運動員血管適應(yīng)性探究進展

1、運動員血管適應(yīng)性探究進展摘 要：雖然"運動員心臟”作為運動員的一個特定的表 型特征已被廣泛接受，但運動員中是否存在特征性的血管適 應(yīng)（“運動員動脈”）一直未有定論。根據(jù)2012國際體育 科學(xué)、教育與運動醫(yī)學(xué)大會（icsemis,奧科會）的“血管 對運動的反應(yīng)和適應(yīng)”的專題報告，綜述了有關(guān)運動員動脈 直徑、厚度和功能的最新研究進展。依據(jù)當(dāng)前的研究資料， 有證據(jù)顯示運動員（尤指耐力性）的動脈結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生了 適應(yīng)性變化，可能在某種程度上與耐力運動員心臟的改變相 仿，其發(fā)生的機制可能也存在相似之處。關(guān)鍵詞：運動員心臟；血管適應(yīng)；動脈結(jié)構(gòu)中圖分類號：g804. 2文獻標識碼：b 文章編號:1

2、007-3612 （2012） 09-0016-05progress in vascular adaptation in athletesshi li-jun, sun hua-ling（beijing sport university, beijing 100084, china）abstract : although the existence of a specific phe notype characterized as “a/thle tes heart” is generally acknowledged , thequestion of whether there is ath

3、letes ' exhibit characteristicvascular adaptation has notbeen specifically addressed according to the symposium vascular responses andadaptationsto exercise in international convention on science ,educationand medicine in sport(icsemis)2012, the research reviewed thelatest achievements on the di

4、ameters , wall thickness and function of arteries of athletesbased on these academic documents,there is clear evidence to show that the arterialstruetureofathietes( especiallythose of endurance events ) have shown adaptive changes arterial adaptation may, to some extent , emulatethatevidentin thehea

5、rts ofenduraneeathletes , and it istemptin£ tospeculate that similar mechanismsmay be at play.key words : athletes heart ； vascular adaptation； arterial structure“運動員心臟”的研究至今已有一百多年的歷史。各國 學(xué)者通過心電圖、x線影像、超聲心動圖、磁共振和計算機斷層掃描1,2等技術(shù)分析證實了運動員確有心臟肥大,同時伴有心功能的改變。人們把因運動引起的心臟肥大稱為 “運動心臟”（或“運動員心臟”）。然而，運動對于動脈 特性的

6、影響一直未得以闡明，其中部分原因可能是由于以往 的技術(shù)限制，很難于在體狀態(tài)下測定不同動脈的直徑、結(jié)構(gòu) 和功能o2012國際體育科學(xué)、教育與運動醫(yī)學(xué)大會（icsemis, 奧科會）中設(shè)有一專題討論一一“血管對運動的反應(yīng)和適 應(yīng)",會中 gielen 博士（德國）、schmidt-trucksass 博士 （瑞士），green博士（澳大利亞）圍繞運動導(dǎo)致的血管適應(yīng) 性變化做了精彩報告。本文根據(jù)此專題內(nèi)容，結(jié)合其近期研 究報告，綜述了有關(guān)優(yōu)秀運動員阻力動脈和導(dǎo)管動脈的適應(yīng) 性變化的研究進展，探討是否如“運動員心臟” 一樣，在運 動員中存在“運動員動脈”。1運動員的動脈是否增大業(yè)已證實，有氧

7、運動可促進毛細血管生長3,4,但是血管阻力和血壓調(diào)控主要還是依賴于小動脈和微動脈。 有研究表明這些動脈對于運動訓(xùn)練會產(chǎn)生功能性適應(yīng)和血 管重構(gòu)5。1. 1運動員阻力動脈重構(gòu)clausen （1977）年在其綜 述中指出，采用動脈插管和染料稀釋方法發(fā)現(xiàn)運動訓(xùn)練可使 最大心輸出量增加，但并不改變最大平均動脈壓6,提示 運動訓(xùn)練似乎可以降低最大運動時的總外周阻力。這說明為 了適應(yīng)運動訓(xùn)練導(dǎo)致的心輸出量增加，阻力血管的功能和結(jié) 構(gòu)也產(chǎn)生了相應(yīng)變化，從而使血壓變化不大7o 之后， 人們試圖明確是否運動訓(xùn)練在增加攝氧量的同時，還伴隨著 心輸出量增加和外周血管舒張能力增加。于是有學(xué)者采用單 腿訓(xùn)練模型進行研

8、究，結(jié)果顯示運動訓(xùn)練后的骨骼肌血管舒 張能力超過了心輸出量的增加。此結(jié)果近年來得到了證實8,9,研究發(fā)現(xiàn)血管對運動訓(xùn)練具有適應(yīng)性，且這種適應(yīng)性變化也是耐力項目運動員運動能力提高的必要條件。1986年，si noway及其同事以優(yōu)秀網(wǎng)球運動員為研究對 象，將他們優(yōu)勢手臂的充血血流峰值與其非優(yōu)勢手進行對 比，同時也與非運動員進行對比，發(fā)現(xiàn)均表現(xiàn)為增高，提示 運動員的阻力動脈總橫截面積增大。該研究證明了阻力動脈 大小的改變在運動員主動肌中確有存在10-12,是由局部 的血管刺激引起的，不依賴于全身性的神經(jīng)或循環(huán)系統(tǒng)的影 響13。1.2運動員導(dǎo)管動脈重構(gòu)導(dǎo)管動脈（尤其是冠狀動 脈）擴張首先發(fā)現(xiàn)于運動員

9、的尸體解剖中14。1993年， haskell等采用體內(nèi)血管造影發(fā)現(xiàn)，長跑運動員安靜時的血 管直徑與常人比較并無明顯改變，但給予硝酸甘油誘發(fā)冠狀 動脈舒張，測得的冠狀動脈容量顯著增加15。另外，研 究發(fā)現(xiàn)運動員基礎(chǔ)動脈張力增加，sugawara等2007年的 報道也證實了這一點16。他們發(fā)現(xiàn)，運動訓(xùn)練提高了 a-腎上腺素受體介導(dǎo)的血管緊張性和安靜時血漿中的去甲腎 上腺素的濃度，從而部分抵消了血管舒張能力的增強，因此 基礎(chǔ)動脈張力仍表現(xiàn)為增強。對于外周導(dǎo)管動脈，人們采用超聲技術(shù)將運動員與正常人動脈大小進行了比較。zeppilli等(1995) 17的研究表明，場地自行車運動 員和長跑運動員與同齡

10、靜坐少動者相比，有主動脈，頸動脈 和鎖骨下動脈的擴大，在經(jīng)體表面積校正后仍表現(xiàn)為增大。 輪椅運動員的主動脈弓和鎖骨下動脈直徑增大，而腹主動脈 和腸系膜動脈的直徑反而減小。schmidt-trucksass及其同 事(2000)報道，自行車項目、中距離跑及鐵人三項運動員 的股動脈與對照組和癱瘓者比較增大，但頸動脈無明顯變化 18。后來huonker等也發(fā)現(xiàn)自行車運動員的股動脈與健 康對照組、截癱和膝下截肢者的相比增大19。截癱患者 的鎖骨下動脈直徑與對照組比增大，然而主動脈大小在各組 間并無顯著差異。最近的一項研究顯示，優(yōu)秀皮劃艇運動員 和輪椅運動員肱動脈直徑有明顯增大，長跑運動員和自行車 運動

11、員股動脈直徑顯著增大20；優(yōu)秀賽艇運動員中的肱 動脈在長期規(guī)律訓(xùn)練后增大21。另外，網(wǎng)球運動員優(yōu)勢 上肢與對側(cè)上肢比較，表現(xiàn)為鎖骨下動脈增大19；壁球 運動員的持拍上肢與其對側(cè)上肢比較，則肱動脈增大20。 以上研究均反映了動脈大小的可塑性。1.3運動員動脈大小重構(gòu)的可能機制血流作用于動脈的力可以分解成兩個主要的向量：一是垂直于管壁的代表壓力的向量；二是作用于內(nèi)皮細胞表面與管壁平行因血液的 沾滯性而產(chǎn)生的摩擦力，即切應(yīng)力(shear stress), 它 是直接作用于內(nèi)皮的物理性刺激因素。有證據(jù)表明重復(fù)切應(yīng) 力和內(nèi)皮的慢性變化對動脈的大小起著至關(guān)重要的作用。生 理作用下，內(nèi)皮不僅可以降低血液與管

12、壁的摩擦力，還具有 選擇通透性、預(yù)防血管內(nèi)凝血等作用，其對局部代謝的反應(yīng) 還能有效調(diào)控血管直徑。高血壓及心血管疾病情況下，內(nèi)皮 功能出現(xiàn)失調(diào)。運動則可以通過增強內(nèi)皮一氧化氮合酶 (enos)表達、enos磷酸化表達、aids磷酸化表達從而增強 內(nèi)皮功能。研究表明，運動中產(chǎn)生的血管切應(yīng)力變化是運動 誘發(fā)內(nèi)皮功能改善的重要因素。在家兔實驗中，將兔動脈結(jié) 扎，動脈血流減少，動脈直徑有所下降，此變化呈內(nèi)皮依賴 的特點22,提示管壁切應(yīng)力是由no-依賴的方式進行調(diào)節(jié) 的23,24o如上所述，有關(guān)阻力動脈和導(dǎo)管動脈的研究都證實運動 員與普通人相比，確實存在動脈增大。這種血管擴大與慢性 運動伴隨產(chǎn)生的切應(yīng)力

13、重復(fù)作用有關(guān)，但是也可能涉及其他 的血流動力學(xué)和激素刺激等因素，仍進一步研究。雖然人們 在外周導(dǎo)管動脈和冠狀動脈的重構(gòu)上已達成共識，但關(guān)于運 動員是否存在頸動脈和主動脈的擴張方面，研究結(jié)果仍然不 一致。目前，關(guān)于動脈重構(gòu)的數(shù)據(jù)主要來源于耐力運動，關(guān) 于負重訓(xùn)練和力量性訓(xùn)練的數(shù)據(jù)則相對缺乏。2運動員的動脈壁厚是否改變動脈管壁重構(gòu)在動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展中意義重大， 動脈壁厚度的變化也可直接影響血管舒張能力25。目前 運用高分辨率超聲技術(shù)可得到大導(dǎo)管動脈壁和肌肉導(dǎo)管動 脈壁的圖像26-28,且通過測量頸動脈和外周動脈的壁厚 可以預(yù)測心血管疾病的發(fā)生29。關(guān)于運動員是否存在壁厚改變，目前報道較少且存

14、在爭 議。dinenno 等（2001）報道，進行耐力訓(xùn)練的中年男性 比對照人群的股動脈壁厚下降30； galetta等（2006） 對中年男性長跑運動員（約66歲）的研究中也得到了相同 的結(jié)論31。但在優(yōu)秀青年自行車運動員中，有報道其頸 總動脈壁厚增加32； schmidt-trucksass等2003年報道 青年自行車運動員、鐵人三項和舉重運動員中，股動脈壁厚 增加33。但他們之前的研究中又稱耐力運動員的股動脈 和頸總動脈壁厚無顯著變化。為進一步闡明這個問題，green等34測定了優(yōu)秀的 長跑運動員和自行車運動員（主要運用下肢），或優(yōu)秀的皮 劃艇運動員（主要運用上肢）的頸總動脈、肱動脈和股

15、動脈 的直徑和壁厚。同時也對輪椅運動員和輪椅對照組（非運動 員）進行了對比研究。研究發(fā)現(xiàn)，幾乎所有運動員中都存在 動脈壁厚的下降20,優(yōu)秀壁球運動員肱動脈壁厚也下降12。但不同于上述運動對管腔直徑的影響（局部的），壁 厚的下降是全身性的變化。說明運動員的動脈直徑的局部適 應(yīng)機制可能不同于壁厚變化的機制。近期實驗也支持此觀 點，實驗發(fā)現(xiàn)運動中切應(yīng)力改變可引起動脈功能與直徑改變 24,35,而對動脈壁厚不產(chǎn)生影響36。在對運動員和進行運動訓(xùn)練的健康受試者研究中表明，動脈壁厚下降是 長期運動干預(yù)的結(jié)果，尤其在為骨骼肌供血的外周動脈中較 為明顯29。運動員動脈壁厚重構(gòu)的可能機制方面，近期有關(guān)優(yōu)秀壁 球

16、運動員的研究表明，盡管肱動脈直徑是單側(cè)受影響的，但 動脈壁厚變化是出現(xiàn)于雙側(cè)12。這在其他運動員中也有 類似發(fā)現(xiàn)，即一些主要使用上肢或下肢的運動項目，導(dǎo)管動 脈的壁厚下降是出現(xiàn)于雙側(cè)的20。以上結(jié)果表明動脈直 徑重構(gòu)與局部機制（例如切應(yīng)力）有關(guān)，而動脈壁厚則受到 系統(tǒng)綜合作用的影響。其中因素之一是動脈跨壁壓力的變 化，這與運動中整體血壓變化有關(guān)37,38o持續(xù)和慢性的血壓升高對內(nèi)皮細胞有促動脈粥樣硬化的作用37, 包括n0生物利用率降低，vcam-1, icam-1,內(nèi)皮素-1和活 性氧族水平增高。另外，高血壓伴隨著大、小動脈壁厚增加 出現(xiàn)39,40。雖然引起動脈壁重構(gòu)的機制尚未闡明，但其可能

17、與慢性或間歇性的壓力刺激有關(guān)，這還有待于今后 更多的研究。3運動員的血管功能是否增強有研究表明，短期的運動訓(xùn)練可以提高冠狀動脈疾病病 人的血管（內(nèi)皮）功能41-43,但是對運動員而言，有關(guān) 其冠狀動脈內(nèi)皮功能的研究迄今尚未見報道，研究主要集中 在外周動脈。第一個關(guān)于運動員阻力動脈功能的研究選用的 是優(yōu)秀網(wǎng)球運動員11。研究發(fā)現(xiàn)，其執(zhí)拍手臂動脈的最 大舒張反應(yīng)顯著增強，但是內(nèi)皮依賴的舒張反應(yīng)（由ach誘 發(fā)）和內(nèi)皮非依賴的舒張反應(yīng)（由硝普鈉誘發(fā)）在優(yōu)勢肢體 并未增強，且抑制no對前臂基礎(chǔ)血流的影響也未改變。盡 管文獻報道的研究結(jié)果不完全一致，但是大多數(shù)還是顯示運 動員的外周阻力動脈的功能并不增強

18、5。在優(yōu)秀賽艇、劃船、長跑、自行車運動員，并未發(fā)現(xiàn)肢體導(dǎo)管動脈血 流量增大即舒張反應(yīng)增強20。同樣，petersen等（2006） 44磁共振研究發(fā)現(xiàn)，賽艇運動員的肱動脈的內(nèi)皮功能并 未增強。相反，walther等（2008） 45報道自行車和游泳 運動員和對照組比較，表現(xiàn)出血流增加，血管舒張反應(yīng)增強。 但是，平滑肌對n0的敏感性也增強了，提示內(nèi)皮功能實際 上可能在這些運動員并未增強45。這些研究提示運動員 的血管功能可能并未提高。laughlin等的動物研究表明，動脈的功能適應(yīng)可以先于 動脈直徑和結(jié)構(gòu)的變化出現(xiàn)46。也就是說，運動訓(xùn)練可 使動脈先出現(xiàn)短暫而快速的功能變化（“超?！惫δ埽?/p>

19、的結(jié)構(gòu)重構(gòu)則會使切應(yīng)力的變化恢復(fù)，從而削弱了使功能 繼續(xù)增強的這一重要原因。但是，目前這種觀點還只是假設(shè), 它的主要證據(jù)來自于一些實驗現(xiàn)象，包括最近在人類的研究 發(fā)現(xiàn)，運動訓(xùn)練起初使動脈功能（血流介導(dǎo)的舒張反應(yīng)）增 強，之后又恢復(fù)至基礎(chǔ)水平24,47。如果人為控制訓(xùn)練引起的切應(yīng)力變化，使其缺失，則也不能引起動脈功能的 改變24。這些研究提示，運動員的血管功能并未發(fā)現(xiàn)明 顯的增強可能與動脈的結(jié)構(gòu)重構(gòu)有關(guān)。換言之，可能是由于 運動員后期出現(xiàn)的動脈結(jié)構(gòu)重構(gòu)消除了先期出現(xiàn)的功能增 強。例如，運動員的動脈的管腔直徑比普通人大，且管壁/ 管腔厚度比與同齡人比也明顯下降。這兩個因素皆可影響動 脈功能。因此，

20、運動員的動脈可能在功能上與健康非運動員 沒有什么不同，僅在動脈結(jié)構(gòu)重構(gòu)的'調(diào)定點”上存在差 異。動脈的功能反應(yīng)很復(fù)雜，神經(jīng)、激素機制均可影響動脈 張力。而神經(jīng)和激素，在運動狀態(tài)均會發(fā)生變化48。例 如，運動員的自主神經(jīng)平衡會發(fā)生變化，這可影響運動員的 血管舒縮張力，但是也存在矛盾，如運動訓(xùn)練會使腎上腺髓 質(zhì)的交感興奮性降低49,而血管基礎(chǔ)張力增強16,肌 肉交感活性也增強50。以上證據(jù)提示運動員動脈功能， 特別是內(nèi)皮功能，但不僅僅是內(nèi)皮功能，并不一定提高。這 種現(xiàn)象可能與結(jié)構(gòu)適應(yīng)對功能的影響有關(guān)。4總結(jié)運動員的生理適應(yīng)性多年來研究甚多，有關(guān)心血管適應(yīng) 性的研究，學(xué)術(shù)界對運動員心臟的關(guān)注

21、遠遠大于對動脈的關(guān) 注。本文簡單介紹了有關(guān)運動員動脈直徑、厚度和功能的研 究進展。在對運動員的研究中發(fā)現(xiàn)，運動可使導(dǎo)管動脈的直 徑增加，特別是冠狀動脈和骨骼肌動脈，阻力動脈總橫截面 積也增大。運動訓(xùn)練導(dǎo)致的動脈擴張與切應(yīng)力增加有關(guān)，而 后者可引發(fā)內(nèi)皮介導(dǎo)的血管重構(gòu)。運動員的動脈管壁厚度同 樣也發(fā)生重構(gòu)，不同于切應(yīng)力對管腔大小的影響，運動員（尤 指耐力性）動脈管壁的變化不是局部現(xiàn)象，而具有全身性特 征。至于功能，運動員動脈是否表現(xiàn)為功能增強，目前仍存 在分歧，可能與功能重構(gòu)和結(jié)構(gòu)重構(gòu)出現(xiàn)時程有關(guān)?？傊?，根據(jù)目前的研究資料，有明確證據(jù)顯示運動員的 動脈結(jié)構(gòu)和功能是發(fā)生變化的，至少耐力訓(xùn)練是這樣。因

22、此, “運動員動脈”是存在的。代表性的耐力性“運動員動脈” 與常人比較表現(xiàn)為管腔內(nèi)徑增大，壁厚下降。動脈適應(yīng)可能 在某種程度上與耐力運動員心臟的改變相仿，其發(fā)生的機制 可能也存在相似之處。另外，不同形式的運動訓(xùn)練，例如力 量/爆發(fā)力訓(xùn)練與耐力性訓(xùn)練導(dǎo)致的血管適應(yīng)是否一 致，目前還鮮有報道，需要今后的更加深入的研究。參考文獻：1 george kp, wolfe la, burggraf gw.the athletic heart syndrome， a critical review. sports med ,1991； 11： 300-331.2 naylor lh, george k, o

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