运动的药物学特征：EIM的学理支撑

乔玉成，牛严君

运动的药物学特征：EIM的学理支撑

乔玉成，牛严君

（山西师范大学 体育学院，山西 临汾041000）

“Exercise is medicine”（EIM）是美国运动医学学会（ACSM）和美国医学协会（AMA）共同推出的一项旨在通过增加体力活动水平，提高公众健康，降低医疗开支的全球性健康行动计划。“EIM”的中文意思是“运动是良药”，但目前学界对“运动”为什么会被指称为“良药”在学理层面的研究还十分薄弱，对“运动是良药”命题合理性的阐释还不够完善。在逻辑思辨的基础上，比较了“运动”与“药物”防治疾病原理方面的相似性，发现运动不仅具有药物的“药效学”特性，还具有药物的“药理学”特征；运动不仅可以被称作为“良药”；而且“胜于良药”；为证明“EIM”命题的合理性以及推广EIM计划项目提供了强有力的学理支撑。

学理基础；运动；药物；运动是良药；药理学；药效学

在当前慢性病防控形势日益严峻的背景下，由美国运动医学学会（ACSM）和美国医学协会（AMA）共同提出的“Exercise is medicine”（以下简称EIM）健康促进行动计划得到世界多个国家和地区的积极响应，并激发学界EIM研究进入高潮。EIM的中文意思是“运动是良药”，对此学界已从“EIM的概念和内涵”“运动健康促进作用”“上医治未病”等视角对推广EIM计划进行了铺陈，使EIM理念更加深入人心。但是，从近年来的相关文献看，学界对“运动”为什么会被指称为“良药”在学理层面的研究还十分薄弱，某些理由说得还比较牵强，对“运动是良药”命题合理性的阐释还不够完善。基于此，笔者以“相似性原理”为视角，以运动所具有的“药效学”特性和“药理学”作用为主线，比较“运动”与“用药”在维护人类健康方面的异同，论证“运动”和“药物”在“药学”属性方面的相似性，旨在说明EIM命题的合理性以及理论归依，为EIM项目计划在我国顺利推广提供学理支撑，为说服人们将运动融入生活方式之中提供理论支持。

1 运动效应的“药理学”机制

药物能够防病治病，主要依靠药物以其药理学效应改变机体的生理、生化功能而实现，表现为机体原有功能的增强和减弱。药物的药理效应既可以通过对药物直接接触的器官、组织和细胞产生作用，也可以通过机体反射机制或生理性调节机制间接产生［1］。运动健康促进效应与药物具有相似性，既可通过对机体进行多途径、多系统、多环节的负荷刺激影响神经－内分泌－免疫网络功能发挥预防、治疗作用［2］，也可通过影响运动的主要应答器官骨骼肌的 PPARγ、AMPIα、SIRTl及 PGC-1等一系列信号分子对胰岛素敏感程度、糖脂代谢等进行调控，并释放“运动因子”（如 IL-6、BDNF、Irisin等）入血，扩散至其他器官，发挥调控靶器官物质代谢与能量代谢、抑制炎症反应等治疗作用［3］。例如，在Ⅱ型糖尿病治疗上，药物“二甲双胍”通过AMPK（磷酸化腺苷酸活化蛋白激酶）、NF-kB（核因子kb）和Nrf1（核呼吸因子1）促进能量代谢，抑制氧化应激和炎症反应，而运动则可通过增加ROS（活性氧簇）产生以调控下游庞大的氧化还原敏感信号网络发挥作用，其治疗效果要比二甲双胍好得多［4］。此外，运动还可以通过增加骨骼肌细胞摄取葡萄糖和胰腺细胞分泌胰岛素的能力［5－6］，增加骨骼肌细胞膜上的 GLUT-4的数量［7］、促进细胞内GLUT-4转位至细胞膜上的AMPK信号传导通路上的信号蛋白表达［8］、促使糖尿病患者骨骼肌线粒体中解偶联蛋白3（UCP3）表达水平上升［9］等途径而发挥作用。再比如在预防和治疗骨质疏松症方面，运动既可以通过直接刺激（负荷作用）和肌肉牵拉两种机制来增加机械应力，提高骨代谢水平，促使成骨细胞活动加强，使骨质总量适度增加，进而降低骨质疏松症的发生率［10］；也可以通过影响性激素水平防治骨质疏松症［11－12］，还可以通过提高钙吸收利用率，促使骨皮质血流量增加，来增加骨量和骨密度，从而取得防治效果［13］。

2 运动效应的特异性

多数药物在适当剂量时，只对部分器官或组织发生明显作用，而对其他器官或组织的作用较小或不发生作用［14］。运动也具有类似的特性。例如，运动时哪个部位肌肉收缩频度高，哪个部位的肌肉发达程度就高。划船运动可促使臂部肌纤维增粗，而游泳运动除使臂部肌纤维增粗外，还可使下肢肌纤维增粗。自行车运动员下肢肌肉琥珀酸脱氢酶活性明显高于臂肌，划船运动员臂肌的琥珀酸脱氢酶活性却明显高于下肢肌［15］。举重引发的心脏适应性变化主要以心室壁的肥厚为主，长跑、长距离游泳引发的心脏适应性变化更主要以心室腔的容积增大为主［16］；同样是有氧锻炼项目，慢跑锻炼可改善下肢力量，增加下肢骨和椎骨骨密度，但对上肢力量、柔韧性改善作用不明显；而游泳运动虽然对提高下肢骨和椎骨骨密度影响较小，但对提高身体柔韧性的效果较好。同样是等速力量训练，快速训练主要提高速度力量，而慢速训练主要提高慢速力量，静力性力量训练则有改变关节角度的特异性［17］。耐力训练可使慢肌纤维中的线粒体数目增多，体积增大，琥珀酸脱氢酶活性提高，可以增强有氧代谢能力，对改善和提高心肺及代谢功能效果较好，但并不增加肌肉力量和爆发力（甚至可能干扰无氧运动效应）。力量和速度训练可使骨骼肌无氧代谢能力得到提高，对增强肌肉力量和消除局部脂肪效果较好，但对提高有氧运动能力作用不大。放松性运动项目对调节神经、放松精神、消除疲劳效果较好，但对有氧和无氧运动能力影响作用较小。由此看来，运动效应的特异性，不仅表现在运动项目的专一性上，还表现在不同的训练方式和部位上，故根据锻炼目的选择运动项目、运动方式其实质就是“对症下药”。

3 运动效应的两重性

凡药皆有三分毒。药物用来治病，既可产生治疗作用，也可产生不良反应。与其相似，运动也是一把“双刃剑”，它既可对身体产生良好的生理学效应，同时也会产生一些“不良反应”。例如，运动过程中身体由于受到震动而产生的不适，运动中大量出汗造成的脱水、电解质紊乱、肌肉痉挛，运动后出现的肌肉酸痛和疲劳感加重，运动能耗增加引起的低血糖反应，以及身体对运动不适应引起的头晕、恶心、呕吐、腹痛、哮喘、血尿、蛋白尿、过敏反应、月经失调、胃肠功能紊乱等。此外，运动器官过度使用也常会引起一些慢性劳损，如长期半蹲位太极拳练习导致的膝关节软骨磨损，过量走跑练习致髌股关节压力增加引起的髌软骨病，肌肉频繁收缩伴发的腱鞘炎、网球肘、跟腱炎等。像药品的不良反应是药品的特性之一一样，运动不良反应也是运动本身所附带的“作用”。不同的运动项目，同一项目的不同运动方式其不良反应也各不相同，且存在着较大的个体差异。对于运动伴发的不良反应，我们要有正确认识，既不能麻痹大意，也不能盲目恐惧而因噎废食。只要多了解一些运动常识，合理选择运动项目，控制运动强度和持续时间，由运动引起的“毒”“副”反应就会大大降低。

4 运动的剂量—效应关系

药物效应的强弱与剂量大小在一定的范围内呈正相关关系，且有最小有效量（阈剂量）和最大效应量之说。与药物剂量－效应关系极为相似的是，在一定范围内，不但运动量与锻炼效果之间存在明显的正相关关系，而且运动强度、运动频率、运动持续时间各单因素与“健康效应”之间也存在剂量－效应关系曲线模型特征［18］。例如，有研究［19－20］证实，对于健康成年人来说，只要每周能够参加150～300 min中等强度的体力活动，就有可能产生提高心肺耐力的效应，如果每周进行300 min以上中等强度的体力活动，心肺功能获益明显增加，如果从事的是较大强度的体力活动，心肺功能获益更大。Morris等［21］研究发现，每周不少于2次的大强度身体锻炼能有效地降低心血管疾病风险，而采用中等强度或是低强度的锻炼效果则不太明显。Pollock［22］研究证实，如果每周身体锻炼少于 2 d，强度水平低于40%～50%VO2max，且每次练习时间少于10 min的话，对维持和提高有氧运动能力意义不大。DiPietro［23］等分别采用 50%VO2max、65%VO2max和80%VO2max 3种强度对老年人进行为期9个月、每周4次的运动干预，发现80%强度的运动更有利于提高葡萄糖的利用率。但运动强度像“药物剂量”一样，也具有“封顶”效应［24］。如果超过“剂量”，不但不能产生良好的治疗效应，反而会成为诱发各种运动风险和意外的主要原因。例如，Patil［25］发现运动强度与心脏患病风险存在U型关系，强度过大反而会增加心脏患病风险，这提示人们：虽然“运动是良药”，但也要适量适度。但也有研究发现，在运动强度相同的情况下，运动持续时间越长，运动频率越高，健康效应越明显［26］。在运动量相等的情况下，采用持续的长时间运动和短时间歇累计的运动效果没有太大差别［27］。而有些运动效应，只有运动强度与持续时间配合得当才能发挥出来。如有研究发现，运动可以刺激内啡肽的分泌，但需要达到中等偏上的强度，持续30 min以上才可能有此效应，这也是经常参加体育锻炼的人常在运动后感到心情舒畅的重要原因［28］。因此，在制定运动处方时，如何通过运动强度与运动持续时间配合使健康风险最小化、效益最大化，是一个需要认真考虑的问题。此外，像许多药物一样，运动也具有“高原现象”［29］。运动锻炼水平低的人或不经常参加锻炼的人，开始获得的效益较大；锻炼一段时间后，锻炼效应会出现停滞不前甚至下降的趋势，但通过调整锻炼项目和方法后，又可产生良好的锻炼效应。因此，运动处方需要不断调整。对一般健身者来说，也不宜过分追求“更高、更快、更强”。

5 运动后的时间－效应关系

药物在给药后其药理学效应会随时间变化而发生变化，大致可以分为潜伏、高峰、持续和残留4个时段，且存在有“半衰期”之说。因此，“要想维持药效必须重复给药”。运动后产生的健康效应也呈现出这一规律，如果不能持之以恒，运动产生的健康效应很快就会衰退。如Haske ll［30］发现一次运动就能产生健康效应，但这种效应很快就会回到原点。回到原点后再进行运动时，其效应不会产生叠加。另有研究［31］发现，停训1周引起的肌肉肌腱萎缩，需要重新运动3周才能回复。常年坚持参加体育锻炼的人，如果停止运动2周，原有增加的运动能力和免疫力效应就会明显下降；停止运动4周～10周，已提高的循环、呼吸功能和免疫水平将会下降50%；停止运动10周～8个月，健康水平将回复到运动前的水平；如果等运动效应消失后再进行运动，一切等于重新开始。“运动减肥后的反弹”“糖尿病运动干预后的血糖回升”等事例均说明运动“坚持性”“经常性”的必要。此外，还需要说明的一点，是运动干预与药物治疗相比，后者长期使用会引起“蓄积中毒”，而运动干预则是坚持得越久效果越好，会产生“累积效应”，这也可能是专家学者们把“运动”称为“良药”的理由之一。

6 运动也需要选择最佳时间带

某些药物在某些时刻使用，或者疗效更好，或者毒性更大。因此，无论中医、西医，在制订用药方案时，不但会考虑合理的用药剂量，还会根据机体对药物的敏感性节律变化以及药物的时间药理学特征，选择合理的用药时间［32］。例如平喘药氨茶碱早晨7点服用效果最好，毒性最低；治疗贫血的药物硫酸亚铁晚上8点服用效果最佳，可提高疗效3～4倍；利尿药呋塞米上午10点服用利尿作用最强；解热镇痛药消炎痛早晨7时服用比19时服用药效要高且维持时间长；安眠类药物在睡前30 min服用效果最佳，助消化类药物在餐前30 min服用效果最好；糖尿病餐前30 min服药，可使降糖药发挥出最大的效力；糖皮质激素类药物、解热镇痛抗风湿类药物在饭后服用，可明显降低药物刺激引起的胃肠道反应；高血压患者一般只需白天用药即可，若夜间继续服药，诱发脑梗死的几率将大大增加［33］。因此，正确择时用药，不但可以达到事半功倍之效，而且还能避免和减轻药物的毒副作用。

与“择时用药”非常相似的是，健身锻炼中也存在一个锻炼效果最佳时间带的问题。有研究［34］指出，人的运动能力在一天内会呈现出“三高峰”“三低潮”规律：第1个高峰是8：00～12：00时，是适宜学习和掌握技术动作的时间带；第2个高峰是14：00～18：00时，是一天中体力最好的时间带；第3个高峰是19：00～21：00时，是灵活性、协调能力最好的时间带。第1低潮清晨4：00～8：00点；第2低潮是12：00～14：00时，尤其14时体力最差；第3低潮是18：00～19：00时。健身锻炼时，如果处于高潮时间带，锻炼者就会感到轻松有力，注意力集中，异常兴奋，健身锻炼效果也好。而处于低潮时间带时，即使是完成一个活动量不大的练习，机体也会感到疲劳。如果选择此时运动，动作会走样，注意力不集中，不仅锻炼效果大受影响，而且还非常容易受伤［35］。有研究发现，同样的运动项目和运动强度，下午或晚上锻炼要比上午锻炼多消耗20%的能量［36］，而傍晚时间带运动腿部肌肉、背部肌肉、臂肌输出的功率最大［37］。此外，无论是身体的适应能力还是体力，均以下午或接近黄昏时分最适宜，如人的味觉、视觉、听觉等此时最敏感，全身协调能力最强。尤其是心率与血压都较平稳，最适宜参加体育锻炼［38］。另有研究表明，人体的血液黏度在凌晨至早8点最高，此时间带跑步锻炼会使形成脑血栓几率增加38%，而傍晚跑步则可使此种危险几率降低6%［39］。还有，减肥运动宜在饭前空腹时进行，饭后30 min之内不宜运动。糖尿病患者不宜在空腹时运动，睡前不宜做高强度运动以免妨碍入睡等都是“择时运动”的具体体现。因此，为了提高健身锻炼的效果，除科学选择运动项目、运动强度、运动持续时间外，还要注意选择最佳运动时间带。只有这样，才能达到最佳的锻炼效果。

7 运动也具成瘾性

长期使用某种药物会导致患者对其产生生理和心理上的依赖，表现出一种强迫性连续定期使用该药的行为，一旦停药就会产生戒断症状，即药理学中所说的“成瘾性”。同样过度运动也有可能导致运动成瘾，其具体表现是人对运动有心理与生理上的依赖，明知超时超量的运动会对自己的身体造成伤害，但却无法控制自己的行为，或每日运动有刻板模式和固定时间表，难以听从医务人员、家人、朋友、同事的告诫。一旦运动被剥夺后，便会出现严重的负性情绪和戒断症状，如觉得浑身不舒服、缺少精力、紧张、易怒、疲劳、困顿，好像丢了“魂”似的，安静状态下心率也有显著升高。但一旦恢复运动，上述现象即刻减轻或消失［40］。

8 运动疗法也有适应症和禁忌症

由《中华人民共和国药典》可知，每种药物都有其适应症和禁忌症。运动作为一种促进健康的手段，对一般健康人来说，并不存在什么禁忌症。但作为一种治疗方法和手段时，则有着明确的适应症和禁忌症。例如，运动疗法主要适用于骨骼、关节、肌肉的一些运动性障碍和脑血管意外、脑性瘫痪、肥胖、神经官能症、慢性支气管炎、冠心病、高血压等慢性病，以及脊髓灰质炎后遗症、肿瘤术后恢复期等。而对患有严重衰弱、脏器（心、肺、肾、肝）功能衰竭、感染性疾病伴有发热、剧烈疼痛、大出血倾向、不稳定型或剧增型心绞痛、严重心律不齐、Ⅱ度或Ⅲ度房室传导阻滞、室性心动过缓、安装固定频率的人工起搏器、未控制的高血压、未控制的代谢性疾病（甲状腺功能亢进、枯液性水种）、糖尿病伴有严重感染或酮症酸中毒等并发症者、孕妇有两次以上流产记录或有胎膜早破或早产症状者、大病初愈的恢复期、运动中可能发生严重合并症者，则要列为禁忌［41－42］。因此，运动前最好先做一次全面的体检，包括血压、胸透、心电图、血液和尿液检查、体格检查、呼吸功能检查、体质健康测试等，明确自己是否存在运动禁忌症，以免造成意外。

9 运动也可分为“自助式”和“处方式”两种形式

药品属于特殊商品，一般可分为“处方药”和“非处方药”两大类。处方药是必须凭执业医师或执业助理医师处方才能调配、购买，并在医生指导下使用的药品，一般都是患者自我使用不安全、不方便的药物，或者药物活性、副作用还需进一步观察的药物，或者容易引起蓄积中毒和产生依赖性的药物，一般用于诊断专属性强、病情严重的疾病或者患者难以自我判断的疾病。非处方药则是不需要凭医师处方即可购买和使用的药品，具有应用安全、疗效确切、使用方便、不良反应发生率低、标签说明通俗易懂等特点，主要是用于消费者容易自我诊断、自我治疗的常见轻微疾病。因此，对于小病小伤，患者可凭借自己的医学常识，自行购药，按照药品说明书使用即可。而对一些较为严重的疾病，要想使“用药”达到安全有效的目的，就必须严格按照处方要求定时、定量使用医生开具的药物，坚持按疗程用药；未经医生同意，不得擅自增减药物剂量、用药次数或用药时间；到疗程时，要及时停药或减量，否则不但达不到用药的目的，还会带来许多健康风险。

运动也是一样，对于一般以健身娱乐为目的的健康群体来说，完全可以凭借自己的体育科学常识，自己给自己开出“运动处方”，选择自己喜欢的运动项目、运动强度、运动持续时间、运动频度进行自助式身体活动，以达强身健体与娱乐的目的。而如果要把“运动”作为一种干预措施和康复手段用于疾病的治疗与康复，则需要由医生、康复治疗师、社会体育指导员或体育工作者，根据患者的体质、健康状况以及心肺功能或运动器官的机能水平，兼顾到运动治疗的目的性、科学性、有效性、针对性、安全性，为患者开出“运动处方”，然后由患者严格按照“运动处方”进行运动。也只有这样，才能发挥出运动作为“药物”的最大健康效应，同时避免因盲目锻炼带来的可能伤害。

10 运动效应也受许多因素的影响

影响药物治疗作用效果的因素主要包括两大因素，一是药物方面的因素，如药物的剂量、剂型，药物的给药途径、给药时间，联合用药等；二是机体方面的个体差异因素，如遗传、年龄、性别、体质量、易感基因、病理和心理因素等。此外，吸烟、饮食、饮酒、饮茶等也会在一定程度上影响到药物的作用。影响运动健身和治疗效果的因素与药物也具有相似性，一方面受运动本身因素的影响，如运动项目、运动方式、运动强度、运动频度、运动持续时间、运动间隔时间、运动时间带等；另一方面也受运动者上述个体差异因素的影响，致使不同个体对相同运动刺激反应敏感性不同，这就意味着制定运动处方时要根据个人特点区别对待，并根据个人运动时的身体反应做出相应的调整。此外，饮食营养、生活方式、个人嗜好、运动环境等也会在一定程度上影响到运动健身和治疗的效果。

11 结束语

学理基础是学科或学问观点、命题和思想得以生发的前提和条件，是学科理论建构得以成立的依据和基石。从上述对“运动”与“药物”特性的比较分析结果看，“运动是良药”命题的提出，绝不仅仅只是一句口号或一种理念，而是有着更深层面的学理支撑。“运动”和“药物”在防治疾病原理方面的相似性，以及“运动”比“药物”更广谱、更安全、更便捷、更省钱的属性特征，决定了“运动”不仅可以被称为“良药”，而且“胜过良药”。不但可以承担治疗身心疾病“良药”的重任，而且还可以担当预防疾病“疫苗”的责任。如果能把“上医治未病”的预防医学理念与“运动是良药”中运动所具备的“药理学”作用结合起来，让人民群众充分认识到运动能像“良医”一样守护着人们的健康，能像“良药”一样促进着人们的健康，那么他们就会以积极心态投入到“全民健身”中去，终结慢性病肆虐流行也就指日可待。

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Pharmacology Characteristics of Exercise：Theoretical Support of EIM

QIAO Yucheng，NIU Yanjun
（Sport School of Shanxi Normal University，Linfen 041000，Shanxi，China）

“Exercise is medicine”（EIM）was a global program of health promotion，which was co－sponsored by the A-merican Society of Sports Medicine（ACSM）and the American Medical Association（AMA）to improve public health and reduce medical expenses by increasing physical activity level.“EIM”was translated as“exercise is a good drug”in Chinese.However，comprehensions about why exercise was considered to play the role of good drug was still illegibility，and reasonable interpretation of“EIM”was still imperfect.This study compared similarities in prevention and treatment principles of disease between“exercise”and“drug”，and found that exercise not only has pharmacodynamic characteristics of drugs but also has pharmacological characteristics.Exercise could be called“medicine”or even“super－medicine”.The conclusion of this study provided a strong theoretical support for the rationality of“EIM”and the popularization of EIM.

theoretical basis；exercise；drugs；exercise is medicine；pharmacologic；pharmacodynamic

G804.5

A

1004－0560（2017）06－0077－06

2017-10-08；

2017-11-06

国家社科基金一般项目：中国公民体育意识培育的路径研究（16BTY003）。

乔玉成（1960—），男，教授，副主任医师，主要研究方向为运动人体科学。

郭长寿