运动习惯对新兵首次高强度训练后心肌损伤的影响

李 瑶，钟 勇，王永园，张 洁，吕 磊

0 引 言

军事训练可增加心排量和心肌收缩力，提高战士运动能力和耐力素质，但高强度军事训练可能引起运动性心脏损伤 (exercise-induced myocardial injury， EIMI)，导致恶性心律失常、心力衰竭甚至心源性猝死等心血管不良事件[1]。目前研究认为儿茶酚胺(catecholamine,CA)激增是急性心肌损伤主要生理病理基础之一，下丘脑-垂体-肾上腺素轴激活可释放大量CA，可通过直接的心肌毒性或微血管痉挛引起心肌顿抑，从而导致心肌损伤，引起心脏功能障碍[2]。但适量的运动负荷可以抑制神经体液分泌，诱导机体产生内源性保护作用，减轻心肌损伤。为提高作战能力，新兵接受高强度军事训练不可避免，但其入伍前运动习惯不尽相同，是发生EIMI的高危群体。有效防治军事训练致新兵EIMI，避免部队非战斗减员和潜在战斗力降低十分必要。因此，本研究对不同运动习惯的新兵首次进行5 km高长跑强度训练前后心肌损伤标记物和儿茶酚胺水平变化进行对比分析，旨在初步探讨运动习惯对运动性心肌损伤的影响及可能机制。

1 资料与方法

1.1 一般资料对某部队新兵进行体育活动等级量表(PARS-3)记名测评，通过评分评估新兵运动习惯。该量表由武汉体育学院梁德清等[3]根据日本桥本公雄制定的PARS-3修订出的适合国人使用的版本，从参加体育锻炼强度、时间、频率3方面考察，运动量=强度×时间×频率，强度与频率从由低到高的1～5级分别记1～5分，时间从由短到长的1～5级分别记0～4分，最高为100分，最低为0分。评分越高提示被测试者平素运动量越大，运动习惯越好。PARS-3评分≤19分者45名，为波动量组，评分≥43分者33名，为大运动量组，2组作为训练组均进行入伍后首次5 km长跑高强度训练，并均在30 min内完成。入组战士必须满足下列所有入选标准：①年龄≥18岁；②无基础心肺功能障碍；③能耐受5 km长跑高强度训练；④能独立完成量表测评；⑤能自愿并签署此试验的知情同意书。符合下列任何一项标准者需要被排除本研究：①经医师判定认为不适合参加本试验者；②未完成训练者；③明确心脏病病史者；④非高强度运动导致心肌损伤者(如病毒性心肌炎、呼吸道感染、消化道感染、急慢性肾小球肾炎、外伤等)；⑤合并焦虑、抑郁等心理障碍者。同时随机入组同期入伍新兵30名作为对照组，不参加本次训练，在避免外界刺激下保持静息状态30 min。本研究通过东部战区总医院临床试验伦理委员会伦理审查(批号：2020NZKY-019-01)。

1.2 方法留取对照组新兵静息状态前后30 min及训练组新兵训练前后30 min静脉血，标本采集后立即分离血清，-20 ℃冰箱保存，采用全自动生化分析仪(7600型，日本日立)检测血清肌钙蛋白I(TnI)、天门冬氨酸氨基转移酶(AST)、乳酸脱氢酶(LDH)、肌酸激酶(CK)、肌酸激酶同工酶(CK-MB)、缺血修饰蛋白(IMA)、肌红蛋白(MB)等心肌损伤标记物、白细胞介素6(IL-6)、超敏C反应蛋白(hs-CRP)、血糖水平；采用高效液相色谱法(赛默飞ultimate3000高效液相色谱仪)检测血浆肾上腺素(E)、去甲肾上腺素(NE)、多巴胺(DA)等儿茶酚胺(CA)水平。以对照组新兵静息状态后上述指标水平与静息状态前水平的差值、训练组新兵训练后上述指标水平与训练前水平的差值作为各项指标变化水平，对比分析3组新兵上述指标变化水平。

2 结 果

2.1 入组新兵基线数据比较大运动量组新兵训练前TnI和E均低于波动量组训练前水平(P<0.05)，3组新兵的身高、体重、体质指数、血压、心率及其余心肌损伤标记物和CA水平比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 入组新兵基线数据比较

2.2 对照组新兵静息状态前后生命体征、心肌损伤标记物、CA等水平变化 对照组30名新兵保持静息状态前后30 min的血压、心率及AST、LDH、CK、CK-MB、MB、TnI等心肌损伤标记物水平及CA、E、NE、DA水平差异均无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 对照组新兵静息状态前后生命体征、心肌损伤标记物、CA等水平变化

2.3 训练组新兵训练前后生命体征、心肌损伤标记物、CA等水平变化 训练组78名新兵训练后血压、心率较训练前明显升高，心肌损伤标记物也较前均有不同程度升高，其中AST、LDH、CK、CK-MB、MB运动后较运动前有显著升高(P<0.05)，TnI较运动前也有所升高，但差异无统计学意义(P>0.05)。新兵运动后的CA、E、NE水平较运动前显著升高(P<0.05)。见表3。

表3 训练组新兵训练前后生命体征、心肌损伤标记物、CA等水平变化

2.4 入组新兵静息/训练后生命体征、心肌损伤标记物、CA变化水平对比 与对照组比较，波动量组和大运动量组新兵的收缩压、心率、AST、LDH、CA、E变化水平均明显升高(P<0.05)；与波动量组比较，大运动量组新兵TnI、CA、E、NE升高水平均明显降低(P<0.05)。见表4。

表4 入组新兵静息/训练后生命体征、心肌损伤标记物、CA变化水平对比

3 讨 论

EIMI是指过度负荷运动或不适宜的运动对心脏造成的不良影响，临床表现为心脏形态学改变、心肌损伤标志物异常、运动性心律失常、心功能减低、晕厥甚至运动性猝死等[1]。其中以运动性心肌微损伤较为多见，即高强度运动时引起心肌细胞缺氧缺血性改变，损伤程度相对较轻，无大面积心肌梗死，通常无特异性临床表现和心电图改变，可出现心肌间质水肿、间隙增宽、线粒体数量和糖原增加甚至肌原纤维部分断裂等病理改变[4-5]。

EIMI可有心肌损伤标记物水平的异常升高。本研究中，完成首次5 km长跑的训练组新兵AST、LDH、CK、CK-MB、MB、IMA水平较训练前有显著升高，与既往研究相符[6]。TnI水平较前也有所升高，但无明显差异，可能与运动后取血时间有关。TnI仅来源于心肌细胞，但在急性心肌损伤后2～4 h开始升高，对检测时间有一定要求。

目前认为机体神经内分泌改变是引起EIMI的主要机制之一[7]。当机体处于高强度运动状态时，交感-肾上腺素系统被激活，兴奋性增高，血液中包括E、NE和DA在内的CA水平激增，引起心血管和交感神经系统的病理反应，导致心率增快、全身血管阻力增大、冠状动脉痉挛、心肌缺血造成心肌损伤和坏死[8-10]。其具体机制存在争议，一种假说是由组织蛋白酶诱导的直接心肌毒性[11]，另一种假说则是由微血管痉挛引起的急性短暂性缺血作，继而导致心肌顿抑间接损害心肌，高强度军事训练时交感神经激活，CA和内皮素激增可引起冠脉痉挛、微循环功能障碍，导致心肌顿抑[8,12]。本研究中，新兵战士完成5 km长跑高强度军事训练后CA、N及NE水平较前均显著升高，与心肌损伤标记物变化水平一致，而静息状态下的对照组CA水平则无明显变化，可以认为高强度运动对躯体产生应激时儿茶酚胺水平激增，并可能进一步导致了EIMI，这与目前上述假说相符。此外，高强度训练使细胞因子的激活，介导心肌局部炎性细胞的黏附和浸润，也是引起的发生EIMI的机制之一[13]。本研究也检测了新兵战士高强度训练前后IL-6及CRP，结果表明运动后IL-6水平较前显著升高，提示炎症因子激活可能与EIMI发生相关，但其机制需进一步探索。

适量的运动负荷可引起心肌绝对或相对缺血缺氧，逐渐提高心肌组织缺血耐受能力，对心肌产生保护作用。研究表明适当的运动负荷可降低心肌损伤标记物升高幅度[14-15]。本研究中，大运动量组患者平素保持有适当的运动强度、时间和频率，具有良好的运动习惯，该组新兵运动后心肌损伤标记物变化水平均小于波动量组，其中TnI升高水平显著低于波动量组，提示平时适当运动能减轻首次高强度运动所致的心肌损伤。本研究还对比分析了2组间运动前CA水平及运动后CA的变化水平，结果表明运动前大运动量组CA、E、NE及DA的基线水平低于波动量组，提示该组新兵基础状态下交感兴奋性相对较低，有助于降低心肌耗氧，减轻心脏负荷[16]。此外，本研究还发现大运动量组运动后CA、E、NE变化水平明显低于波动量组，该组新兵的交感神经系统较为稳定，这提示良好的运动习惯、适当的运动负荷可以减轻高强度训练时交感神经系统的过度激活，降低CA的激增水平，可以使心肌避免在高浓度CA中的急性暴露，对心肌产生内源性的保护作用，减轻心肌损伤，降低心肌损伤标记物升高水平。EIMI在高强度军事训练中常见，新兵作为发生EIMI的高危群体，科学施训尤为重要，在进行高强度军事训练前，进一步优化运动习惯、接受适当的运动负荷形成运动预适应可能是减少EIMI发生、提高作训能力的重要方法[1]，对保障健康安全施训、提高部队战斗能力具有重要意义。

综上所述，5 km长跑高强度训练可引起新兵心肌损伤标记物升高，导致心肌微损伤，但未引起严重心肌坏死，可能与CA激增有关。保持适当的运动强度、频率和时间，养成良好的运动习惯可避免新兵高强度训练时交感神经系统的过度激活，减少CA释放，减轻心肌损伤程度，对心肌具有保护作用。对高强度训练后不同时间的心肌损伤标志物和CA水平及其动态变化尚待进一步观察研究。