不同运动方式训练对慢性肾脏病患者运动功能的影响①

梁丰，霍文璟，欧阳刚，季鹏，王尊，王磊，叶祥明

1.浙江省人民医院，杭州医学院附属人民医院，浙江杭州市310014；2.江苏省省级机关医院，江苏南京市210024；3.南京中医药大学，江苏南京市210029

慢性肾脏病(chronic kidney disease,CKD)会导致肾功能进行性损害，在全世界有较高发病率，对公众健康的危害日益严重，已成为世界性公众卫生问题[1]。如何提高CKD患者的日常生活质量，改善CKD患者的功能水平，越来越成为新的康复研究热点。几乎所有CKD患者由于白蛋白等营养水平下降、肌肉萎缩及血液循环障碍以及红细胞、血红蛋白减少等，或早或晚都会出现摄氧量减低、肌力下降等运动功能障碍[2]，对患者的日常生活质量和寿命产生严重不良影响[3]。

已有研究证实，规律的有氧及抗阻训练可以改善CKD患者的运动功能，且以中等强度的效果和安全性更为适合[4]。本试验观察和比较中等强度有氧运动以及中等强度有氧运动联合抗阻训练对CKD患者上下肢一次最大重复负荷(one repetition maximum,1 RM)、心肺运动试验(Cardiopulmonary Exercise Test,CPET)、手臂弯曲试验(Arm Curl Test,ACT)、30秒坐站试验(30-second Chair Stand,CS-30)和6分钟步行试验(Six-Minute Walk Test,6MWT)的影响，明确不同运动方式对CKD患者运动功能的作用和差别。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2015年7月至2016年8月，江苏省省级机关医院明确诊断的CKD患者60例，均符合美国肾脏基金会2002年制订的《慢性肾脏病临床实践指南(K/DOQI)》[5]诊断标准，有以下任一项即可诊断CKD：①肾脏损伤(血、尿成分异常或影像学检查异常或病理学检查异常)≥3个月，有或无肾小球滤过率(glomerular filtration rate,GFR)异常；②GFR＜60 ml/(min ⋅1.73 m2)并持续3个月以上，有或无肾脏损伤证据。

纳入标准：①K/DOQI分期[5]2～3期，即GFR为30～89 ml/(min⋅1.73 m2)；②年龄＜70岁；③未进行过规律运动锻炼。

排除标准：①透析治疗CKD；②并发严重高血压、心脏病等心血管系统疾病，肺充血和肺气肿等呼吸系统疾病，严重贫血、外周水肿及肝功能障碍等疾病；③伴有肌肉骨关节等运动系统病变不能或不宜运动；④严重精神及认知障碍。

将所有患者编号1～60，在随机数字表中任意行任意列顺序抄写60个随机数字，与患者编号对应，将随机数字按照大小编写秩次，秩次1～20为对照组，秩次21～40为有氧运动组，秩次41～60为有氧联合抗阻训练组。三组间年龄、性别、身高、体质量指数(body massindex,BMI)、病程、吸烟、饮酒、基础疾病、用药情况等方面均无显著性差异(P＞0.05)。见表1。

表1 三组一般资料比较

1.2 方法

1.2.1 程序和方案

所有患者首先进行血肌酐(serum creatinine,sCr)和血浆肌酐(plasma creatinine,pCr)测定，根据pCr测算GFR(estimated GFR,eGFR)。

次日分别进行上下肢1 RM、CPET、ACT、CS-30和6MWT评估。各测试之间患者要充分休息，以免影响测试结果。2 d后为患者佩戴便携式心电遥测监护仪(北京盛通元科技发展有限公司)，然后运动组进行每周3次、为期12周的运动训练。根据便携式心电遥测监护仪实时监测运动过程中患者的心电情况预防相关意外。第12周运动结束后，次日清晨先进行sCr和eGFR的测定和计算，再行上下肢1 RM、CPET、ACT、CS-30和6MWT评估。

1.2.2 干预

对照组予优质低蛋白[≤0.6 g/(kg⋅d)]等合理饮食，并在常规治疗的基础上保持日常生活状态。

有氧运动组在对照组基础上，以50%峰值摄氧量(peak oxygen uptake,VO2peak)踏功率自行车，每次30 min，每周3次，共12周。

有氧联合抗阻训练组在对照组基础上，先以50%VO2peak踏功率自行车30 min，休息5～7 min后再进行Thera-Band弹力带抗阻训练，每周3次，共12周。

Thera-Band弹力带抗阻训练进行肩关节内收、外展和膝关节屈、伸共4个动作的训练。每次动作末端维持10 s，每个动作做10次，后休息20 s，进行下一个动作，4个动作做完为1次抗阻训练。整个抗阻训练运动强度维持在Borg疲劳评分12～13分即稍费力水平。

根据患者关节活动度、肌力等情况选用适合患者训练强度的Thera-Band弹力带。Thera-Band弹力带依弹力由小到大分为8种不同颜色：茶色、黄色、红色、绿色、蓝色、黑色、银色和金色，弹力带拉伸到初始长度的2倍时，弹力大小依次对应为1.1 kg、1.4 kg、1.7 kg、2.1 kg、2.6 kg、3.3 kg、4.6 kg和6.4 kg。每周第一次抗阻训练开始前重新进行Borg疲劳评分，根据结果调整抗阻负荷。

有氧联合抗阻训练组每次运动均先进行热身运动5 min，以牵伸大肌群动作为主，结束时进行整理运动5 min。

1.2.3 评估和测定

1.2.3.1 sCr和eGFR

所有受试者清晨空腹采集静脉血5.0 ml，经抗凝离心后分离血清和血浆。采用肌氨酸氧化酶法测sCr；碱性苦味酸动力法检测pCr。以上测定均在AU5400全自动生化分析仪(OLYMPUS)上测定，检测用到的生物试剂均购自德赛诊断系统(上海)有限公司。采用中国修正MDRD(c-MDRD)公式[6]，根据测得的pCr计算eGFR。

eGFR=175×pCr-1.234×年龄-0.179×(0.79若为女性)

1.2.3.2 上下肢1 RM测定

上肢1 RM(1 RM-U)采用卧推杠铃(胸大肌、肱三头肌)，下肢1 RM(1 RM-L)采用负重杠铃蹲起(股四头肌、臀大肌、腓肠肌)动作。先做有关肌肉群的准备活动5～10 min，然后选择接近个人最大努力才能克服的重量开始动作，完成动作后回复原位，休息3 min后重复动作，并按照5 kg、2 kg、1 kg的次序增加负荷。当受试者无法完成完整的动作时终止测试并记录前一次动作的负荷作为1 RM。

1.2.3.3 CPET

采用K4b2型心肺运动测试训练系统(意大利COSME公司)，对患者行CPET。患者骑坐于功率车上，头戴固定面罩，检查无漏气后连接能耗测试系统，并同时连接至监护仪行心电、血压、血氧饱和度监测。采用症状限制性连续踏车负荷递增方案，首先0 W踏车热身2 min，然后根据个体情况，自5 W开始以10～15 W/min负荷幅度递增，患者保持50～60 r/min的转速，直至出现最大心率或力竭，或出现典型的胸闷胸痛、呼吸困难等不适症状，或出现心电图ST-T段降低、反应性低血压等表现时，即终止评估，测定VO2peak。

1.2.3.4 ACT

患者坐在无扶手的椅子上，使用优势侧上肢进行测试。上肢垂直于体侧，手握哑铃，掌心朝上，上臂紧贴身体，肘关节充分屈曲后充分伸直回到起始位，记为1次。记录患者30 s内能完成的最大次数，测3次取平均数。哑铃质量：女性2.3 kg，男性3.6 kg[7]。

1.2.3.5 CS-30

患者坐在椅子上，双脚放平与肩同宽。双上臂交叉抱于胸前。计数30 s内患者从背部离开椅子到再次坐下完成的次数。测3次，取平均数[8]。

1.2.3.6 6MWT

在距离起点5 m处于步道旁用记号笔做一标记，让患者用尽可能快的步速在往返50 m的步道上连续行走6 min，使用米尺测量6 min步行距离。

1.3 统计学分析

采用SPSS 19.0进行统计学分析。实验数据均采用(xˉ±s)表示，三组间比较采用单因素方差分析，两两间比较采用SNK检验，同组训练前后比较采用配对样本t检验，计数资料采用χ2检验。显著性水平α=0.05。

2 结果

训练前三组间各指标均无显著性差异(P＞0.05)。训练后，有氧运动组和有氧联合抗阻训练组在各指标方面均改善(P＜0.05)，且均优于对照组(P＜0.05)；有氧联合抗阻训练组在1 RM-U、1 RM-L、VO2peak、ACT、CS-30和6MWT方面均优于有氧运动组(P＜0.05)。见表2～表9。

表2 三组训练前后eGFR比较[ml/(min⋅1.73 m2)]

表3 三组训练前后sCr比较(μmol/L)

表4 三组训练前后1 RM-U比较(kg)

表5 三组训练前后1 RM-L比较(kg)

表6 三组训练前后VO2peak比较(L/min)

表7 三组训练前后ACT比较(次)

表8 三组训练前后CS-30比较(次)

表9 三组训练前后6MWT比较(m)

3 讨论

单纯有氧运动和有氧运动联合抗阻训练对CKD患者肌力、心肺耐力等运动功能均有改善作用；且与单纯有氧运动相比，有氧运动联合抗阻训练对CKD患者肌力、心肺耐力等运动功能改善效果更好。本试验为CKD患者的整体康复提供了有效的方法依据，对临床解决CKD患者运动功能障碍，改善CKD患者的日常生活质量具有重要的指导意义。

运动可能会加重CKD患者肾功能损害[9]，因此运动强度的选择和制定尤为重要。高强度运动会导致肾血流量下降，蛋白尿和尿沉积物增加，肌酸激酶增多[10]，这些都会加重肾功能损害，产生sCr升高、GFR降低等不良反应。另外高强度运动的肌肉关节损伤及严重心律失常、猝死等运动风险都更高[11]，而CKD患者由于甲状腺旁腺功能亢进等，本身就有更高的骨关节及肌肉等损伤风险[12]，因此高强度运动不适合CKD患者。

中等强度的运动不仅可以改善CKD患者的运动功能，还有助于肾功能的提高[2]，运动风险也更小。因此本试验选择中等强度运动方案。结果证实，中等强度运动在提高CKD患者运动功能的同时，对sCr和GFR也有积极改善作用，可能与运动能改善肾脏血液循环、减轻氧化应激水平、缓解肾动脉硬化等有关[13]。

1 RM是最常用的测试肌力指标之一。CKD患者进行CPET时常达不到VO2max[14]，而VO2peak被证实可以准确地反映机体的有氧运动能力[15]。ACT针对上肢，CS-30针对下肢，ACT和CS-30既能反映肢体肌力，又能反映肢体耐力[8,16]。而6MWT不仅能客观反映日常活动能力，也是最常用的反映整体运动功能的方法[17]。

有氧及有氧联合抗阻运动可以显著增加CKD患者的肌力、心肺耐力等运动功能，与Heiwe等[18]结论一致。但Leehey等[19]却发现18个月的有氧运动没有改善CKD患者的运动功能，作者认为是样本太小，只有7例最终完成试验造成的。另外受试对象性别、年龄等的差异也会影响试验结果。多种原因导致CKD患者运动功能下降。CKD会引起白蛋白等营养情况下降，继而产生的虚弱和疲劳会严重限制CKD患者的肌力、耐力等运动功能[20]。由于肾功能受损及慢性病程会导致肌肉萎缩和血液循环障碍[21]，CKD患者的肌力通常会下降40%～50%[22]，这是其运动功能减退的另一重要原因。更重要的是我国CKD患者普遍存在贫血[23]，导致机体摄氧和供氧能力下降，因此贫血也是CKD患者心肺耐力等运动功能减退的重要原因[21]。

有氧及有氧联合抗阻训练改善CKD患者运动功能的机制具体包括，规律的有氧和抗阻运动可以显著增加CKD患者的白蛋白水平，改善营养情况[24]，缓解CKD患者的疲劳和虚弱。另外，抗阻及有氧训练通过增加骨骼肌生长因子的合成，减少肌肉抑制生长因子mRNA的含量[25]，以及促进肌纤维体积和数量的增多，使CKD患者肌力增加，从而改善CKD患者的1 RM、ACT、CS-30等运动功能。有氧运动可以显著增加血红蛋白[26]，针对性减轻CKD患者贫血也可能对其运动功能的提高有所帮助。运动尤其是有氧运动可以直接提高CKD患者心肺耐力，增加VO2peak水平。且心肺耐力的提高对ACT、CS-30和6MWTD[27]等也有帮助。还有研究证实，CKD患者运动功能与eGFR呈正相关[28]，所以运动对肾功能的改善也可能是CKD患者运动功能提高的原因。其他可能机制还包括训练后患者心理上产生积极的改变，有更强的运动动机和自身健康的感觉[16]，以及运动对神经肌肉传导支配的强化[29]。

有氧联合抗阻训练比单纯有氧运动改善CKD患者运动功能的效果更显著，原因可能包括有氧和抗阻训练在改善CKD患者运动功能上有协同作用，在提高患者VO2peak上，有氧与抗阻训练相结合优于任何单独的有氧训练[30]。另外抗阻训练能够增加线粒体DNA的合成、亮氨酸的氧化和肌纤维的含量，比单纯有氧运动在改善CKD患者肌力和肌肉含量上更有效率，效果也更显著[31]。因此有氧运动与抗阻训练两种运动方式的联合在改善CKD患者的心肺耐力和肌力上均明显优于单纯的有氧运动，因此能更显著地提高CKD患者的1 RM、VO2peak、ACT、CS-30和6MWT等运动功能。

本试验周期较短，样本量也较小，有待增加样本量，延长试验周期，进一步观察有氧及有氧联合抗阻训练对CKD患者运动功能改善的远期疗效。有氧运动联合抗阻训练组是在有氧运动的基础上增加一组抗阻训练，运动总体时间要长于单纯有氧运动组，因此未来在有氧运动联合抗阻训练时，制定合理的有氧运动与抗阻训练时间比例，以达到组间总运动时间相同的情况下，有氧运动与有氧联合抗阻训练对CKD患者运动功能的影响和区别也有待进一步研究。

另外，由于试验时间、患者承受力等条件限制，未能同时观察不同运动方式对CKD患者职业及日常生活活动能力的影响，下一步要针对相关指标如Frenchay活动量表等进行单独研究与分析，进一步揭示不同运动方式对CKD患者整体功能的影响。

[1]Glassock RJ,Warnock DG,Delanaye P.The global burden of chronic kidney disease:estimates,variability and pitfalls[J].Nat Rev Nephrol,2017,13(2):104-114.

[2]Wilkinson TJ,Shur NF,Smith AC."Exercise as medicine"in chronic kidney disease[J].Scand J Med Sci Sports,2016,26(8):985-988.

[3]Roshanravan B,Robinson-Cohen C,Patel KV,et al.Association between physical performance and all-cause mortality in CKD[J].JAm Soc Nephrol,2013,24(5):822-830.

[4]Howden EJ,Fassett RG,Isbel NM,et al.Exercise training in chronic kidney disease patients[J].Sports Med,2012,42(6):473-488.

[5]National Kidney Foundation.K/DOQI Clinical practice guidelines for chronic kidney disease:evaluation,classification and stratification[J].Am J Kidney Dis,2002,39(2 Suppl 1):S1-S266.

[6]全国eGFR课题协作组.MDRD方程在我国慢性肾脏病患者中的改良和评估[J].中华肾脏病学杂志,2006,229(10):589-595.

[7]Singh DK,Manaf ZA,Yusoff NA,et al.Correlation between nutritional status and comprehensive physical performance measures among older adults with undernourishment in residential institutions[J].Clin Interv Aging,2014,9(6):1415-1423.

[8]Gunasekaran V,Banerjee J,Dwivedi SN,et al.Normal gait speed,grip strength and thirty seconds chair stand test among older Indians[J].Arch Gerontol Geriatr,2016,67(5):171-178.

[9]Takaya Y,Kumasaka R,Arakawa T,et al.Impact of cardiac rehabilitation on renal function in patients with and without chronic kidney disease after acute myocardial infarction[J].Circ J,2014,78(2):377-384.

[10]Lau KK,Obeid J,Breithaupt P,et al.Effects of acute exercise on markers of inflammation in pediatric chronic kidney disease:a pilot study[J].Pediatr Nephrol,2015,30(4):615-621.

[11]Hamada M,Yasuda Y,Kato S,et al.The effectiveness and safety of modest exercise in Japanese patients with chronic kidney disease:a single-armed interventional study[J].Clin Exp Nephrol,2016,20(2):204-211.

[12]Alem AM,Sherrard DJ,Gillen DL,et al.Increased risk of hip fracture among patients with end-stage renal disease[J].Kidney Int,2000,58(1):396-399.

[13]Greenwood SA,Koufaki P,Mercer TH,et al.Effect of exercise training on estimated GFR,vascular health,and cardiorespiratory fitness in patients with CKD:a pilot randomized controlled trial[J].Am JKidney Dis,2015,65(3):425-434.

[14]Painter P.Physical functioning in end-stage renal disease patients:update 2005[J].Hemodial Int,2005,9(6):218-235.

[15]Costa HS,Lima MM,Alencar MC,et al.Prediction of peak oxygen uptake in patients with Chagas heart disease:Value of the Six-minute Walk Test[J].Int J Cardiol,2017,228(7):385-387.

[16]Liu CJ,Marie D,Fredrick A,et al.Predicting hand function in older adults:evaluations of grip strength,arm curl strength,and manual dexterity[J].Aging Clin Exp Res,2016.doi:10.1007/s40520-016-0628-0.

[17]Pecorelli N,Fiore JF Jr,Gillis C,et al.The six-minute walk test as a measure of postoperative recovery after colorectal resection:further examination of its measurement properties[J].Surg Endosc,2016,30(6):2199-2206.

[18]Heiwe S,Jacobson SH.Exercise training in adults with CKD:a systematic review and meta-analysis[J].Am J Kidney Dis,2014,64(3):383-393.

[19]Leehey DJ,Moinuddin I,Bast JP,et al.Aerobic exercise in obese diabetic patients with chronic kidney disease:a randomized and controlled pilot study[J].Cardiovasc Diabetol,2009,8(2):62.

[20]Greenwood SA,Lindup H,Taylor K,et al.Evaluation of a pragmatic exercise rehabilitation programme in chronic kidney disease[J].Nephrol Dial Transplant,2012,27(Suppl 3):iii126-134.

[21]Intiso D.The rehabilitation role in chronic kidney and end stage renal disease[J].Kidney Blood Press Res,2014,39(6):180-188.

[22]Hiraki K,Hotta C,Izawa KP,et al.Dietary protein intake is strongly and positively related with muscle strength in patients with pre-dialysis chronic kidney disease[J].Clin Exp Nephrol,2017,21(2):354-355.

[23]王永亮.慢性肾脏病的心血管并发症[J].当代医学,2010,16(14):92-93.

[24]Heiwe S,Jacobson SH.Exercise training for adults with chronic kidney disease[J].Cochrane Database Syst Rev,2011,5(10):CD003236.

[25]Kopple JD,Cohen AH,Wang H,et al.Effect of exercise on mRNA levels for growth factors in skeletal muscle of hemodialysis patients[J].JRen Nutr,2006,16(3):312-324.

[26]Mohamady HM,Elsisi HF,Aneis YM.Impact of moderate intensity aerobic exerciseon chemotherapy-induced anemia in elderly women with breast cancer:A randomized controlled clinical trial[J].JAdv Res,2017,8(1):7-12.

[27]吕晓春,严静,龚仕金,等.BNP与六分钟步行试验评估慢性心力衰竭患者心功能的价值[J].心脑血管病防治,2011,11(2):114-117.

[28]Odden MC,Chertow GM,Fried LF,et al.Cystatin Cand measures of physical function in elderly adults:the Health,Aging,and Body Composition(HABC)Study[J].Am J Epidemiol.2006,164(8):1180-1189.

[29]Howden EJ,Coombes JS,Isbel NM.The role of exercise training in the management of chronic kidney disease[J].Curr Opin Nephrol Hypertens,2015,24(6):480-487.

[30]Byrkjeland R,Njerve IU,Anderssen S,et al.Effects of exercise training on HbA1c and VO2peakin patients with type 2 diabetes and coronary artery disease:A randomised clinical trial[J].Diab Vasc Dis Res,2015,12(5):325-333.

[31]Cheema BS,Chan D,Fahey P,et al.Effect of progressive resistance training on measures of skeletal muscle hypertrophy,muscular strength and health-related quality of life in patients with chronic kidney disease:a systematic review and meta-analysis[J].Sports Med,2014,44(8):1125-1138.