不同强度健身锻炼对中老年血脂异常人群心肺功能的影响

张培珍，田 野

1.Beijing Sport University，Beijing 100084，China；2.China Institute of Sport Science，Beijing 100061，China.

血脂异常是心血管疾病发生的主要危险因素［12］，中老年人群则是血脂异常的高发人群。目前，有关运动锻炼对血脂异常人群的心肺功能改善的研究甚少。为了探讨血脂异常人群适宜的健身锻炼强度，本研究选择血脂异常的高发人群——中老年人作为研究对象，观察了不同的健身锻炼方案实施2个月后心肺功能的变化，探讨了不同的健身锻炼方案对血脂异常人群的心肺功能的改善作用。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象的筛选与分组

1.1.1 研究对象的筛选

在北京市海淀区随机选取若干社区，通过问卷调查对50～70岁的中老年人进行初步筛选，在问卷调查的基础上，进一步进行安静心电图、血压、心率检测和空腹血糖、血脂检测，进而筛选出符合条件的患有血脂异常的中老年人作为研究对象。

研究对象均符合下列条件：1）血清甘油三酯＞1.70 mmol／L，总胆固醇＞5.20mmol／L（空腹）［7］；2）除血脂异常外没有其他疾病，收缩压＜180mmHg，舒张压＜110 mmHg［8］；3）最近6个月内没有服用过调节血脂的药物以及对脂质代谢有影响的药物；4）女性已经绝经，并且没有采用雌激素替代疗法。

1.1.2 研究对象的分组

首先采用运动耐量试验对研究对象的心脏功能（Functional Capacity，F.C.）进行测定，然后根据性别、年龄和F.C.，将研究对象随机分为锻炼组和对照组（C组）。锻炼组又按血清总胆固醇（Total Cholesterol，TC）和F.C.进行配伍，根据随机区组的原则分为低强度短时间锻炼组（TLS组）、低强度长时间锻炼组（TLL组）、中等强度短时间锻炼组（TMS组）和中等强度长时间锻炼组（TML组）。

1.2 研究方法

1.2.1 问卷调查

在北京市海淀区的若干社区中，对50～70岁的中老年人进行健康状况和生活方式的问卷调查。问卷的内容包括基本情况、血脂异常及其他疾病的患病情况、日常饮食情况、参加体育锻炼的基本情况等，根据问卷调查的结果可以获得研究对象的基本情况，并为研究对象的筛选提供依据。

1.2.2 测试指标及方法

1.2.2.1 形态指标测试

采用电子身高计和电子体重计测量研究对象的身高、体重，测试要求依国民体质监测要求［1］。

1.2.2.2 安静心肺功能测试

采用芬兰产Polar A3型心率遥测仪、血压计、FCS－10000电子肺活量计测量安静心率、血压、肺活量等，测试要求依国民体质监测要求［1］。

1.2.2.3 定量负荷后心率测定

定量负荷试验采用台阶试验，登台阶的频率为25次／min，台阶高度为15cm，相应的运动强度是5.0梅脱（METs）。测定台阶试验后的即刻心率（芬兰产Polar A3型心率遥测仪）。

1.2.2.4 心脏功能（F.C.）测定

运动耐量试验采用功率自行车递增负荷运动试验（Graded Exercise Testing，GXT），测定研究对象的心脏功能（F.C.）。GXT方案如下：起始负荷为30W，女性每级增加15W，男性每级增加30W，每级持续时间为3min，直到研究对象达到最大运动负荷，并记录完成递增负荷运动试验的时间（GXT时间）。

试验时同时记录研究对象的心电图（美产MAC 1200ST心电图机）、血压、心率（芬兰产Polar A3型心率遥测仪）、RPE（Rating of Perceived Exertion，自觉疲劳程度等级）及主观感觉的变化。

将运动耐量试验中最大运动负荷时相应的功率代入ACSM（American College of Sports Medicine，美国运动医学会）计算梅脱值的公式［14］，即可得到研究对象的心脏功能（F.C.）。然后在此基础上制订个性化的健身锻炼方案。

1.2.3 健身锻炼方案的制订

在对既往关于运动改善血脂的研究方案进行综合分析的基础上，确定了本研究中患有血脂异常的中老年人健身锻炼的运动强度为50%～70%F.C.。

运动方式为走跑运动。中等强度锻炼组的运动强度为60%～70%F.C.，低强度锻炼组的运动强度为50%～60%F.C.，分别以60%～70%F.C.和50%～60%F.C.相应的心率作为靶心率来监控锻炼时的运动强度。4个锻炼组每天运动1次，中等强度、低强度短时间锻炼组每次的有效运动时间是30min，长时间锻炼组每次的有效运动时间是60min。运动频率为每周5天，运动周期为2个月。

研究期间，要求各锻炼组在按方案锻炼的同时保持其余的日常行为生活方式不变。对照组则在此期间保持其日常行为生活方式。

1.3 数据统计处理

2 研究结果

2.1 研究对象的基本情况

由于中途退出等原因，研究对象各组情况最终见表1。如表1所示，各组的年龄、体重和身高均无显著性差异（P＞0.05）。

表1 研究对象的基本情况一览表Table 1 Basic Characteristic of the Subjects

2.2 实施不同健身锻炼方案后血脂异常人群心血管功能的变化

如表2所示，不同健身锻炼方案实施2个月后，4个锻炼组的HR、定量负荷后HR都有不同程度地下降，但仅TLS组和TLL组的HR、定量负荷后HP的下降具有显著性（P＜0.05，P＜0.01），而且 TLS组和 TLL组的 HR、定量负荷后HR的变化与对照组相比具有显著性差异（P＜0.05，P＜0.01）。SBP各锻炼组都有不同程度地下降，其中，TLS组和TLL组的SBP较2个月前显著降低（P＜0.05，P＜0.01）；DBP各锻炼组都没有显著性变化（P＞0.05）。4个锻炼组的GXT时间和F.C.均有不同程度地改变，其中，TML组的GXT时间和F.C.较2个月前显著增加（P＜0.05），且其变化与对照组相比具有显著性差异（P＜0.05）。2个月前后C组的上述指标都没有明显改变（P＞0.05）。

表2 本研究受试者实施不同健身锻炼方案2个月后心血管功能的变化一览表Table 2 Changes in Cardiovascular Function after Different Exercise Projects

2.3 实施不同健身锻炼方案后血脂异常人群肺活量的变化

如表3所示，不同健身锻炼方案实施2个月后，无论是TLS、TLL组，还是TMS、TML组，肺活量都较锻炼前显著增加（P＜0.05，P＜0.01）。C组的肺活量在2个月前后均无明显改变（P＞0.05）。

表3 本研究受试者实施不同健身锻炼方案2个月后肺活量的变化一览表Table 3 Changes in Vital Capacity after Different Exercise Projects of Two Months

3 分析与讨论

3.1 不同健身锻炼方案对血脂异常人群心血管功能影响

3.1.1 不同健身锻炼方案对血脂异常人群心脏功能（F.C.）的影响

心脏功能（Functional Capacity，F.C.）指的是机体在尽力活动时，所能达到的最大梅脱值（Metabolic Equivalent of Energy，MET），也就是在有氧范围内，机体所能完成的最大强度活动相应的梅脱值［5］。心脏功能是反映有氧工作能力和心肺功能的综合指标。对一般健康人而言，最大摄氧量（˙VO2max）相应的梅脱值就是其心脏功能的水平。所以，机体心脏功能水平的变化实质上可以反映最大摄氧量水平的变化。成年以后，最大摄氧量随着增龄而下降，一般年龄每增长10岁，最大摄氧量大约下降10%左右。但是，经常坚持规律性地运动锻炼能够明显对抗伴随年龄增长而发生的最大摄氧量的下降，维持甚至增加最大摄氧量。

本研究中的运动耐量试验采用功率自行车进行递增负荷运动试验（Graded Exercise Testing，GXT），测试了不同的健身锻炼方案实施2个月后，血脂异常人群GXT时间和F.C.的变化。研究结果发现，中等强度长时间的走跑锻炼2个月后，血脂异常锻炼者的GXT时间明显增加（P＜0.05），F.C.水平显著升高（P＜0.05），同时，GXT时间和F.C.的变化与对照组相比具有显著性差异（P＜0.05）；而低强度的走跑锻炼2个月后，血脂异常锻炼者的GXT时间和F.C.都没有显著性变化（P＞0.05）。对照组的上述指标在2个月前后都没有明显变化（P＞0.05）。这一研究结果表明，中等强度长时间的走跑锻炼能够提高血脂异常人群的心脏功能，而低强度的走跑锻炼则有利于保持血脂异常人群的心脏功能，使之不致下降。也就是说，中等强度长时间的走跑锻炼有利于提高血脂异常人群有氧工作能力和心脏功能，低强度的走跑锻炼则有利于血脂异常人群的有氧工作能力和心脏功能的保持。Hagberg等人［11］以高血压人群为对象进行的研究也获得了类似的结果。高血压人群以53%˙VO2max强度进行耐力性运动训练9个月后，最大摄氧量没有明显改善；但是，以73%˙VO2max强度进行耐力性运动训练9个月后，高血压人群的最大摄氧量显著增加（P＜0.05）。

3.1.2 不同健身锻炼方案对血脂异常人群血压的影响

血脂异常和高血压都是心血管疾病的危险因素。二者之间又相互影响，研究显示，血脂异常能够促进高血压的发生发展［13］。血脂异常能够使动脉血管内皮功能受损，由于动脉血管的收缩性在很大程度上是受血管内皮功能的调节，因而血脂异常能够通过影响血管内皮的调节功能，进而影响动脉的扩张性（弹性），从而促进高血压的发生发展［6］。

目前有关研究认为，血脂异常对血管内皮细胞功能的损害，主要的途经是通过氧化低密度脂蛋白（oxidized LDL，ox－LDL），减少了血管内皮细胞释放前列腺素I2（Prostaglandin I2，PGI2）和一氧化氮（Nitric Oxide，NO）等舒血管物质，同时增加释放血栓素A2（Thromboxane A2，TXA2）和内皮素1（Endothelin 1，ET－1）等缩血管物质［3］。一氧化氮水平下降和内皮素1水平升高，与血压的增高有着直接的关系。Chin等［9］的研究发现，氧化低密度脂蛋白可以浓度依赖性地抑制内皮源性舒血管因子（Endothelium－derived Relaxing Factor，EDRF）的活性，有效地阻断一氧化氮刺激的环磷酸鸟苷聚积效应，降低一氧化氮的活性。因而，血脂异常可能是通过血管内皮调节这一环节，降低了动脉的顺应性及弹性。

血管紧张素II（Angiotensin II，Ang II）的作用是收缩小动脉的平滑肌，使外周血管的阻力增加；刺激肾上腺皮质球状带分泌醛固酮，引起水钠潴留，是导致高血压发生并使高血压持续存在的重要机制。Vuagnat等［15］的研究观察了注射血管紧张素II对血压的影响，发现，血液胆固醇浓度，尤其是低密度脂蛋白胆固醇（Low Density Lipoprotein Cholesterol，LDL－C）浓度与血管紧张素II注射后收缩压（r＝0.24，P＜0.01）和舒张压（r＝0.23，P＜0.01）的升高幅度呈正相关。Vuagnat等认为，血管紧张素II的升血压作用，在很大程度上受血液胆固醇浓度特别是低密度脂蛋白胆固醇浓度的影响，因而强调血脂水平也是影响血压调节的重要因素之一。

此外，患有血脂异常的人，血液中的低密度脂蛋白、乳糜微粒等脂蛋白增多，致使血液的粘稠度增高，血液流动的阻力增大，也会导致血压升高。

研究表明，如果血脂异常和高血压同时存在，那么发生冠心病的危险性将会大大增加。根据著名的弗莱明汉心脏研究［16］（Framingham Heart Study，FHS）的 结 果，以 1名50岁的男性为例，如果他的收缩压为120mmHg，舒张压为80mmHg，血液TC（Total Cholesterol，总胆固醇）的浓度为4.65mmol／L（180mg／dl），HDL－C（High Density Lipoprotein Cholesterol，高密度脂蛋白胆固醇）的浓度为1.17 mmol／L（45mg／dl），那么，10年内他发生冠心病的危险性是6%；如果他的收缩压为160mmHg，舒张压为90mmHg（患有高血压），那么，10年内他发生冠心病的危险性将升高到11%；如果他的血液TC的浓度为6.22mmol／L（240 mg／dl），HDL－C的浓度为0.78mmol／L（30mg／dl）（患有血脂异常），这时，10年内他发生冠心病的危险性将升高到14%；但是，如果他同时患有高血压和血脂异常，则10年内发生冠心病的危险性将升高到27%。因此，将血脂异常人群的血压降低，对于血脂异常人群而言具有重要的意义。

本研究中，不同的健身锻炼方案实施2个月后，低、中强度短时间和长时间走跑锻炼组在安静状态下的收缩压均有不同程度地下降，其中，低强度短时间锻炼组和低强度长时间锻炼组安静状态下的收缩压较锻炼前显著降低（P＜0.05）；各锻炼组安静状态下的舒张压都没有显著性改变（P＞0.05）。对照组安静状态下的收缩压、舒张压都没有显著性变化（P＞0.05）。这一研究结果表明，就降低血脂异常人群安静状态下的收缩压而言，低强度的走跑锻炼具有良好的效果。

既往大多数的流行病学横断面调查结果表明，经常参加运动的人，他们的血压要低于静坐少动的人。在有关耐力性运动训练对高血压治疗效果的研究中［11］，76%的高血压患者的收缩压平均下降了11mmHg，81%的高血压患者的舒张压平均下降了8mmHg，而且，在参加耐力性运动训练1～10周内，高血压患者的收缩压和舒张压就有明显下降，收缩压在10周以后仍然继续下降，舒张压则在此后保持稳定；低强度的耐力性运动训练就能够起到有效地降低血压的作用。Hagberg等［10］的研究表明，高血压患者以53%˙VO2max强度（低强度）进行耐力性运动训练9个月后，收缩压的下降幅度明显大于以73%˙VO2max强度进行耐力性运动训练的高血压患者，但是，舒张压的下降并没有差别。本研究的结果显示，无论是低强度短时间走跑锻炼，还是低强度长时间走跑锻炼，不仅可以有效改善血脂异常人群的血脂水平，同时能够使血脂异常人群的安静收缩压发生有益性改变，这对于降低血脂异常人群的心血管疾病危险性具有重要的意义。

3.1.3 不同健身锻炼方案对血脂异常人群心率的影响

心率是反映心血管功能的指标之一。本研究也观察了不同健身锻炼方案实施前后血脂异常人群安静心率、定量负荷运动（5.0METs）后心率的变化。研究结果发现，不同的健身锻炼方案实施2个月后，低强度和中等强度走跑锻炼组的定量负荷后心率和安静心率均有不同程度地下降，其中，低强度短时间和低强度长时间走跑锻炼组的心率下降具有显著性（P＜0.05）；而且，低强度走跑锻炼组的定量负荷后心率和安静心率的变化与对照组相比较具有显著性差异（P＜0.05）。对照组的定量负荷后心率和安静心率在2个月前后均无显著改变（P＞0.05）。这一研究结果表明，低强度的走跑锻炼对于改善血脂异常人群的安静心率和定量负荷后心率也具有良好的作用，可以使心脏的泵血功能增强，安静状态下和运动时的每搏输出量增加，表现为安静心率和定量负荷后心率的降低。随着血脂异常人群安静心率和定量负荷后心率的降低，心肌的工作时间相对缩短，休息时间则相对延长；同时，心脏的舒张期延长，冠状动脉的血流灌注量增加，有利于安静时和运动中心肌血液供应的改善。血脂异常人群的心脏泵血功能增强，每搏输出量增加，血流速度较快，有利于减少胆固醇在动脉血管壁上的沉积，预防或减轻动脉粥样硬化，进而降低血脂异常人群发生心血管疾病的危险性。

3.2 不同健身锻炼方案对血脂异常人群肺活量的影响

肺活量是指一次最大深吸气之后，再尽最大能力呼气，所能呼出的最大气体量。它反映了肺的容积及肺的扩张能力。随着年龄的增长，机体呼吸系统的功能逐渐减退，肺逐渐萎缩变小，肺的弹性降低、顺应性明显下降，胸廓的活动度减小，再加上呼吸肌萎缩和肺弹性回缩力减弱，共同导致肺活量减小，残气量增多。研究显示，肺活量是随着增龄而逐渐减少的，一个人在30～80岁之间大约减少50%，每年平均减少约0.6%，每增长1岁，肺活量约降低20～50ml［4］。经常参加规律性地运动锻炼有助于延缓机体随着增龄而出现的呼吸系统的功能减退，促进肺活量的改善。

本研究中，不同的健身锻炼方案实施2个月后，不论是低强度的走跑锻炼，还是中等强度的走跑锻炼，各锻炼组的肺活量都较锻炼前显著升高（P＜0.05），但对照组的肺活量在2个月前后没有显著性变化（P＞0.05）。这说明，中、低强度的走跑锻炼都可以起到有效地改善血脂异常人群的肺活量的作用。走跑锻炼时，由于呼吸深度的加大和呼吸频率的加快，使呼吸肌得到了锻炼，呼吸肌的力量增强，肺的弹性加大，胸廓的活动度增加，因而肺活量增大。这一研究结果表明，走跑锻炼能够减缓血脂异常人群随着增龄而发生的呼吸系统的功能减退，增强机体的摄氧能力，进而改善大脑、心脏及其他器官的氧气供应，促进全身各个系统功能的改善和提高。

本研究结果显示，走跑锻炼能够有效地改善血脂异常人群的心肺功能。就心血管功能的改善而言，低强度的走跑锻炼具有良好地改善安静状态下心率和收缩压的作用。中等强度长时间的走跑锻炼有利于提高血脂异常人群的心脏功能；而低强度的走跑锻炼则有助于血脂异常人群心脏功能的保持，减缓伴随增龄而发生的心脏功能的下降。无论是低强度还是中等强度的走跑锻炼，都能够显著增加血脂异常人群的肺活量。锻炼引起的心肺功能的改善将大大提高血脂异常人群的生活质量。

4 结论

综上所述，不同的健身锻炼方案实施后，中老年血脂异常人群的心血管功能在不同程度上得到了改善：60%～70%F.C.强度的走跑锻炼有利于提高血脂异常人群的心脏功能；50%～60%F.C.强度的走跑锻炼能够降低血脂异常人群的安静心率、定量负荷后心率和收缩压，有利于血脂异常人群心脏功能的保持。这提示，不同强度的走跑锻炼对血脂异常人群的心血管功能的影响不同。60%～70%F.C.和50%～60%F.C.强度的走跑锻炼都可以增加血脂异常人群的肺活量。

［1］国家体育总局.第二次国民体质监测报告［M］.北京：人民体育出版社，2007：302－309.

［2］陆宗良.血脂异常与心血管病危险因素控制［J］.中华心血管病杂志，2001，29（5）：315－317.

［3］彭强，苏海.血脂异常与高血压的关联［J］.中华高血压杂志，2007，15（10）：874－877.

［4］童坦军，张宗玉.医学老年学［M］.北京：人民卫生出版社，2006：21－22.

［5］杨静宜，徐峻华.运动处方［M］.北京：高等教育出版社，2005：64.

［6］赵水平.血脂异常［M］.上海：上海交通大学出版社，2009：187－199.

［7］中国成人血脂异常防治指南制订联合委员会.中国成人血脂异常防治指南［J］.中华心血管病杂志，2007，35（5）：390－419.

［8］中国高血压防治指南修订委员会.中国高血压防治指南2010［J］.中华高血压杂志，2011，19（8）：701－743.

［9］CHIN J H，AZHAR S，HOFFMAN B B.Inactivation of endothelial derived relaxing factor by oxidized lipoproteins［J］.J Clin Invest，1992，89（1）：10－18.

［10］HAGBERG J M，BROWN M D.Does exercise training play A role in the treatment of essential hypertension［J］.J Cardiovasc Risk，1995，2（4）：296－302.

［11］HAGBERG J M，PARK J J，BROWN M D.The role of exercise training in the treatment of hypertension：an update［J］.Sports Med，2000，30（3）：193－206.

［12］KELLY R B.Diet and exercise in the management of hyperlipidemia［J］.Am Fam Physician，2010，81（9）：1097－1102.

［13］SESSO H D，BURING J E，CHOWN M J，et al.A Prospective study of plasma lipid levels and hypertension in women［J］.Arch Intern Med，2005，165（20）：2420－2427.

［14］THOMPSON W R.ACSM’s guidelines for exercise testing and prescription［M］.Baltimore：Lippincott Williams ＆ Wilkins，2010：160－163.

［15］VUAGNAT A，GIACCHE M，HOPKINS P N，et al.Blood pressure response to angiotensin Ⅱ，low density lipoprotein cholesterol and polymorphisms of the angiotensinⅡtype 1receptor gene in hypertensive sibling pairs［J］.J Mol Med，2001，79（4）：175－183.

［16］WILSON P W，D’AGOSTINO R B，LEVY D，et al.Prediction of coronary heart disease using risk factor categories［J］.Circulation，1998，97（18）：1837－1847.