静力性拉伸对动脉硬度的急性影响

张亚军，汤荣，钱永东，张勇

（1.绍兴文理学院 医学院，浙江 绍兴 312000；2.金华职业技术学院 师范学院，浙江 金华 321017； 3.浙江师范大学 体育与健康科学学院，浙江 金华 321004）

心血管疾病一直是公共健康领域关注的重点，动脉硬度增加被认为是心血管疾病发展的独立危险因素[1]。动脉硬度的运动干预一直是运动科学领域关注的焦点。从目前来看，有氧运动对动脉硬度的改善已得到大量研究证实[2-4]，而抗阻运动的效果还存在争议[2]，一直是研究的热点。Cortez-Cooper 等[5]在研究抗阻训练和抗阻加有氧混合训练对血管顺应性的作用时将拉伸运动作为对照组，结果未发现抗阻和抗阻加有氧组动脉顺应性发生变化，却发现拉伸组的血管顺应性显著改善，这个意外的发现使得拉伸对动脉硬度的影响受到了关注。拉伸若能改善血管弹性，那它至少有两个优势，一是负荷低，二是场地设备要求低，这对那些因能力或场地限制而无法或不能经常进行运动的人的血管健康干预具有重要现实意义。从现有研究看，Yamamoto 等[6]人采用横向研究发现中老年人的躯干柔韧性越差、动脉硬度越大，但这并不能得出两者之间存在因果关系。最近的几项纵向研究为拉伸对动脉硬度的积极作用提供了令人信服的证据[7-9]，但这些研究更认可拉伸诱导的局部效应(拉伸局部的动脉硬度改变)，而从预实验来看，未拉身侧的动脉硬度也发生了一定变化，提示存在一定的全身效益的可能。从目前来看，有关拉伸对中心动脉硬度的研究较少。另外，尽管脉搏波速度(pulse wave velocity，PWV)一直被认为是评价动脉硬度的“金标准”[10]，但PWV 会受到血压变化的影响，不排除血压变化的影响将难以对动脉硬度的运动反应做出准确评估。近年来考虑了血压影响的心踝血管指数(cardio-ankle vascular index，CAVI)在评估全身动脉硬度中得到应用[11-13]，但在拉伸与动脉硬度的研究中使用较少，仅在一篇小腿拉伸研究中得到应用[8]，而在实践中仅作小腿拉伸并不多见。基于以上背景，本研究基于实践应用出发，循序渐进设计了单侧小腿静力性被动拉伸、单侧大腿静力性被动拉伸和双侧交替大腿静力性被动拉伸3 种递进层次的拉伸方式，研究静力性拉伸对人体动脉血管硬度的急性作用，并比较3 种不同拉伸方式的作用效果差异，分析和探讨静力性拉伸对动脉硬度的可能作用机制，以期为拉伸在血管健康干预中的应用提供参考。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

招募高校健康学生(本科生、研究生)男女各21 人参与该项研究。实验前进行了问卷调查和身体机能检查，实验对象健康状况良好，无心血管疾病家族史，所有受试者近3 个月内无大强度运动经历。在实验期间1 名男性受试者脚踝受伤，2 名男性受试者参与了大强度运动，最终39 名受试者(男性18 名，女性21名)实验数据纳入统计分析。受试者一般情况见表1。

表1 实验对象基本情况(M±SD)

1.2 实验程序与方案

实验前调查受试者及家族心血管疾病情况及运动经历，测试受试者身高、体质量、肺功能、血压、心电图等，排除心血管异常，保证实验的安全性和科学性。正式实验前1 星期，向受试者介绍实验流程和相关注意事项，征得同意并签订协议书。在正式实验前1 星期熟悉实验程序。实验期间不吸烟、不喝酒、不喝咖啡，正常饮食。每次测试前72 h 不得参加剧烈运动。

1)实验程序。

所有受试者先后分3 次分别完成单侧小腿静力性拉伸、单侧大腿静力性拉伸、双侧交替大腿静力性拉伸3 种急性静力性拉伸，每两次拉伸之间间歇至少1星期。在每次拉伸前、拉伸后即刻15、30、45、60 min，由专职人员采用日本福田公司的VS-1 000 动脉硬化检测仪测试受试者CAVI、血压、心率等指标，CAVI通过计算刚度参数β反映，β=2ρ×1/（Ps-Pd）×ln(Ps/Pd)×PWV2，其中ρ是血液密度，Ps 和Pd 分别是收缩压和舒张压，PWV 是主动脉瓣和踝动脉之间测量的脉搏波速度[11]。实验测试过程受试者全程处于仰卧静躺状态，实验过程室温控制在23～25℃。

2)拉伸方案。

基于拉伸对动脉硬度的作用分析和实践应用的角度，研究递进式设计了单侧小腿静力性拉伸、单侧大腿静力性拉伸、双侧交替大腿静力性拉伸3 种拉伸方式。通过比较拉伸侧与未拉伸侧，分析拉伸对动脉硬度的作用；通过比较小腿拉伸和大腿拉伸，分析拉伸程度与拉伸效果的差异。在此基础上，基于实践应用考虑，研究双侧交替大腿拉伸对动脉硬度的影响。实验中，单侧拉伸时统一以受试者右侧为拉伸侧，左侧为未拉伸侧(对照侧)。

(1)单侧小腿静力性拉伸。受试者仰卧平躺，一名实验人员一手固定右侧膝关节，另一手紧握受试者右侧脚掌被动背屈，拉伸受试者小腿。当受试者感受到小腿后侧被拉伸并伴有轻微疼痛感时保持30 s，随后间歇10 s，共重复6 次。另一名实验人员固定左侧下肢，保证未拉伸侧下肢始终保持不动[8，14]。

(2)单侧大腿静力性拉伸实验。受试者仰卧平躺，一名实验人员一手固定右侧膝关节，保持腿部伸直，另一手握住受试者右侧脚踝处，缓缓抬起拉伸大腿后侧，受试者感到被拉伸并伴有轻微疼痛感时然后保持30 s，随后间歇10 s，共重复6 次。另一名实验人员固定左侧下肢，保证未拉伸侧下肢始终保持不动。

(3)双侧大腿(交替)拉伸。双侧大腿交替静力性被动拉伸同单侧大腿静力性拉伸方式相同，但双侧拉伸间歇不休息，左右侧交替进行，共重复6 次。

1.3 统计学分析

所有数据采用SPSS 21.0 for windows 进行处理，结果用M±SD 表达。采用配对T检验对拉伸侧与未拉伸侧进行比较分析，采用双因素重复测量方差分析对不同时间点和不同拉伸方式的差异进行分析。所有统计分析显著性水平为P＜0.05。

2 结果与分析

2.1 静力性拉伸前后心率与血压

从表2、表3 发现，3 种静力性拉伸方式运动后，无论男性还是女性心率与血压整体上没有显著性变化。仅在个别点，拉伸后60 min 心率低于运动前，可能与受试者长时间静卧休息有关。而舒张压在某些点高于运动前，可能与血液循环的改变和调节有关。整体来看，3 种拉伸对心血管系统负荷较小，拉伸前后心率和血压相对稳定，无明显变化，均处于正常范围。

表2 男性3 种拉伸方式心率、血压的变化情况(M±SD)

表3 女性3 种拉伸方式心率与血压的变化情况(M±SD)

2.2 单侧小腿静力性拉伸前后CAVI

从表4、表5 发现，小腿拉伸后，男女性拉伸侧和未拉伸侧CAVI 均下降，随后逐渐恢复。男性拉伸侧拉伸后30 min 的CAVI 仍低于拉伸前基值(P＜0.01)；未拉伸侧拉伸后30 min 的CAVI 也低于拉伸前基值(P＜0.05)；女性拉伸侧拉伸后15 min 的CAVI 仍低于拉伸前基值(P＜0.01)；未拉伸侧拉伸后15 min 的CAVI也低于拉伸前基值(P＜0.05)；从拉伸侧与未拉伸侧的比较来看，男女性在拉伸前拉伸侧与未拉伸侧CAVI无差异(P＞0.05)，女性拉伸侧拉伸后即刻的CAVI 低于未拉伸侧(P＜0.01)。总的来说，单侧小腿静力性拉伸可导致健康年轻人群拉伸侧和未拉伸侧动脉硬度均出现下降(拉伸侧效果更为明显)，动脉硬度改善效果男性维持时间至少30 min，女性至少15 min。

2.3 单侧大腿静力性拉伸前后CAVI

单侧大腿拉伸后，男女性拉伸侧和未拉伸侧CAVI均下降，随后逐渐恢复(见表4、表5)。男性拉伸侧拉伸后45 min 的CAVI 低于拉伸前基值(P＜0.01)；未拉伸侧拉伸后30 min 的CAVI 仍低于拉伸前基值(P＜0.01)；女性拉伸侧的CAVI 在拉伸后45 min 仍低于运动前(P＜0.05)，在拉伸后60 min 恢复至拉伸前水平，未拉伸侧CAVI 在拉伸后30 min 仍低于运动前(P＜0.05)，在拉伸后60 min 恢复至拉伸前水平；从拉伸侧与未拉伸侧的比较来看，男女性在拉伸前拉伸侧与未拉伸侧的CAVI 无差异(P＞0.05)。总的来说，单侧大腿静力性拉伸后，拉伸侧与未拉伸侧动脉硬度均有改善，拉伸侧血管硬度改善效果至少可维持45 min，未拉伸的血管硬度改善效果至少可维持30 min。

2.4 双侧大腿交替静力性拉伸前后CAVI

男性和女性在双侧大腿交替静力性拉伸后，双侧CAVI 下降，随后逐渐恢复。双侧CAVI 在拉伸后45 min仍低于拉伸前基值(P＜0.05)，拉伸后60 min 恢复至拉伸前水平，与拉伸前基值无差异(P＞0.05)。总的来说，男女性双侧大腿交替静力性拉伸后，两侧动脉硬度皆有改善，效果维持时间至少45 min(见表4、表5)。

2.5 三种静力性拉伸前后CAVI 比较

3 种拉伸方式拉伸前CAVI 无差异(P＞0.05)，拉伸后较短时间里存在差异，拉伸后即刻和拉伸后15 min的CAVI 在3 种拉伸方式之间存在差异。主要表现为：男性在单侧大腿和双侧大腿拉伸后的CAVI 低于单侧小腿拉伸，女性双侧大腿拉伸的CAVI 低于单侧小腿拉伸和单侧大腿拉伸。在男性中，没有发现单侧大腿拉伸与双侧大腿交替拉伸之间存在差异。女性中，没有发现单侧大腿拉伸与单侧小腿拉伸之间存在差异。结合相关均值情况以及前面不同拉伸后动脉硬度改善的维持时间情况，3 种静力性拉伸方式对动脉硬度的作用效果表现为：双侧交替大腿拉伸方式＞单侧大腿拉伸方式＞单侧小腿拉伸方式。

表4 男性3 种静态拉伸前后不同时间点动脉硬度结果(M±SD)

表5 女性3 种静态拉伸前后不同时间点动脉硬度结果(M±SD)

3 讨论

从本研究结果来看，无论男性还是女性，3 种静力性拉伸后CAVI 均呈现下降，且下降程度和维持时间与拉伸程度有关(小腿拉伸与大腿拉伸，单侧拉伸与双侧拉伸)，表现为双侧交替大腿拉伸＞单侧大腿拉伸＞单侧小腿拉伸，提示拉伸后动脉硬度的下降确实与拉伸有关，也证实了拉伸对动脉硬度的积极作用。这些研究发现对静力性拉伸在血管健康干预中的应用具有重要价值，为血管健康干预，尤其是那些因身体能力或场地限制而无法或不能经常进行运动的个体提供了新的选择。

与已有研究相比，本研究不仅发现一次短时急性拉伸(保持30 s，间歇10 s，重复6 次)可导致动脉硬度下降，而且还发现了未拉伸侧的动脉硬度也存在变化。这与已有的研究结果并不相同[8]。在Yamato 等[8]的研究中也只发现了拉伸侧血管硬度的下降，而并未发现未拉伸侧血管硬度出现明显变化，认为静力性拉伸导致的血管硬度变化是局部机械效应的结果，但对于本研究所发现的未拉伸侧的变化，仅仅通过局部的机械效应似乎是难以解释的。本研究采用CAVI 来反映动脉血管硬度，而CAVI 是在心踝PWV 基础上，剔除血压变化对PWV 的影响，进而通过计算刚度参数来反映血管硬度的指标。也就是说，它是考虑了血压影响的PWV 的矫正指标。因此，有必要从PWV 的计算模型来考虑其影响因素。根据PWV 的计算模型，PWV 与血管壁厚度、血管弹性模量(弹性越大，弹性模量越小)、血管跨壁压(内部压力-外部压力)的平方根成正比，与动脉内径和血液密度的平方根成反比[15]。拉伸导致的动脉硬度下降最终可能通过跨壁压的下降(内部压力下降或外部压力增加)、弹性模量下降(弹性增加)、动脉内径增加来实现。从已有研究来看，有人认为动脉硬度的增加与交感神经活性增加有关，认为拉伸训练可以诱导神经调节[16]，导致交感神经活性减弱，副交感神经活性增强[6]；也有人认为与局部的直接机械效应有关[17]。有研究已经发现，单腿外部机械性挤压后会降低外周脉搏波速度，而未挤压过腿的外周脉搏波速度和中央脉搏波速度没有改变[17]，认为拉伸运动可以给予外周动脉挤压和伸展，拉伸对外周动脉的局部机械作用可能导致了动脉硬度的下降；还有假设提出拉伸对动脉施加了牵引刺激，这种持续纵向拉伸可以增加动脉壁中的弹性蛋白和胶原蛋白含量，从而导致基质和平滑肌细胞适应，有利于横截面动脉顺应性[18]。研究认为拉伸导致的交感神经活性的减弱可通过血管舒张来实现血管内径增加，拉伸导致的外部机械挤压可通过增加外部压力来实现跨壁压的下降，而急性拉伸也可能通过内皮源性舒张因子NO 的合成和释放实现内皮功能的暂时改善(血管弹性增加)，长期反复拉伸可改善血管壁的蛋白组成，进而提高血管弹性。

在本研究中，影响CAVI 的血液密度不变，拉伸后血压没有明显变化，那么，影响因素可能存在于弹性改善、跨壁压下降、动脉内径增加3 个方面。从研究结果来看，拉伸后拉伸侧和未拉伸侧的动脉硬度都发生了变化，只是拉伸侧效果更为明显，这样的结果似乎不能仅从局部机械性刺激中得到解释，也可能存在全身调节机制。本研究认为，拉伸在对局部血管形成直接机械刺激，除局部血管的跨壁压下降外，也可能导致了交感神经活性减弱，全身血管扩张，血管内径增加，进而引起CAVI 增加。毛细血管在骨骼肌内呈“网状”分布，以促进血液-组织之间的交换，拉伸时会导致毛细血管长度增加、直径变小、外部压力增加，局部血流减少，诱导产生类似肌肉缺血的现象，导致动脉血管舒张，这种与拉伸相关的血流量和微血管组织氧合的局部变化已得到了相关研究的确定[19-21]。Trajano 等[20]的研究发现，与间歇拉伸相比，相同量的连续拉伸导致氧合血红蛋白下降更为明显，连续拉伸诱导产生了更大的缺血环境，而作为对缺血或缺氧刺激的补偿机制，将导致局部血管出现舒张[22]，这也将在一定程度引起未拉伸血管的血流的变化，而血流的改变引起血管剪切应力变化，进而通过一氧化氮作用引起血管舒张。而拉伸可引起的自主神经系统活性的变化也得到了认同，通过心率变异性分析评估已经发现，急性[23]或长期[24]拉伸会减少交感神经活性，增加副交感神经活性，交感迷走神经平衡降低，进而产生全身效应。另外，急性拉伸不太可能改善血管壁的蛋白组成，但可能暂时改善拉伸局部的血管的内皮功能，进而提高血管弹性。拉伸导致的局部血液动力学的变化也可导致循环的变化，中央循环的变化反过来可能会影响非拉伸腿的血流量。总的来看，拉伸不仅引起血管的形态变化，还引发了一系列反应。越来越多的证据表明，血管内皮细胞含有机械感觉复合物，可快速反应机械负荷的变化，并启动特定的适应性反应，以重新平衡稳态[25]。总的来看，拉伸降低血管硬度的作用已得到研究证实，今后应以中老年人群为对象开展长期干预研究。

拉伸对血压的影响还存在争论。有研究发现对单个肌群的急性拉伸[19]或全身肌群的长期拉伸[24]可降低血压。也有研究发现急性全身拉伸[26]或长期拉伸干预[5]后血压没有发生明显变化。但有学者认为已有研究中有关拉伸对血压作用结果的这种差异可能与研究对象(性别、年龄)、拉伸负荷量，基线血压、测试时间等的不同有关[27]，但从本研究整体来看，无论男性还是女性，3 种急性拉伸前后心率和血压相对稳定，无明显变化，均处于正常范围，这可能与本研究对象均为血压正常的健康年轻人有关。拉伸能否降低血压还需要以中老年群体或高血压群体为对象开展深入研究。

4 结论

对心血管系统负荷较小的静力性拉伸能够降低动脉硬度，其效果表现为，双侧交替大腿拉伸＞单侧大腿拉伸＞单侧小腿拉伸。其中，双侧交替大腿拉伸降低动脉僵硬度的效果至少可维持45 min。