慢性心力衰竭患者应用高强度间歇性有氧训练研究进展

戴玫　付珞　胡建英　综述　唐炯　审校

(1.成都市第三人民医院心血管病研究所，四川 成都610031；2.成都市第三人民医院康复医学科，四川 成都610031)



慢性心力衰竭患者应用高强度间歇性有氧训练研究进展

戴玫1付珞2胡建英1综述唐炯1审校

(1.成都市第三人民医院心血管病研究所，四川 成都610031；2.成都市第三人民医院康复医学科，四川 成都610031)

【摘要】高强度间隙性有氧训练能改善慢性心力衰竭患者的心肺储备功能、提高运动耐力，改善内皮功能、逆转左室重构，提高生活质量，对左室射血分数保留的心力衰竭、老年和女性患者同样安全有效，但是目前均是样本量较小的实验性研究，尚需多中心随机研究以及长期系统的回顾性和总结性研究成果来证实。

【关键词】慢性心力衰竭；高强度间歇性有氧训练；预防；治疗

据统计，全球慢性心力衰竭(chronic heart failure，CHF)患者达2 250万，并且每年新增病例数200万，中国心血管健康多中心合作研究抽样调查 35～74岁城乡居民15 518人，心力衰竭患病率为0.9%；随着年龄增长，心力衰竭的患病率显著上升[1]。尽管如β受体阻滞剂、血管紧张素转换酶抑制剂(angiotensin converting enzyme inhibitors，ACEI)、醛固酮受体拮抗剂等药物的规范化使用和器械治疗的进展，心力衰竭仍是目前死亡的主要原因，CHF正在成为世界心血管领域的重要公共卫生学问题。

许多临床研究发现遵循个体化方案的体育锻炼(physical activity) 和运动训练方案对CHF患者是安全有效的，能改善心力衰竭患者的临床症状、运动耐量并延长预期寿命[2-7]。其机制包括：控制心血管危险因子，改善左心室收缩舒张功能、肺脏和骨骼肌功能、内皮功能等[8]。因此，国内外指南和共识均把规律性体育锻炼和运动训练作为CHF规范化管理的一个重要部分。现有数据显示与中强度运动(moderate continuous training，MCT)比较，CHF患者更能适应高强度间歇性有氧训练(high-intensity interval training，HIT)[9-10]。现就HIT在CHF患者中的应用进展进行综述。

1HIT

HIT是指多组高强度运动训练之间以低强度运动训练间歇进行或以完全休息形成间歇期[11]。相对于心血管病患者而言，郭兰等[12]定义HIT：进行3～6组、每组2～5 min高强度运动训练，强度以75%～90%峰值摄氧量(peak oxygen uptake，VO2peak)为标准，在每两组高强度训练之间以较低强度的运动(50%～70% VO2peak)或完全休息形成间歇期。HIT的特点在于运动强度达到最大或接近最大的运动能力，但高强度运动时间相对较短，并可通过间歇期避免不适症状的出现，所以更容易被接受及完成。

Reindell和Roskamm提出“间歇训练” 的概念，并证实HIT能改善运动耐力、提高运动员成绩[13]。学者们认为，中央(心血管)和外周(骨骼肌)的良好适应是有氧能力提高的原因[14-15]。出于安全性考虑，HIT多用于运动员，近年研究证实，CHF患者进行HIT康复并无不良反应。如在Koufaki等[16]的研究中，纳入存在心力衰竭症状且射血分数<45%的窦性心律患者，平均年龄59.1岁，随机分为HIT组 (n= 8)和MCT组 (n= 9)训练6个月，结果发现相比MCT，CHF患者对HIT有良好的适应性，在CHF患者中实施HIT是可行的。

2HIT对CHF患者的影响

2.1改善CHF患者心肺储备功能

Wisløff等[17]进行一项随机研究，纳入27例心肌梗死后稳定心力衰竭患者[年龄(75.5±11.1)岁，射血分数29%，VO2peak13 mL/(kg·min)]，规范化药物治疗基础上随机分入HIT组(每次训练4组，每组训练持续时间4 min高强度运动，达到90%～95%峰值心率，继之3 min低强度运动恢复期，每次运动前后均有5～10 min热身运动和整理运动，每周3次)和MCT组(运动强度达70%峰值心率)，共12～16周运动训练。结果显示HIT组较MCT组VO2peak升高(46% vs 14%,P≤0.001)，提示运动耐力明显改善。另两项纳入冠状动脉疾病患者的研究显示，患者每周3～5次有氧间歇运动训练，训练强度为50%～95%VO2peak，12个月后VO2peak增加37%～42%[18-19]。但Pouleur等[20]的研究发现HIT组和MCT组VO2peak均较基线时增加，通气阈增加，步行速度改善，两组间无明显差异，提示HIT比MCT在CHF并没有更多获益。现有的临床研究均是单中心、纳入人数较少的研究，尚需更大规模、更高质量的多中心研究证实。

2.2改善CHF患者心脏功能，逆转左室重构

心力衰竭大鼠模型显示强度达到90%VO2peak有氧间歇训练能改善受损心肌细胞的收缩功能，减少心肌肥厚，降低血清心房脑钠肽水平。Yu等[21]的研究显示与心脏再同步化治疗3个月后相似，HIT分别降低左室舒张末期容积18%和收缩末期容积25%。既往的研究证实ACEI能延缓心力衰竭进程，CHF患者联合ACEI和β受体阻滞剂治疗能提高射血分数12%[22]，CHF患者采用HIT训练得到相似的结论。研究显示在药物治疗基础上加用HIT可能会获得更强的逆转重构的功效，而且射血分数、每搏量、二尖瓣环运动、由组织多普勒成像测定的二尖瓣环收缩期速度等心肌收缩功能指标得到明显改善，HIT组左室舒张末期直径和收缩末期直径分别降低12%、15%，左室舒张末期容积和收缩末期容积分别降低18%、25%；评判心力衰竭预后和严重程度的指标B型脑钠肽前体降低40%[17]。这一结果与既往的研究结果血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂氯沙坦改善心脏重构和心肌功能相一致。因此，HIT可以作为心肌梗死后心力衰竭患者的有效康复训练方式。HIT对心力衰竭患者左室重构的对照研究(Controlled study of myocardial recovery after interval training in heart failure The SMARTEX-HF)[23]是一项由欧洲7个中心共同参与的多中心研究，评估HIT、MCT及体育锻炼3种不同的运动训练强度和模式对CHF患者左室重构的影响，这是由欧洲心血管预防和康复委员会支持正在进行的研究，期待这一大规模研究能成为心力衰竭患者运动训练领域的一个新突破。

2.3改善CHF患者内皮功能、神经内分泌环境

内皮功能不全会导致CHF患者运动耐受不良、心肌灌注受损、左室重构，是心血管事件的独立预测因子[24]。正如Linke等[25]研究显示运动训练对CHF患者骨骼肌产生抗氧化效果。HIT较MCT增加抗氧化状态15% (P=0.02)，改善内皮功能介导的血管扩张(R=0.67,P<0.01)，可能是因为HIT增加一氧化氮的生物利用度，降低氧化应激，提高抗氧化状态。HIT比MCT更有效的原因尚不可知，但是推测可能与HIT患者具有更高对切应力促发细胞水平甚或分子水平的机制有关。尽管研究显示HIT改善一氧化氮介导的内皮功能，但是运动训练组没有发现内皮素-1和胰岛素样生长因子-1的改变，可能提示耐力训练通过其他途径改善内皮功能[17]。

2.4改善CHF患者生活质量

Wisløff等[17，26]研究显示HIT改善CHF患者生活质量，其机制目前尚不清楚，可能与高强度运动增加患者的机体适应性和运动能力有关。也有报道HIT改善CHF患者的焦虑抑郁状态。

3HIT对特殊人群的影响

3.1HIT对左室射血分数保留心力衰竭患者的影响

射血分数保留的心力衰竭(heart failure with preserved ejection fraction，HF-PEF)患者可占到心力衰竭人群的50%[27]，HF-PEF首次发病后5年生存率为43%，总体病死率可能与射血分数降低心力衰竭(heart failure with reduced ejection fraction，HF-REF)患者的病死率相当[28]。HF-PEF的临床研究(PEP-CHF、CHARM-Preserved、I-Preserve、J-DHF等)均未能证实对HF-REF有效的药物如ACEI、血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂、β受体阻滞剂等可改善HF-PEF患者的预后和降低病死率[29]。现有小样本临床试验和数据报道[30-34]有氧耐力运动训练可以提高VO2peak，增加运动耐量，逆转心房重构，改善左心室舒张功能，改善生活质量。但是仍需大规模随机对照临床研究结果评判HF-PEF患者最适合的运动训练模式。预防和治疗舒张性心力衰竭患者的优化运动训练模式研究(the optimising exercise training in prevention and treatment of diastolic heart failure study，OptimEx-CLIN)[35]是一项前瞻性随机对照多中心研究，旨在研究HF-REF患者适合的运动训练剂量。拟纳入180例稳定HF-PEF患者，随机(1∶1∶1)分为MCT、HIT和对照组，纳入者最初3个月在严密的医学监控下进行训练，继之在远程医疗监控下进行9个月训练，研究要求观察患者的运动能力改变情况，以及舒张功能、内皮功能、生物学标志物、生活治疗的改变情况。这项研究于2014年7月开始纳入病例，初步研究结果将于2017年发布。

3.2HIT对老年CHF患者的影响

老年患者心力衰竭患病率随年龄增加而增加，有88%和49%的患者分别在65岁和80岁首次诊断心力衰竭[36]。老年CHF患者是否需要特殊的训练模式引起越来越多的争论。但是，大量的临床研究均未报道不同年龄患者采用功率车、跑台或是阻力训练会引起严重的不良反应[37-39]。Wisløff等[17]研究显示HIT对老年CHF患者和心血管功能严重受损的患者是可行的。莱比锡老年心力衰竭患者运动训练干预研究(Leipzig Exercise Intervention in CHF and Aging Study，LEICA)[40]显示55岁和65岁的老年CHF患者4周强化有氧耐力训练(每次训练4组，训练总时间20 min，每周5次)后VO2peak分别升高26%、27%。

3.3HIT对女性CHF患者的影响

临床研究中，女性以运动为基础的心脏康复参与率低于男性[41]。由于医生和家庭支持有限，CHF患者合并症多、骨骼肌系统疾病并存等因素是女性参与度低的主要原因[42-44]。但是女性在结构化运动训练项目中的低参与率是一个严峻的现实，女性本就比男性基础心功能差，因此有更高的残疾风险。与男性相同程度的通气功能和健康状况比较，女性由于肌肉质量偏低，VO2peak和6分钟步行距离明显低于男性。另一方面，参与运动训练的女性CHF患者可以得到与男性相当程度的运动能力的提高，骨骼肌糖氧化分解酶活性的升高和生活质量的改善[42]。所以强烈推荐女性CHF患者参加以结构化运动训练为基础的康复训练项目。

4小结

CHF是一组复杂的临床综合征，是各种心脏疾病的严重和终末阶段。大量研究证实，对CHF患者进行HIT是安全、有效的，HIT能改善其运动耐量和心功能和内皮功能，提高生活质量。因此，尚需进一步探索和制定科学有效的运动训练强度和训练模式是心力衰竭治疗领域未来的研究方向及新突破。

[ 参 考 文 献 ]

[1]中国心血管健康多中心合作研究组.中国心力衰竭流行病学调查及患病率[J].中华心血管病杂志,2003,31(1):3-5.

[2]Tabet J, Meurin P, Driss AB, et al. Benefits of exercise training in chronic heart failure[J]. Arch Cardiovasc Dis,2009,102:721-730.

[3]Piepoli MF, Davos C,Francis DP, et al. ExTraMATCH Collaborative. Exercise training meta-analysis of trials in patients with chronic heart failure (ExTraMATCH) [J]. BMJ,2004, 328: 189-193.

[5]O’Connor CM, Whellan DJ, Lee KL, et al. Efficacy and safety of exercise training in patients with chronic heart failure. HF-ACTION randomized controlled trial[J]. JAMA,2009, 301: 1439-1450.

[6]Rees K, Taylor RRS, Singh S, et al. Exercise based rehabilitation for heart failure[J]. Cochrane Database Syst Rev,2009, (4): CD003331.

[7]Davies EJ, Moxham T, Rees K, et al. Exercise based rehabilitation for heart failure[J]. Cochrane Database Syst,Rev 2010, (4): CD003331.

[8]Piepoli MF, Conraads V, Corra` U, et al. Exercise training in heart failure: from theory to practice. A consensus document of the Heart Failure Association and the European Association for Cardiovascular Prevention and Rehabilitation[J]. Eur J Heart Fail,2011, 13(4): 347-357.

[9]Hambrecht R, Gielen S, Linke A,et al. Effects of exercise training on left ventricular function and peripheral resistance in patients with chronic heart failure: a randomized trial[J]. JAMA,2000,283:3095-3101.

[10]Giannuzzi P, Temporelli PL, Corra U, et al. Antiremodeling effect of long-term exercise training in patients with stable chronic heart failure: results of the Exercise in Left Ventricular Dysfunction and Chronic Heart Failure (ELVD-CHF) Trial[J]. Circulation,2003,108:554-559.

[11]Billat LV. Interval training for performance: a scientific and empirical practice. Special recommendations for middle-and long-distance running. Part I: aerobic interval training[J]. Sports Med, 2001,31(1):13-31.

[12]郭兰,王磊,刘遂心,等.心脏运动康复[M].南京:东南大学出版社，2014: 63.

[13]王京京，张海峰.高强度间歇训练运动处方健身效果研究进展[J].中国运动医学杂志,2013,32(3):246-253.

[14]Gibala MJ, Little JP, Macdonald MJ,et al. Physiological adaptations to low-volume, high-intensity interval training in health and disease[J]. J Physiol, 2012,590 (Pt 5):1077-1084.

[15] Laursen PB, Jenkins DG. The scientific basis for high-intensity interval training: optimising training programmes and maximising performance in highly trained endurance athletes[J]. Sports Med, 2002,32(1):53-73.

[16]Koufaki P, Mercer TH, George KP, et al. Low-volume high-intensity interval training vs continuous aerobic cycling in patients with chronic heart failure: a pragmatic randomised clinical trial of feasibility and effectiveness[J].J Rehabil Med,2014, 46(4): 348-356.

[17]Wisløff U, Støylen A, Loennechen JP, et al. Superior cardiovascular effect of aerobic interval training versus moderate continuous training in heart failure patients: a randomized study[J]. Circulation,2007, 115: 3086-3094.

[18]Ehsani AA, Martin WHⅢ, Heath GW, et al. Cardiac effects of prolonged and intense exercise training in patients with coronary artery disease[J].Am J Cardiol,1982,50:246-254.

[19]Ehsani AA, Biello DR, Schultz J, et al. Improvement of left ventricular contractile function by exercise training in patients with coronary artery disease[J].Circulation,1986,74:350-358.

[20]Pouleur H, Rousseau MF, van Eyll C, et al. Effects of long-term enalapril therapy on left ventricular diastolic properties in patients with depressed ejection fraction SOLVD Investigators[J].Circulation,1993,88(2): 481-491.

[21] Yu CM, Fung JW, Zhang Q, et al. Tissue Doppler imaging is superior to strain rate imaging and postsystolic shortening on the prediction of reverse remodeling in both ischemic and nonischemic heart failure after cardiac resynchronization therapy[J]. Circulation,2004,110:66-73.

[22]Coletta AP, Cleland JG, Freemantle N, et al. Clinical trials update from the European Society of Cardiology Heart Failure meeting: SHAPE, BRING-UP 2 VAS, COLA Ⅱ, FOSIDIAL, BETACAR, CASINO and meta-analysis of cardiac resynchronisation therapy[J]. Eur J Heart Fail,2004,6:673-676.

[23]Støylen A, Conraads V, Halle M, et al. Controlled study of myocardial recovery after interval training in heart failure: SMARTEX-HF-rationale and design[J]. Eur J Prev Cardiol,2012,19(4):813-821.

[24]Halcox JP, Schenke WH, Zalos G, et al. Prognostic value of coronary vascular endothelial dysfunction[J].Circulation,2002,106:653-658.

[25]Linke A, Adams V, Schulze PC, et al. Antioxidative effects of exercise training in patients with chronic heart failure: increase in radical scavenger enzyme activity in skeletal muscle[J]. Circulation,2005,111: 1763-1770.

[26]Klocek M, Kubinyi A, Bacior B,et al. Effect of physical training on quality of life and oxygen consumption in patients with congestive heart failure[J]. Int J Cardiol, 2005,103:323-329.

[27]McMurray JJ, Adamopoulos S,Anker SD,et al. ESC Guidelines for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure 2012: the Task Force for the Diagnosis and Treatment of Acute and Chronic Heart Failure 2012 of the European Society of Cardiology. Developed in collaboration with the Heart Failure Association(HFA) of the ESC[J]. Eur Heart J, 2012, 33(14):1787-847.

[28]Meta-analysis Global Group in Chronic Heart Failure (MAGGIC). The survival of patients with heart failure with preserved or reduced left ventricular ejection fraction: an individual patient data meta-analysis[J]. Eur Heart J, 2012, 33(14):1750-1757.

[29]中华医学会心血管病学分会.中国心力衰竭诊断和治疗指南2014[J].中华心血管病杂志, 2014, 42(2):675-690.

[30]Brandao MU, Wajngarten M, Rondon E, et al. Left ventricular function during dynamic exercise in untrained and moderately trained subjects[J]. J Appl Physiol,1993, 75: 1989-1995.

[31]Belardinelli R, Georgiou D, Cianci G, et al. Exercise training improves left ventricular diastolic filling in patients with dilated cardiomyopathy. Clinical and prognostic implications[J].Circulation,1995, 91: 2775-2784.

[32]Gary R,Lee SY. Physical function and quality of life in older women with diastolic heart failure: effects of a progressive walking programme on sleep patterns[J]. Prog Cardiovasc Nurs,2007, 22(2): 72-80.

[33]Kitzman DW, Brubaker PH, Morgan TM, et al. Exercise training in older patients with heart failure and preserved ejection fraction/clinical perspective: a randomized, controlled, single-blind trial[J]. Circ Heart Fail,2010, 3: 659-667.

[34]Smart N, Haluska B, Jeffriess L, et al. Exercise training in systolic and diastolic dysfunction: effects on cardiac function, functional capacity, and quality of life[J]. Am Heart J,2007, 153(4): 530-536.

[35]Suchy C, Massen L, Rognmo O, et al.Optimising exercise training in prevention and treatment of diastolic heart failure (OptimEx-CLIN): rationale and design of a prospective, randomised, controlled trial[J].Eur J Prev Cardiol,2014,21(2 Suppl):18-25.

[36]Senni M, Tribouilloy CM, Rodeheffer RJ, et al. Congestive heart failure in the community: a study of all incident cases in Olmsted County, Minnesota, in 1991[J]. Circulation,1998,98:2282-2289.

[37]Tyni-Lenné R, Gordon A, Jensen-Urstad M, et al. Aerobic training involving a minor muscle mass shows greater efficiency than training involving a major muscle mass in chronic heart failure patients[J]. J Card Fail,1999, 5: 300-307.

[38]Pu C, Johnson M, Forman D, et al. Randomized trial of progressive resistance training to counteract the myopathy of chronic heart failure[J]. J Appl Physiol,2001, 90: 2341-2350.

[39] Swank AM, Funk DC, Manire JT, et al. Effect of resistance training and aerobic conditioning on muscular strength and submaximal fitness for individuals with chronic heart failure: influence of age and gender[J]. J Strength Cond Res,2010, 24(5): 1298-1305.

[40]Sandri M, Kozarez I, Adams V, et al. Age-related effects of exercise training on diastolic function and markers of myocardial fibrosis in chronic heart failure patients and healthy subjects-the Leipzig Exercise Intervention in Chronic heart failure and Aging (LEICA) Diastolic Dysfunction Study[J]. Eur Heart J,2012,33(14):1758-1768.

[42]Ades PA, Waldmann ML, Polk DM, et al. Referral patterns and exercise response in the rehabilitation of female coronary patients aged greater than or equal to 62 years[J]. Am J Cardiol,1992, 69: 1422-1425.

[43]Odding E, Valkenburg HA, Stam HJ, et al. Determinants of locomotor disability in people aged 55 years and over: the Rotterdam study[J]. Eur J Epidemiol,2001, 17: 1033-1041.

[44]Lien CTC, Gillespie ND, Struthers AD, et al. Heart failure in frail elderly patients: diagnostic difficulties, co-morbidities, polypharmacy and treatment dilemmas[J]. Eur J Heart Fail,2002, 4: 91-98.

基金项目：四川省卫生厅科研课题 (100030)

作者简介：戴玫(1972—)，副主任医师，硕士，主要从事心脏康复、心力衰竭研究。Email: daimei163126@126.com

【中图分类号】R541.6

【文献标志码】A【DOI】10.16806/j.cnki.issn.1004-3934.2016.03.014

收稿日期：2016-04-05修回日期：2016-04-13

Advances in Research on High-intensity Interval Training in Chronic Heart Failure

DAI Mei, FU Luo, HU Jianying, TANG Jiong

【Abstract】High-intensity interval training have positive effects on chronic heart failure with regard to reversal of cardiac remodeling, aerobic capacity, endothelial function, and quality of life , even in elderly and female patients with chronic heart failure , as well as on heart failure with preserved ejection fraction. Based on pilot studies, these results need to be verified by some randomized multi-center studies and systemic long-term retrospective cohort analysis.

【Key words】Chronic heart failure; High-intensity interval training; Prevention; Treatment