12周运动干预对40～49岁男性安静时心率变异性的影响

黄剑雅曹建民苏浩林家仕谢敏豪

1江苏省体育科学研究所（江苏南京210033）2北京体育大学3集美大学体育学院4国家体育总局运动医学研究所

12周运动干预对40～49岁男性安静时心率变异性的影响

黄剑雅1，2曹建民2苏浩2林家仕3谢敏豪4

1江苏省体育科学研究所（江苏南京210033）2北京体育大学3集美大学体育学院4国家体育总局运动医学研究所

目的：探寻改善40～49岁男性安静时HRV的最佳运动干预方式。方法：将40～49岁男性受试对象随机分为3组：对照组（n=9）、小量组（n=7）、大量组（n=8），进行为期12周不同运动耗能量（1200kal/wk或2000kcal/wk）的运动干预。运动干预前后使用Omegawave测试系统测试各组受试者安静时HRV时域指标：正常窦性R-R间期的标准差（SDNN）、相邻N-N间期差值均方根值（RMSSD）、相邻间期差值的标准差（SDSD）、相邻NN之差＞50ms的个数占总窦性心搏个数的百分比（PNN50）；HRV频域指标：总功率（TP）、高频率范围内的功率（HF）、低频率范围内的功率（LF）、极低频范围内的功率（VLF）、LF与HF之比（LF/HF）、标化的HF功率（HFnorm）、标化的LF功率（LFnorm）。对各组指标值及运动干预后增量进行比较分析。结果：（1）大量组运动干预后SDNN、RMSSD以及TP、HF显著高于运动干预前（P＜0.05），LF/HF显著低于运动干预前（P＜0.05）；小量组运动干预前后各指标均无显著性变化。（2）大量组SDNN、RMSSD增量非常显著高于对照组（P＜0.01）、显著高于小量组（P＜0.05），TP增量显著高于对照组和小量组（P＜0.05），HF增量非常显著高于对照组（P＜0.01）、显著高于小量组（P＜0.05），LF/HF增量显著低于对照组及小量组（P＜0.05）。结论：（1）12周强度为65%～80%VO2max、运动耗能量为1200kcal/wk的运动干预对40～49岁男性的HRV无显著影响。（2）12周强度为65%～80%VO2max、运动耗能量为2000kcal/wk的运动干预可以有效改善40-49岁男性的HRV。

运动干预；男性；安静；心率变异性

心率变异性（heart rate variability，HRV）能够反映自主神经活性、定量评估心脏交感和迷走神经张力及平衡性，可成为一种研究工具和评估技术［1］。大量的前瞻性研究发现，低水平的HRV与猝死、全因死亡率以及心血管疾病的风险增加有关。增加体力活动水平可降低安静时的心率、增加迷走神经张力［2］，规律的运动可降低心血管风险因素以及死亡率。运动可以引起机体产生中枢适应（包括心输出量、血容量、舒张期充盈的增加和左心室肥厚）以及骨骼肌系统等外周适应。这些适应是机体通过复杂的新陈代谢以及神经体液调节的变化诱导产生的，包括自主神经功能系统的改变。

尽管大量研究试图通过运动干预来改善HRV，但运动刺激量（运动强度、持续时间、运动频率）和HRV产生适应性变化之间的剂量效应关系还不清楚。运动干预研究结果不一致的原因可能是运动干预试验控制的不严格，受试者年龄、运动干预持续时间、运动强度、运动量以及运动形式等存在着不一致。本研究通过对40～49岁男性进行12周不同运动量（1200 kcal/wk和2000 kcal/wk，强度均为65%～80%VO2max）的运动干预，探寻改善HRV的最佳运动干预方式，为大众健身提供科学依据。

1　研究对象

研究对象的筛选标准：（1）居住在城市的人群；（2）40～49岁男性；（3）不吸烟或戒烟半年以上者；（4）无心血管、肺脏和（或）代谢疾病的症状或体征；（5）不经常进行规律性体力活动或健身运动（以一周不超过3次，每次30 min为判定标准）。

所有参加试验的受试者均签署知情同意书，随机分为三组：不运动组、小量组、大量组。最终完成运动干预试验的24名受试者基本情况：年龄44.58±3.8岁，身高171.41±5.2 cm，体重75.1±10.2 kg，BMI 25.6± 2.8 kg/m2，腰围87.7±8.8 cm。

2　研究方法

2.1HRV测试——Omegawave测试系统

2.1.1测试仪器和方法

HRV测试采用美国Omegawave测试系统。测试方法：令受试者仰卧，尽量保持周围环境安静、温度适宜。连接V2、右V3、V6三个胸导联和4个肢体导联（R、L、F、N）测试心电图。收集5分钟时长的心电。采集信号经带有心率变异性分析软件的Omegawave sport technology system处理分析。

2.1.2测试指标

HRV时域指标：正常窦性R-R间期的标准差（SDNN）、相邻N-N间期差值均方根值（RMSSD）、相邻间期差值的标准差（SDSD）、相邻NN之差＞50 ms的个数占总窦性心搏个数的百分比（PNN50）。

HRV频域指标：总功率（TP）、高频率范围内的功率（HF）、低频率范围内的功率（LF）、极低频范围内的功率（VLF）、LF与HF之比（LF/HF）、标化的HF功率（HFnorm）、标化的LF功率（LFnorm）。

2.2运动干预方案

2.2.1分组与运动干预方案

受试对象随机分为三组：不运动组、小量组、大量组。不运动组不进行运动干预，保持既往体力活动水平；小量组进行跑步运动干预，计划运动耗能量的设定参考美国卫生局建议［3］的最低推荐运动耗能量1200 kcal/wk，相对耗能量为14 kcal/kg·wk；大量组进行跑步运动干预，计划运动耗能量参考Sesso等［4］的研究，即引起获得心血管健康收益的最佳运动耗能量2000 kcal/ wk，相对耗能量为23 kcal/kg·wk。研究表明65%～80% VO2max的运动强度是治疗心血管疾病的传统强度，以此强度运动对心血管疾病最有利［5］，因此，本研究的运动强度设定为65%～80%VO2max。根据受试者的个人体重、运动测试的VO2max以及吸氧量与能量消耗量之间的换算关系（每吸入1L的氧量相当于消耗5kcal的能量）得出周运动时间。

2.2.2运动干预过程时间和场地控制

运动场地为标准400米跑道，干预持续12周，每次运动时间根据受试者的生活习惯安排，在专人监督下进行。运动开始前和结束后需有热身和放松阶段，运动过程中佩戴加速度计（OMRON HJA-350IT三轴加速度计，日本）和心率表（RS600polar，芬兰），运动结束后，导出计步器数据中每次运动的耗能量。运动干预过程中，运动量通过运动距离和时间控制，强度通过靶心率控制，靶心率计算公式为：%HRmax=0.7305×（% VO2max）+29.95［6］，其中，HRmax=220－年龄。

2.3数据统计

所有数据采用SPSS17.0统计软件包和Microsoft Excel 2003进行统计学处理，结果用平均数±标准差（¯±s）表示。采用paired-t Test对运动干预前后的各相关指标变化进行比较分析，采用one way ANOVA对各组间差值变化进行比较分析。

3　结果

3.1运动干预情况

不同组别的运动干预计划和实际运动耗能量统计分析结果见表1。小量、大量组运动耗能量分别为1049 kal/wk和2083 kal/wk，实际运动量约14 km和21 km，实际运动时间约132 min和178 min，运动次数相差不大。

表1　运动干预计划、实际运动情况

3.2运动干预前后HRV时域指标的变化情况（表2）

小量组运动干预后HRV时域指标有所增加，但无显著性。大量组干预后HRV时域指标中的SDNN、RMSSD与运动干预前相比显著性增加（P＜0.05），SDSD、PNN50有上升趋势，但无显著性差异。

大量组SDNN差值和RMSSD差值均非常显著高于对照组（P＜0.01）、显著高于小量组（P＜0.05），SDSD差值和PNN50差值与另两组无显著性差异。小量组的各时域指标差值均与其它组无统计学差异。

表2　运动干预前后HRV时域指标变化情况

3.3运动干预前后HRV频域指标的变化情况（表3）

小量组HRV各频域指标除了LF/HF、VLF下降以外，运动干预后与运动干预前相比均出现上升的趋势，但均无显著性差异。大量组运动干预后的TP、HF显著高于运动干预前（P＜0.05），LF/HF显著低于干预前（P＜0.05）。其它指标运动干预后出现上升趋势，但与干预前无显著性差异。

大量组TP差值显著高于对照组以及小量组（P＜0. 05），HF差值非常显著高于对照组（P＜0.01）、显著高于小量组（P＜0.05），大量组LF/HF差值显著低于对照组以及小量组（P＜0.05）。其余指标差值组间无显著性差异。

表3　运动干预前后HRV频域指标变化情况

4　讨论

随着年龄的增长，HRV呈现出下降的趋势，对中老年人进行运动干预可以改善其由于年龄增长而导致的HRV下降。流行病学横断面研究发现，经常参加运动健身的人群比惯于久坐的人群具有较高的交感神经和副交感神经调节功能［7］。本研究对40～49岁的男性进行为期12周的运动干预后，发现仅有大量组的心率变异性指标有所改善，主要表现为HRV时域指标中的SDNN、RMSSD以及频域指标中的TP、HF。

Albinet等［8］研究12周有氧运动和拉伸训练（3次/周，40分钟/次，强度为60%HRR）对24名年龄为65～78岁静坐少动男女HRV指标的影响，结果发现12周的有氧运动能够显著改善HRV时域指标中的SDNN、RMSSD指标。Melanson等［9］对年龄为36.6岁的11名静坐少动男性进行16周的运动干预（3次/周，一次30分钟，强度为80%HRR），结果发现，运动干预组第12周的PNN50、RMSSD显著高于运动干预前（P＜0.05）。以上研究与本研究大量组的结果一致。可能原因为：首先，受试对象均为中老年人。一些研究认为［10］：运动干预不能大幅度改善HRV基础值本身就很高的个体（例如健康的年轻人），运动对迷走神经产生的有益影响将被削减。而低水平迷走神经张力的个体经过运动训练后可能会出现迷走神经张力的增强。其次，运动强度与本研究的强度相类似，均达到中等至大强度。Levy等［11］的运动干预时间达到6个月，而本研究与Albinet［8］以及Melanson等［9］研究的运动干预持续时间相似，均为12周左右，且都产生良好的效果，所以推测12周的运动干预就足以改善HRV时域指标，其中以SDNN、RMSSD表现最为明显。此外，本研究中虽然小量组的运动强度与大量组一致，均为65%～80%VO2max，但干预后HRV时域指标却无显著性的变化，由此说明，改善HRV时域指标需要运动量的积累。

此外，大量组运动干预后HRV频域指标也发生了一系列的变化。Melanson等［9］的研究中发现，虽然整个运动干预周期为16周，但是在12周时，HF指标已经显著地高于运动干预之前，且在12周后达到平台期。出现这种情况的原因可能是机体对运动干预的适应，需要给予进一步的刺激（增加频率、持续时间或者强度）才能产生更进一步的改善。以上研究结果与本研究中大量组的研究结果相一致。也有一些研究认为运动干预对HRV频域指标没有影响。Degeus等［12］对25～40岁静坐少动人群实施几个月的运动干预后发现HRV频域指标没有发生变化，分析原因是运动干预计划没有严格控制，受试者在运动干预期间由自己选择运动频率，且运动形式多样化。心脏接受迷走神经和交感神经的双重调节，交感神经张力的升高和迷走神经张力的下降，都会引起心室发生室颤的阈值下降，引发心动过速和猝死。因此，提高迷走神经张力可以增强迷走神经对心脏的保护作用［13］。综上所述，大剂量（2000 kcal/ w）、强度为65%～80%VO2max的运动干预可以改善40～49岁男性HRV频域指标中的TP、HF。

虽然有关运动改善心率变异性的研究报道较多，但运动干预改善心率变异性的机制却尚不清楚。目前研究中已存在有力证据证明运动训练可以保持自主神经系统的健康。例如，运动可以对抗与年龄有关的压力感受器反射功能的下降，而且两者之间可能还存在一定的“剂量-效应”关系，与静坐少动的中老年人相比，参与中等强度运动或体力活动水平较高者以及规律参加耐力运动训练者压力反射功能较高。压力反射功能的改善在一定程度上可以被表述为心率变异性的改善，可能是由于血管的扩张性增强以及颈动脉窦和主动脉弓压力敏感性区域信号传导增强，此外，也表示脑干心血管区整合能力有所改善。

中等强度的运动、耐力运动和高水平的体力活动可以预防与年龄有关的压力反射功能障碍。处于耐力运动训练状态或者高水平的体力活动时，内皮功能和迷走神经张力（HRV增加）增强，如果大血管保持一定的顺应性，交感神经活动兴奋时产生的影响就会得到缓冲。此外，运动还可以防止体重增加和内脏肥胖，从而改善年龄增加有关的肌肉交感神经活性的钝化［14、15］。

5　结论

（1）12周强度为65%～80%VO2max、运动量为1200 kcal/w的运动干预对40～49男性安静时HRV无影响。（2）12周强度为65%～80%VO2max、运动量为2000 kcal/w的运动干预可以有效改善40～49岁男性安静时的HRV。

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The Effect of 12-week Exercise Intervention on the Resting HRV of Chinese Men Aged 24 to 49

Huang Jianya1，2，Cao Jianmin2，Su Hao2，Lin Jiashi3，Xie Minhao4
1 Jiangsu Provincial Institute of Sports Science，Nanjing，China 210033 2 Beijing Sport University，Beijing，China 100084 3 College of Physical Education，Jimei University，Fujian，China 361021 4 National Institute of Sports Medicine，Beijing，China 100061

Cao Jianmin，Email：bsucaojianmin@aliyun.com

Objective To explore the optimal exercise intervention for improving resting HRV of Chinese men.Methods Twenty four men，aged 24 to 49 years，were randomly divided into control group（C，n=9），low exercise volume group（LV，n=7），and high exercise volume group（HV，n=8）.The subjects in groups LV and HV ran respectively at the energy expenditure levels of 1200 kcal/wk（or 14 kcal/kg·wk），and 2000 kcal/wk（or 23 kcal/kg·wk）for 12 weeks.Their heart rate variability（HRV）was tested before and after the exercise intervention.Results（1）The DNN，RMSSD，TP，and HF were significantly higher and LF/HF significantly lower after the intervention than that before the intervention in group HV（P＜0.05），while they remained unchanged in group LV after the intervention.（2）The increases in SDNN，RMSSD，TP，HF were significantly greater，and LF/HF was significantly lower in group HV after the intervention than in group LV and group C（P＜0.05 and P＜0.01）.Conclusion The resting HRV of Chinese men aged 24 to 49 improves significantly through 12-week exercise at the energy expenditure level of 2000 kcal/w，while remains unchanged at the level of 1200 kcal/wk.

exercise intervention，energy expenditure，HRV

2015.01.23

国家科技支撑计划资助项目（2006BAK33B02）

曹建民，Email：bsucaojianmin@aliyun.com