运动对中老年人血中一氧化氮和内皮素的Meta分析

李宗祥 王 丹 江东谋 何绍生 刘一平

(福建师范大学体育科学学院运动与健康福建省高校重点实验室，福建 福州 350117)

慢性疾病又称非传染性疾病，是一类病因复杂、病程长且病情迁延不愈的疾病，如动脉粥样硬化、高血压、糖尿病、肥胖、冠心病、脑卒中等，其主要患病对象为中老年人，根据世界卫生组织《2018年非传染性疾病国家概况》指出慢性疾病是我国死亡率的第一大原因，占所有死亡率的89%，其中心血管疾病占慢性疾病死因构成的43%。而在全球范围内，心血管死亡率增加至41%，针对此现象，联合国计划采取多种措施以减少中老年人心血管死亡率[1]。

血管内皮功能紊乱是血管损伤和血管衰老的主要特征之一，在中老年人群中非常普遍，其特征可表现为一系列血管活性物质分泌的改变，其中包括内皮源性舒张因子：一氧化氮(nitric oxide，NO)分泌减少和血管收缩物质内皮素-1(endothelin，ET-1)分泌增加；NO是一种可以扩张血管、抑制血小板聚集和粘附、抑制血管炎症、控制血管平滑肌增殖、刺激血管生成等作用的信号分子[2]，而ET-1是目前最有效的血管收缩物质，且具有促进血管平滑肌增殖等拮抗NO的作用[3]。在一些心血管疾病中，如动脉粥样硬化、高血压和冠心病等患者血中NO含量明显下降，ET-1含量明显上升，ET-1/NO比值增大已然成为衡量血管风险的标志物。

如何利用合适的手段对中老年人血管内皮功能紊乱进行预防和干预，进而降低一些危害中老年人群的心血管疾病目前还处于探索阶段。研究表明，补充一些抗炎、抗氧化、降血脂和ET-1拮抗剂等药物是防治内皮功能紊乱的常规治疗手段，随着人们对疾病病理的深入理解，人们发现运动结合药物可以更加有效地改善内皮功能[4]。运动可以通过增加血液流动及层流剪切应力进而增加一氧化氮的产生和生物利用度。另一方面，运动也可以抵抗血管炎症、降低血管氧化应激和诱导血管生成，从而改善血管内皮功能[5]，因此运动对血管内皮的影响成了新的研究热点。Hermann研究发现8周的高强度间歇训练显著改善了中老年心脏移植受者的内皮依赖性血流介导的动脉扩张(flow-mediated arterial dilation，FMD)[6]，而Kitzman等研究表明老年心衰患者进行16周的有氧耐力训练却不能显著增加FMD[7]，cohen研究显示14个月的抗阻训练显著改善了老年糖尿病患者的FMD[8]。

虽然已有不少随机对照试验研究运动对中老年人血管内皮的影响，但大多数文章是以内皮依赖性血管舒张功能指标FMD为效应量的，且受限于样本量、样本疾病类型、样本年龄、运动强度、运动干预时间等原因，研究结果并不一致。何种运动强度、运动形式、运动频率可以最佳地改善中老年人血管内皮尚无定论。因此，本meta分析采用生物化学指标NO和ET-1作为效应量，探讨运动对中老年人血中NO和ET-1的影响，旨在为运动改善中老年人血管内皮紊乱证据链提供新的依据，为中老年人健康管理和运动处方的制定提供循证医学证据。

1 方法

1.1 文献纳入与排除标准

文献纳入标准为：1)研究对象为中老年人，样本平均年龄>45岁；2)进行实验之前，对照组与实验组基本信息无显著性差异，实验组仅比对照组增加运动干预；3)文章结局指标至少包括NO或ET-1；4)文章类型为随机对照试验(randomized controlled trial，RCT)；

文献排除标准为：1)结局指标不符的文章；2)综述类、个案类、动物实验类、自身前后比较类、专家评述类和重复发表的文章；3)实验设计不符、文章质量低下的文章。

1.2 文献检索策略

以(“锻炼”或“运动”或“训练”或“身体活动”或“太极拳”或“气功”)和(“内皮素”或“一氧化氮”)和(“随机对照试验”或“对照”或“试验”或“干预”)为主题词在中国知网、万方、维普数据库进行组合式混合中文文献检索。以(“exercise”or“training”or“physical activity”or“tai chi”)and(“nitric oxide”or“endothelin”)and(“randomized controlled trials”or “RCT”or“trial”)为Title/Abstract在PubMed、Web of science，Cochrane Library中进行组合式混合英文文献检索，检索期限为建库至2021年8月，收集运动对中老年人血中一氧化氮和内皮素相关的随机对照试验文献。此外，追溯纳入文献的参考文献或相关综述的参考文献进行补充。

1.3 资料提取

把各数据库检索到的文献导入EndNote X9文献管理软件中进行文献去重，去重之后由2名研究人员严格按照文献纳入与排除标准进行文献筛选，筛选时首先阅读文献标题，在排除明显不相关的文献后进一步阅读文献摘要和全文判断是否纳入研究，如遇筛选结果有分歧时，则由第三名工作人员共同讨论。将最终纳入研究的文献进行资料数据提取，提取内容有：基本信息(第一作者、发表年份、地区、样本量、样本年龄、样本性别、样本患病类型、样本患病时长)、干预措施(运动方式、运动强度、运动频率、干预时长)和结局指标。

1.4 质量评价

使用Cochrane偏倚风险评估工具对纳入研究的文献进行偏倚风险评估，分别按照：1)随机方法；2)分配隐藏；3)研究对象和测量者盲法；4)结局评估者的测量盲法；5)研究数据和结局指标数据的完整性；6)选择性报告研究成果；7)其他偏倚7个角度进行文献方法学质量评价。评价完成以后按照：(低风险加1分，不清楚加0分，高风险减1分)计算文献得分。

1.5 统计分析

采用review manage5.3软件绘制文献筛选图和文献质量评估图，采用Stata 16.0进行Meta分析，因本meta分析效应量指标均为连续性变量，而且测量方法和表示单位上存有差异，故采用标准化均数差(SMD，Standard Mean Difference)作为 Meta 分析的合并效应尺度，并计算其95%置信区间(confidence interval，CI)，用Q检验评价效应量的异质性，当I2<50%时，表示异质性较小，采用固定效应模型，否则采用随机效应模型；当异质性较大时，采用敏感性分析、亚组分析和meta回归探讨异质性的来源，并对研究数量大于10个的效应指标进行Begg和Egger检验发表偏倚，研究中以P<0.05为具有显著性差异。

2 结果

2.1 文献检索结果

通过系统检索数据库得到5781篇文献，通过阅读纳入研究的参考文献及相关综述后得到6篇未检索到的文献，导入endnote去重后剩余4593篇，阅读文献标题和摘要去除与纳入标准不符的文献后剩余182篇，阅读全文后最终纳入meta分析的文献有50篇(见图1)。

图1 文献筛选流程图

2.2 纳入文献的基本特征和方法学质量评估

本meta分析共纳入50篇文献，中文文献37篇、英文文献13篇，共计56项研究，其中双臂研究45项、三臂研究4项、四臂研究1项，共涉及研究对象3463名，其中对照组1636名，实验组1827名(见表1、表2)。使用Cochrane偏倚风险评估工具对上述50篇文献进行质量评价，发现本研究纳入的文献在随机序列的产生上有6篇存在高风险，而在双盲、分配隐藏和选择性发表方面大部分为不清楚，17篇文献进行了失访和退出，故存在隐瞒阴性结果的可能，纳入文献总体质量中等(见图2)。

表1 纳入研究基本特征

表2 纳入研究干预措施简介

续表2

图2 文献质量评估图

2.3 meta分析结果

2.3.1 NO效应量的meta分析

共有44个研究进行了运动对中老年人血中NO干预效果进行评价，共涉及2918名研究对象，对照组1420例，实验组1498例。Meta分析结果显示，与对照组相比，运动可以显著提高中老年人血中NO，合并效应量SMD=0.79(95%CI：0.58，1.03，P=0.000)。异质性检验I2=88.3%，表示存在高的异质性，选用随机效应模型进行meta分析，并需要探讨异质性的来源(见图3)。

图3 NO效应量的meta分析森林图

为了探讨异质性的来源，使用敏感性分析在整体研究中逐一剔除文献，评估每一个研究对效应量NO的影响，研究结果显示，各研究之间异质性较小，逐一剔除某一篇文献对 NO效应量影响不大，Meta 分析结果较为稳健。

为了进一步探讨异质性的来源，从发表年份、样本所属地区、疾病状态、文章质量、样本含量、年龄、性别和药物因素方面进行meta回归分析。然而，当使用多因素meta回归时应确保每个协变量至少包含10个研究，为了避免出现假阳性结果，本文只使用单因素meta回归[59]。单因素meta回归结果显示，以上因素均对NO效应量的异质性来源没有显著性(P>0.05)，但是发表年份、健康状态和性别可能是影响NO效应量的来源(P=0.112、P=0.138、P=0.131)(见表3)。

表3 影响NO效应量的异质性单因素Meta回归分析结果

根据运动频率、单次运动时间、运动总时长和运动方式进行亚组分析，结果显示运动频率、单次运动时间、运动总时长和运动方式对异质性贡献率并不大(P>0.05)(见表4)。

表4 NO亚组分析结果

2.3.2 ET-1效应量的meta分析

共有34个研究进行了运动对中老年人血中ET-1干预效果进行评价，共涉及2647名研究对象，对照组1260例，实验组1387例。Meta分析结果显示，与对照组相比，运动可以显著降低中老年人血中ET-1，合并效应量SMD=-0.86(95%CI：-1.07，-0.65，P=0.000)。异质性检验I2= 83.1%，表示存在高的异质性，选用随机效应模型进行meta分析，并需要探讨异质性的来源(见图4)。

图4 ET-1效应量的meta分析森林图

为了探讨异质性的来源，使用敏感性分析在整体研究中逐一剔除文献，评估每一个研究对效应量ET-1的影响，研究结果显示，各研究之间异质性较小，逐一剔除某一篇文献对 ET-1 效应量影响不大，Meta 分析结果较为稳健。

为了进一步探讨异质性的来源，从发表年份、样本所属地区、健康状态、文章质量、样本含量、年龄、性别和药物因素方面进行单因素meta回归分析。结果显示，以上因素均对ET-1效应量的异质性来源没有显著性(P>0.05)(见表5)。

表5 影响ET-1效应量的异质性单因素Meta回归分析结果

根据运动频率、单次运动时长、运动总时长、运动方式为因素进行亚组分析，结果显示运动频率、单次运动时长和运动总时长对异质性贡献率并不大，而运动方式可能是异质性的来源之一：有氧运动和抗阻运动可显著降低中老年人血中ET-1(P<0.05)，而有氧联合抗组运动对中老年人血中ET-1影响不大(P>0.05)(见表6)。

表6 ET-1 亚组分析结果

2.3.3 发表偏倚检测

通过分析运动对中老年人血清NO和ET-1干预效果的Begg检验和Egger检验显示P>0.05外，说明NO和ET-1指标不存在明显的发表偏倚(如表7所示)。

表7 NO和ET-1效应指标的Begg检验和Egger检验

3 讨论

正常血管内皮细胞(VEC)一方面分泌NO、PGI2等血管舒张因子，另一方面分泌ET-1、Ang2等血管收缩因子共同调控血管张力及血管内皮通透性等，然而当机体出现炎症、氧化应激、胰岛素抵抗时VEC中PI3K/AKT通路受损、MAPK/ERK通路激活导致VEC分泌ET-1/NO比值显著加大，ET-1/NO比值上升是内皮功能紊乱的表现，而内皮功能紊乱是患心血管疾病的病理学基础之一[60]。研究表明，年龄是心血管疾病不可干预的危险因素[61]，随着我国人口老龄化的不断加剧，我国患心血管疾病的人数显著增加。如何防治中老年人心血管疾病，减少心血管疾病死亡率已然成为我国医疗卫生的首要目标之一。生活方式干预是一种经济负担小、危险风险小、持续干预时间长的非药物干预手段，运动属于生活方式干预的一种，运动的本质就是在能量代谢的供应下肌肉收缩牵引骨骼绕关节运动而形成的动作[62]。研究表明运动可以减少心血管疾病的发病率和死亡率[63, 64]，这与运动能够显著改善血管内皮功能有关[65]，具体而言，运动可以通过改善血管中氧化应激和炎症水平下调VEC分泌ET-1/NO比值，改善血管内皮功能[66, 67]。

3.1 运动对中老年人血中NO的影响

NO是一种可通过血管平滑肌细胞(VSMC)中sGC/cGMP/PKG通路介导血管舒张的气体信号分子，并有着抑制血管炎症、控制血管平滑肌增殖等作用[68]。在一些与年龄相关的慢性心血管疾病中：如高血压、糖尿病、动脉粥样硬化、冠心病等疾病中，往往伴随着血中低浓度NO水平，控制体内NO水平已然成为防治心血管疾病的重要措施[69, 70]。本meta分析结果显示，运动可显著提高中老年人血中NO水平，相比于对照组，SMD为0.79(95%CI：0.58，1.03，P=0.000)，但研究间异质性较大(I2=88.3%)，故NO效应量的特异性和敏感性较差，这将会影响效应量研究结果的证据推荐强度。探讨异质性的来源中使用敏感性分析并没有发现单一研究对总体NO效应量指标产生明显的偏倚，在使用单因素meta回归中发现发表年份、健康状态、性别对异质性的来源影响较大(见表3)，并在此基础上使用亚组分析发现，2010年前发表的文献可能是运动干预中老年人血中NO总体效应量异质性的来源，SMD为0.337(95%CI：-0.185， 0.859，P=0.205)；受试者中女性比例较大可能是影响NO总体效应量较为明显的异质性来源，SMD为0.268(95%CI：-0.257，0.792，P=0.317)，提示女性对于运动改善血中NO水平不敏感；受试者身体健康状态良好、无慢性疾病可能是影响NO总体效应量较为明显的异质性来源，SMD为0.337(95%CI：-0.595，1.269，P= 0.478)，可能与健康受试者基线NO水平较高有关。此外，本研究的Begg检验和Egger检验分析显示，运动对中老年人血中NO影响效果不存在显著的发表偏倚(P>0.05)，meta分析结果较为稳步。

本meta分析从运动干预要素(运动频率、单次运动时间、运动干预总时间、运动方式)进行亚组分析发现：每周运动3次，每次运动46-60min，持续干预6-8W的高强度间歇运动可能对提高中老年人血中NO效果更好，但是从运动干预要素亚组分析后各亚组异质性仍然处于较高水平。此外，对运动方式的亚组分析中抗阻运动、有氧联合抗阻运动和高强度间歇运动纳入的研究过少，这可能会对本meta分析结果产生偏倚(见表4)。

3.2 运动对中老年人血中ET-1的影响

ET-1主要由VEC分泌的一种具有血管收缩效应的物质，ET-1与其受体结合之后可直接参与血管炎症、血管内皮细胞凋亡、VSMC的收缩、增殖、迁移和基因表达等，并在高血压、糖尿病血管疾病、冠心病等疾病中发挥着重要的作用[3, 71]。本meta分析结果显示，运动可显著降低中老年人血中ET-1水平，相比于对照组，SMD为-0.86(95%CI：-1.07，-0.65，P=0.000)。但是研究间异质性较大(I2= 83.1%)，故ET-1效应量的特异性和敏感性较差，在运动对中老年人血中ET-1的异质性来源探寻中并未发现单一研究对总体ET-1效应量产生明显的偏倚，也未发现发表年份、样本所属地区、样本健康状态、文章质量、样本含量、年龄、性别和药物因素研究特征对总体ET-1效应量产生明显的偏倚(P>0.05)。但在亚组分析中发现运动方式可能是异质性的主要来源，其中有氧运动对中老年人血中ET-1效应量的SMD为-0.869(95%CI：-1.084，-0.654，P=0.000)，抗阻运动的SMD为-2.291(95%CI：-3.009，-1.572，P=0.000)，而有氧联合抗组运动的SMD为-0.162(95%CI：-0.664，0.340，P=0.527)(见表6)，追溯有氧联合抗阻运动的原始文献可知Seo[50]、Cortez[58]文中所用运动干预强度偏小，这可能是影响运动对中老年人血中ET-1效应量的主要因素。此外，本研究的Begg检验和Egger检验分析显示，运动对中老年人血中ET-1影响效果不存在显著的发表偏倚(P>0.05)，meta分析结果较为稳步。

本meta分析从(运动频率、单次运动时间、运动干预总时间、运动方式)4个运动要素进行亚组分析发现：每周运动2-3次，每次运动30-45min，持续6-8W的抗阻运动对中老年人血中ET-1改善效果更佳。但是运动干预要素亚组分析后各亚组异质性仍然处于较高水平，此外，抗阻运动、有氧联合抗阻运动亚组中纳入的研究过少，这可能会对本meta分析结果产生偏倚(见表4)。

4 结论

综上所述，运动可以显著增加中老年人血中NO水平，减少血中ET-1水平。每周运动3次，每次运动46-60min，持续干预6-8W的高强度间歇运动可能对增加中老年人血中NO效果更好，而每周运动2-3次，每次运动30-45min，持续6-8W的抗阻运动可能对中老年人血中ET-1改善效果更佳。受纳入研究的数量和质量的限制，以上结论还需要更多大样本、高质量的文献进一步验证。