值IVSd0．4250．1470．6170．025LVIDd-0．070．8200．2040．504LPWd/PWd0．3270．2760．3450．249IVSs0．070．8110．1160．705LVs0．1710．5770．3040．312LVPWs-0．2670．378-0．3150．294LVESV-0．4600．8820．2650．381LVEDV0．1320．6670．4260．147E-0．4240．149-0．4280．095A-0．1070．729-0．0130．812E/A-0．2200．4690．2870．342EF-0．471∗0．014-0．670∗0．001

平原跑前与跑后4h血清Hs-cTnT与超声心动指标相关分析结果表明(表3)，除射血分数(EF)与血清cTnT显著负相关外(R=-0.461,P=0.014)，其它心脏结构及功能指标无论是运动前还是运动后4h均与血清cTnT无显著性相关，但跑后4hHs-cTnT与E波峰速度接近显著性负相关(R= -0.428,P=0.095).

2.4 运动前与运动后4h血清Hs-cTnT相关性分析

登山和平原跑前分别与登山和平原跑4h后血清cTnT相关分析结果表明(表4)，无论平原跑还是登山运动前后均成显著性正相关(分别为R=0.861，P=0.0001和R=0.563,P=0.045).

表4 运动前与运动后4h血清Hs-cTnT相关性分析

组别R值P值平原跑前与跑后4h0．8610．0001登山前与登山后4h0．5630．045

3 讨论

心脏作为机体的供血器官，是人体最为重要的器官之一.因此，保证心脏的健康至关重要.越来越多的证据表明，通过合理的运动能够有效地预防心脏各种疾病的发生.在临床上，判定心脏损伤或者急性心肌梗死的方法多种多样，如通过超声心动和心电图测定心脏结构及功能、测定血清标志物等.其中血清标志物心肌肌钙蛋白因其敏感性、稳定性与特异性等特点被认为是判定心肌损伤的血清学“金标准”[7].不同于临床结果，运动也会导致血清心肌肌钙蛋白的升高.越来越多的证据表明，长时间剧烈运动会导致血清cTn升高[8].我们的结果也表明，经过登山运动及平原跑后即刻，血清Hs-cTnT水平开始显著升高，而运动后4h达到峰值.因此，人们逐渐接受长时间运动会导致cTn水平升高的观点，但在血清中cTn绝对浓度以及出现阳性情况的出入较大，对于出现这种差异的解释主要归结为受试者健康水平、受试者、运动方式、运动持续时间、运动后取样时间、心肌肌钙蛋白测试方法以及cTns阳性标准等不同.Shave R等[9]对以往的研究结果进行了meta分析，其中26个研究发现在运动后大约一半受试者cTns出现阳性.受试者的年龄可能是影响cTnT水平的重要因素，本研究发现，无论是登山运动还是平原跑其受试者心肌肌钙蛋白阳性率在运动后4h均为100%，远远大于成年人受试者[9]，Nie等[4]的研究也支持了我们的结论.但我们采用Hs-cTnT的测试方法，其阳性结果依然高于传统的测定心肌肌钙蛋白的方法[4]，说明测试手段也会影响到血清心肌肌钙蛋白的阳性率.

运动强度与运动量也是影响血清cTnT水平的重要因素，长时间走步后，血清cTn水平会显著升高[10-11].最近，有研究表明通过改变青少年男性受试者的运动时间和运动强度，运动强度越大时间越长，血清cTnT浓度越高，这充分说明了cTnT释放水平受运动强度和运动时间的影响[12].经过半程和全程马拉松跑后的非优秀运动员血清cTnT水平升高显著，并且其升高的水平与运动距离有关[13]，其结果也间接地证实了运动强度与cTnT释放有关.本研究结果也显示，登山运动者血清cTnT水平和阳性率均显著高于平原跑，尽管我们没有测定登山与平原跑两者之间运动强度的差异，但以常识而论，登山运动强度应该大于平原跑运动，尤其是在本实验中登山运动是在正式的比赛过程中，而平原跑只是要求尽力跑，其效果是不一样的，因此作者有理由相信登山运动的强度要大于平原跑的强度.

另外，本研究发现，与平原跑相比，在运动后即刻、4h和24h，登山运动员血清Hs-cTnT水平升高和阳性率整体升高(25.5,190.3,23.6vs19.7,172.1,19.1；76.92%，100%，61.53%vs69.23%，100%，53.84%)，似乎并不应该全部用强度的不同来解释，因为Hs-cTnT的释放还与运动的环境有关，研究证实，马拉松成绩受温度、海拔高度、氧气含量等环境的影响，其也会影响到心脏的功能[5].登山运动作为一项强度更大，而且温度和氧气含量会随海拔高度而改变的运动，其对心脏的影响更为剧烈.本研究中，泰山的海拔高度尽管仅有1532.7m，但比平原(34.5m)还是有不小的差距，其大气中氧气的含量显然要比平原要低一些，因此可能也会对心肌肌钙蛋白的释放产生一定的影响，但这方面还需进一步探讨.

关于运动诱导的血清cTnT的升高是生理性改变还是病理性改变，目前尚存在着争议，Traiperm N等[14]研究发现，40名(男女各半)13～17岁健康马拉松运动员，经过马拉松跑后(其中3人未完成跑)即刻，其中30人血清cTnT和/或cTnI超过上限，其中三人水平超过了心肌梗死的标准，而24h后，所有运动员血浆心肌蛋白水平均恢复到上限标准以下，cTns的快速恢复说明运动导致的cTns的升高是生理性的而不是病理性的.本研究结果也发现无论是登山运动还是平原跑，运动后48h，血清Hs-cTnT水平均恢复到正常标准，这似乎支持这一主张.但是另有研究表明，在经过马拉松跑和铁人三项运动后，血液心肌肌钙蛋白的显著升高与心脏功能降低有密切关系[15]，长时间大强度运动可能会对心脏造成微损伤.作者认为，很难用一次运动导致的血清心肌肌钙蛋白的变化或心脏功能的变化来判定长时间大强度运动对心脏的损伤，这需要前瞻性的长时间的研究.但基于目前的研究结果及本研究的结果，作者认为长时间大强度运动尤其是对青少年运动员更应该受到关注.一次长时间大强度运动引起心肌微损伤应该是毋庸置疑的，血清Hs-cTnT的升高即是佐证，但如何保证在下一次进行大强度训练时心脏能够有效地修复至关重要，尤其对于正在生长发育期的青少年来说更是重要，因此，应该加大青少年运动训练中的运动监控力度，以防意外的发生.心肌肌钙蛋白就是一个非常好的选择，但心肌肌钙蛋白测定相对困难与复杂.为寻找更为简单的间接反映心肌肌钙蛋白的变化的指标，本研究检测了安静状态下运动员心脏结构及功能，以期找出心脏结构及功能与心肌肌钙蛋白释放的关系.结果表明，在众多的心脏结构与功能指标中只有心脏的射血分数与血清Hs-cTnT水平成显著负相关，而且无论是在运动前还是Hs-cTnT释放的高峰期(即运动后4h)，这提示心脏射血分数可能是一个有效地评价心脏对长时间大强度训练应激程度的指标.为进一步探讨Hs-cTnT释放与安静状态水平的关系，本研究发现安静状下血清Hs-cTnT与运动后血清Hs-cTnT高峰期(即运动后4h)成显著性正相关，说明安静状态下Hs-cTnT的水平可以作为预判运动后Hs-cTnT的释放水平，或者说间接判定运动可能引起心肌微损伤程度的指标.

一次大强度长时间登山运动比一次平原跑心脏跑释放更多的Hs-cTnT，提示登山运动可能对心脏影响更加明显.

4 存在不足

本研究中，在登山运动过程中以及在平原跑的过程中，没有对运动过程中运动强度进行监控，因此对于强度对Hs-cTnT的影响无法准确进行判断和解释.另外，本研究发现射血分数与运动后血清心肌肌钙蛋白水平呈显著性负相关，安静状态下血清水平与运动后峰值呈显著性正相关，但这一结果在实际应用中还需进一步验证，因为本实验的受试者数量相对较少.因此，后续的实验应该增强训练强度的监控以及扩大受试者数量，以验证上述相关关系.

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(编辑：姚佳良)

The difference of Hs-cTnT release between mountain-climbing and plain runningas well as its relationship with cardiac structure and function in adolescent athletes

LIU Yan-huan，GAO Chun-ai，HAN Sheng-xiang，ZHAO Yong-jun，SUN Hui-xiao，MA Guo-dong

(School of Physical Education, Shandong University of Technology, Zibo 255049,China)

We investigated the difference of Hs-cTnT release between mountain-climbing and plain running and its relationship with cardiac structure and function in adolescent athletes, which may offer experimental results to monitor exercise training. Thirteen adolescent runners performed mountain-climbing and plain running. Serum Hs-cTnT was assessed at pre-exercise, immediate post-exercise (PEI), 4h post-exercise (PE4), 24h post-exercise (PE24), and 48h post-exercise (PE48). Cardiac function was measured using an ultrasound system at rest state. Serum Hs-cTnT was significantly elevated from PEI sample point, reached peak at PE4 sample time, and returned to baseline at the PE48 sample time in mountain-climbing and plain running runners. At PEI, PE4, and PE24 time points, serum Hs-cTnT levels in mountain-climbing runner were higher than that in plain running runners with corresponding time points. The levels of serum Hs-cTnT at pre-exercise and 4h post-exercise in mountain-climbing and plain running runners were all negatively correlated to ejection fraction significantly. The levels of serum Hs-cTnT at pre-exercise were significantly positively correlated to the levels of serum Hs-cTnT at 4h post-exercise in mountain-climbing and plain running runners, respectively. A prolonged strenuous mountain-climbing induced more Hs-cTnT release than that in a prolonged strenuous plain running. The increased serum Hs-cTnT after exercise may be related to cardiac ejection fraction and serum Hs-cTnT at rest state.

mountain-climbing; plain running; serum; high sensitive cardiac troponin T

2014-12-09

山东理工大学青年学者支持计划(110026)

刘艳环，女，mgdtj@126.com； 通信作者： 马国栋，男，mgdtj@sina.com

1672-6197(2015)06-0066-05

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