3个月有氧训练改善老年高血压患者血流动力学、运动能力和认知功能研究

王晨宇

（郑州航空工业管理学院体育教学部，河南 郑州 450015）

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3个月有氧训练改善老年高血压患者血流动力学、运动能力和认知功能研究

王晨宇

（郑州航空工业管理学院体育教学部，河南 郑州 450015）

目的：探讨长期有氧训练对老年男性原发性高血压患者血流动力学、运动能力和认知功能的影响，以期为此类人群制定有针对性的运动处方提供理论支持。方法：92名老年男性原发性高血压患者（年龄：60～70岁）按照随机原则分为安静对照组（n＝46）和有氧训练组（n＝46），安静对照组保持原有生活习惯，有氧训练组进行3个月有氧训练干预。分别于实验前后测定两组受试者的安静心率和血压；利用递增负荷运动实验测定最大摄氧量（V·O2max）、力竭时间和力竭距离并描计运动过程中的心率曲线、血压曲线和主观疲劳感觉（RPE）曲线；利用软件测试受试者基本认知能力（包括知觉速度、心算效率、空间表象、工作记忆、记忆再认和总成绩共6个得分）。结果：安静对照组各指标均无显著性变化（P＞0．05）。有氧训练组进行运动后安静心率、收缩压和舒张压下降（P＜0．05）；递增负荷运动试验中，V·O2max、力竭时间和力竭距离升高（P＜0．05），心率曲线、血压曲线和RPE曲线右移（P＜0．05）；认知能力测验中，知觉速度、工作记忆和总成绩显著提高（P＜0．05）。结论：长期有氧训练能够改善老年男性高血压患者血流动力学异常，提高运动能力和认知功能中的短暂信息处理能力。

有氧训练；高血压；运动能力；血流动力学；认知功能

久坐少动的生活方式导致诸多年龄相关疾病的发病风险，如心血管疾病、骨质疏松、心绞痛、Ⅱ型糖尿病，以及神经退行性病变［1］。原发性高血压是全球范围的慢性心血管疾病，是脑卒中和冠心病发病及死亡的主要危险因素。高血压患者伴有血流动力学异常（血压升高、心率增快）［2］，长期异常的血流动力学将导致患者出现多种并发症，如冠心病、肾衰、中风等［3］，运动耐力下降并出现认知功能障碍，而认知功能障碍又与老年痴呆密切相关。降压药物虽然能够控制血压水平，但副作用大，同时并不能降低高血压患者痴呆的发生率［4］。因此，如何有效改善老年高血压患者认知功能障碍并提高其生活质量，是亟待解决的课题。研究发现运动康复，特别是长期有氧训练可有效降低高血压患者血压水平，但运动对认知功能的影响鲜有关注。本研究旨在探讨3个月有氧训练对老年原发性高血压患者血流动力学、运动能力和认知功能的影响，以期为此类人群制定有针对性的运动康复处方提供理论支持。

1 研究对象和方法

1．1 对象与分组

纳入标准：年龄＞60岁，男性，原发性高血压；同意参加本项研究；国际通用的简易智力状况量表（minimental state examination，MMSE）评分＞24分。排除标准：收缩压≥180 mmHg和／或舒张压≥110 mmHg的3级高血压患者、继发性高血压、有严重合并症者、由于运动系统疾病而造成运动受限者、实验期间除常规降压药物外使用其他药物或营养补剂者、实验前6个月内有规律运动习惯者，以及长期吸烟嗜酒者。

将符合标准的92名受试对象按照随机原则分为安静对照组和有氧训练组，每组样本量均n＝46。安静对照组维持原有生活习惯，有氧训练组进行为期3个月低强度有氧训练。在实验期间，所有受试对象遵照医嘱服用相应的降压药物，不得随意更换药物种类和剂量，并每天填写运动与药物使用日志。

1．2 实验总体设计

所有受试对象首先进行人体测量学参数测定（年龄、身高、体重、BMI等），而后利用递增负荷跑台运动实验进行最大有氧运动能力（即V·O2max）测定。3 d后测定血流动力学（心率和血压）和认知功能。次日开始，有氧训练组进行为期3个月低强度有氧训练。最后一次实验结束后2 d，所有受试对象再次返回运动生理学实验室测定上述指标。

1．3 最大有氧运动能力测试

用递增负荷电动跑台运动实验测定受试者的最大有氧运动能力，即最大摄氧量（maximal oxygen intake，V·O2max）。坐位安静休息10～15 min后测定静息心率（Polar FT1，芬兰）以及收缩压和舒张压（标准台式水银血压计）。准备活动（慢跑和拉伸）进行10～15 min后，以1 km／h的速度适应跑台2 min，随后利用软件内置的改良布鲁斯方案进行跑台实验：初始负荷为1．5 km／h（坡度设置为0%），每3 min递增3%（表示跑台倾斜坡度的正切值），速度保持不变。用运动心肺代谢系统（CortexⅡ，德国）测定摄氧量（oxygen uptake，VO2）、二氧化碳呼出量（volume of carbon dioxide output，VCO2）、呼吸交换比（respiratory exchange ratio，RER＝VCO2／VO2）等参数，记录每级运动负荷的心率和血压值，同时受试者按照自感疲劳分级（ratings of perceived exertion，RPE）评分表（6～20级）记录疲劳程度。达到以下4个标准中的3个即可终止实验：RER≥1．15，心率≥180 b／min或随着运动负荷增加心率不再增加，出现摄氧量平台（即相邻两次运动负荷VO2的差别在150 mL／min以下），受试者主诉力竭，此时的VO2值即为V·O2max，同时记录力竭时间和力竭距离，并描计递增负荷运动实验中的心率曲线、血压曲线和RPE曲线。

1．4 认知功能测定

使用中国科学院心理研究所李德明教授编制的《基本认知能力测验》软件，测试实验者的基本认知功能。所有测验均在计算机上完成。该测验包括7个部分：1）数字拷贝，记录反应时；2）汉字比较，记录反应时；3）心算，记录测验成绩和完成时间，以测验成绩除以完成时间表示心算效率；4）汉字旋转，记录测验成绩和完成时间，汉字旋转效率以测验成绩除以完成时间来表示；5）心算答案回忆，记录数字工作记忆广度；6）双字词再认，满分20分；7）无意义图形再认，满分20分。其中1）和2）检测知觉速度，3）代表心算效率，4）反映空间表象效率，5）表征工作记忆能力，6）和7）考查字词记忆和图形记忆能力。由各分测验的原始结果从量表分换算表中查出各分测验的量表分：知觉速度、心算效率、空间表象、工作记忆、记忆再认和总成绩共6个得分。

1．5 运动处方的制定和实施

有氧训练组进行有氧健身跑训练，运动强度采用渐进模式，即前1个半月强度为50%～60%V·O2max对应的心率，后1个半月增加至60%～70%V·O2max，每次运动时间约为1 h，训练程序包括准备活动阶段、正式训练阶段和整理活动阶段。运动过程中用遥测心率表（Polar FT1，芬兰）实时监测心率，以控制运动强度在靶心率范围内。运动前进行10～15 min准备活动（拉伸和慢跑）以避免肌肉拉伤，运动后进行8～10 min整理运动（主要肌肉群的拉伸练习）以减轻延迟性肌肉酸痛。运动前对运动处方的各要素及注意事项进行详细讲解，保证受试者运动适当。同时，在运动过程中由两名医务人员全称全程监测以避免发生意外。服用降压药物与运动时间错开。运动过程中受试者若出现不适如心悸、呼吸困难、胸闷应立即停止运动。

1．6 数据统计和分析

统计软件为SPSS 15．0。数据以“均数±标准差”表示。组间比较使用独立样本t检验，组内实验前后比较使用配对t检验。显著性差异定为P＜0．05。

2 结果

2．1 受试者基线特征

实验前，两组受试者基线变量（即年龄、身高、体重、BMI等参数）间均无统计学差异（P＞0．05），两组受试者之间具有可比性（表1）。

表1 受试者基线变量特征

2．2 血流动力学的变化

实验前两组心率和血压均无显著性差异（P＞0．05）。实验后，有氧训练组心率、收缩压和舒张压均显著性下降（P＜0．05）；而安静对照组各参数的变化均无统计学意义（P＞0．05）（表2）。

表2 血流动力学的变化

2．3 运动能力的变化

实验后，有氧训练组递增负荷运动至力竭时V·O2max、力竭时间和力竭距离均显著性升高（P＜0．05），递增负荷跑台运动实验过程中的心率曲线、收缩压曲线、舒张压曲线以及RPE曲线均产生右移（P＜0．05）；安静对照组各指标均无显著性变化（P＞0．05）（表3、图1～图4）。

2．4 认知功能的变化

实验前，两组各认知功能得分均无显著性差异（P＞0．05）。实验后，有氧训练组直觉速度得分、工作记忆得分和总得分均显著性升高（P＜0．05），心算速率、空间表象和记忆再认得分变化无统计学差异P＞0．05）；安静对照组各项认知能力参数的变化均无统计学意义（P＞0．05）（表4）。

表3 递增负荷试验中V·O2max、力竭时间和力竭距离的变化

图1 递增负荷运动实验中的心率曲线

表4 认知功能的变化

3 讨论

高血压患者安静血压和心率升高，长期异常的血流动力学将导致多种并发症如冠心病、肾衰、中风等［3］。规律运动不仅对血流动力学参数产生积极作用，而且能有效降低安静时的心率和血压水平。荟萃分析发现，长期规律有氧训练能使高血压患者收缩压下调8 mmHg，舒张压下降5 mmHg［5］，与抗高血压药物治疗的效果相似，且不产生明显的副作用。本研究中有氧训练组安静心率降低了5 b／min、收缩压和舒张压则分别下调9 mmHg和6 mmHg，与荟萃分析的结果类似。必须强调高血压治疗的积极作用根源于血压控制本身，一项多中心随访研究证实，即使安静时的收缩压和舒张压水平仅仅均降低3 mm-Hg，高血压患者出现心血管事件的几率将明显下降，如冠心病发病率下降5%、中风下降8%、全因死亡率（all-cause mortality）下降约4%［6］。有氧运动训练改善血流动力学异常的机理与抑制心脏重构、改善血管内皮紊乱、调节植物神经功能和骨骼肌代谢能力以及下调应激激素水平等有关［7］。

图2 递增负荷运动实验中的收缩压曲线

图3 递增负荷运动实验中的舒张压曲线

图4 递增负荷运动实验中的RPE曲线

高血压患者心血管系统机能减退，加之并发症和增龄等因素，造成患者运动耐力明显下降［8］，出现易疲劳、呼吸困难等症状，临床治疗效果不佳，严重影响患者的生活质量［9］。研究指出［8］，有氧训练能力是高血压患者预后的独立预测因子，提示提高高血压患者运动能力可降低死亡率并改善生活质量。本研究发现，递增负荷运动实验至力竭时，有氧训练组患者V·O2max、力竭时间和力竭距离显著增加，提示有氧训练显著提高了男性原发性高血压患者的极量有氧运动能力；与此同时递增负荷跑台运动实验过程中的心率曲线、收缩压曲线、舒张压曲线和RPE曲线均产生右移现象，说明3个月低强度有氧训练不仅改善了男性原发性高血压患者最大有氧训练能力，而且次极量运动时的生理反应相应减轻，即亚极量运动能力也得到改善。同时需要指出，约2个月的有氧训练可明显改善机体的有氧运动能力和心血管功能，但这种积极作用在停止训练后半月～1个月即逐步减退［10－11］，提示原发性高血压患者应长期保持规律运动习惯，在减少并发症出现的同时又能提高机体的运动能力和生存质量，进而改善病情和预后。

血压升高与阿尔海默病（Alzheimer’disease，AD）和血管性痴呆发病率增加呈正相关［12－13］。世界卫生组织推测次理想高血压（收缩压＞115 mm-Hg）是62%脑血管疾病的病因。此外，高血压还与认知功能障碍有关［14］，并且会因肥胖而加重，因此进一步增加了痴呆的风险。尽管高血压的药物治疗可以有效降低血压，但是最近的统计荟萃分析（meta-analysis）结果证实，降压药物治疗不能有效减少高血压患者痴呆的发生率。因此，如何有效改善老年高血压患者认知功能障碍并提高其生活质量，是亟待解决的课题。研究证实，降压治疗可降低高血压患者心血管疾病并发症，尤其是脑卒中的发生率［15］。研究发现，改变生活方式如饮食控制和运动（特别是有氧训练），能有效降低血压和体重，有可能预防AD的发生［16］。关于运动对老年高血压患者认知功能的影响鲜有关注，在本研究中，有氧训练组受试者知觉速度、工作记忆和总成绩显著提高，而认知功能中的其他方面无显著性改善。知觉速度代表神经传导效率或者神经细胞之间的联系效率，工作记忆体现对信息进行暂时性加工处理的能力，是一种短暂记忆［17］。因此可以推论有氧训练可改善高血压患者短暂信息处理能力，而对于思维能力、空间能力和记忆再认这样的高级复杂的认知能力无显著提高。上述现象可用Kramer等［18］提出的“选择性促进”假说来解释。该假说认为，随年龄增长大脑各区域脑组织容量的下降和神经认知功能的衰减程度是不一样的，因此运动（特别是有氧训练）对于认知能力的改善也应该是有选择性的。其中特别指出与执行控制能力相关的额叶脑区出现增龄性萎缩最为严重，因此在运动干预中相关的认知能力改善最为明显。

有氧训练改善认知功能的机制尚不清楚。由于中枢神经系统中海马回的主要功能是处理信息形成短暂记忆［19］，推测有氧训练通过改善老年高血压患者海马功能实现短暂信息处理能力的提高。高血压可加速AD发病，长期高血压可以引起大脑白质和海马损伤，导致患者罹患痴呆的风险增加［20］。有氧训练可改善心血管功能，降低血压，改善脑血液循环，促进血管生成，从而降低AD发生［21］。此外，氧化应激在心血管疾病和高血压的发病过程中起重要作用，并可以造成端粒缩短或者功能失调［22］。端粒缩短将导致细胞抗氧化应激力和细胞协调能力降低，最终导致衰老、心血管疾病和神经损伤。而有氧训练上调抗氧化酶活性提高抗氧化能力，减少氧化应激和炎症对细胞端粒的损伤，从而对神经细胞发挥保护效应［23］。此外研究还指出，补充脑源性神经营养因子水平（BDNF）可增加大鼠海马齿状回细胞增殖和生存，并且提高其水迷宫评分［24］，胰岛素样生长因子（IGF-1）则可促进脑神经元分化和生长，延缓脑衰老［25］，运动则可通过BDNF和IGF-1两条途径改善认知功能［26］。针对人体神经影像的研究结果显示［27］，运动能力提高可改善大脑前叶白质的完整性，增加灰质的体积，推测这种解剖结构的改变可能是运动改善老年原发性高血压患者认知能力的另一机制。

4 结论

研究结果证实，老年男性高血压患者经过3个月低强度有氧训练后，安静心率和血压水平降低，递增负荷跑台运动实验过程中的力竭时间、力竭距离和V·O2max增加，心率曲线、血压曲线和RPE曲线右移，认知能力测验中知觉速度、工作记忆和总成绩显著提高，因此长期有氧训练能够改善老年男性高血压患者血流动力学异常，提高运动能力和认知功能中的短暂信息处理能力。

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责任编辑：郭长寿

Improvement of Aerobic Exercise of 3 M onths on Hemodynam ics，Exercise Capacity and Cognitive Function in Old Essential Hypertension Patients

WANG Chenyu
（Department of P．E．，Zhengzhou Institute of Aeronautical Industry Management，Zhengzhou 450015，Henan，China）

Objective：To evaluate the effects of 3months aerobic exercise on hemodynam ics，exercise capacity and cognitive function in oldmale essentialhypertension patients and provide evidence for specialexercise prescription．Methods：Ninetytwo old male essential hypertension patients（60～70 years）were random ly divided into aerobic exercise group（n＝46）and sedentary control group（n＝46），in which the former conducted aerobic exercise of 3months and the lattermaintained routine lifestyle．Rest heart rate and blood pressure by routine methods，maximal oxygen uptake（V·O2max），exhaust time，exhaust distance，curve of heart rate，blood pressure and rating of perceived exertion by graded exercise testand elementary cognitive function（including perception speed，mental arithmetic，spatial image，working memory，memory recall and total score）by software testing weremeasured before and after the experiment．Results：There was no change of all indicators in sedentary control group（P＜0．05）．While in aerobic exercise group，compared w ith pre-test，rest heart rate，systolic pressure and diastolic pressure reduced（P＜0．05）；during graded exercise test，V·O2max，exhaust time and exhaust distance raised（P＜0．05）and curve of heart rate，blood pressure and rating of perceived exertion shifted right（P＜0．05）；in cognitive function test，perception speed，working memory and total score increased（P＜0．05）．Conclusion：Long-term aerobic exercise improved hemodynam ics abnormality and enhanced transient information processing power of exercise capacity and cognitive function in old male essential hypertension patients．

aerobic exercise；hypertension；exercise capacity；hemodynamics；cognitive function

G804．5

A

1004－0560（2015）06－0091－06

2015-08-25

2015-09-26

2015年河南省重大科技攻关项目，编号：152102310372。

王晨宇（1975—），男，副教授，博士，主要研究方向为运动与身体功能恢复。