运动康复治疗心力衰竭的作用机制研究

王颖　张虹

[摘要] 目前心力衰竭的高发病率、高致死率、高致残率仍是临床心脏专家面临的重大挑战。运动康复作为心脏康复的重要组成部分，因其安全性、有效性、经济性，在心力衰竭的治疗上受到各临床指南、共识的推荐。该文介绍了运动康复治疗心力衰竭的作用机制，为运动康复在治疗心力衰竭的临床应用提供参考依据，并提出问题。

[关键词] 心力衰竭；运动康复；治疗；作用机制

[中图分类号] R541.6 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701（2016）32-0165-04

心力衰竭（heart failure，HF）是指由于心脏的收缩功能和（或）舒张功能发生障碍，引起机体血流动力学异常，不能满足机体组织代谢需求的一种病理过程，是心血管疾病的终末期表现和最主要死因。流行病学资料显示，我国35～74岁人群慢性心力衰竭患病率为0.9%，男性0.7%，女性1.0%[1]，HF仍是住院的主要原因，而症状性HF患者的1年病死率可高达45%[2]。2013年ACC/AHA指南将HF运动康复列为ⅠA类推荐[3]，一定量的循证医学证据证明其是安全有效的，运动康复可降低HF患者的病死率，减少反复住院次数，改善患者运动耐力和生活质量，合理控制医疗成本[4]。目前各临床指南、共识均推荐运动康复，强调其在HF治疗中的重要性和必要性。

1 运动康复治疗心力衰竭的研究现状

既往运动康复被列为HF患者的禁忌证，20世纪70年代末国外开始注意到运动康复可提高HF患者运动耐力[5]，我国也在20世纪90年代成立了中国康复医学会心血管病专业委员会，国内外大量研究证实了HF患者进行运动康复的益处，但我国HF运动康复仍处于早期阶段，很多医生及患者对HF运动康复的认识不足，接受正规系统运动康复治疗的HF患者少之又少，这就需要加大对HF运动康复治疗的推廣力度，使越来越多的医生及患者了解与接受，而临床医生对运动康复治疗HF作用机制的了解与掌握则是最基本的。

2 运动康复治疗心力衰竭的作用机制

2.1 运动康复与神经体液调节

神经体液机制是HF发生发展的重要途径，随着疾病进展，神经体液调节逐渐失衡，心肌损伤加重，HF进一步发展，此过程交感神经系统和肾素-血管紧张素-醛固酮系统（renin-angiotensin-aldosterone system，RAAS）的作用最为重要。

2.1.1 交感神经系统 HF失代偿期，交感神经兴奋性增强，血浆去甲肾上腺素（norepinephrine，NE）水平升高，作用于心肌β1肾上腺素能受体，周围血管收缩，心脏后负荷增加，导致心肌肥厚，细胞核及线粒体的增大、增多均落后于心肌的纤维化，致心肌功能不足，继续发展最终导致心肌细胞死亡。另外NE还对心肌细胞有直接毒性作用，促使心肌细胞凋亡。Rengo等[6]研究发现运动康复可降低HF患者的心率、血浆NE及脑利钠肽水平，从而改善患者生活质量，降低死亡率。

有动物研究显示，运动康复可通过上调心肌G蛋白偶联受体激酶2的表达和下调β1肾上腺素能受体的表达，调节交感神经末梢、肾上腺髓质NE的释放量[7]，以及通过抑制下丘脑室旁核γ-氨基丁酸的释放[8]，控制交感神经活动，恢复循环和心肌NE水平。

2.1.2 肾素-血管紧张素-醛固酮系统 RAAS激活，血浆血管紧张素Ⅱ（AngⅡ）水平升高，是心肌肥厚的又一重要原因，AngⅡ协同醛固酮、抗利尿激素促进心脏和血管重塑，加重心肌损伤和心功能恶化。Coats[9]研究发现，运动康复可使HF患者的静息血浆Ang Ⅱ和醛固酮水平分别减低26%和32%，同时抗利尿激素和心钠肽水平分别降低30%和27%。另外有动物实验发现运动康复可通过调控下丘脑室旁核AngⅡ1型受体的表达，阻断RAAS进一步激活，降低血浆AngⅡ及醛固酮水平[10]，延缓神经激素水平紊乱导致的HF发生发展的恶性循环。

2.2 运动康复与心脏功能

心脏以其收缩射血为主要功能，该功能来自心肌自动的收缩与舒张。收缩功能障碍，心排血量下降，舒张功能障碍，不能保证收缩期的有效泵血，任一功能障碍均可导致HF的发生。

2.2.1 收缩功能 心室重塑是HF发生发展的基本病理机制，心肌细胞减少使心肌整体收缩力下降；纤维化的增加又使心室顺应性下降，重塑更趋明显，心肌收缩力不能发挥其应有的射血效应，形成恶性循环。沈玉芹等[11]3个月的研究发现有氧运动对慢性心力衰竭患者左心室重构，左心房重构作用效果不佳。但Giannuzzi等[12]报道，6个月以上的运动康复具有抗心室重构效果，国内黄南清[13]12个月的研究表明运动康复可提高左室射血分数，缩小左室舒张末容积，增强运动耐力，改善预后。以上研究提示运动康复对心脏收缩功能的影响与治疗时间有关，6个月以上的治疗时间可取得有效的治疗效果。

2.2.2 舒张功能 HF患者心脏舒张功能不全的机制大致分为两类：一是能量供应不足时钙离子回摄入肌浆网及泵出胞外的耗能过程受损，导致主动舒张功能障碍，二是心室肌顺应性减退及充盈障碍。Belardinelli等[14]经过10年的研究发现，长期运动康复可改善等容松弛时间、舒张早期及晚期充盈，改善舒张功能。另外有国内研究显示，运动康复对舒张性心力衰竭患者有同样益处，试验组的脑钠素水平由（815.9±50.5）ng/L下降至（295.3±36.4）ng/L（P<0.05），6 min步行试验距离由（314.80±11.5）m上升至（386.6±16.3）m，较对照组有明显改善，上述指标提示运动康复可改善舒张性心力衰竭患者的心功能，提高生活质量[15]。

2.3 运动康复与外周适应

HF的主要临床表现为呼吸困难、疲乏和体液潴留所致的运动不耐受，涉及中央机制和外周机制，而外周适应是运动康复治疗获益的主要机制，决定患者运动能力的主要外周因素包括外周血管、骨骼肌及通气系统[2]。

2.3.1 外周血管 血管内皮细胞是一道半透膜屏障，也是一个内分泌器官。心力衰竭时，内皮细胞的损伤导致收缩因子和舒张因子失衡，使外周血管收缩，加重血液动力学紊乱，形成恶性循环。Mammi等[16]研究发现运动康复可抑制内皮细胞凋亡。大量研究数据表明运动康复可通过动员骨髓源性的内皮祖细胞和循环血管生成细胞，增强内皮细胞的更新，促进血管内皮修复[17]，恢复正常血液动力学。

2.3.2 骨骼肌 心力衰竭时，骨骼肌质量下降，肌肉萎缩伴随力量下降。运动康复可通过增加骨骼肌毛细血管密度和线粒体氧化酶的活性，增加Ⅰ型肌纤维[18]。另外，运动康复还可提高微脉管氧气的运输和利用率，从而增加血液-肌细胞氧气流量[19]。动物研究显示，长期有氧运动可提高慢性心力衰竭大鼠骨骼肌糖原含量和运动耐力[20]。

2.3.3 通气系统 通气效能下降是HF患者运动不耐受的重要原因。运动康复可提高无氧阈摄氧量及摄氧量峰值，提高摄氧效率斜率，改善患者心功能和预后[21]。通气/二氧化碳产生（VE/VCO2）斜率反应通气效率，大量研究证明，运动康复可使VE/VCO2斜率下降6%～23%，从而提高通气效能[22]，改善患者生活质量，降低死亡率。

2.4 运动康复与炎症因子

HF早期血浆炎症因子水平已升高，常见的炎症因子主要包括肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factoralpha，TNF-α）、白细胞介素-1、白细胞介素-6（Interleukin-6，IL-6）等，上述炎症因子均参与心肌纤维化的发生发展，促进心室重塑，影响心肌舒缩功能，进而加速HF的进展。核因子κB（nuclear factor kappa B，NF-κB）体系主要通过引起机体炎症反应、心肌损伤和应激、细胞分化和凋亡促进心室重塑，而NF-κB的激活主要依靠炎症因子的参与[23]。研究发现运动康复可降低HF患者和HF大鼠的血浆TNF-α和IL-6水平[24，25]，从而抑制NF-κB激活，调节免疫，改善心肌肥厚，改善心功能。

2.5 运动康复与焦虑抑郁

HF是各种心血管疾病的严重阶段，随着疾病进展，患者躯体症状加重，生活质量降低，易出现焦虑、抑郁等精神症状。焦虑、抑郁情绪通过影响机体神经体液调节，进一步恶化心功能，形成恶性循环。大型随机对照试验研究表明，运动康复可轻微改善患者抑郁情绪[26]。而最新荟萃分析显示运动康复可明显改善有症状的HF患者的焦虑、抑郁情绪，增加患者自信心，使其回归社会生活，提高生活质量，降低住院率和病死率[27]。

此外，运动康复还有改善胰岛素抵抗，调节糖代谢[20]、调节脂代谢[28]、降低血压[29]等作用。

3 结语

随着治疗技术的提高，HF患者的寿命得以延长，提高患者的生存质量，改善长期预后，降低病死率与住院率变得十分重要。但HF运动康复目前尚未得到充分利用，究其原因不乏临床医生对运动康复治疗HF作用机制的不明确，导致心脏康复临床运动处方的制定不能完全符合患者的机体需求，达不到预期治疗效果。运动康复治疗HF的作用机制是多方面的，目前对HF运动康复的机制研究并不全面，对运动康复治疗HF的机制进行深入有效的研究十分有必要，例如运动康复治疗射血分数降低心力衰竭与治疗射血分数保留心力衰竭间的差异，治疗急性心力衰竭与治疗慢性心力衰竭间的差异则需进一步阐明，为运动康复的应用提供更有力的证据。

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