徐鵬，張曉麗，李俊峽，曹雪濱

作者單位：1 071000 保定,解放軍第82集團(tuán)軍醫(yī)院心內(nèi)科;2 100700 北京,解放軍總醫(yī)院第七醫(yī)學(xué)中心心血管內(nèi)科。

高海拔訓(xùn)練是世界各地競技運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練的一項(xiàng)重要輔助措施。其中“高住低練”（living high-training low，LHTL）是在傳統(tǒng)高原訓(xùn)練基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種有效提高運(yùn)動(dòng)員耐力水平的訓(xùn)練方法。許多研究小組積累證據(jù)表明，“高住低練”的高原訓(xùn)練方法可增強(qiáng)身體性能，改善成績[1]。在軍隊(duì)這一特殊群體中，由于部隊(duì)官兵不時(shí)會(huì)在高海拔或缺氧環(huán)境中進(jìn)行訓(xùn)練，LHTL有望成為一種科學(xué)的提高部隊(duì)作訓(xùn)水平的訓(xùn)練方法。本文旨在探討低氧與運(yùn)動(dòng)復(fù)合刺激對(duì)心臟的影響，分析LHTL對(duì)心臟的作用機(jī)制，為LHTL在實(shí)踐中的科學(xué)應(yīng)用提供理論和實(shí)踐依據(jù)。

1 模擬高原訓(xùn)練的技術(shù)方法

模擬高原訓(xùn)練的技術(shù)方法主要有低壓艙技術(shù)（低壓低氧法）、配制低氧混合氣的方法（常壓低氧法）和間隙性低氧吸入法。

由于實(shí)際應(yīng)用中高住低練受環(huán)境限制，模擬高原訓(xùn)練是在平原模擬條件下進(jìn)行，因此出現(xiàn)了居住和訓(xùn)練高度的異地組合形式，這些低氧訓(xùn)練和/或暴露的方法存在很大差異，這就提出了一個(gè)關(guān)鍵問題，即需要適當(dāng)?shù)摹皠┝俊眮泶碳ち?xí)服反應(yīng)和提高成績。普遍認(rèn)為居住高度的最佳海拔被定義為2200～2500 m，最佳時(shí)間為4周，而少于3周（即18 d）的時(shí)間足以使肌肉緩沖能力、低氧通氣反應(yīng)等發(fā)生有益變化[2]。另有報(bào)道指出LHTL訓(xùn)練不應(yīng)超過3000 m，至少18 d，每天至少12 h接觸[3]。居住在相當(dāng)于海拔2500 m左右高度的缺氧環(huán)境中，而訓(xùn)練在正常氧濃度環(huán)境，就解決了傳統(tǒng)高原訓(xùn)練中運(yùn)動(dòng)負(fù)荷與缺氧負(fù)荷同時(shí)存在的矛盾，避開了持續(xù)性缺氧的負(fù)作用。

2 高住低訓(xùn)對(duì)心臟的作用

高住低練對(duì)心肌細(xì)胞形態(tài)、分子結(jié)構(gòu)和機(jī)能都有一定的作用。有研究高住（4000 m，8 h/d）低練組心肌細(xì)胞結(jié)構(gòu)與正常大鼠心肌細(xì)胞結(jié)構(gòu)比較未見明顯改變，組織細(xì)胞形態(tài)無異常改變[4]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)示LHTL可減緩運(yùn)動(dòng)時(shí)的心率增快及血壓升高，增加心室重量。Miyazaki將大鼠分為低住組 （LL），低住低練組（LLTL），高住組（LH）及LHTL組。高海拔計(jì)劃是在低壓低氧（相當(dāng)于2500 m）條件下飼養(yǎng)老鼠，訓(xùn)練計(jì)劃是在低海拔跑步機(jī)上跑步。訓(xùn)練時(shí)間為35 m/min，每天40 min，6 d/周，持續(xù)6周。測量休息和鍛煉時(shí)的心率，并進(jìn)行跑步測試。訓(xùn)練組平均心率低于未訓(xùn)練組。LHTL組在運(yùn)動(dòng)中平均心率最低，跑步時(shí)間最長。通過頸動(dòng)脈置入導(dǎo)管，在跑步機(jī)上連續(xù)測量所有大鼠平均動(dòng)脈壓，顯示訓(xùn)練組的壓力隨跑步強(qiáng)度的增加而增加的速度低于未訓(xùn)練組，尤其是LHTL組。LHTL組左心室重量增加顯著高于LLTL組[6]。

由于訓(xùn)練方式，低氧高度及訓(xùn)練人群的不同，LHTL對(duì)心功能研究結(jié)果也不盡相同。有研究顯示LHTL不影響心臟功能，在訓(xùn)練后立即出現(xiàn)呼吸適應(yīng)的跡象[3]。但多數(shù)學(xué)者認(rèn)為高住低訓(xùn)可提高血液氧氣運(yùn)輸能力，改善心臟功能。男性中長跑運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練中LHTL組比LLTL組心率（HR）和搏出量（SV）顯著增加。舒張末期容積（EDV）在訓(xùn)練期間LHTL組比LLTL組顯著增加。但射血分?jǐn)?shù)無顯著差異。LHTL在運(yùn)動(dòng)員最大運(yùn)動(dòng)中通過改善HR、SV、EDV和收縮末期容積（ESV）對(duì)心功能產(chǎn)生良好的影響[7]。21名訓(xùn)練有素的鐵人三項(xiàng)運(yùn)動(dòng)員多普勒超聲心動(dòng)圖檢查顯示，LLTL和LHTL組HR和血壓均無變化。但LHTL組左室收縮期直徑變小，短軸縮短率和射血分?jǐn)?shù)均增加。射血周期/射血時(shí)間縮短。SV和心輸出量增加。但LHTL對(duì)舒張功能無明顯影響。結(jié)果表明，LHTL通過增加左心室收縮力來增強(qiáng)收縮功能[8]。

LHTL對(duì)心血管調(diào)節(jié)亦有影響，通過光譜分析靜息仰臥位和對(duì)立位試驗(yàn)的反應(yīng)中R-R間期和舒張壓（DBP）變化來評(píng)估心血管參數(shù)和自主控制發(fā)現(xiàn)，LLTL的靜息HR和交感神經(jīng)調(diào)節(jié)下降，而LHTL未下降。LHTL總外周阻力（TPR）和DBP均高于LLTL。在傾斜試驗(yàn)期間，兩組受試者的心搏指數(shù)均下降，但HR和交感神經(jīng)對(duì)心臟和脈管系統(tǒng)的調(diào)節(jié)有所增加，迷走神經(jīng)對(duì)心臟的調(diào)節(jié)有所下降[9]。

3 高住低訓(xùn)對(duì)心臟的作用機(jī)制

低氧訓(xùn)練影響的潛在機(jī)制被廣泛討論，雖然人們普遍認(rèn)為高原訓(xùn)練可能會(huì)導(dǎo)致血液容量增加，但并不是唯一因素。其他如血流動(dòng)力學(xué)或神經(jīng)適應(yīng)或外周因素起著重要作用[2]。

LHTL影響心臟功能可能與-腎上腺素能受體增加或心肌能量利用率提高有關(guān)[8]。LHTL也是一種低氧應(yīng)激，缺氧作為應(yīng)激源，可引起交感神經(jīng)興奮，腎上腺受體增加，反射性地引起交感-腎上腺軸活性增強(qiáng)。去甲腎上腺素既可使心肌收縮力增強(qiáng)，心搏量提高，心率加快，又可促使肌鈣蛋白對(duì)Ca2+的釋放和加速肌漿網(wǎng)對(duì)Ca2+的攝取，進(jìn)而加速心肌舒張。從而增強(qiáng)運(yùn)輸氧的能力。LHTL可顯著降低心肌組織中血管緊張素轉(zhuǎn)換酶（ACE）、血管緊張素原（AGT）和血管緊張素Ⅱ受體I（AT1）基因的表達(dá)，但增加了ACE和AT1蛋白在心臟組織中的表達(dá)。此外，ACE和AT1蛋白在心內(nèi)膜中表達(dá)顯著增加，而在心外膜中表達(dá)不變，提示LHTL誘導(dǎo)的生理心肌肥大受腎素-血管緊張素系統(tǒng)組分區(qū)域特異性表達(dá)的調(diào)控[5]。

線粒體習(xí)服在LHTL對(duì)機(jī)體機(jī)能的改變中具有重要作用。呼吸鏈酶復(fù)合物Ⅰ-Ⅳ是電子傳遞鏈的組成成分，其活性變化能直接或間接地反映線粒體呼吸功能的變化。LHTL（2500 m居住，1300 m游泳訓(xùn)練1 h），大鼠心肌線粒體呼吸鏈酶復(fù)合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ活性由2周的降低，在3周升高到與對(duì)照組相比均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，第4周繼續(xù)升高。提示經(jīng)過3周高住低訓(xùn)后，心肌線粒體酶活性增高，說明心肌代謝機(jī)能已經(jīng)達(dá)到較高的水平，線粒體習(xí)服過程已經(jīng)基本完成。其機(jī)能活動(dòng)水平已經(jīng)達(dá)到較高的狀態(tài)，為機(jī)體進(jìn)行高強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)提供了良好的基礎(chǔ)[10]。反復(fù)低氧應(yīng)激中心肌線粒體ROS參與低氧適應(yīng)的形成和發(fā)展，加上適宜的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練更有利缺氧耐受，提示ROS在LHTL中可能參與了低氧耐受的形成[11]。還有報(bào)道LHTL后運(yùn)動(dòng)員對(duì)缺氧的通氣適應(yīng)受到氧化應(yīng)激的調(diào)節(jié)[12]。

ROS能激活低氧誘導(dǎo)因子1（HIF-1）。LHTL誘導(dǎo)HIF-1 mRNA對(duì)精英運(yùn)動(dòng)員急性缺氧的敏感性更高[12]。HIF-1自身活性調(diào)節(jié)是低氧應(yīng)答基因表達(dá)調(diào)控的中心環(huán)節(jié)。HIF-1有許多生物學(xué)效應(yīng)，包括血管生成、細(xì)胞增殖、紅細(xì)胞生成等，這些生物學(xué)效應(yīng)反映在由低氧誘導(dǎo)的靶基因的表達(dá)上，包括促紅細(xì)胞生成素、血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）等基因表達(dá)，使機(jī)體產(chǎn)生低氧適應(yīng)。Vogt等發(fā)現(xiàn)低氧訓(xùn)練可以導(dǎo)致HIF-1亞基mRNA上調(diào)增加，能活化VEGF基因的轉(zhuǎn)錄和增強(qiáng)VEGF mRNA的穩(wěn)定性，促進(jìn)血管新生，使毛細(xì)血管的密度增加，利于組織氧和營養(yǎng)成份的供給。鄭瀾等實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)低氧及運(yùn)動(dòng)使心肌組織中微血管密度增加，低氧訓(xùn)練對(duì)心肌組織微血管的影響優(yōu)于常氧訓(xùn)練。VEGF合成與釋放另一方面與其血管內(nèi)皮細(xì)胞上特異性受體結(jié)合，發(fā)揮劑量依賴性舒張小冠狀動(dòng)脈作用，開放冠狀動(dòng)脈側(cè)枝循環(huán)以改善心肌血液供應(yīng)，減少缺血面積，起到保護(hù)心肌的作用[13]。

4 展望

LHTL之后沒有任何長期的益處，表明這種LHTL模型不能用于長期目的[14]。近年來，隨著低氧訓(xùn)練研究與應(yīng)用的不斷深入，低氧訓(xùn)練的模式也由LHTL逐步向高住高練低訓(xùn)（HiHiLo）等一些新的訓(xùn)練模式發(fā)展。有待對(duì)不同模式低氧訓(xùn)練對(duì)機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力和不同系統(tǒng)的影響進(jìn)行進(jìn)一步系統(tǒng)研究。此外，對(duì)低氧訓(xùn)練的反應(yīng)存在個(gè)體可變性，這種可變性背后的機(jī)制仍然模糊。未來的研究工作需要集中于確定設(shè)備的最佳劑量策略，以及確定個(gè)體變異性的潛在機(jī)制。