新兵首次长跑训练前后心电图以及氧化应激指标水平对比分析

王永园，吕 磊，李 瑶，金 涛，钟 勇

0 引 言

适宜的负荷运动可提升运动能力，促使心脏发生结构和功能重塑，形成“运动员心脏”，表现为心肌毛细血管密度增加，心肌纤维增粗，心脏收缩力增。然而，过度负荷运动以及不适宜的运动方式会对心脏造成不良影响，产生运动性心脏损伤(exercise-induced myocardial injury, EIMI)，并且与运动性心律失常运动性猝死有关[1]。EIMI在高强度军事训练中常见，对于发生EIMI的作训人员的及时发现和救治，对于维护官兵的健康以及提高部队战斗力有重大意义。既往针对军事运动中的EIMI的研究较少，且目前对于EIMI的早期诊断标准还没有统一的认识。本研究通过观察新兵5 km长跑训练前后心电图以及氧化应激相关指标的变化，探讨高强度训练对心脏的影响，为科学施训提供合理依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料随机抽取2019年某部队新入伍男性战士120名，平均年龄为(19.50±1.40)岁，体质指数(BMI)为(21.16±1.8)kg/cm2，入伍后经复检合格。入组条件：能耐受5 km长跑，并在30 min内完成；本次负荷训练前3个月内未参加过高强度耐力训练；无基础心肺功能障碍；近期无精神、心理刺激以及情绪大幅度波动；无睡眠障碍；2周内无急性呼吸道消化道感染症状以及训练伤；自愿加入本次试验并签署知情同意书。本研究经医院伦理委员会批准通过(批准号：2020NZKY-019-02)。

1.2 研究方法(1)由心电图专业人员采集训练前及训练后5 min内心电图(日本光电)，对比训练前后心电图指标变化，包括心率(HR)、PR间期、QRS时限、Q-Tc间期、QRS电轴、RV5+SV1振幅及其异常比例；ST-T改变(诊断标准：①ST段水平或下垂型下移至少连续3次心搏J点后80 ms处压低≥0.1 mV下壁压低≥0.15 mV；②ST段凸面向上型抬高至少连续3次心搏J点后80 ms处压低≥0.1 mV)、Q-Tc异常≥460 ms、P-R间期异常>200 ms、QRS电轴异常<-30°或>90°、QRS时间异常>120 ms)。(2)采集训练前以及训练后30 min内静脉血3 mL，3000 r/min离心6 min，离心半径15 cm，收集血清，采用全自动生化分析仪(600型，日本日立)检测肌钙蛋白I(TnI)、血清超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、丙二醛(MDA)以及一氧化氮(NO)(试剂盒均购于南京建成生物有限公司)，对比分析训练前后的变化。

2 结 果

因1名战士未完成训练退出，共119名纳入本研究。所有入组对象训练结束后均未出现明显胸闷、胸痛、心慌、头晕、晕厥、恶心、呕吐等不适。

2.1 训练前后心电图各项指标以及TnI的变化训练后HR、Q-Tc、RV5+SV1振幅以及Q-Tc异常的比例较训练前明显增加，组间差异有统计学意义(P<0.05)。而训练后P-R间期以及异常比例、QRS时间及异常比例、心电轴以及异常比例、RV5+SV1振幅异常比例、出现早搏比例及TnI水平与训练前比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 入组所有对象长跑训练前后即刻心电图以及肌钙蛋白I的变化(n=119)

2.2 训练前后氧化应激相关指标变化训练后CAT活力较训练前明显增加，差异有统计学意义(P<0.05)，而SOD活力、MDA较训练前有所增加，NO含量较训练前减少，但差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 入组研究对象长跑训练前后氧化应激相关指标的变化

3 讨 论

军队这一特殊群体中，由于经常面临高温、寒冷、缺氧等特殊环境，且训练强度高，EIMI发生率高。EIMI可表现为为心肌酶异常、运动性心律失常、心功能减低、晕厥甚至运动性猝死[1]。

运动性心律失常的发生与反复高强度运动对心脏的病理性损伤有关，其机制可能与心肌能量代谢异常、心脏细胞凋亡与氧自由基代谢异常、心脏细胞骨架受损、心脏炎症反应与纤维化形成、心脏神经-内分泌失衡、心脏离子通道异常等有关[2]。心电图作为一种诊断工具，可客观地记录运动前后各类心律失常和心肌缺血缺氧表现。陈金良等[3]对426名新兵分组后进行首次5 km长跑训练，记录训练前后心电图变化，结果表明新兵首次5 km越野跑可出现心电图异常，包括心律失常和ST-T改变。吴学宁等[4]对某训练基地官兵5 km长跑训练前后心电图进行记录，采用积分的方法，根据有无ST-T改变、R波递增不良、QT间期>440 ms、窦性心动过速、窦性心律不齐、期前收缩、传导阻滞、逸搏进行计分，累加积分，经分析心电图评分运动后即刻显著高于运动前(P<0.05)，结果表明高强度训练对心脏有明显影响，可产生不同类型心律失常。本研究中，观察119例新兵首次高强度训练前后心电图的变化，发现训练前后，大部分战士的心电图都有早复极现象；且与训练前相比，训练后战士的平均心率增快、RV5+SV1振幅增加，Q-Tc延长，Q-Tc异常的比例明显增加。运动后出现的窦性心动过速、早复极是正常的生理改变，这与既往的研究结果一致[3]，与运动后交感兴奋性增高有关。且早复极在健康人群中很常见(2%～44%)，在运动员、年轻人、男性和黑人中更为普遍[5]。运动后RV5+SV1振幅增加，可能与心肌负荷增加引起心肌代偿性肥厚；每搏量增加，引起左室壁增厚有关[6]。2018年运动员心电图解析的国际共识标准[7]中提出，规律和长期地参加强化运动者(每周至少4 h)的心电图可以特征性地表现为心腔肥大和迷走神经张力增高，包括提示孤立性左右室肥厚的QRS电压升高、不完全性右束支传导阻滞、早复极、<16岁运动员V1～V4导联T波倒置、窦性心动过缓或窦性心律不齐、异位房性或交界性心率、一度房室阻滞等。运动员的这些心电图表现被认为是正常的，是对规律运动的生理性适应的结果[7]。而出现特异性的QT间期延长、PR间期延长、ST段压低等非运动引起的特征性改变和临界心电图变化，则需要密切注意，有发生运动性猝死风险[8]。本研究中，战士训练后平均Q-Tc时间延长，且8.55%的战士运动后出现Q-Tc延长比例增高，考虑为非生理性的运动后心电图改变，可能存在心脏损伤。所有战士训练后均未出现胸闷、胸痛、心慌头晕等不适，训练前后ST-T改变无显著意义，表明战士对5 km训练跑耐受，未出现明显心肌缺血表现。EIMI可表现为心肌酶的升高，本研究训练后TnI水平较训练前也有所升高，但无明显差异，可能与运动后取血时间有关。TnI在急性心肌损伤后2～4 h开始升高，其对取血时间有一定要求，对于明确是否存在急性心肌损伤，应采取更精确的实验方案，以寻求更明确的分界点[9]。

目前对于EIMI的发病机制尚不明确，可能与心肌能量代谢障碍/氧化应激以及炎症反应、细胞凋亡、钙调控异常等有关[10]。在正常生理条件下，机体的氧化与抗氧化系统保持动态平衡，适量的运动有利于清除体内活性氧，提高机体抗氧化损伤能力[11]，但过度运动则可能导致氧化、抗氧化系统失衡，产生机体细胞结构和功能损伤[12]。剧烈运动后机体产生一系列含氧和含氮自由基及其衍生物，包括CAT、NO等，脂质过氧化反应产生MDA，测定MDA、NO等的浓度可反应自由基生成情况。机体的抗氧化系统有两类：酶促系统和非酶促系统[13]。酶类抗氧化剂包括SOD、CAT、谷胱甘肽过氧化物酶等。非酶类抗氧化剂主要有维生素E、维生素C等物质。因此测定机体内的氧化应激标记物和抗氧化物的活动，可以有效反应机体氧化应激状态[14]。有研究测定5 km训练跑前后士兵的血清SOD、MDA含量，结果表明，运动完后血清中SOD、MDA含量明显高于运动前，表明运动可明显提高机体的氧化应激水平[15]。公雪等[16]发现力竭组以及运动预适应后力竭组大鼠心肌组织抗氧化物SOD、GSH-Px活力明显减低，氧化产物MDA水平明显升高，均证实力竭运动可加重心肌氧化应激损伤。本研究中，新兵战士运动后CAT含量较运动前升高明显，与既往研究结果一致，表明5 km训练可增强士兵氧化应激水平。SOD、MDA、NO含量较训练前有变化，但差异不明显，考虑机体氧化与抗氧化系统处于平衡中，5 km训练尚未引起氧化应激损伤。

综上所述，高强度运动对新兵心电图变化有较显著影响，可提高机体氧化应激水平。EIMI中心电图动态变化，以及氧化应激指标变化的规律，还有待进一步验证。