血流限制训练法诱导交叉迁移对神经肌肉功能及单侧肢体损伤康复的研究

董振强

血流限制训练法诱导交叉迁移对神经肌肉功能及单侧肢体损伤康复的研究

董振强

（辽宁师范大学 体育学院，辽宁 大连 116029）

交叉迁移可用于不同训练方式刺激健侧提高受损肢体或患侧的肌肉力量及功能，促进肢体恢复，并作为一种有效神经肌肉康复手段。血流限制法结合不同的训练方式具有预防肌萎缩，提高肌肉质量，促进术后康复、受损肢体的恢复等作为一种神经肌肉训练法。常见的有单侧抗阻训练增加对侧肌肉力量和功能，但是往往需要较大的负荷。文章从血流限制训练法与交叉迁移的机制方面展开论述，探究血流限制训练法诱导交叉迁移增强神经肌肉功能的机制。血流限制诱导交叉迁移能以更小的训练负荷激活对侧训练部位以及相邻肌肉，促进单侧损伤肢体的恢复，减少训练负荷过高出现的损伤。为血流限制训练法联合交叉迁移提供理论基础，为单侧肢体损伤及术后康复人群的康复提供新的思路。

交叉迁移；血流限制；机制；单侧损伤；康复

交叉迁移是在短期内，将个体的单侧肢体进行一段时间训练后，对侧肢体会表现出一定比例的力量增长的现象[1]。此前的研究表明交叉迁移现象能够通过多种训练方式产生，如电刺激、大负荷自主收缩练习、离心收缩练习、全身振动训练及镜面反馈训练均能够使未训练侧产生交叉迁移现象[2]。血流限制训练（blood flow restriction training，BFRT）又称加压训练（KAATSU training），是指在运动期间通过特殊加压装置（一般为气动袖带或弹性绷带）对肢体（上肢和或下肢最近端）进行外部加压，使静脉血流闭塞的同时，部分阻塞动脉血流，以提高训练效果的训练方法[3]。是由日本学者首次发现，并开发研究出最早的BFRT装置。于1997年首次发现其可提高肌肉力量[4]。

此前的研究证明交叉迁移多用于单侧肢体损伤的康复，促进术后肢体的恢复，通过多种训练方式训练健侧肢体从而达到增强弱侧或损伤侧肢体肌力，促进肢体功能的恢复，通过神经肌肉适应来增强肌肉功能。血流限制训练法近年来已经被人们证实不仅能够增加受限肢体的肌肉激活，也能够增加未受限部位和相邻肌肉的激活，以及远端或对侧肢体的肌肉激活增强。因此，本文通过总结交叉迁移现象和血流限制训练法的相关机制以及应用，探究血流限制训练法诱导交叉迁移对神经肌肉功能影响，以便为肢体损伤患者提供更多的康复手段。

1 交叉迁移调节神经肌肉适应

虽然交叉迁移的机制目前并没有统一，但是交叉迁移能够引起神经肌肉的适应改变已经在学术界得到广泛认可，并且可以作为神经肌肉康复手段。研究表明[5]早期穴位电针治疗大脑中动脉阻塞（middle cerebral artery occlusion，MCAO）永久性脑损伤动物健侧肢体比患肢治疗能更快地促进神经肌肉功能恢复，可能是通过交叉迁移机制促使两侧大脑感觉运动皮质功能重组的原因。对上肢和下肢进行单侧训练中，训练组未训练的手臂与腿部力量均有显著增加，而且V波（脊髓运动神经元）振幅和中枢激活的显著增加与对侧力量增加高度相关[6]。研究证实激动肌均方根（Root Mean Square，RMS）振幅、V波振幅（脊髓运动神经元）和中枢激活率（central activation ratio，CAR）与交叉迁移相关的神经肌肉适应性。Hendy A M等人[7]表示力量增加伴随着同侧“未经训练的”M1的调节，包括：皮质脊髓兴奋性增加，短间隔皮质内抑制（SICI）减少，同侧最大自主收缩（Maximum Voluntary Contraction，MVC）期间交叉激活增加。可见，交叉迁移在发生过程中不仅增加肌肉激活，还伴随着一系列神经反应。此外，对于骨骼质量的维持，有研究表明依赖于肌肉蛋白质合成和肌肉蛋白质降解之间存在的精细平衡[8]，肌肉萎缩则是降解的蛋白质多于合成的蛋白质，而且交叉迁移降低肌肉萎缩已经被证实。基于此，有研究推测，交叉迁移对骨骼肌质量的保护作用依赖于能够协同激活蛋白质合成途径和/或抑制蛋白质降解途径的机制组合[9]。还有一种假设是训练对侧肢体可以抑制蛋白质降解途径，而不激活蛋白质合成途径；这种效应在基础蛋白降解的稳定条件下不会被检测到，但在严重肌肉萎缩的条件下会有明显的效果。由此可见，交叉迁移防止废用性肌萎缩，增加未训练侧肌肉力量以及肌肉功能的提升是因为产生了神经肌肉适应，基于目前的研究，交叉迁移最起码能够使大脑双侧运动皮质产生适应性变化，以及对侧同源肌肉的功能适应性改变。

2 血流限制训练法调节神经肌肉适应

研究表明，机体的生长激素刺激机体内胰岛素样生长因子-1的合成和分泌，然后作用于肌肉本身以促进生长。有研究表明局部缺氧（使新陈代谢更加无氧）和运动后肌肉中乳酸清除的抑制造成的乳酸浓度的升高，这种酸性肌内环境下，通过由肌肉代谢感受器、第III组和第IV组传入神经的化学感受性反射刺激交感神经活动[10]，从而刺激在垂体分泌生长激素（GH）[11]。Takarada等人[12]利用血流限制进行低强度抗阻训练，运动后15分钟，生长激素浓度比静息的浓度高290倍。Paulo Gentil等人[13]比较了四种阻力训练方法后血乳酸的变化，发现加压训练组的血乳酸浓度相对更高，而且认为这种方法能够提供更多的代谢应激。肌肉的增长实质上是蛋白质合成增加或者抑制降低。人类进行一轮急性高强度抗阻运动后，哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian Target of Rapamycin，mTOR）信号通路和肌肉蛋白合成（muscle protein synthesis，MPS）都受到刺激。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）被认为是调节骨骼肌生长的主网络，可参与调节mRNA翻译起始和蛋白质合成，在运动中蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）被IGF-1激活进而诱导mTOR以刺激蛋白质翻译，并在促进肌肉生长中发挥重要作用[3]。研究表明，运动强度较低时会先募集阈值低的Ⅰ型肌纤维，当强度增加开始逐步募集阈值较高的Ⅱ型肌纤维，而血流限制下进行低强度抗阻运动可以加快Ⅱ型肌纤维的募集。研究证实加压训练可导致Ⅱ型纤维横断面积显著增加，并显著高于Ⅰ型增加量[14]。血流限制抗阻训练中代谢产物大量累积所产生的压力梯度，使血液流进肌纤维并引起细胞肿胀，这种反应不仅可以促进蛋白质合成，还有助于减少细胞中的蛋白质水解[15]。Yasuda等人[16]通过研究证实了血流限制训练后肌肉细胞确实发生了肿胀现象。潘彦蓉等人[17]认为在细胞肿胀后，进而激活骨骼肌细胞合成代谢蛋白激酶转导途径，刺激更多胰岛素生长因子（IGF－1）、血管内皮生长因子（VEGF）、睾酮和皮质醇浓度的良性变化，以及一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）、生长激素（HG）等激素水平的提升，进而促进骨骼肌肉细胞蛋白质合成增加和水解减少。

研究表明血流限制训练通过阻断静脉血部分回流与机械应力的结合，造成组织缺血缺氧，内环境发生适应性变化，代谢产物的积累使得细胞发生肿胀，导致合成类激素分泌增加，促进肌肉蛋白质的合成，或通过肌调节因子使蛋白质的降解减少，以及增加高阈值快肌纤维的募集，从而肌肉蛋白质合成增加，肌纤维增粗，肌肉肥大，肌肉力量以及功能提高。血流限制训练的机制研究证实，肌肉形态和神经肌肉适应均发生了相应的适应性变化。而且，近些年来，血流限制结合低强度抗阻运动已成为一种新型的神经肌肉训练法[18]。

3 血流限制训练法诱导交叉迁移的可能作用机制

研究表明血流限制下抗阻训练能够诱导力量的远程转移，下肢加压训练所产生的增益效果可以转移到上肢和核心肌群，受限部位和未受限部位肌肉激活均得到不同程度的增强[19,20]。而且在上肢单侧血流限制下进行抗阻训练，压力值越大的血流限制对非训练侧即刻力量和表面肌电影响越[21]。Bowman等人[22]对26名受试者，随机分为实验组和对照组，分别进行单侧下肢血流限制训练和四肢锻炼。与对照组比，BFR组受限肢体的大腿和小腿围、所有等速膝关节伸展指标、膝关节屈曲总功、髋关节外展和伸展、跖屈和单腿抬高均有显著增加。而且BFR组非受限肢体与对照组相比时，大腿周长和股四头肌峰力矩明显更大，单腿脚跟抬高的次数也明显更大。这项研究支持了低负荷 BFR训练在袖带近端和远端产生更大力量增长的证据，对侧肢体也可能受益于全身或交叉迁移效应。交叉迁移的内在研究表明，由神经机制介导产生的神经肌肉适应，增加对侧肌力或者保持对侧肌肉力量，减少肌肉蛋白质的分解。交叉迁移引起的力量增加，虽然肌肉体积没有增加，但是相关研究表示交叉迁移预防了肌肉萎缩，从某个角度可以认为交叉迁移现象通过神经机制影响肌肉蛋白质的合成或者降低蛋白质的降解[9]，这一点虽然并未得到证实，但是与血流限制训练法增加肌肉质量的机制，调控蛋白质合成与降解这方面极其相似，关于这方面的研究仍有待深入。另外，交叉迁移增加了肌纤维的募集，这一点也与血流限制法的肌纤维机制相似，虽然交叉迁移更可能是通过神经机制作用至肌纤维，提高肌纤维的募集速度，血流限制法是造成细胞内缺血缺氧，通过一系列反应更快地引起疲劳，进而募集更多的快肌纤维。但是两者最终均作用于运动单位募集速度的变化。王永超等[1]人也认为交叉迁移效应最重要的传导通路由神经系统所承载，由于血流限制法训练对运动单位的招募速度提升，以及在局部较高代谢压力下所激发的更高神经－肌肉适应性，如此使得血流限制法训练对诱发交叉迁移效应具有更高效的先决条件。交叉迁移能够使对侧肢体产生神经肌肉适应，血流限制训练同样具有提高神经肌肉适应产生良好的影响，那么在能够增加肌肉激活的血流限制法的诱导下，推测交叉迁移能够引起更高的神经肌肉适应，对侧肌纤维募集速率的加快，肌肉蛋白质合成以及降解的调控。综上，那么交叉迁移现象可能在血流限制下达到更优的迁移效果。

4 血流限制训练法与交叉迁移在单侧损伤康复中的应用

随着人口老龄化问题日益加剧，单侧损伤或障碍（包括急性损伤或单侧肢体制动，以及影响单侧机体的神经疾病）患者数量明显增多，这些患者存在单侧制动、疼痛、肿胀及活动受限等问题，影响患侧的早期康复[2]。目前的研究表示，交叉迁移能够防止废用性肌萎缩，减少因制动或患病而造成的肢体的肌肉减少以及力量损失。交叉迁移现象在临床上多用于神经系统疾病（如脑卒中后偏瘫、多发性硬化）和骨科疾病（如骨关节炎，前交叉韧带损伤）等[2]，以往研究表明，通过单侧力量训练或者电刺激产生交叉迁移现象，从而改善患侧肢体的肌肉力量以及肢体活动能力，促进患者的受损肢体的康复。研究表示肢体间产生的的交叉迁移现象，不仅能应用于运动训练，而且可作为一种神经肌肉康复手段，应用于康复医学、运动医学等领域中[23,24]。

以往研究说明血流限制训练的可以通过肌肉形态适应和神经肌肉适应达到增加肌肉质量，提高力量，促进肢体活动能力，促进术后肢体恢复等。而且现有研究已经证明BFRT可有效增加肌肉质量和力量、提高有氧能力、防止废用性肌萎缩、加速损伤和手术后的康复进程，并可能对治疗骨骼肌肉相关疾病具有积极作用[3]。近些年来，血流限制结合低强度抗阻运动已成为一种新型的神经肌肉训练法[18]。研究表明血流限制训练可应用于前交叉韧带损伤和重建[25]、膝骨性关节炎[26]、髌股关节痛[27]、膝关节镜术后功能康复[28]、促进肌肉骨骼康复[29]、降低肌骨疼痛[30]等。不仅如此，优势在于血流限制能以更小的训练负荷达到训练或者康复效果，对损伤人群具有极大的优势。在单侧损伤肢体的恢复中，借助健侧肢体进行抗阻或功能训练往往需要较大的训练负荷，患者可能难以坚持，甚至会给患者带来损伤。基于交叉迁移对单侧损伤肢体的康复效果和血流限制训练促进肌肉骨骼康复，表明两者在各自的应用领域有着独特的训练和康复优势。交叉迁移能够促进受损肢体的恢复，血流限制能够以更小的训练负荷达到训练或康复效果。因此，在基于交叉迁移的单侧训练中加入血流限制，可能通过更小的训练负荷激活神经和以及肌肉，达到相同或者更优的康复效果，加快受损肢体的神经肌肉功能的恢复，对肢体受损以及康复人群有着独特的意义。目前血流限制法和交叉迁移现象在训练及康复领域得到了广泛的应用，都能作为神经肌肉康复手段、预防废用性肌萎缩，增强肌力、加快术后恢复，增加肢体活动能力等。一系列研究表明血流限制训练和交叉迁移能够引起相似的神经肌肉适应，增强神经肌肉功能，对单侧损伤患者康复具有正向效益。

5 小结

综上所述，血流限制法诱导交叉迁移现象可能会产生更高的神经肌肉适应，运动单位的募集加快，进一步预防肌肉萎缩，调节肌肉蛋白质的合成或降解，增加肌肉功能；促进肢体损伤及术后康复人群的恢复，对不能进行大强度活动或单侧损伤与术后康复人群的训练方法和康复手段提供借鉴意义。而且血流限制下更小的运动强度可以引起更高的神经动员和足够的肌肉激活，与基于神经机制的交叉迁结合，对神经性疾病人群的损伤肢体的恢复训练更具有独特的探究意义。不足之处，目前国内外关于两者结合的研究处于起步阶段，真正探究性的实验较少，未来可以深入研究；另外，血流限制的压力并未得到统一，需要对压力范围作进一步的实验探究。未来可以对交叉迁移与血流限制法机制进行联合探究，一方面可以对两者机制层面的理论进行补充，另一方面加强探究血流限制诱导交叉迁移对康复人群的临床疗效。

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A Study on the Induction of Cross Migration by Blood Flow Restriction Training for Neuromuscular Function and Rehabilitation of Unilateral Limb Injury

DONG Zhen Qiang

(Liaoning Normal University, Dalian 116029, Liaoning, China)

董振强（1999—），硕士生，研究方向：运动健康促进理论与实践。