运动让心脏更有弹性！临床试验证实，运动训练一年，可逆转特定心衰患者的左室心肌异常僵硬丨临床大发现
久坐导致心脏僵硬，运动保持心脏弹性。
近日，美国德克萨斯州运动环境医学研究所Benjamin D. Levine团队又带来一个好消息。
他们发起的临床研究表明，对于左室肥厚和心脏生物标志物升高的射血分数保留心衰（HFpEF）患者（B期），坚持1年的运动训练可以改善体能和逆转左室心肌僵硬。
因此，运动有望成为预防HFpEF的潜在干预措施。这项重要研究成果刊登在著名期刊《循环》上[1]。
论文首页截图
近二十年来， Levine团队始终聚焦于研究运动能否改善各类人群左室僵硬。
他们首先在中年健康人群中发现，2年期的运动训练能够改善久坐性衰老相关的左室僵硬情况[2]。
他们还发现左室肥厚人群的心肌僵硬度增加[3]，而这正是HFpEF患者心脏的一个主要表现。因此，中年左心室肥厚和心脏生物标志物升高的个体，发生HFpEF的风险增加。
既然运动可以改善健康人久坐性衰老导致的左室僵硬情况，那在HFpEF高危人群（即左室肥厚和心脏生物标志物升高的个体）中，运动是否也可以继续发挥其神奇功效，改善左室僵硬情况呢？
针对这个问题，Levine团队进行了一项前瞻性随机对照试验。
Levine团队从无临床症状的中年（45-64岁）左室肥厚患者中，筛选出46位患者（EF＞50%；左室间隔>11 mm；心脏生物标志物升高，NT-proBNP>40 pg/mL或高敏感性肌钙蛋白T >0.6 pg/mL）。
所有患者被随机分配到1年的高强度运动训练组（n=30）和注意力控制组（n=16）。在一年临床试验中，15名受试者失访，最终有31名受试者（运动组20名，对照组11名）完成了临床试验。
受试者纳入排除流程图
Levine和他的同事给所有的受试者提供了详细的训练计划，且每个受试者都配有一名私教和一个心率（HR）监测器。研究者根据模式（散步、骑行、游泳）、持续时间（30-60分钟）和强度（基础、间歇、恢复）来变化训练内容，以优化训练效果。其中高强度间歇训练，研究者采用的是有氧间歇训练。
对于对照组（注意力控制组），研究者并没有完全限制受试者不运动（这不合理也难以实现），而是采用了训练受试者注意力控制的方法。让受试者参加瑜伽或拉伸课程，以及轻重量的力量训练，而避免高强度的运动。
此外，每位受试者都被分配了一名运动生理学家，在一年的干预期间，使用运动日志和心率监测器监测他们的训练依从性。
为了比较受试者运动训练前后的心血管系统健康状态及分析左室僵硬，研究人员采用了如下检测指标：最大摄氧量（VO2max），肺毛细血管楔压（PCWP），右房压（RAP），跨胸壁压（TMP），左室舒张末期容积（LVEDV）。
让我们来看一下实验结果，两组受试者基线指标无显著差异。运动组的参与者对1年运动训练计划有良好的运动依从性(平均依从率为67%)。
1年后，VO2max在运动组显著增加20%（从26.0±5.3到31.3±5.8 mL·min–1·kg–1，P<0.0001），而对照组无明显变化（从24.6±3.4到24.1±4.1 mL·min–1·kg–1，P=0.986）。LVEDV和VO2max一样，在运动组显著增加，而对照组无明显变化。
高强度运动训练对左室肥厚患者最大摄氧量（左）和左室舒张末期容积（右）的影响
在血流动力学指数上，两组的静息血压都没有变化；静息状态下的每搏输出量运动组增加，而瑜伽组（即对照组）减少。运动组心率从68±11降至64±11，而瑜伽组没有明显变化。而其他指标，如静息仰卧位心输出量、中心静脉压、肺毛细血管楔压和透壁压在两组都没有明显变化。
由于本研究重点关注的心室僵硬度无法直接测量，Levine团队通过计算不同指标的压力-容积关系来反映心室僵硬的程度。总的来看，两组间的左室和心肌僵硬常数在基线时均具有可比性，一年的运动训练显著降低了左室和心肌僵硬常数，而对照组没有明显变化。
高强度运动训练对左心室（A）和透壁硬度（B）的影响
此外，作者还采用Starling曲线从心脏做功的角度比较两组的心室收缩和舒张功能的差异。
从下图可以看出1年的运动训练导致运动组的Starling曲线向上移动，而对照组没有明显变化，这意味着在相同的心室前负荷的压力下，运动后比运动前心室舒张末期容积变大，说明运动后心室顺应性变好了。而运动组和对照组都没有改变心脏整体的收缩功能（曲线整体斜率未变）。
Starling曲线的变化
总的来说，Levine团队的研究表明：运动可以改善潜在HFpEF患者的心室僵硬情况。这对潜在的HFpEF患者来说是一个福音，特别是在当下没有特别多针对HFpEF治疗方法的时候，预防可能比治疗更有意义。
那么，改善心室僵硬真的能起到预防HFpEF的作用吗？一般来说，选择某个疾病的独立危险因素来进行干预是比较合适的预防措施。“心室僵硬”是否满足这个条件呢？
首先，我们知道HFpEF的高危因素主要包括肥胖、糖尿病、高血压、衰老等，但心室僵硬究竟是HFpEF的发生发展过程中的表型还是其潜在的危险因素呢？
有研究表明，没有HFpEF的单独高血压患者似乎心脏很少有纤维化或硬性的表现 [4]。此外，久坐性衰老，即使没有共病，也会导致左室僵硬[5]。因此，久坐性衰老本身至少为肥胖、糖尿病和高血压等共病导致的恶化和继发性重构奠定了基础，从而导致HFpEF综合征的完全表达。所以说从心室僵硬的角度来预防HFpEF的发生发展是十分有道理的。
从机制角度来说，造成HFpEF患者心室僵硬这一表现的原因可以分为两部分，一部分是心肌细胞本身结构的异常，另一部分是细胞外基质的纤维化增加[6, 7]。运动究竟是如何改善心室僵硬的，尚未明确，需要进一步研究进行解释。但这并不妨碍将心室僵硬视为预防HFpEF的靶点。
值得一提的是，运动只能改善某个年龄段（中年）或HFpEF疾病早期（B期）人群的心室僵硬，而在老年（＞65岁）和已经出现HFpEF症状的患者的心室僵硬无法通过运动改善[8-11]。
因此，运动要趁早~
部分运动与左室僵硬相关研究汇总[1, 2, 10-12]
总而言之，对于左室肥厚和心脏生物标志物升高的患者(B期HFpEF)，坚持1年的运动训练可以改善体能和逆转左室心肌僵硬。高危中年男性和女性每周进行4 - 5次长期的剧烈运动训练，有望成为预防此类患者未来发生HFpEF风险的潜在干预措施。
对于所有人来说，在中年或之前就开始建立运动的习惯，维持一定的运动强度，保持每周4-5次的运动频率，可以让我们的心脏保持弹性、避免僵硬！
参考文献
1.Hieda, M., et al., One-Year Committed Exercise Training Reverses Abnormal Left Ventricular Myocardial Stiffness in Patients With Stage B Heart Failure With Preserved Ejection Fraction. Circulation, 2021. 144(12): p. 934-946.
2.Howden, E.J., et al., Reversing the Cardiac Effects of Sedentary Aging in Middle Age-A Randomized Controlled Trial: Implications For Heart Failure Prevention. Circulation, 2018. 137(15): p. 1549-1560.
3.Hieda, M., et al., Increased Myocardial Stiffness in Patients With High-Risk Left Ventricular Hypertrophy: The Hallmark of Stage-B Heart Failure With Preserved Ejection Fraction. Circulation, 2020. 141(2): p. 115-123.
4.Kawaguchi, M., et al., Combined ventricular systolic and arterial stiffening in patients with heart failure and preserved ejection fraction: implications for systolic and diastolic reserve limitations. Circulation, 2003. 107(5): p. 714-20.
5.Prasad, A., et al., Characterization of static and dynamic left ventricular diastolic function in patients with heart failure with a preserved ejection fraction. Circ Heart Fail, 2010. 3(5): p. 617-26.
6.Zile, M.R., et al., Myocardial stiffness in patients with heart failure and a preserved ejection fraction: contributions of collagen and titin. Circulation, 2015. 131(14): p. 1247-59.
7.Hamdani, N., et al., Myocardial titin hypophosphorylation importantly contributes to heart failure with preserved ejection fraction in a rat metabolic risk model. Circ Heart Fail, 2013. 6(6): p. 1239-49.
8.Arbab-Zadeh, A., et al., Effect of aging and physical activity on left ventricular compliance. Circulation, 2004. 110(13): p. 1799-805.
9.Shibata, S. and B.D. Levine, Biological aortic age derived from the arterial pressure waveform. J Appl Physiol (1985), 2011. 110(4): p. 981-7.
10.Fujimoto, N., et al., Cardiovascular effects of 1 year of progressive and vigorous exercise training in previously sedentary individuals older than 65 years of age. Circulation, 2010. 122(18): p. 1797-805.
11.Fujimoto, N., et al., Cardiovascular effects of 1 year of progressive endurance exercise training in patients with heart failure with preserved ejection fraction. Am Heart J, 2012. 164(6): p. 869-77.
12.Bhella, P.S., et al., Impact of lifelong exercise 'dose' on left ventricular compliance and distensibility. J Am Coll Cardiol, 2014. 64(12): p. 1257-66.
责任编辑丨BioTalker