作者：张星,李嘉,高峰*单位：空**医大学航空航天医学系来源：中国科学:生命科学,（本文由天津体育学院张勇教授推荐阅读，并经作者同意发于此供大家交流）
通过内分泌或旁分泌方式介导组织器官间交互作用,参与代谢及心血管保护.在临床实践中,适当的运动干预目前已成为多种心血管疾病治疗和康复的必要辅助手段.但心血管疾病防治的运动处方,尤其是个体化的具体运动方式选择及运动量的掌控等问题尚待解决.通过多组学等方法进一步阐明运动裨益心血管健康的分子机制不仅有助于人们深入认识运动的健康效应,还可为通过调动机体内源性保护机制防治心血管疾病和制定更精准的心血管康复运动处方提供科学依据和新思路.
体力活动缺乏(physicalinactivity)是当今社会的普遍现象,世界卫生组织(WHO)年已将其列为导致发达国家人口死亡的十大原因之一.运动促进健康效应已得到全球广泛认可,其作为一种防治心血管疾病的手段具有便捷高效、经济、安全、身心愉悦等优势.一项对5万多人历时15年的大规模流行病学研究发现,经常跑步者全因死亡风险和心血管死亡风险分别下降30%和45%;另一项纳入近9万人的荟萃分析也显示,运动能够降低33%全因死亡风险和35%心血管疾病死亡风险.WHO于年11月最新发布的《关于身体活动和久坐行为指南》建议,所有成年人都应定期进行体育锻炼,每周至少进行分钟的中等到剧烈强度的运动以获健康裨益.近年研究显示,即使是低于该强度的运动量也可给机体带来益处,如每天5~10分钟的慢跑便可降低心血管疾病死亡风险;运动的健康效应具有剂量依赖性,在一定范围内运动的健康效应随运动量和强度的增加而提升.
运动裨益心血管健康已被广泛认可,但其机制尚未被阐明.运动促进心血管健康是一种全身系统性效应,涉及神经-内分泌-代谢-免疫等多个系统,其核心是运动通过缺氧、氧化应激和机械力刺激(如血流加速)等激活机体内源性保护机制,包括激活细胞生存信号、改善机体代谢、提高抗氧化能力、促进干细胞动员等,其中线粒体作为机体响应运动的核心细胞器,通过PGC-1α(peroxisomeproliferator-activatedreceptor-γcoactivator-1α)等信号分子促进线粒体合成和改善线粒体功能在运动健康效应中发挥重要作用(图1).此外,运动能够降低心血管疾病的危险因素,重塑心血管结构与功能,提高心血管胰岛素敏感性及抗损性等.近年研究表明,运动可促进多种组织和器官分泌“运动因子(exerkine)”参与代谢及心血管保护,显示出组织器官间交互作用(cross-talk)在运动心血管健康效应中的重要性.本文综述了运动裨益心血管健康的主要机制及其研究进展,简要介绍了当前运动防治心血管疾病的临床应用,重点讨论了该领域目前存在的主要问题并提出了展望,以期促进对运动心血管健康效应的认识及其在心血管病防治中的转化应用.
图1运动的健康效应及线粒体在其中的核心作用.运动通过缺氧、氧化应激和机械力等始动刺激因素激活机体内源性保护机制,通过激活PI3K-Akt-eNOS-NO为主的细胞生存信号和PGC-1α-AMPK-mTOR为主的代谢信号发挥健康效应,其中线粒体在运动促进健康效应中发挥关键作用.
1运动降低心血管疾病的危险因素及其主要机制
运动具有广泛的健康效应,除改善心血管功能外,还能够显著降低心血管疾病的危险因素,包括改善机体代谢、降压减脂、改善机体慢性炎症状态以及提高心血管抗损性等.这些效应相互影响共同促进心血管健康.
1.1运动改善机体代谢
以肥胖、高脂血症、糖耐量异常及胰岛素抵抗为主要表现的代谢综合征(metabolicsyndrome)是高血压、动脉粥样硬化、冠心病等心血管疾病的主要危险因素.运动可通过多种机制改善糖脂代谢及胰岛素敏感性.运动通过直接促进分解代谢和提高胰岛素敏感性促进三大营养物质代谢,包括促进机体对葡萄糖的利用,维持葡萄糖稳态,降低糖尿病患者血糖和糖化血红蛋白水平;显著降低甘油三酯,增加循环高密度脂蛋白水平,并促进脂肪组织棕色化和产热;改善机体脂肪酸代谢,增肌减脂.新近研究表明,氨基酸代谢紊乱也是代谢性心血管病的重要发病机制之一,而运动不仅可增加组织细胞对氨基酸的利用,还可改善糖尿病等病理状态下支链氨基酸(branchedchainaminoacid,BCAA)代谢紊乱,促进心脏代谢健康(cardiometabolichealth).
1.2运动改善氧化还原平衡和慢性炎症状态
氧化应激是诸多心血管疾病的共同病理基础,长期运动能够通过增强抗氧化能力改善机体氧化还原状态,该效应是运动裨益心血管健康的重要机制之一.运动时骨骼肌收缩使活性氧(reactiveoxygenspecies,ROS)产生增加,其主要来源于线粒体电子传递过程.以往认为ROS可造成细胞氧化应激,是导致生物大分子损伤的一类有害活性物质,近年越来越多的证据表明,适量ROS的产生具有重要的生理意义.运动时产生的ROS能够促进线粒体合成,激活胰岛素信号,促进蛋白质合成和肌肉生长,还可调控基因表达及增强机体抗氧化能力,而抑制运动过程中ROS的产生则使运动的健康效应减弱.特别是长期运动能够增强线粒体功能和机体的抗氧化能力,更好地维持机体氧化还原平衡.许多慢性疾病,尤其是代谢性心血管疾病都使机体处于一种低程度的慢性炎症状态,后者既是慢性非传染性疾病(慢病,non-
