高强度间歇性训练干预慢性心力衰竭的研究进展

汪文 赵仙丽 吴绪波,2

1上海中医药大学康复医学院，上海 201203；2上海中医药大学附属第七人民医院康复医学科，上海 200137

目前认为，心力衰竭（HF）是一种慢性和自发性进行性疾病，由神经内分泌系统激活引起的心肌重塑是HF发生和发展的关键因素［1］。慢性心力衰竭（chronic heart failure，CHF）是指心力衰竭的持续性状态，其主要特征是呼吸困难、疲劳和体液潴留。全球CHF患者高达2 250万之多，每年新增CHF患者病例数超过200万，HF患病率为0.9%，且随着年龄的增长，HF患病率呈显著上升趋势［2］。康复治疗和二级预防已经成为HF治疗的临床共识［3］。早期CHF的治疗多以改善循环、延缓HF进展并预防并发症为主［4］。CHF的传统训练方法主要包括中等强度持续运动训练（moderate intensity continuous training，MICT）、中等强度间歇性运动训练（moderate intensity interval training，MIIT）和抗阻运动训练（resistance training，RT）等。近年来，不断有研究显示，心血管疾病患者采用高强度间歇性训练（high intensity interval training，HIIT）运动效率更高且成就感及依从性更优，安全性高，干预效果比传统运动训练更佳，同时，HIIT安全性也一直是临床关注的热点问题。2022年美国预防心脏病学会的临床实践声明提出，对已知或疑似的中老年冠心病患者，尤其是在无人监督的非医疗环境中，应谨慎或禁止使用HIIT，同时指出，与MICT相比，HIIT可能为心脏康复患者提供一些训练优势的证据有限，仍需进一步进行研究［5］。本文从总结概括HIIT对CHF患者最大摄氧量（maximal oxygen consumption，VO2max）、血管内皮功能和心功能的临床应用出发，结合其与MICT、RT、MIIT等运动训练形式的临床疗效进行比较，为临床应用提供参考。

HIIT概述

HIIT指负荷强度大于或等于无氧阈值或最大乳酸稳态，并让训练者反复练习，每个小组的训练时间持续几秒钟或几分钟，在小组之间的休息期间，训练者不完全休息或保持低强度的运动来维持心率的训练方式［6］。19世纪，间歇性步行及跑步训练方案在一本体育学杂志中首次被提出［7］，而后开始应用于田径运动员中并逐渐得到普及，但对于HF患者而言仍为禁忌。直到20世纪90年代初，学者开始研究HIIT在HF患者中的可行性［8］。1990年，Meyer等［9］开启HIIT在心脏康复中的应用，将HIIT运用于冠状动脉旁路搭桥术患者的术后康复中。1996年，Meyer等［10］比较18例严重HF患者的3周HIIT与活动限制的影响，研究结果显示HIIT的VO2max增加24%，6 min步行测试距离增加6.5%。之后，很多学者进行了HIIT与MICT的比较研究，提示HIIT能够更大程度上改善HF患者的内皮功能［11-14］。HIIT引起了心脏康复界的极大兴趣，临床应用也愈发广泛。2020年，美国物理治疗协会物理治疗师心力衰竭患者管理临床实践指南指出，HIIT用于CHF最常见的训练参数是4分钟的高强度［＞90%峰值摄氧量（peak oxygen uptake，peak VO2）］和3分钟的低强度（40%～70% peak VO2）主动休息训练交替训练4次，总时间通常大于28 min。HIIT的运动形式多样，患者可结合自身耐受情况和运动偏好进行个性化调整，与传统中低强度训练方式运动时间较长及运动方式单一的特性相比，患者依从性较好，更易于长期坚持。

HIIT用于CHF的可行性

目前，HIIT越来越多地被应用于CHF的康复治疗。有学者研究发现，在进行HIIT期间，运动能力低下的HF患者并未出现明显血流动力学异常、心肌缺血、心律失常等，也并未观察到心肌损伤标志物、脑钠肽、超敏C反应蛋白等水平明显升高［16］。丁岚等［17］研究发现，HIIT不会增加患者的不良事件风险。Guiraud等［18］研究认为，HIIT能够有效改善CHF患者的交感神经兴奋性以及心率变异性。可见，不断有临床证据提示HIIT对于CHF患者的治疗是安全有效的，与中低强度运动训练相比具有可行性，更易于长期进行，同时，关于HIIT用于CHF的安全性也一直是学术界关注的热点。

HIIT在CHF患者中的临床作用

1.增加VO2 max

VO2max作为评价有氧功能的金标准，常用来评估CHF患者的心肺功能。Koufaki等［19］分别给予两组CHF患者HIIT与MICT方案，12周训练后，结果显示HIIT组的VO2max水平较MICT组显著提高（P＜0.05）。Kourek等［20］针对CHF患者进行HIIT和RT的比较研究发现，HIIT显著改进患者VO2max水平。肖仁函等［21］选取射血分数保留的HF患者，在常规药物治疗基础上分别给予6个月的HIIT和MICT，结果提示两组患者治疗后的VO2max水平均明显高于治疗前，且HIIT组的VO2max高于MICT组，提示HIIT对于改善CHF患者有氧运动能力更佳。曹甍等［22］指出HIIT可以诱导身体外周适应的变化，如肌肉氧化能力的增加、线粒体的增加等对改善成人心肺功能非常有效，特别是在改善VO2max方面，所以HIIT改善患者有氧心肺适能的能力优于MICT。可见，HIIT在提高CHF患者的VO2max方面具有优势，能够改善CHF患者有氧运动能力。

2.改善血管内皮功能

CHF患者血管内皮功能障碍的特征是血管收缩舒张失衡导致的血管舒张减少，一氧化氮（nitric oxide，NO）的合成减少或失活增加在内皮功能障碍发展中起着核心作用，是心血管系统疾病重要信号因子和预后标志［23］。一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）可以调节NO的产生，在CHF患者中，内皮功能障碍会导致运动耐受性差、心肌灌注损伤和左心室重塑，而运动能够增加血管内皮细胞NOS和NO的表达与释放，进而改善患者的血管内皮功能［24-25］。Deljanin等［26］通过分别给予两组左心功能不全患者HIIT和MICT，经过3周干预，研究发现两组患者的NO和体能均显著增加，且HIIT组的NO增加明显大于MICT组，提示HIIT可以有效改善CHF患者的血管内皮功能。循环内皮祖细胞（circulating endothelial progenitor cells，EPCs）有助于血管内皮修复，EPCs的检测具有临床预后价值。一项纳入36项实验1 731例患者的研究显示，CHF患者在进行HIIT后，EPCs动员急剧增加，认为从长远来看，HIIT能够改善CHF患者的EPCs动员程度和EPCs增加幅度［27］。Ramos等［28］荟萃分析显示，HIIT可以成为改善临床人群中血管功能和相关生物标志物的更好方法。总而言之，HIIT可以增加NO释放并改善内皮功能介导的血管扩张，并能促进血管内皮修复，从而改善CHF患者的血管内皮功能。

3.提高左心室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）

LVEF是反映心脏泵血能功能的主要指标，LVEF水平的增加表明心脏功能有所改善。一项收纳120例CHF患者的随机对照试验显示，与MICT相比，应用改进的HIIT在改善CHF患者的LVEF方面具有显著优势［29］。另一项纳入7项研究的荟萃分析提示，HIIT在改善LVEF方面优于MICT［30］。既往研究证实，血管紧张素转化酶抑制剂能延缓HF进程，CHF患者联合血管紧张素转化酶抑制剂和p受体阻滞剂治疗能提高LVEF 12%，CHF患者采用HIIT得到相似的结论［31］。因此，HIIT能够通过有效增加CHF患者LVEF，改善心功能。

HIIT与其他运动训练干预CHF的机制比较

1.HIIT与MICT比较

CHF患者对MICT的耐受程度较高，作为早期开始进行CHF临床康复常用的运动训练方式，学术界对MICT的研究覆盖面也较广。Gripp等［32］随机选取22名受试者进行8周MICT和HIIT，训练后HIIT改善了心脏代谢健康的VO2max、体质量指数（body mass index，BMI）、身体脂肪、内脏脂肪、收缩压、总胆固醇、空腹血糖和三酰甘油8个指标（均P＜0.05），而MICT只改善了VO2max、BMI和内脏脂肪3个指标（均P＜0.05），提示与MICT相比，HIIT在心脏代谢健康方面有更多积极影响，且HIIT产生的大多数积极影响也被发现在高强度间隔运行4周后更持久。也有相关证据显示，HIIT的安全性良好，能够改善患者的生理状态和功能储量，并且在逆转心脏重构等方面的优势显著高于MICT［33］。与心率变异性（heart rate variability，HRV）相关的交感神经系统活动会引发心律失常和猝死。Besnier等［34］选择31例CHF患者分别分配到MICT和HIIT组进行27 d短期康复计划，结果显示HRV随HIIT增加从21.2%增加到26.4%（P＜0.001），但在MICT组保持不变；两组的静息心率显著下降；HIIT的peak VO2改善大于MICT（P＜0.01）；LVEF仅通过HIIT有所改善，从36.2%提高到39.5%（P＜0.05）。这提示在短期康复计划中，HIIT较MICT增强副交感神经张力和peak VO2方面效果更佳，在增强HRV、心肺健康和心脏功能方面具有显著优势。杨玲等［35］研究报道，两组自然衰老小鼠分别进行HIIT和MICT，得出结论，MICT和HIIT运动均能有效改善最大跑速；对30～54周龄小鼠来说，HIIT对运动能力的积极影响远优于MICT，且可以突出改善衰老脂代谢异常，但其具体机制还需进一步探讨。综上所述，相较于MICT，采用HIIT更能显著提高患者的心脏代谢健康并改善患者的生理状态和功能储量，并且在增强副交感神经张力和peak VO2等方面的优势显著高于MICT，改善CHF患者的心肌应变参数、心功能及血脂指标等效用。

2.HIIT与MIIT比较

MIIT是中强度与低强度有氧运动交替进行的一种运动模式，对CHF患者治疗具有较好效果。谭荣欢等［36］随机收纳稳定期CHF患者94例分为对照组与研究组，分别开展MICT和MIIT运动模式，运动≥3次/周，每次≥30 min，共16周，结果显示MIIT组运动时间和运动强度达标率较高，中止运动次数较低。Coswig等［37］随机选取老年女性分为HIIT和MIIT组，8周干预后，HIIT显著改善老年女性的静息心率、脂肪率、体质量和站立测试结果等指标，表明HIIT较MIIT对老年人的身体成分和功能干预作用更佳。综上所述，与HIIT比较，MIIT运动强度相对较低，两者均会对CHF患者产生良好的效应反馈，需要指出的是，与MIIT相比，HIIT可能对老年人的身体成分和身体功能有更好的干预作用。

3.HIIT与RT比较

RT指肌肉在克服外来阻力时进行的主动运动，具有恢复和发展肌力的效用，现已广泛应用于各种原因导致的肌肉萎缩的康复训练，是治疗CHF的一种可行方法。顾怡雯等［38］随机选取60只HF大鼠，将其均分为模型组、有氧运动组、RT组、有氧运动联合RT组，按照不同的运动训练进行8周干预后，结果提示RT组可显著降低HF大鼠的HF标志物指数，有效改善HF。美国心脏病学会杂志HF患者心脏康复的专家共识中指出增加动态RT可使机体产生急、慢性适应，例如改善心输出量、呼吸效率、步行距离和运动能力等指标，但不会对患者的左心室重塑及N末端脑钠肽前体等级产生不利影响［39］。马芳源等［40］通过将8月龄雄性SD大鼠随机分为HIIT组和RT组，每组8只，给予不同强度训练，得出结论，与HIIT相比，长期规律的RT更适合改善老年大鼠的骨骼肌萎缩。李敬翔［41］通过对比RT和HIIT对高中生心肺功能的影响效果，根据实验结果得出结论，HIIT组受试者在近60周的额定负荷后，心率很大程度下降，心功能指数整体显著上升，心功能指数由原来的12.1提升为干预后的14.5，提升了19.8%；RT组的训练前后比较，心功能指数由原来的10.7变为干预后的11.8，提升了10.2%，提示在心功能指数方面，HIIT比RT更有效。经过比较，对于女性或老年人这类易出现肌肉减少症和骨骼肌改变的HF患者，更适合通过RT提高肌力和日常生活能力［42］。综上所述，相较于RT，采用HIIT更能显著提高心功能指数方面，但RT训练对改善骨骼肌萎缩的效果较HIIT更好，RT或更适用于CHF肌肉衰弱老年患者的临床康复治疗。

总结与展望

HIIT大多数是在医疗监督环境下进行，能够有效改善CHF患者的VO2max水平、血管内皮功能、心功能指标等，是延缓病情发展及改善预后的重要手段。相较于MICT，采用HIIT更能显著提高患者的有氧运动能力、心肺耐力和功能储量，改善CHF患者的心功能水平；HIIT较MIIT对老年人的身体成分和功能干预作用更佳；相较于RT，采用HIIT更能显著提高心功能指数方面，但RT对改善骨骼肌萎缩的效果优于HIIT。目前，不同负荷HIIT对CHF患者的临床疗效仍需进一步研究，以观察HIIT在临床应用中的可能潜在风险，寻找针对CHF患者康复的适宜强度，为其临床应用提供循证依据。

作者贡献声明汪文：酝酿和设计试验，实施研究，采集数据，分析/解释数据，起草文章；赵仙丽：酝酿和设计试验，实施研究，分析/解释数据，对文章的知识性内容作批评性审阅，行政、技术或材料支持，指导，支持性贡献；吴绪波：对文章的知识性内容作批评性审阅，获取研究经费，行政、技术或材料支持，指导，支持性贡献