16周有氧运动对中老年baPWV及ABI的影响*

李宁川，尹夏莲，韦秀霞，陆 伟，沈诗文，肖 浪，胡玉龙

（1.扬州大学体育学院，江苏扬州225127；2.苏州市高新区实验初级中学，江苏 苏州215011）

动脉硬化（atheriosclerosis，AS）是动脉的一种非 炎性病变，AS通常是在青少年时期发生，随年龄增长而出现的血管疾病，至中老年时加重、发病。近年来高血压伴冠状动脉粥样硬化在我国逐渐增多，动脉内皮功能损伤、脂质沉积等更是加剧动脉硬化进程，其斑块破裂也是引起多种心脑血管疾病的病理生理基础，严重危害人类健康，成为中老年人死亡的主要病因之一。肱踝动脉脉搏波传导速度（brachialankle pulse wave velocity，baPWV）是评价动脉血管弹性和硬度、判断早期动脉硬化程度的一个无创性检测指标；踝臂血压指数（ankle brachial index，ABI）指踝关节收缩压与肱动脉收缩压的比值，可以判断下肢动脉血管狭窄、阻塞及钙化情况，是评价外周动脉硬化的无创检测技术［1］。老年高血压患者ABI降低与冠心病、脑卒中患病明显相关［2］。研究表明TC、LDL-C、LDL-C／HDL-C比值均与颈动脉内中膜厚度有关，而中膜增厚是动脉粥样硬化的亚临床表现［3］，而脉压是中老年高血压患者动脉硬化性肾动脉狭窄的新发危险因素［4］。本研究分析有氧运动前后中老年人血压、血脂、baPWV、ABI及脂质过氧化情况，探讨中等强度有氧运动对中老年人动脉硬化的干预作用及相关机理。

1 对象与方法

1.1 研究对象

本研究从扬州市兰苑社区血压偏高或不超过Ⅱ期高血压值高血压（Ⅱ级高血压指收缩压160～179 mmHg）的中老年人群27人（其中男7名，女20名），年龄（55～68）岁，平均年龄为（62.70±3.26）岁；受试者血脂和舒张压（diastolic blood pressure，DBP）处于正常范围的上限临界状态、收缩压（systolic blood pressure，SBP）处于高血压状态。受试者以前均无锻炼习惯，按照个人爱好以及体质状况锻炼方式分为太极拳、广场舞。每种运动方式都有2～3名体育专业本科学生进行指导，运动干预期间不改变受试者的饮食、生活习惯，根据血压情况咨询医生后适量控制降压药的用量。

1.2 研究方法

1.2.1 血样采集与处理 受试者签署知情同意书后，于试验前1日、8周末和16周末上午7点抽取清晨安静空腹状态下静脉血5 ml，3 500 r／min离心15 min，分离血清后冷藏，待测定各指标。

1.2.2 运动处方的制定 根据运动前受试者测得的靶心率［靶心率 ＝（220-年龄）×60%～70%］、自我疲劳分级制定个体的运动强度，试验过程中佩带遥测心率仪（polar，芬兰）监测心率以调控运动强度。每天运动1 h，包括10 min准备活动，40 min锻炼时间，10min整理活动，每周运动6次，锻炼时间集中在pm 7：00-8：00。选择地面平坦、较为安静、空气较好的地方进行锻炼，雨天改在室内开展；非锻炼时间嘱其不再参加额外的体育锻炼。

1.2.3 检测指标与方法 分别测试锻炼前和锻炼后8周末、16周末SBP、DBP、左肱踝动脉脉搏波传导速度（L--baPWV）、右肱踝动脉脉搏波传导速度（R-baPWV）、左踝臂血压指数（L-ABI）和右踝臂血压指数（R-ABI）。每次的测试时间均为 am 7：00--11：00之间，测试时要求受试者安静15 min、仰卧空腹、单衣。采用全自动动脉硬化检测仪（Omron，BR-203RPE III）测定PWV和ABI、台式汞柱血压计测量受试者安静血压。全自动生化分析仪（mindray，BS-180）检测甘油三酯（total triglycerides，TG）、总胆固醇（total cholesterol，TC）、高密度脂蛋白胆固醇（high density lipoprotein cholesterol，HDL-c）、低密度脂蛋白胆固醇（low density lipoprotein cholesterol，LDL-c）。TC和TG采用酶比色法，HDL-c和LDL-c采用选择性沉淀法；血清总超氧化物歧化酶（total superoxide dismutase，T-SOD）、血清谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）、丙二醛（malondialdehyde，MDA）采用化学比色法测定，试剂盒由南京建成生物工程研究所提供。

1.3 数据处理与统计分析

用SPSS 21.0软件对实验结果进行统计学分析，实验结果用均数±标准差（）表示，并采用重复测量方差分析配对T检验进行分析比较。

2 结果

2.1 受试者肱踝动脉脉搏波传导速度的变化

8周中等强度有氧运动锻炼后，R-baPWV呈显著性下降（P＜0.01），L-baPWV有下降趋势但无统计学意义；与锻炼前相比，16周的有氧运动锻炼后，L-baPWV、R-baPWV都呈显著性下降（P＜0.01）；与运动8周末相比，运动16周末 L-baPWV、R-baPWV都呈下降趋势但无统计学意义（表1）。

Tab.1 The changes in brachial-ankle pulse wave velocity postexercise（mm／s，珋，n＝27）

Tab.1 The changes in brachial-ankle pulse wave velocity postexercise（mm／s，珋，n＝27）

L-baPWV：Left brachial-ankle pulse wave velocity；R-baPWV：Right brachial-ankle pulse wave velocity**P＜0.01 vs before exercise

Group L-baPWV R-baPWV Pre-exercise 1452.19±198.81 1473.70±224.60 By the end of8th week 1423.19±211.64 1408.30±218.00**By the end of16th week1394.30±246.01**1369.63±238.24**

2.2 受试者踝臂血压指数的变化

进行8周的有氧运动锻炼，L-ABI略有下降，而R-ABI明显低于运动前（P＜0.05）；16周有氧运动锻炼后，L-ABI、R-ABI均明显下降（P＜0.01）；与 8周相比，16周运动锻炼后ABI都有下降趋势，但无统计学意义（表2）。

Tab.2 The changes in ankle brachial index post-exercise（，n＝27）

Tab.2 The changes in ankle brachial index post-exercise（，n＝27）

L-ABI： Left ankle brachial index； R-ABI： Right ankle brachial index*P＜0.05，**P＜0.01 vs pre-exercise

Group L-ABI R-ABI Pre-exercise 1.18±0.11 1.21±0.09 By the end of8th week 1.17±0.07 1.17±0.08*By the end of16th week1.13±0.07** 1.15±0.06**

2.3 受试者血压以及脉压差的变化

与运动前相比：运动8周末SBP和DBP均出现显著降低（P＜0.05，P＜0.01），而脉压差有下降的趋势但差异不显著；运动16周末受试者SBP、DBP均出现显著降低（P＜0.01），且脉压差也有明显降低（P＜0.05）。与运动 8周末相比，16周运动后SBP、DBP、脉压差均有所降低，但无统计学意义（表3）。

2.4 受试者血脂含量的变化

与运动前相比，运动8周末、16周末TC、LDL-c含量均显著降低（P＜0.01），HDL-c含量略升高而TG略下降但都无统计学意义。与运动8周末相比，运动16周后TC、LDL-c含量略有降低，HDL-c和TG略有升高，但均无统计学意义（表4）。

2.5 受试者血清SOD、GSH-Px及MDA的改变

与运动前相比，运动8周末血清 SOD、GSH-Px活性、MDA含量无明显差异；运动16周末血清SOD、GSH-Px活性显著升高，MDA含量显著下降（P＜0.01）。与运动8周末相比，运动16周末血清 SOD活性与 GSH-Px活性显著升高（P＜0.05，P＜0.01），血清 MDA含量显著下降（P＜0.01，表 5）。

Tab.3 The changes in blood pressure post-exercise（mmHg，珋，n＝27）

Tab.3 The changes in blood pressure post-exercise（mmHg，珋，n＝27）

DBP：Diastolic blood pressure；SBP：Systolic blood pressure；PP：Pulse pressure*P＜0.05，**P＜0.01 vs pre-exercise

Group SBP DBP PP Pre-exercise 141.61±8.43 85.62±8.17 56.24±9.19 By the end of the 8th week 132.65±9.90** 80.27±6.14* 53.15±8.26 By the end of the 16th week 127.65±9.49** 77.95±7.63** 51.23±9.51*

Tab.4 The changes in level of serum lipids post-exercise（mmol／L，珋，n＝27）

Tab.4 The changes in level of serum lipids post-exercise（mmol／L，珋，n＝27）

TG：Total triglycerides；TC：Total cholesterol；HDL-c：High density lipoprotein cholesterol；LDL-c：Low density lipoprotein cholesterol*P＜0.05，**P＜0.01 vs pre-exercise

Group TG TC HDL-c LDL-c Pre-exercise 1.75±1.21 5.67±0.83 1.41±0.24 3.09±0.61 By the end of the 8th week 1.64±1.09 5.27±0.82** 1.46±0.32 2.63±0.71**By the end of the 16th week 1.60±1.25 5.14±0.84** 1.48±0.32 2.41±0.67**

Tab.5 The changes in serum level of SOD，GSH-Px，MDA post-exercise（，n＝27）

Tab.5 The changes in serum level of SOD，GSH-Px，MDA post-exercise（，n＝27）

SOD：Superoxide dismutase；GSH-Px：Glutathione peroxidase；MDA：Malondialdehyde**P＜0.01 vs pre-exercise； ＃P＜0.05，＃＃P＜0.01 vs by the end of exercise for 8 week

Group SOD（U／ml） GSH-Px（U／ml） MDA（nmol／ml ）Pre-exercise 90.61±3.73 223.08±23.55 4.40±0.49 By the end of the 8th week 92.91±3.17 230.08±27.46 4.01±0.73 By the end of the 16th week 96.31±2.81**＃ 264.40±39.79*＃＃ 3.79±0.63**＃＃

3 讨论

有氧运动8周末，受试者SBP显著降低、DBP明显下降；而运动16周末，受试者SBP、DBP均出现显著降低，这与很多学者研究一致［5，6］。有学者认为，约40%的高血压患者可以采用以运动为主的非药物方式治疗［7］。高血压患者经长期有氧运动后，通过调节情绪、减轻焦虑影响儿茶酚胺及肾素血管紧张素系统，进而使神经体液、血液动力等发生改变，减小了外周阻力，降低了对血管壁的侧压力，从而起到降压作用。另外，研究表明16周有氧运动后脉压差明显下降，显示长期有氧运动血管弹性得到改善，也有利于血压趋于正常。

受试者为中老年血压偏高或轻度高血压患者，但从其血脂情况看，TG、TC、LDL-c都处于正常范围的高值临界点且有部分受试者血脂偏高，TG异常升高导致血液游离脂肪酸升高，血液粘度增加，血管压力感受反射损害，引起血压升高；TC异常升高则易在血管壁沉积，诱发动脉血管硬化及高血压的发生，两者都加大心血管疾病的发生。王禾等［8］研究表明：AS大鼠进行4周和8周低水温游泳有提高HDL-c和降低LDL-c、TG、TC水平的作用。可见长期有氧运动可调节高血压患者脂代谢水平，有利于血压的稳定。

心脏收缩射血至大动脉，并以冲击波的形式向外周血管传播，即形成脉搏波，脉搏波在动脉里传播速度称作脉搏波传播速度。PWV虽然受性别、年龄、血压和心率等因素影响，但在这些因素稳定的情况下，PWV就可以代表动脉僵硬度的程度，而动脉僵硬度和动脉粥样硬化有强相关性［9，10］。baPWV正常值＜1 400 mm／s，大于该值提示全身动脉僵硬度升高，baPWV值越高，动脉血管弹性越差、硬性越高；反之，动脉血管弹性越好、动脉硬度越低［11］。本研究说明16周有氧运动降低了血管的硬度。张艺宏［12］对1 225名公务员baPWV进行了研究：中年男性公务员baPWV集中于1 100～1 500 cm／s范围，女性则集中于1 000～1 300 cm范围，baPWV与BMI、体适能相关，BMI高的人PWV更高，而体适能与baPWV呈一定的负相关，表现为体适能好的人baPWV略低。因此长期有氧运动可有效降低BMI，进而对降低 baPWV、改善血管弹性具有积极的意义。Hayashi［13］等让17名中年人进行16周中等强度运动锻炼，结果表明颈-股动脉PWV（CF-PWV）呈显著降低，而股-踝动脉（FA-PWV）无明显变化，推测有氧运动有增强中央动脉弹性的功效，但对外周动脉弹性的改善作用较小。Kakiyama等［14］研究发现，10名长期静坐的健康男性进行8周的耐力运动练习后ba-PWV显著降低，这种效应在运动停止4周后终止，ba-PWV值回到原基线水平。其结果表明：耐力运动练习可改善动脉血管顺应性或扩张性，但同时也提示：运动对于心血管疾病的改善需要长时间锻炼来维持。本实验结果验证了Kakiyama研究结论。

ABI确诊下肢外周血管病的敏感度及特异度均达95%以上，是判断下肢血管病变的可靠指标。动脉粥样硬化可累及全身多处血管，有症状的下肢外周动脉病是动脉粥样硬化的窗口标志，故ABI值也是反映动脉粥样硬化程度的客观、无创指标之一［15］。正常情况下肢动脉比上肢动脉粗壮，血压可比上肢略高，1993年美国心脏学会认为：ABI 0.9～1.3视为正常范围，下肢动脉阻塞或管腔狭窄，ABI就下降，若＜0.9则下肢动脉狭窄可能性增高，数值越低，阻塞程度就越重。ABI＞1.3为血管疑似钙化［1］。在本研究中，通过16周的锻炼后ABI进入正常范围。有研究报道，每天进行慢跑、快走、太极拳等有氧运动的时间不少于2.5 h的人群与缺乏运动的人群（每天锻炼时间 ＜0.5 h）的相比，baPWV和ABI的值均较低［16］。刘路等［17］研究得出不同体质水平的受试者baPWV和ABI指数等指标间存在着显著性差异，特别是体质水平检测结果不合格组的人群有动脉硬化的现象，说明这部分人群平时运动较少，需要加强锻炼，进而改善动脉硬化现象。熊康群［18］研究得出：ABI与 BMI、DBP、TC、HDL-c相关，高血压为低 ABI（ABI＜0.9）的主要影响因素之一。通过16周有氧运动使高血压患者血压得到明显降低，同时血管弹性也得到改善。

血浆LDL-c是肝组织中合成的内源性胆固醇的主要转运形式，其浓度升高被认为是冠心病和动脉粥样硬化形成的危险指标之一。而HDL-c通过促进胆固醇逆转运以清除动脉管壁多余的胆固醇，发挥其抑制AS病变形成的作用。因此本研究中受试者TG、TC、LDL-c都处较高值，可能是受试的中老年高血压患者血管硬度增加的原因之一，在经16周有氧运动后其脂质水平都有下降，特别是TC和LDL-c呈显著性降低。有研究得出长期有氧运动降低血液TC含量，特别是能降低 LDL-c含量，提高HDL-c含量，可以减少胆固醇在血管上的沉积，降低动脉硬化及高血压发病的风险。因此推测长期有氧运动降低血液中TC和LDL-c含量、提高HDL-c含量是改善高血压患者血管弹性降低baPWV和ABI的原因之一。

大量基础及临床研究认为，氧自由基参与AS发生、发展的整个过程。氧自由基对生物膜产生攻击作用，可以氧化构成生物膜的不饱和脂肪酸，损伤内皮细胞，形成脂质过氧化物如MDA等。过氧化物与NO发生快速反应形成过氧化亚硝酸盐，能够导致血小板功能失调，增加血管中血栓形成的可能性［19］。因此MDA为氧自由基导致血管内皮损伤的产物，其含量的高低直接反映机体内脂质过氧化状态。SOD是天然自由基清除剂，SOD通过抑制O2-的氧化修饰从而影响了动脉粥样硬化的形成［20］，8周或16周中等强度有氧运动对中老年人过氧化脂质有改善作用。张翔等［21］研究得出大黄素调节总抗氧化能力（total antioxidant capacity，T-AOC）、SOD和MDA水平，从而对大鼠动脉粥样硬化形成的干预作用。老年高血压患者抗氧化系统的活性降低，氧化损伤强度和速率增高，SOD、GSH-Px可以协同防止活性氧的损伤效应。因此，推测长期的有氧运动调节脂质过氧化可能是有氧运动有效干预高血压患者AS的另一原因，同时有氧运动也是降低血压、预防过量的氧自由基损伤血管内皮的有效手段。

通过16周有氧运动，可明显降低中老年人baPWV和ABI水平，调节血压、血脂及过氧化脂质水平，进而可能对动脉硬化程度起一定的改善作用。

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