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不同运动形式对原发性高血压的影响研究进展

2022-01-12刘泉清

中国体育科技 2021年12期
关键词:有氧强度血压

刘泉清,刘 敏

在体医融合背景下,运动对于人们健康的影响越来越受到关注。坚持体育锻炼对高血压、糖尿病、高血脂等慢性病的临床疗效具有促进作用(蔡芳等,2019)。高血压是常见的慢性病之一,其中又以原发性高血压居多。据2012—2015年全国调查,我国18岁及以上居民高血压患病粗率为27.9%,2015年比2002年高出9.1%,男性高于女性,农村地区患病粗率(28.8%)首次超越城市(26.9%)地区;2015年调查显示,18岁以上人群高血压知晓率、治疗率和控制率分别为51.6%、45.8%和16.8%(中国高血压防治指南修订委员会,2019)。《中国健康与营养调查》显示,儿童青少年高血压持续上升,从1993年的10%上升至2011年的12.9%(陈伟伟等,2018)。由此发现,患高血压的人数逐年上升,并有低龄化的趋势,且控制率仍然较低,应引起重视。

未经治疗和控制不佳的高血压会加速病理过程,增加心血管疾病风险,延长心血管疾病的时间,增加死亡风险(Olsen et al.,2016)。采取健康的生活方式是高血压初级预防、治疗和控制的基础。鉴于血压和心血管病风险之间的关系是线性的,早期积极的生活方式干预对于防止或延缓血压的快速、渐进性上升至关重要(Olsen et al.,2016;Forouzanfar et al.,2017)。有研究表明,通过运动可以起到降压的作用(Kokkinos et al.,2019)。因此,本研究旨在梳理不同运动形式对原发性高血压影响的国内外研究进展,分析其可能的作用机制。

1 原发性高血压概述

高血压其定义是在未使用降压药物的情况下收缩压(systolic blood pressure,SBP)≥140 mmHg或舒张压(diastolic blood pressure,DBP)≥90 mmHg,根据血压升高水平又分为1级、2级和3级(中国高血压防治指南修订委员会,2019)。在大约90%的病例中,高血压的病因不明,称为原发性高血压(Kokkinos et al.,2019)。

原发性高血压的早期表现,如自主神经功能障碍(副交感神经抑制和交感神经兴奋)(Grassi et al.,2015)。其致病因素主要与以下几个方面相关:遗传因素(如肾素-血管紧张素-醛固酮系统、胰岛素、儿茶酚胺、前列腺素等异常)、肥胖(特别是内脏脂肪肥胖)、久坐、高盐摄入量、暴饮暴食、酗酒、压力过大等(Sakamoto,2020)。

2 高血压的运动疗法

定期参加锻炼是改善高血压的一个关键因素,被认为是一级预防、治疗和控制高血压的基石疗法(Forouzanfar et al.,2017)。单次运动后的血压下降是即刻而短期的,在运动后可持续长达24 h,这种反应称为运动后低血压(postexercise hypotension,PEH)(Kokkinos et al.,2019)。因此,鼓励高血压患者在一周中进行5~7天的锻炼会起到更好的降压效果。有研究针对单次运动和长期运动其降压效果之间的联系进行研究,发现不同形式的单次运动与其长期运动在降压幅度上具有一致性,通过对单次运动降压效果的研究有利于制定运动处方时合理选择运动方式和预测降压效果(Liu et al.,2012;Somani et al.,2018;Weqmann et al.,2018)。在降低高血压患者的全因死亡率方面,每周仅锻炼1天的效果与药物治疗一样有效(Brown et al.,2013)。此外,适当地改变生活方式,对于同时患有心血管疾病的高血压患者来说也会带来好处——促进总体心血管风险降低。因此,运动疗法对于临界性高血压(140/90 mmHg)和1、2级高血压可起到良好的作用,对于正常血压者可起到预防的作用,但是对于急性高血压,不稳定的3级高血压和运动过程中血压过度升高者(>220/110 mmHg)禁忌(黄科 等,2004)。

3 不同运动形式对原发性高血压的影响及其机制

3.1 不同运动形式对原发性高血压的影响

3.1.1 单次有氧运动对原发性高血压的影响

单次有氧运动和长期有氧运动对高血压患者均有效果。有综述总结了血压对单次有氧运动的反应,认为在患有高血压的成年人中,单次有氧运动可以平均降低静息SBP 4.8 mmHg和DBP 3.2 mmHg,PEH幅度取决于样本特性、运动强度和持续时间(Carpio-Rivera et al.,2016)。

Eicher等(2010)研究表明,单次有氧运动引起的血压下降幅度与强度直接相关。能接受的运动强度越大血压下降幅度会越大(Pescatello et al.,2015)。简要地说,Eicher等(2010)通过轻度(40%V˙O2max)、中度(60%V˙O2max)和剧烈(100%V˙O2max)强度下进行3轮单次有氧运动,对1级高血压的男性(n=45)降压效果进行检测,发现相对摄氧量每增加10%,SBP/DBP就会下降1.5/0.6 mmHg。

也有研究集中于PEH是否受有氧运动形式影响(即单次连续运动与一天中间歇性分布的多次运动)。Bhammar等(2012)比较了全天(上午、中午、下午)分段进行有氧运动(3次×10 min)和以60%~65%V˙O2max进行单次持续运动(1次×30 min)对11名高血压患者动态血压的影响,结果显示,组间不具有显著性差异。Miyashita等(2011)在7名高血压年轻男子中进行以70%V˙O2max跑步持续30 min与多次短时间运动(10次×3 min)血压变化的比较实验,SBP分别下降了6 mmHg和8 mmHg,并在锻炼后持续了24 h(P<0.01;表1)。上述研究表明,一天中穿插进行短时间(10 min)和极短时间(3 min)间歇性有氧运动会引发PEH,其降压幅度与相同强度持续运动相似(Bhammar et al.,2012;Miyashita et al.,2011)。总之,在患有高血压的个体中,单次有氧运动可以有效降低血压,降压的幅度与运动强度和初始血压水平有关,与运动的形式无关(持续运动和间歇运动都可以起到降压的效果)。

3.1.2 长期有氧运动对原发性高血压的影响

有氧运动的降压效果长时间以来被认为是高血压患者最好的运动方式。Bersaoui等(2019)的研究证明,长期进行有氧运动可以有效降低亚裔人的血压,降压幅度约为7.2/4.7 mmHg(表1)。Igarashi等(2020)认为,长期有规律的跑步可以降低高血压患者的血压,降压效果与跑步的总时间(坚持跑步的天数)和强度有关。Aguirre-Betoiaza等(2020)研究了16周大运动量中等强度训练、大运动量高强度间歇训练、小运动量高强度间歇训练对高血压患者血压的影响,结果显示,3种形式都可以起到降压效果,且小运动量高强度间歇训练效果最佳。

有研究表明,高强度间歇训练(high-intensity interval training,HIIT)的特点是短暂的高强度有氧运动(>90%V˙O2max),在降低血压方面,HIIT可能优于持续的中等强度有氧运动(Kessler et al.,2012)。同时也有实验证明,6周HIIT的效果优于中等强度持续运动,6周HIIT收缩压降低5.2 mmHg,舒张压降低4.0 mmHg,6周中等强度持续运动舒张压升高1.2 mmHg,舒张压降低3.4 mmHg(Clark et al.,2020)(表1)。

表1 不同形式有氧运动对血压的影响Table 1 Effects of Different Forms of Aerobic Exercise on Blood Pressure

总之,长期进行有氧运动可以起到降低血压的效果,其幅度和单次有氧运动的降压幅度相似。目前研究集中于间歇训练的研究,这种方式锻炼时间更灵活,也可以起到较好的降压效果。长期有氧练习的降压效果可能会受到种族、运动总时间影响。在强度方面也有实验证明高强度有氧运动有更大的降压幅度,但是仍需要更多证据。

3.1.3 单次力量练习对原发性高血压的影响

有实验表明,在动态力量练习后几个小时,可以使血压降低,并且在高血压人群中血压下降的幅度最大(Brito et al.,2014a,2014b,2015;Trevizani et al.,2018)。单次力量练习可以使高血压患者降低血压约5/4 mmHg,正常血压者下降 2/1 mmHg(Trevizani et al.,2018)。等长收缩练习(对固定的负荷或阻力产生持续的肌肉收缩,所涉及的肌肉长度没有发生变化)可以为行动不便的人提供运动机会,形式便捷,目前主要有等长握力和等长腿推举两种形式。有研究观察到了单次等长握力运动后的PEH,研究显示,在日常生活条件下7 h内SBP降低了5.4 mmHg,在实验室恢复60 min期间,SBP降低了14.4~18.7 mmHg(Assche et al.,2017;Souza et al.,2018)(表 2)。Oiher等(2019)和Souza等(2018)分别研究了单次腿部推举和等长握力对高血压的影响,其结果表明单次等长收缩练习可以显著降低血压。

表2 不同形式力量练习对血压的影响Table 2 Effects of Different Forms of Strength Training on Blood Pressure

续表2

还有实验研究了单次动态力量练习强度对PEH的影响。高强度(80%1RM)单次力量练习比中等强度(50%1RM)力量练习的降压作用更大,高强度力量练习收缩压降低31 mmHg,舒张压降低14 mmHg,中等强度力量练习收缩压降低21 mmHg,舒张压降低7 mmHg(Brito et al.,2014a,2015)。

还有证据表明,力量练习量的不同(即运动的次数、重复组数和动作数量)降压效果也存在差异。Scher等(2011)研究表明,大运动量和小运动量都可以诱发PEH,但是大运动量运动后血压降低幅度更大,大运动量收缩压降低10 mmHg,舒张压降低7 mmHg,小运动量收缩压降低8 mmHg,舒张压降低6 mmHg,并且只有大运动量运动使血压降低的效果超过了24 h并在清醒状态时有效(表2)。Brito等(2014b)通过实验也证明单次力量练习更大的运动量降压的幅度更大。

还有研究表明,大肌肉群运动似乎比小肌肉群运动降压幅度更大。Casonatto等(2016)研究证明了这一观点,大肌肉群运动降压效果更好,大肌肉群运动收缩压降低3.0 mmHg,舒张压降低3.5 mmHg,小肌肉群运动收缩压降低1.7 mmHg,舒张压降低2.4 mmHg(表2)。

综上所述,单次动态力量练习在短时间内也有降压的效果,降压的幅度与运动时间、强度、肌肉参与度有关。此外,单次动态力量练习对于高血压患者的降压效果比血压正常者更明显。单次等长收缩练习也可以显著降低血压,其效果需要更多的研究证明。

3.1.4 长期力量练习对原发性高血压的影响

目前有研究认为,长期力量练习也可以起到显著的降压效果。Mota等(2013)发现,在接受治疗的高血压女性中,16周的中等强度(70%1RM)动态力量练习降低了14/4 mmHg的静息血压。Moraes等(2012)同样显示,在患有高血压的男性中,12周的中等强度(60%1RM)力量练习降低了16/12 mmHg的静息血压。Damorim等(2017)对高血压患者进行17周共50次的力量练习发现,血压分别降低了6.9/5.3 mmHg。值得注意的是,力量练习的降压效果受到种族/民族的影响,在患有高血压的非白人样本中,血压下降了14/10 mmHg,这个幅度大约是有氧运动训练后报告的2倍(5~7 mmHg)(Macdonald et al.,2016),即对于一些人群(患有高血压的非白人样本)动态阻力运动的降压效果优于有氧运动(表2)。

在长期进行等长收缩降压效果方面,根据两项Meta分析的结果,在所有服用药物的成年高血压患者中,以30%最大自主收缩(maximum voluntary contraction,MVC)进行4组×2 min单侧等长握力的训练,进行3天/周或更长时间的静息血压下降约4.5/5.5 mmHg(Carlson et al.,2014)。Inder等(2016)还发现,在血压正常的成年人和高血压患者中,等长握力训练显著降低了静息血压。Smart等(2019)的研究也发现了类似结果,3~12周的等长收缩练习可以降低SBP约6 mmHg,DBP约3 mmHg,并发现不吃降压药患者比吃降压药患者的降压幅度大,并猜测其机制与降压药机制有重叠。

近期的研究表明,动态力量练习的降压效果受到初始血压水平、种族/民族的影响,初始血压水平更高的人其降压幅度会更大。运动处方中一般都是将动态力量练习为有氧运动的补充,单纯动态力量练习作为运动方案降低血压的数据相对较少,因此,需要收集更多的数据来进一步证明以上观点(Kokkinos et al.,2019)。长期进行等长收缩练习也达到了降压的目的,降压效果比短期等长收缩练习明显,但是仍需进一步验证。

3.1.5 单次组合运动对原发性高血压的影响

组合运动被定义为穿插进行有氧运动和力量练习,即在单次运动的过程中采用两种运动方式(Kokkinos et al.,2019)。目前,鲜见单次组合运动降压效果的相关研究,总的来说,这些研究报告了SBP和DBP分别降低了6~12 mmHg和3~17 mmHg(Anunciacao et al.,2016;Azevedo et al.,2017;Meneses et al.,2015;Santos et al.,2014;Tibana et al.,2015)(表 3)。有研究证明,由中等到高强度的有氧运动和中等强度的阻力运动(70%~75%1RM)组成的单次组合运动降低了血压6~11/3~5 mmHg,并在运动后 60~90 min保持下降(Azevedo et al.,2017;Santos et al.,2014;Tibana et al.,2015)。同样,由中到高强度有氧运动和低强度阻力运动(40%~50%1RM)组成的单次组合运动在练习后30~180 min内将血压降低7~12/3~17 mmHg(Anunciacao et al.,2016;Meneses et al.,2015)。Caminiti等(2019)对持续有氧运动、间歇运动和组合运动3种形式相比较发现,只有组合运动在单次运动后24 h的降压效果具有显著性。单次组合运动在中老年高血压人群中引起运动后降低血压,降低的幅度似乎与有氧运动后观察到的相似甚至更有效。

3.1.6 长期组合运动对原发性高血压的影响

Corso等(2016)考察进行组合运动对血压的影响,平均而言,同时进行中等强度的运动3天/周(有氧运动:55%V˙O2max;阻力运动:60%1RM),每天约 60 min,持续20周,显著降低血压3.2/2.5 mmHg。Oliveira等(2019)对高血压患者进行实验研究也发现,组合运动可以降低高血压患者血压,SBP和DBP分别下降5.12%和5.70%(约6.5/4.2 mmHg)(表3)。Leandro等(2019)通过实验证明有氧和力量练习的顺序不同降压效果不具有显著性,平均可降低血压5.3/7.2 mmHg。

表3 不同形式组合运动对血压的影响Table 3 Effects of Different Forms of Combined Exercise on Blood Pressure

综上所述,有氧运动训练与动态阻力运动相结合的形式可起到降压的作用,其降压幅度与有氧运动相似,其效果不受锻炼顺序的影响。在现有的实验研究中也存在着样本量较小的缺陷,可能不足以说明其效果,因此需要更多的实验和样本来证明其降压的效果。

3.1.7 小结

从单次运动与长期运动关系来看,单次有氧运动和单次等长力量与其长期训练之间降幅的相关性较高,而动态力量练习的相关性较低,组合运动相关对比缺乏证据证明。因此,在进行有氧运动和等长力量练习时,可以通过单次运动的降压幅度预测长期运动的降压效果,具有较高的可靠性。相同强度间歇有氧运动与持续有氧运动之间的降压效果没有显著差异,效果受强度的影响更大。单次力量练习的降压效果受强度、重复组数和肌肉参与度的影响。组合运动的降压效果与锻炼的顺序无关。

在长期运动方面,发现组合运动比有氧运动降压幅度略大,但总体看两种方式的效果相似。力量练习虽然也可以显著降低高血压患者血压,但是其效果综合来看不如前两种方式,可以作为练习的补充。力量练习和有氧练习其降压效果的差异可能是由于二者的降压机制的不同。长期运动对高血压患者和具有高血压风险者影响更大,对于血压正常者影响较小,降压效果与每周锻炼的天数、持续周数有关。对不同年龄、性别之间的对比缺乏数据证明。

3.2 运动对高血压影响的可能机制

单次有氧运动后运动低血压的特点是外周血管扩张导致血管阻力降低,单次力量练习后血压降低的特点是由于每搏量减少和血管阻力增加而导致心输出量减少(Romero et al.,2017)。PEH基础机制的不同可能与心脏交感神经激活和/或动脉压力感受性反射敏感性的改变以及局部血管舒张控制有关。单次运动后外周阻力的降低似乎主要由于运动引起的交感神经和肾素-血管紧张素系统的改变及其对血管、肾脏和压力感受器功能的影响(Halliwill et al.,2013;Luttrell et al.,2015;Sabbahi et al.,2016)。

通过长期有规律运动训练观察到的血压降低主要是外周阻力降低的结果。虽然运动训练可改变心率和每搏量,但在健康人群中对静息心输出量的净影响较小。外周阻力是由神经体液和结构适应所导致的,例如,增加血管舒张因子(如一氧化氮),减少血管收缩因子(如去甲肾上腺素),增加血管直径和/或增加血管扩张性(Sabbahi et al.,2016)。

Peng等(2019)认为,长期有氧运动可以降低高血压前期的血压,其机制与ACE-ANG Ⅱ-AT1和ACE2-ANG(1-7)-MAS两条通路有关,通过动物实验发现,运动组可以抑制血管紧张素转换酶(angiotensin converting enzyme,ACE)的mRNA的表达,心肌ACE降低,且抑制AT1受体和血管紧张素Ⅱ(angiotensin Ⅱ,ANG Ⅱ)的升高;此外,在运动16周时可抑制具有舒血管功能的血管紧张素1-7[ANG(1-7)]的降低;显著使高血压前期组的血管紧张素转换酶2(ACE2)的mRNA、MAS受体和ACE2的水平上升从而促进血压的降低。Qi等(2019)通过动物实验证明长期有氧运动可通过调节下丘脑室旁核中toll样受体4(TLR4)/骨髓分化因子 88(MyD88)/不清楚因子 κB(NF-κB)的信号来降低促炎细胞因子(PICs),从而降低交感神经的兴奋性起到降压的作用。有氧运动可降低左心室质量和壁厚,提高中心抗氧化剂浓度,降低促氧化剂水平和动脉硬化,增加中心一氧化氮合酶(eNOS)活性,从而改善内皮功能,正常的内皮功能能够调节血管的紧张程度(王珅等,2019)。

有研究认为,长时间的力量训练使肌肉肥大的同时生成新的血管,使外周阻力下降也是导致血压降低的原因(Brito et al.,2014b)。Oliveira-Dantas等(2020)发现,10周力量练习后心脏交感神经兴奋性下降,副交感神经抑制减弱。Oiher等(2019)研究指出,有些运动增加了乳酸的释放,已知乳酸参与NO释放,因此乳酸的产生也会增加血液中NO的含量。

还有研究认为,长期等长收缩减少了氧化应激(OS)即硫代巴比妥酸反应物和提高抗氧化防御(即增加了过氧化氢酶的活性),使NO在复苏过程中有更高的释放(Oiher et al.,2019)。有氧运动可降低左心室质量和壁厚,提高中心抗氧化剂浓度,降低促氧化剂水平和动脉硬化,增加中心一氧化氮合酶(eNOS)活性,从而改善内皮功能,正常的内皮功能能够调节血管的紧张程度。运动能够引起心脏及运动肢体血流量改变,从而影响eNOS活性,改变血液中NO的数量,最终使血管的舒张功能发生改变(王珅 等,2019)。

而组合运动降低血压的机制则是有氧练习和力量练习的综合,力量练习和有氧练习在降低外周阻力、改善内皮细胞功能等方面有着相近的作用(刘向辉等,2005;Brito et al.,2014a),力量练习在减弱交感缩血管神经活动,降低心脏迷走调制等方面与有氧练习不同(黄伟,2014)。因此两种练习方式的组合在降压机制方面形成互补。

4 建议

4.1 运动频率

高血压患者应该每周锻炼5~7天,以达到更持续的降压效果(Mills et al.,2016;Pescatello et al.,2004,2015),具有高血压风险者每周至少锻炼3天以起到预防的效果。

4.2 持续时间

每天运动的时间可以是连续的也可以为间歇的,有氧运动30~60 min,中强度有氧运动每次≥10 min,高强度有氧每次3~10 min;力量练习可包括8~10个练习,每个练习重复8~12次,根据自身状况进行1~4个循环;组合练习应包括20~30 min有氧和1个循环的力量练习(Carpio-Rivera et al.,2016;Bhammar et al.,2012;Miyashita et al.,2011)。

4.3 运动强度

高血压患者的锻炼强度应根据自身情况进行选择,安全是第一要义,可进行中到高强度运动,40%~60%V˙O2max有氧运动,50%~80%1RM力量练习。具有高血压风险者可根据自身情况适当提高运动强度(Carpio-Rivera et al.,2016;Eicher et al.,2010;Mills et al.,2016;Pescatello et al.,2015;Santana et al.,2013)。

4.4 运动形式

练习形式应尽可能选择长时间、有节奏、大肌肉群参与的有氧运动,如健步走、慢跑、游泳等。力量练习应选择上、下半身主要肌群为目标多关节或单关节的练习,如借助哑铃的上肢练习,有阻力的腿部屈伸练习、俯卧撑等(Moraes et al.,2012)。有跌倒风险的老年人可以加入平衡练习(Pescatello et al.,2015;Kessler et al.,2012)。行动不便者可以选择等长力量练习,如等长握力练习、等长腿伸练习等(Inder et al.,2016)。

4.5 注意事项

在运动过程中应尽量避免憋气,运动过程中SBP应在220 mmHg以下,DBP在105 mmHg以下。经常在运动前后静息状态下测量血压了解自身状况,有条件可以在运动期间佩戴24 h血压监测仪。运动强度和量应循序渐进逐渐适应,避免大幅度的增加(Kokkinos et al.,2019)。

5 结语与展望

新的研究证明无论是持续有氧运动还是间歇有氧运动都可以显著降低血压,两者不具有显著差异,在保证安全的前提下运动强度的增加会产生更大的降幅。动态力量练习和等长力量练习对于血压是有益的,其效果略逊于有氧运动,其降压效果受到强度和重复组数的影响。有氧加力量的组合运动在降压机制上形成互补,因此降压效果可能会更佳,目前的研究也证明其降压的效果与有氧运动相似,但是仍需要更多的实验研究来证明。在日常的锻炼中也更推荐每周5~7次的练习频率并保持长期坚持,无论是预防还是辅助治疗都具有良好的效果。

未来的研究可以针对不同程度的高血压匹配不同形式的运动达到最佳的降压效果。也可针对更具体的运动项目或练习内容来研究其降压的效果,更利于运动处方的形成。此外,虽然更大的运动强度对于血压有益,但是高强度对高血压患者带来的风险因素需要加强研究。单次运动和长期运动降压效果之间的关系并不明确,运动后效果的持续时间证据并不一致,未来需要进一步深入研究。

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