久坐的危害和心脏康复运动干预的研究进展

沙硕 马逸超 贾永平

(1.山西医科大学第一临床医学院,山西 太原 030000;2.山西医科大学第一医院心内科,山西 太原 030000)

久坐行为(sedentary behavior,SB)是指成人在坐、躺或斜倚姿势时能量消耗≤1.5 代谢当量(metabolic equivalent,MET)为特征的任何清醒行为[1]。SB不同于缺乏体力活动(physical activity,PA),缺乏PA是指未达到国际指南建议的最低PA水平,即每周中等强度PA应≥150 min或高强度PA应≥75 min[2]。由于知识性工作的增加以及交通工具和休闲方式的转变等社会背景,促进了成年人在一天中有2/3的清醒时间是坐着的[3]。研究[4]证实,SB与心脏代谢健康呈负相关,而且与心血管疾病(cardiovascular disease,CVD)患者的不良预后相关。也有证据表明减少久坐可获得与减少吸烟、超重和肥胖相当的益处[5]。因此在CVD的初级和二级预防中,减少SB具有重大意义。然而,中国学者关于SB对CVD的危害认识不够,尚无研究探讨在心脏康复(cardiac rehabilitation,CR)中应减少SB。现通过分析SB对CVD的影响机制,论述CR运动干预SB的有效性和挑战,并提出减少久坐的策略,从而更好地实现CVD的二级预防。

1 SB对CVD的影响机制

Bellettiere等[4]对不同种族的5 638例老年女性进行为期4.9年的随访研究发现,每日总久坐时间 (sedentary time,ST)每增加1 h时,CVD的风险增加12%,单次ST每增加1 min,CVD的风险增加4%。一项纳入140多万例参与者的荟萃分析[6]表明总ST(>10～11 h/d)及屏幕时间(>5～6 h/d)会增加CVD的患病风险和死亡率。Park等[7]选取6 785例老年人,发现4 156例参与者SB超过7 h,609例(14.7%)患有CVD (P<0.01),因此通过这项研究可推测ST>7 h/d与CVD相关。这些研究发现每日总ST和单次ST的延长与CVD的发病率呈正相关,与其预后和生活质量呈负相关。然而,目前关于久坐对CVD的影响机制尚不明确,仍需更深入地研究。

1.1 SB与代谢紊乱

CVD的主要危险因素包括高血糖、高血脂和高血压,SB会影响糖代谢和脂代谢。Phillips等[8]利用磁共振对脂蛋白轮廓进行定量分析,发现久坐者的甘油三酯水平较高,高密度脂蛋白胆固醇水平降低,极低密度脂蛋白胆固醇颗粒尺寸较大,低密度脂蛋白胆固醇颗粒尺寸较小。在脂蛋白谱中甘油三酯水平升高,高密度脂蛋白胆固醇水平降低,以及大颗粒的极低密度脂蛋白胆固醇和小而密低密度脂蛋白胆固醇颗粒数量增加,与动脉粥样硬化和CVD的风险增加相关[9]。而且脂质超负荷导致线粒体动力相关蛋白1乙酰化增加,从而诱发心肌细胞死亡、心肌重构和收缩功能受损[10]。此外,SB可增加胰岛素抵抗的风险,这可能与支链氨基酸血浆浓度升高和支链氨基酸代谢受损有关[11]。而且SB与血糖水平升高有关,而血糖高会诱导动力相关蛋白1介导的线粒体裂变,并通过Orai1钙通道参与糖尿病心肌细胞肥大[12]。有研究[13]表明SB每增加1 h,2型糖尿病和代谢综合征的患病率可能会增加22%和39%。

1.2 SB与血管功能

血管功能包括内皮细胞功能和动脉僵硬度。运动通过诱导动脉血流的剪切应力激活内皮型一氧化氮合酶,促进一氧化氮的产生,改善内皮功能并提高一氧化氮的生物利用度[14]。相反,SB降低了动脉血流的剪切应力[15],降低了内皮型一氧化氮合酶的活性,从而导致内皮功能障碍并降低了一氧化氮的生物利用度[16]。此外,较长的ST与心血管压力反射敏感性降低[17]和交感神经活动增加有关[18],进而会影响动脉血压和血管僵硬度。其次SB诱导动脉血流量的减少和剪切速率的降低,也会导致动脉僵硬和钙化[15]。颈-股动脉脉搏波速是动脉僵硬的金标准,一项对12项临床研究进行的荟萃分析[19]发现ST越长,颈-股动脉脉搏波速就越快。而且有研究[20]发现SB每增加1 h,冠状动脉钙化的患病率可能会增加12%。

1.3 SB与炎症

SB是一种不健康的生活方式,不健康的生活方式常会导致免疫功能失调[21]。ST的延长会引起慢性低度炎症[22],而慢性低度炎症在CVD的发病机制中起着重要作用。运动能抑制促炎细胞因子[如肿瘤坏死因子、白细胞介素(interleukin,IL)-1等]的生成并促进骨骼肌细胞产生抗炎因子(IL-4、血清脂联素等)[23]。相比之下,SB会损害抗炎因子反应,诱导炎症微生物群[24],并引起巨噬细胞失调,导致巨噬细胞产生更多的促炎细胞因子[21]。此外炎症因子激活血管产生活性氧,而活性氧的过度积累会导致过早的衰老和死亡,并与各种炎症有关[25]。也就是说,SB能激活冠状动脉内壁的内皮细胞释放出广谱的促炎细胞因子[26],这会促进巨噬细胞聚集,而巨噬细胞变成泡沫细胞会导致动脉粥样硬化和不稳定斑块,当斑块阻塞冠状动脉时就会引起心绞痛和心肌梗死。

1.4 SB与心肺耐力

心肺耐力指单位时间内氧被外界摄取到体内经血液循环运输到活动肌肉而被肌肉所摄取并利用的能力,是摄氧、运氧、用氧的综合能力。心肺耐力是影响CVD预后的重要预测指标,心肺耐力每增加1 MET,CVD的死亡率风险约降低19%[27]。Kulinski等[28]利用加速度计测量身体行为的数据显示,ST每增加1 h,男性心肺耐力降低0.12 MET,女性心肺耐力降低0.24 MET。最大摄氧量是评估心肺功能的最重要指标,指人体在运动中每分钟每公斤体重能摄入氧气的最大体积。最大摄氧量与左心室舒张末期直径、左心室收缩末期直径、左心室室壁厚度和左室射血分数呈正相关,即最大摄氧量降低与心脏容量更小、心功能降低有关[29]。而有研究[30]发现SB每增加1 h,最大摄氧量可能会减少1.05 mL/(min·kg)。

2 国内外CR指南中关于运动处方的建议

CR作为CVD患者重要的二级预防治疗,在减少主要不良心血管事件、再住院治疗和经济负担方面非常重要。中国CR指南[31]推荐的运动方案为Ⅰ期(院内康复)促进日常生活能力及运动能力的恢复;Ⅱ期(院外早期康复)每周进行3～5次的中等强度运动(包括有氧运动、抗阻运动和柔韧性训练),每次30～90 min,共3个月左右,建议运动康复次数为36次,不低于25次;Ⅲ期(社区或家庭康复)维持已形成的健康生活方式和运动习惯。第六版《美国心脏康复和二级预防项目指南》关于科学的运动训练应根据FITT训练原则制定运动处方,包括频率(F)、强度(I)、时间(T)和种类(T),具体运动内容有心肺功能、肌肉骨骼和柔韧性训练。心肺功能训练的具体方案：运动频率最好为每周大部分时间进行康复运动(比如2～4 d/周的门诊CR,辅以2～4 d/周的居家CR);运动强度为40%～80%的最大心率储备或储备摄氧量,自主感觉劳累分级表辅助监测(建议范围11～13分);运动时间为20～60 min/次,建议在一天中进行多次运动;运动种类可为步行、骑自行车、爬楼梯或其他可控制节奏的肌肉群活动。因为低转诊、低摄取和低依从性等障碍,许多患者并未达到预期的训练计划,而且大多数患者缺乏PA[32]。因此,第六版指南中强调CR患者应增加PA和减少SB时间。欧洲预防心脏病协会二级预防和康复的立场声明[33]中指出运动方式上推荐耐力训练(比如步行、慢跑、爬楼梯、有氧健身操等),持续时间至少20～30 min(最好为45～60 min),每周至少3次(最好每日1次),运动强度达到的峰值耗氧量50%～80%或心率达到目标心率,目标心率=(最大心率-静息心率)×(60%～80%),并建议运动强度应不受限制,以确保CVD患者达到最终的运动处方目标。国内外关于CR运动常采用中等强度持续训练辅以抗阻训练,已有充分证据证明康复运动能提高心肺功能、最大摄氧量及心脏射血分数,但CR运动对减少SB的有效性仍需进一步探讨。

3 CR运动干预SB的有效性和挑战

SB的测量方式主要包括客观测量(加速度计)和主观测量(问卷调查),二者均有利弊。Patterson等[34]在CR方案中借助主观和客观两种方式测量患者的SB,并通过智能手机应用程序向参与者发送提醒信息及时打断SB,从而降低了患者的全因住院率和急诊就诊率。这项研究提示CR计划能充分发挥主观和客观测量SB的优势,这对减少SB是非常重要的。一项对CVD患者坐姿模式(立-坐和坐-立过渡)的研究[35]发现CVD患者在2个月的CR运动完成后,患者由坐到站的时间变短,站着到坐下的时间变长,总ST略有减少(0.5 h)。因此,通过CR计划能很好地监测患者的身体行为,CR运动对于减少SB也有一定的作用。然而,Prince等[30]发现在CR完成后,患者每日总ST仍很长(10～11 h)。与这一结果类似,Biswas等[36]的研究表明CR运动并未改变久坐不动的身体行为,但这项研究只随访了3个月。另一项对CR患者随访1年的研究[37]发现患者在CR完成后身体行为得到改善,但患者的ST仍较长(约9 h/d)。Freene等[38]提出在CR期间(12个月),最先改变的身体行为是低强度PA的增加和SB持续时间的减少,而后出现中高强度PA的增加和总ST减少,但患者每日ST仍超过10 h。以上研究提示以运动为核心的CR可能会更有效地帮助患者增加中高强度PA,而对减少一天中的ST作用不大。此外,与增加锻炼相比,CR医护人员和患者都不够重视减少SB。因此,CR运动减少SB有一定的意义,但作用不大。

4 在CR中减少SB的策略

国内外CR指南建议通过中高强度运动训练来增加活动无疑是有价值的,但许多参与CR的患者并未达到预期的训练目标且存在较长的ST,尤其对于有身体功能障碍、虚弱、肥胖和高龄的患者来说,减少SB、增加PA或许是一种更积极的生活方式,能接近或满足理想的CR运动目标[39]。

4.1 少坐多动策略的临床意义

Farrahi等[40]发现“电视迷”(每日ST最长)和“长期久坐者”(单次ST≥15～30 min)比“短期久坐者”(单次ST<15 min)有更高的心脏代谢风险,比如肥胖、脂代谢异常和胰岛素抵抗。瑞士一项对冠心病患者PA轨迹的研究[41]发现,久坐的患者开始活动后,可获得与持续活动的患者相似的健康益处,但如果不保持活动,PA对健康的好处可能会减弱或消失。Hartman等[42]发现在持续久坐中每隔30 min进行一次低强度PA(2 min的步行),可促进血流介导的血管扩张和脑血流量的增加。Alkahtani等[43]通过增加任意强度的PA来减少SB,从而降低了SB对肌肉功能的不良影响。而且有研究[44]表明即使都是低强度的PA,也能增加肌肉力量和降低体重指数。Kim等[45]发现只需10 min/d的低强度PA替代SB能显著降低CVD的全因死亡风险。Swartz等[46]对心力衰竭患者采取少坐多动的干预措施增加了心力衰竭患者的每日步数。以上研究选择不同强度的PA减少久坐,这种干预措施是实际的,同时也具有临床意义,这种积极的生活方式将有助于患者进一步达到指南推荐的运动水平。对于不能完成CR运动目标的患者来说,采用任意强度的PA(比如步行、跑步等)取代SB是一种更容易实现的一线策略,可逐步解决中高强度运动和SB的时间分布问题,对提高患者的运动依从性也具有重要意义[47]。

4.2 加强患者的教育

目前有大量的证据强调了CR运动的好处,但很少有人关注SB对健康的影响。在CR宣教中,与戒烟情况类似,医生不会向患者强调不吸烟的好处,而是强调吸烟的危害。对于CR患者,医护人员也应该强调SB对心血管健康的危害,而不仅是运动对健康的好处。此外,CR医生还应宣教减少SB的方法,例如可让患者在电脑或手机上设置提醒,当SB>30 min时,通过进行任意强度PA的方式(如散步、跑步、爬楼梯等)定期休息,这种方式适用于各种环境中更广泛的人群每天执行,能提高患者运动的积极性。

5 小结和展望

综上所述,在CVD的二级预防中减少SB是一项低成本、低风险、高效益的方法,尤其是对无法完成CR运动目标的患者来说,减少SB或许是至关重要的。而CR运动训练在减少SB上效果不显著,因此应重视所有强度的PA,积极鼓励患者少坐多动,从而使SB的时间更短、更分散,这样可能对心血管健康更有利。此外还应加强关于减少SB的教育,以更好地改善患者的身体行为。虽然已有较多的研究发现了SB对心血管健康有重大危害,但国内尚无研究探讨在CR中减少SB,国外相对高质量的前瞻性研究也为数不多,未来还需进一步研究。