不同强度抗阻运动对老年人心血管功能和运动能力的影响

张亚群 王岸新

(1俄罗斯国家研究型托姆斯克国立大学,俄罗斯 托姆斯克 634050;2沈阳师范大学体育科学学院)

我国正在进入老龄化社会,老年人中心血管疾病患者人数也在不断增加,给社会和家庭造成的负担越来越严重〔1〕。研究证明运动能力的下降会使老年人失能的风险增加,降低老年人的生活质量〔2〕。找到改善老年人心血管功能和运动能力的手段,对预防老年人心血管疾病发生和改善老年人生活质量具有重要意义。目前,运动干预越来越受到研究人员的重点关注,运动干预已经成为治疗老年人心血管疾病的有效方法〔3〕。研究发现,抗阻运动可以在老年人心血管疾病的治疗中发挥重要的作用,且抗阻运动还能提高老年人的运动能力〔4〕。美国运动医学会(ACSM)也将抗阻运动作为治疗心血管疾病和提高老年人运动能力的有效手段之一〔5〕。

运动强度被认为是抗阻运动中最核心的部分,运动强度的大小对能否取得最佳运动效果的起非常重要的作用,所以运动强度的选取与康复效果密切相关。由于低强度抗阻运动的运动强度较低所以比较安全,研究人员更倾向于选择有氧运动和低强度抗阻运动作为提高老年心血管功能和生活质量的主要手段,中高强度的抗阻运动一直被忽视〔6〕。目前,国内对老年人进行抗阻运动强度的研究较少。因此,本研究主要对不同强度的抗阻运动对老年人心血管功能和运动能力的影响进行综述探讨。

1 与抗阻运动相关的概念

1.1抗阻运动的概念 抗阻运动又称阻力训练,是指身体完全依靠自身肌肉的力量来对抗一定的外来阻力,从而达到增加肌肉力量和质量的运动〔7〕。抗阻运动本质上是一种无氧运动(主要由糖酵解系统供能),主要包括弹力带运动、对抗性运动、负重抗阻运动等〔8〕。抗阻运动的阻力可以来自体重、弹力带、哑铃杠铃等〔9〕。有氧运动强调对肌肉耐力的训练,抗阻运动强调对肌肉力量、肌肉质量和耐力,提高老年人的身体素质,改善老年人的生活质量,下肢力量的增加对于降低老年人跌倒风险也特别有效〔10,11〕。

1.2阻力运动强度的评价方法 抗阻运动的强度可以用最大重复次数(RM)表示。RM是指人体肌肉对抗一定阻力时可以进行的最大重复次数。高强度、小RM的抗阻运动对提高肌肉力量的效果比较好,而小强度、大RM的抗阻运动对增强肌肉的耐力效果比较好〔12〕。抗阻运动的强度还可以用最大负重(1RM)的百分比来表示,1RM是指正确动作时人体只能举起一次的最大重量。研究表明,中高强度的抗阻运动(65%～85%1RM)可以显著提高老年人的肌肉力量和质量,而低强度的抗阻运动(40%～50%1RM)可以显著提高肌肉的耐力〔13,14〕。心率和自我疲劳程度分级(RPE)量表是评价运动强度的主要方法。通常使用心率和主观疲劳感RPE量表,来测量人体进行抗阻运动时的运动强度〔15〕。

1.3不同强度抗阻运动的方法 低强度抗阻运动是指运动强度为40%～50%1RM的抗阻运动。研究表明,低强度的抗阻运动可以改善血液循环,并降低人体发生动脉硬化的风险〔16,17〕;中等强度抗阻运动(45%～65%1RM)是治疗心血管疾病常用方法之一〔18〕。中等强度的抗阻运动不仅可以改善人体的心血管功能,也可以提高肌肉力量和肌肉耐力,这可以有效提高老年人的肌肉含量,对预防肌少症也比较有效。中等强度的循环抗阻运动主要以锻炼全身的大肌肉群为主,运动强度控制在30%～60%1RM,锻炼时间保持在30～40 s〔19〕;高强度抗阻运动是另外一种常用的抗阻运动方法〔20〕。运动强度为65%～85%1RM。随着阻力的增加,运动强度达到85%～100%1RM。因为运动强度较高,通常高强度抗阻运动的持续时间比较短。

2 老年人进行不同强度抗阻运动对心血管功能的影响效果

2.1低强度抗阻运动用于老年人心血管功能的影响效果 低强度抗阻运动可改善老年人心血管功能已被证明是安全有效的方案〔6〕。Meirelles等〔21〕对老年人实施了8 w的低强度抗阻运动,研究表明低强度的抗阻运动显著的改变老年人的心血管健康和多重分析血液特征。但发现该低强度抗阻运动方案对提高老年人的身体素质有效,这种低强度抗阻运动没有诱发老年人的延迟性肌肉酸痛(DOMS)。Hidetaka等〔22〕研究低强度抗阻运动对肥胖2型糖尿病患者身体成分和代谢参数的影响。26例患有2 型糖尿病的肥胖患者在住院期间进行了低强度抗阻运动训练,并被建议在出院后维持该方案12 w。研究比较了低强度抗阻运动训练前后患者的血脂、动脉硬度和身体成分。研究结果表明经过12 w的低强度抗阻运动训练,患者的下肢肌肉质量显著增加,而体脂量和体脂百分比显著下降。此外,患者高密度脂蛋白和胆固醇与12 w前比显著增加,而游离脂肪酸和脂蛋白与12 w前比均减少,动脉僵硬度没有观察到显着变化。该研究认为低强度抗阻运动可能是一种安全有效策略对于改善肥胖和治疗2型糖尿病。Cottell等〔23〕研究了低强度抗阻训练对超重和肥胖老年人健康状况的影响。共96名受试者参加了该研究,其中16名男性和80名女性,年龄(69.2±6.2)岁。干预:受试者参加低强度抗阻训练,2次/w,80 min/次,持续8 w。实验前后测量指标为:人体测量学(身高、体质量、腰围、臀围和身体成分)、临床血压(BP)、生化(血脂、葡萄糖和C反应蛋白浓度)。结果显示超重和肥胖老年人患冠心病的风险类别发生显著降低。在老年人的三酰甘油及收缩压(SBP)和舒张压(DBP)、体质量、腰围、臀围、体脂百分比、脂肪量和体质量指数(BMI)与实验前相比观察到显著差异。该实验得出结论:低强度抗阻训练有效降低超重和肥胖老年人患冠心病的风险。

2.2低强度抗阻运动对心血管疾病老年人运动能力的影响 使用低强度抗阻运动已被提议作为增加肌肉耐力和力量的有效方法。Hernandez等〔24〕确定了一组50～70岁健康退休人员,参加10 w低强度抗阻运动后上肢和下肢力量的变化。58名参与者根据他们的可用时间表分为两组。实验组进行为期10 w的低强度抗阻训练,每周3次,强度为30%～60%RM,对照组不接受任何培训。结果表明,低强度阻力训练是增加老年人下肢肌肉力量的有效方法,对于提高不愿意进行抗阻训练的老年人的运动能力很有用。

Yokokawa等〔25〕研究了中度血管闭塞(LIO) 的低强度抗阻运动对老年人运动能力的影响。在血管闭塞的低强度抗阻运动组中,研究人员通过专门设计的腰带对受试者上肢和下肢的近端施加适当的压力。肌肉血流量的减少被认为可能诱导生长激素的分泌。该研究的目的是比较血管闭塞的低强度抗阻运动与动态平衡锻炼对社区老年人的影响。51名65岁及以上的健康受试者被随机分配到血管闭塞的低强度抗阻运动组(n=24)或动态平衡锻炼组(n=27)。在为期8 w的计划之前和之后,对两组的表现、平衡、肌肉力量进行了测量。此外,还对血管闭塞的低强度抗阻运动组的参与者(n=11)进行了血液采样,并分析了生长激素和乳酸。发现整体指标改善,但没有显著差异。血管闭塞的低强度抗阻运动组下肢肌肉力量显著增加,但动态平衡锻炼组没有显著的变化。低强度抗阻运动后生长激素立即显著增加。8 w血管闭塞的低强度抗阻运动计划改善了老年人的身体素质,尤其是肌肉力量,这可能与血管闭塞抗阻运动诱导的生长激素分泌有关。因此,低强度抗阻运动可以提高老年人的运动能力,改善老年人的生活质量。

2.3中等强度抗阻运动对老年人心血管功能的影响 糖尿病、高血压和肥胖是导致老年人心血管疾病发生的重要因素,如何降低老年人的血糖、BP和超标的体质量对降低心血管疾病发生的风险至关重要〔26〕。中等强度抗阻运动是老年人普遍采用的运动方式〔27,28〕。Beltran等〔29〕研究调查了12 w中等强度抗阻运动训练对社区老年人(70～75 岁)肌肉力量和力量的影响,监测与日常生活相关的功能表现活动(ADL)和心血管反应及肌肉损伤、心血管风险和细胞应激反应的生物标志物。该研究提供了第一个证据,证明中等强度抗阻运动在显著增强肌肉力量和力量及功能表现方面非常有效,而不会对心血管、炎症和损伤参数造成任何有害的改变。此外,受过中等强度抗阻运动训练的老年受试者通过调节抗氧化和应激诱导的标志物,如髓过氧化物酶(MPO)、热休克蛋白(Hsp)70和HSP27及硫氧还蛋白还原酶(TrxR)1,使受试老年人全身和细胞水平上表现出对中等强度抗阻运动适应性反应。李丽君等〔27〕研究发现中等强度抗阻运动可以使三酰甘油 、高密度脂蛋白胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇和总胆固醇产生显著的变化,该研究结果表明,中等强度抗阻运动可能可以引起血脂指标积极的变化。在改善高血压患者胰岛素功能方面,Hiroto等〔30〕研究了中等强度抗阻运动对有或没有运动习惯的高血压患者代谢结果的影响。共有42例高血压患者自愿参加该研究,并根据受试者在本研究之前进行中等强度抗阻运动的习惯和场所分为3组:无(<2 d/w或不运动;n=13),家庭(在家中≥30 min/d且≥2 d/w;n=15)和健身房(在医院健身房≥30 min/d且≥2 d/w;n=14)。受试者像往常一样进行日常活动和坐姿锻炼(行走和行走,躯干旋转;Borg感知劳累量表评分范围为11～13)至少每天15 min,每周至少3 d,持续12 w。共有35名受试者〔年龄(67.7±5.9)岁〕完成了该研究。实验结果表明中等强度抗阻运动改善了没有运动习惯的高血压患者胰岛素分泌功能。因此,中等强度抗阻运动可有效地老年人心血管疾病功能和身体形态。

2.4中等强度抗阻运动对老年人运动能力的影响 董欣等〔31〕研究了抗阻运动对老年人肌肉质量和肌肉力量的影响。60名老年人参与了该研究,随机分成实验组(n=31)和对照组(n=29)。对照组接受常规的生活照料,实验组进行为期12 w的中等强度抗阻运动训练,每周3次,每次40～50 min。采用人体成分分析仪、握力计、5次坐立试验、计时起立行走测试和(Berg)平衡量(BBS)表来评估运动干预前后两组老年人肌肉质量和力量情况,对数据进行统计学分析。结果表明,实验组进行中等强度抗阻运动12 w后,老年人总肌肉质量、骨骼肌指数、握力值和BBS评分均高于对照组老年人(P<0.05);实验组老年人计时起立行走测试时间和5次坐立试验时间均少于对照组老年人(P<0.05)。该研究得出结论,中等强度抗阻运动可以增加老年人群的肌肉质量和力量,改善老年人的运动能力。

唐浪娟等〔32〕研究了抗阻训练对帕金森病(PD)老年人下肢肌力及平衡功能的影响。方法将64例PD老年人参与了该研究,他们被随机分为实验组和对照组各32例。两组均接受健康指导和神经内科常规药物治疗,实验组在此基础上进行12 w的抗阻训练。采用10次坐立体位试验(STS)10、下肢等速肌力测试系统、BBS和姿势稳定极限性测试(LOS)比较两组抗阻训练前后的效果。12 w中等强度抗阻训练后,与对照组相比,实验组的双下肢髋关节伸肌群、膝关节伸肌群和小腿踝关节背屈肌群的肌力,姿势稳定极限性测试和BBS得分有显著差异(P<0.05);实验组抗阻训练前后指标差异有统计学意义(P<0.05),对照组差异无统计学意义(P>0.05)。研究得出结论为抗阻训练可以改善PD老年人的下肢肌力,对提高PD老年人的姿势稳定及平衡能力有积极的效果。因此,中等强度抗阻运动可以提高老年人的运动能力,改善老年人的生活质量。

2.5高强度抗阻运动对老年人心血管功能的影响 高强度抗阻运动在调节心血管疾病老年人的血糖、血脂和BP方面表现不一。Aline等〔33〕研究了高强度抗阻运动对高血压老年人运动后低血压(PEH)和前臂血管阻力(FVR)的影响。有10例高血压老年人〔(65±3)岁,(28.7±3)kg/m2〕参加了研究。他们接受了三个实验阶段:控制阶段(SC)、1RM 的 50%(S50%) 和 80%(S80%) 锻炼。他们被带到健身房进行中等强度抗阻锻炼(1RM的50%)和高强度抗阻锻炼(1RM的80%),在运动干预后的 10、30、50、70和90 min再次进行FVR和BP的测量。实验结果表明高强度抗阻运动可有效促进高血压老年人运动后PEH。Ludin等〔34〕研究了16 w的居家高强度抗阻运动对老年糖尿病受试者血糖稳态、危险因素和功能能力的影响。共有70例年龄(61.7±5.5)岁(干预组,n=35 与对照组,n=35)的患者参加了这项准实验性试验。高强度抗阻运动训练方案由两个主要部分组成:前2 w的一对一训练课程,用于熟悉情况及剩余14 w的家庭锻炼计划,每月进行一次随访。测量指标为葡萄糖稳态(糖化血红蛋白和空腹血糖水平)、身体成分(体质量、BMI、脂肪和肌肉质量)、心血管危险因素〔血脂、SBP和DBP、静息(HR)〕,并在干预前后测量踝臂指数和功能能力(坐立试验、爬楼梯试验、6 min步行试验、静态平衡和肌肉力量)。除SBP外,结果显示干预组和对照组在训练开始前基线观察到的所有变量没有显著差异。干预后测量显示糖化血红蛋白显著降低、空腹血糖水平、体质量、体脂肪量和SBP指标有显著改善。肌肉力量也显著提高,即握力、上肢力量和下肢力量。在DBP、HR、BMI、血脂、静态平衡和踝肱指数方面没有观察到显著改善。在实验中没有报告明显的并发症或不良事件。这项研究表明,所实施高强度抗阻运动方案在改善马来西亚糖尿病老年人的血糖控制和心血管系统功能方面是有效的。Braith等〔35〕研究了运动强度对BP正常的老年受试者静息BP的影响,44名年龄在60至79岁之间有久坐行为的健康老年人参加了该研究,根据对最大摄氧量的测量将老年人分为中高强度抗阻运动组(n=19) 、高强度抗阻运动组(n=14)和对照组(n=11)没有进行任何训练。受试者的初始BP是2～3 w测量的,实验为期6个月。实验结果表明两个抗阻运动组的最大耗氧量具有显著的增加,高强度抗阻运动组中最大耗氧量增加更大。两个抗阻运动组的SBP显著降低,高强度抗阻运动组中SBP降低程度大于中等强度抗阻运动组。Baek等〔36〕研究了高强度抗阻运动对老年人血管功能的影响。实验前后测量的指标为BP、HR、脉搏波速度(PWV)和中心动脉反射波增强指数(AIX)的变化。结果表明,老年女性的BP、HR 和 AIX 与实验前相比变得更高了,这可能是由于衰老使人体调节血管的能力变差了。研究结论为高强度抗阻运动可能不是老年人群改善心血管健康的合适运动方式。因此,高强度抗阻运动在改善老年人的心血管功能方面表现不一,还需进一步研究高强度抗阻运动对老年人心血管功能影响的安全性和可靠性。

2.6高强度抗阻运动对心血管疾病老年人运动能力的影响 随着年龄的增加,老年人患肌肉衰减征的风险不断增加,导致老年人肌肉力量和肌肉质量下降,这会对老年人的日常活动能力和生活质量产生严重的影响〔37～39〕。研究表明,抗阻运动对改善心肺功能、提高肌肉质量、力量和生活质量,对减少慢性病和跌倒的风险有积极的影响〔40〕。老年人肌肉力量增加可提高老年人的日常生活能力,促进老年人生活质量的提高〔41〕。Taaffe等〔42〕研究了高强度抗阻训练对老年人肌肉力量和神经肌肉表现的影响。46名65～79岁社区健康男性(n=29)和女性(n=17)参加了研究。结果表明,每周1次或2次的高强度抗阻运动计划可使老年人肌肉力量增长,并且与改善老年人的神经肌肉性能,进而降低老年人跌倒和骨折的风险。

综上,目前患心血管疾病老年人逐年增加,抗阻运动已成为治疗老年人心血管疾病的重要手段。 低强度和中等强度抗阻运动对老年人的心血管功能和运动能力均有良好的疗效,但和高强度抗阻运动对老年人心血管功能的影响不一。因此,设计运动处方时要遵循个体化原则,针对每个老年人自身的情况选择适合自己的运动强度,使运动处方达到最佳效果。老年人在参加锻炼的初期应使用较低的运动强度,随着身体对运动强度的适应,循序渐进地增加运动强度,力求最好的运动康复效果。高强度的抗阻运动可以考虑在锻炼基础的老年人中应用,无锻炼基础的老年人群不建议直接使用高强度的抗阻运动。运动康复师应结合运动医学和运动康复知识,对老年人进行抗阻运动指导与宣教,针对老年人个人生理特点为其制定个性化的、科学有效的抗阻运动方案,来改善老年人的心血管功能和运动能力,进而提高其生活质量。