单次低强度骑车和跑步对健康男生动脉硬度的影响

　　摘要：观察和比较单次低强度骑车和跑步对健康男生动脉硬度的短时影响，并探索跑步坡度的可能作用。方法：采用随机均衡交叉自身对照设计，16名健康男生的年龄为(21.8±0.4)岁，按空白对照方案(nonexercise control trial，CON)、骑车方案(cycle trial，CYC)、 0坡度跑步方案(treadmill trial at 0，TM0)和18%坡度跑步方案(treadmill trial at 18%，TM18)进行实验。受试者均在运动前进行基线(baseline，BL)动脉硬度测定，然后进行持续30 min的单次运动，强度均控制在35%心率储备。运动结束后即刻(0 min)和结束后40 min对动脉硬度进行重复测定。动脉硬度用心-踝血管指数(cardioankle vascular index，CAVI)来评价，用每个方案中CAVI相对于其基线的变化(ΔCAVI)进行统计分析。结果：CON方案中ΔCAVI在BL、0 min和40 min时分别为(0.0±0.0)(0.1±0.1)和(0.0±0.1)，变化未见显著性。CYC方案中运动后即刻ΔCAVI从基线(0.0±0.0)明显下降至(-1.1±0.1)，休息40 min基本恢复至基线(-0.2±0.1)。虽然TM0和TM18方案中运动结束后即刻ΔCAVI出现幅度类似于CYC的下降，但在休息40 min后ΔCAVI仍均维持在较低水平(-0.6±0.1，P<0.05 vs.CON和CYC)。TM0和TM18方案之间则无明显差别。结论：在相同靶心率的前提下，骑车和跑步均能明显降低动脉硬度，但跑步对动脉硬度的影响优于骑车。相同靶心率跑步中，改变坡度对动脉硬度无影响。

　　关键词： 动脉硬度;跑步;功率车运动;低强度

　　《中国中医基础医学杂志》1995年创刊，是由国家中医药管理局主管、中国中医科学(研究)院基础理论研究所主办，以集中、快速反映我国中医基础理论研究最新成果、最新进展为特色的全国唯一一家中医理论研究期刊。杂志依托中国中医科学(研究)院和中医基础理论研究所雄厚的专业人才队伍.

　　心血管疾病(cardiovascular disease，CVD)已经成为影响人类健康的一大重要疾病，是全球头号死因。动脉硬度增大是多种心血管病发生、发展过程中的重要步骤，已经被认为是CVD的独立危险因素。随着人民生活条件逐渐改善，CVD在我国逐渐成为一种常见疾病，应着手控制CVD危险因素以有效地防治CVD 。

　　动脉硬度已经成为预防和治疗心血管疾病的重要靶点。对健康人的动脉硬度进行早期干预、提高心血管健康水平，是预防心血管疾病的重要策略。目前，本实验室采用心-踝血管指数(CAVI)来评定动脉硬度，在国际范围内，心-踝血管指数(cardio-ankle vascular index， CAVI)已经被证明可反映人体血管硬度且效果理想。

　　美国运动医学会认为，即使从事低于推荐量的运动也可以因运动而获得相应的健康受益[1]。我们实验室前期的研究表明，低强度30 min骑车运动后即刻动脉硬度值明显降低，运动结束后40 min恢复至基础值[2]。

　　与功率车相比，跑步是一种全身性的运动。有研究表明：无训练年轻女性相同强度跑步运动的脂肪氧化率高于骑车，最大脂肪氧化强度和最大脂肪氧化率也高于骑车[3]。在40%和60%心率储备(heart rate reserve，HRR)的运动中，骑车的血压反应强于跑步[4]。在健康青年的梯度运动试验中，骑车收缩压反应强于跑步，骑车较跑步更易诱发人体心血管系统的运动量的负担[5];因此，我们推测在靶心率相同的前提下，跑步在改善动脉硬度方面效果可能会更为显著。用袖带反复进行“充气/放气”过程，以形成对下肢的挤压，挤压侧下肢的血管僵硬度下降，而未处理侧下肢的血管僵硬度并无变化[6]。由于运动时肌肉收缩也可以造成机械挤压，那么其挤压程度的大小能否影响动脉硬度下降的效果?

　　现代人由于工作压力大而无充足时间进行运动，用同等的时间投入获得较多的运动收益具有重要的现实意义。基于以上背景，本研究拟在运动时间和靶心率相同的前提下，比较功率车和跑步对动脉硬度的影响，同时拟通过调整跑步坡度以形成不同的程度的挤压，观察其动脉硬度所受到的影响。

　　1研究对象与方法

　　1.1研究对象

　　招募首都体育学院健康在校男生16名，受试者无糖尿病、高血压、脂代谢紊乱及心血管疾病，未服用过药物。研究者向受试者详细介绍实验过程和要求，每位受试者签署了知情同意书，属自愿参与本实验研究，基本情况见表1。

　　1.2实验设计

　　采用随机均衡交叉自身对照设计，每位受试者参加空白对照方案(CON)、骑车方案(CYC)、0坡度跑步方案(TM0)和18%坡度跑步方案(TM18)4个干预方案，如图1所示。其中阴影表示运动，运动持续时间为30 min。非阴影部分表示安静休息。每个实验中均在3个时间点上进行CAVI测定，即运动前(BL)、运动后即刻(0 min)和运动后休息40 min。CON中无运动内容，仅仅在相应的3个时间点进行相应的测量。运动强度均控制在35% HRR。CON方案中无运动，仅仅在相应时间点进行动脉硬度测定。动脉硬度用CAVI来评价，用每个方案中CAVI相对于其基线的变化(ΔCAVI)来进行统计分析。

　　为避免运动和饮食等因素对CAVI的影响，所有受试者24 h内避免剧烈运动，实验当天晨起空腹，进入实验室至少休息10 min后，进行动脉硬度的基础值(BL)测定，随后进行30 min的骑车运动。

　　1.3运动方案

　　采用功率车(Aerobike 75XL，Combi，Tokyo，Japan)运动，受试者选择合适的坐垫位置，使双上肢在同一高度，运动时靶心率均在35% HRR，目标心率计算公式为[最大心率(220-年龄)-安静心率]×35%,安静心率。这是因为30%～39% HRR可以用作增强心肺功能的低强度运动[1]。运动时蹬车频率为60转/min。跑步跑台(H/P/Cosmos Sports & Med.，Munich，Germany)运动，分为0坡度和18%坡度，受试者自然行走开始，运动时步频为120步/min，通过polo表(Polar Electro，Kempele，Finland)监测受试者心率，使心率在目标心率附近。

　　1.4指标的测定

　　受试者取仰卧位，四肢伸展，使用动脉硬度检测仪VS1000(福田电子医疗仪器有限公司)对受试者进行动脉硬度的测定。测定时上肢袖带结扎于上臂，袖带下缘平肘关节，松紧可以插入一两个手指为度，下肢袖带结扎与踝关节以上，袖带下缘平内踝高度，并分别于肘部及脚跟部放置软垫将肢体垫起。心电电极夹于左右手腕，放置心音传感器于胸骨角附近并进行调整，以心音基线平稳、能明确区分第一和第二心音为标准。仪器根据测定结果自行运算出CAVI，CAVI值越高，动脉硬度越高，弹性越低。本仪器同时测量心率和血压。

　　1.5统计学方法

　　计量资料均以均数±标准误表示。统计学处理采用GraphPad Prism Software 5.0进行。4个实验日中CAVI随时间变化，通过双因素重复测量ANOVA进行分析，用Bonferroni事后检验确定不同实验在同一时间点上的差异是否有显著性。P<0.05为差异有统计学意义。

　　2结果

　　2.1不同运动方式对心率和血压的影响

　　受试者在进行骑车和跑步运动后心率都明显上升，受试者的脉压出现了上升。收缩压也有了小幅度的提高，随后下降(表2)。

　　2.2不同运动方式对健康男生动脉硬度的影响

　　在CON方案中，ΔCAVI基本保持不变，在BL、0 min和40 min时分别为(0.0±0.0)(0.1±0.1)和(0.0±0.1)。CYC方案中运动后即刻ΔCAVI从基线明显下降至(-1.1±0.1)，40 min时基本恢复至基线(-0.2±0.1)。在TM0方案中，ΔCAVI在0 min时下降至(-1.2±0.1)，40 min时恢复至(-0.6±0.1)。TM18方案中，ΔCAVI在0 min时下降至(-1.0±0.1)，40 min时恢复至(-0.6±0.1)。CYC组ΔCAVI基本恢复到基础水平，而TM0和TM18仍维持在较低水平，且TM0和TM18组未见明显差别，如图2所示。

　　3讨论

　　3.1跑步和骑车对动脉硬度的影响

　　运动中的心率广泛用于监测运动强度。根据美国运动医学会有关运动处方的指导意见，在考虑运动强度时，HRR可更好地用于运动处方的制定。因为考虑到受试者的年龄和安静心率，结果更精确[1]，所以，本实验中我们也用心率来监测运动强度。较高强度的运动处方会降低人的依从性[7]，本研究中运动强度为35%HRR持续30 min的低强度运动。有证据表明从事低强度急性运动即可对健康青年动脉硬度形成影响[8-9]。我们前期的研究显示35%HRR、频率为60 rpm的骑车可以降低CAVI[2]。

　　有实验表明，在40%和60% HRR的运动中，骑车的血压反应强于跑步[4]。在健康青年的梯度运动试验中，骑车收缩压反应强于跑步，因此，骑车较跑步更易诱发人体心血管系统的运动量的负担[5];但是就本实验的结果，我们推知运动引起的动脉硬度的改变与血压反应和心血管系统运动量并无直接因果关系。

　　尽管在心肺试验中，跑步较骑车有更大的摄氧量，但是，在骑车和跑步中并未观察到心率差异。跑步和骑车心肺功能试验的生理反应在很大程度上是相似的，这表明这2种的任何一种运动形式都可用于稳定期的慢性阻塞性肺疾病患者[10]。

　　在跑步中最大摄氧量平均值为17%，大于在骑车运动中的，其最大心率也相应大[11]。骑车比跑步更能诱发较高的心肺反应。骑车可以诱发更高的心肺反应和代谢反应，因此，可能比跑步运动更好[12]。于是我们推测，相同靶心率前提下，跑步对动脉硬度影响效果之所以优于蹬车，可能与其过程中的最大摄氧量大小有关系。

　　3.2不同跑步坡度对动脉硬度的影响

　　骑车运动中蹬踏频率可以进行调节。我们之前的研究显示较高蹬车频率对降低健康青年动脉硬度具有更显著的效果。剔除频率外的其他可能影响因素，我们在跑台跑步中采用120步/min的运动试验。

　　在本研究设计中，2种坡度的跑步运动选择了固定步频，而不同的坡度形成了不同的肌肉收缩力度下肌肉对动脉的压力，这有助于观察其对动脉硬度的改善效果。结果发现，0坡度和18%坡度的跑步对CAVI的影响未见显著性差异，这意味着肌肉收缩力对动脉形成的不同压力对动脉硬度无明显区别，这与心率是心脏泵功能的主要决定因素是相似的[13]。另外，本实验室的其他研究中已发现在功率车运动中提高蹬车频率，虽然用力减少，但仍然可以优化对动脉硬度的改善作用(未发表资料)。这也说明肌肉收缩频率是决定其对动脉硬度作用效果的主要因素。

　　4结论

　　在相同靶心率和运动时间前提下，跑步对青年男性动脉硬度的短时影响优于骑车;但在步频相同的前提下，跑步坡度即肌肉收缩力的改变并不能影响对动脉硬度的改善效果。

　　参考文献：

　　[1]GARBER C E，BLISSMER B，DESCHENES M R，et al.American College of Sports Medicine position stand.Quantity and quality of exercise for developing and maintaining cardiorespiratory，musculoskeletal，and neuromotor fitness in apparently healthy adults：guidance for prescribing exercise[J].Med Sci Sports Exerc，2011，43(7)：1334.

　　[2]WANG H，ZHANG T，ZHU W，et al.Acute effects of continuous and interval lowintensity exercise on arterial stiffness in healthy young men[J].Eur J Appl Physiol，2014，114(7)：1385.

　　[3]张勇.无训练年轻女性骑车与跑步的脂肪氧化动力学及最大脂肪氧化研究[J].中国运动医学杂志，2013，32(5)：408.

　　[4]REED J.Blood pressure responses of sedentary African American women during cycle and treadmill exercise[J].Ethn Dis，2007，17(1)：59.

　　[5]KIM Y J，CHUN H，KIM C H.Exaggerated response of systolic blood pressure to cycle ergometer[J].Ann Rehabil Med，2013，37(3)：364.

　　[6]HEFFERNAN K S，EDWARDS D G，ROSSOW L，et al.External mechanical compression reduces regional arterial stiffness[J].Eur J Appl Physiol，2007，101(6)：735.

　　[7]PERRI M G，ANTON S D，DURNING P E，et al.Adherence to exercise prescriptions：effects of prescribing moderate versus higher levels of intensity and frequency[J].Health Psychol，2002，21(5)：452.

　　[8]SUGAWARA J，MAEDA S，OTSUKI T，et al.Effects of nitric oxide synthase inhibitor on decrease in peripheral arterial stiffness with acute lowintensity aerobic exercise[J].Am J Physiol Heart Circ Physiol，2004，287(6)：2666.

　　[9]SUGAWARA J，OTSUKI T，TANABE T，et al.The effects of lowintensity singleleg exercise on regional arterial stiffness[J].Jpn J Physiol，2003，53(3)：239.

　　[10]HOLM S M，RODGERS W，HAENNEL R G，et al.Effect of modality on cardiopulmonary exercise testing in male and female COPD patients[J].Respir Physiol Neurobiol，2014(192)：30.

　　[11]WICKS J R，SUTTON J R，OLDRIDGE N B，et al.Comparison of the electrocardiographic changes induced by maximam exercise testing with treadmill and cycle ergometer[J].Circulation，1978，57(6)：1066.

　　[12]TUNER S L，EASTON C，WILSON J，et al.Cardiopulmonary responses to treadmill and cycle ergometry exercise in patients with peripheral vascular disease[J].J Vasc Surg，2008，47(1)：123.

　　[13]TSCHAKOVSKY M E，ROGERS A M，PYKE K E，et al.Immediate exercise hyperemia in humans is contraction intensity dependent：evidence for rapid vasodilation[J].J Appl Physiol (1985)，2004，96(2)：639.