久坐導致心臟僵硬，運動保持心臟彈性。
近日，美國德克薩斯州運動環境醫學研究所Benjamin D. Levine團隊又帶來一個好訊息。
他們發起的臨床研究表明，對於左室肥厚和心臟生物標誌物升高的射血分數保留心衰（HFpEF）患者（B期），堅持1年的運動訓練可以改善體能和逆轉左室心肌僵硬。
因此，運動有望成為預防HFpEF的潛在干預措施。這項重要研究成果刊登在著名期刊《迴圈》上[1]。
論文首頁截圖
近二十年來， Levine團隊始終聚焦於研究運動能否改善各類人群左室僵硬。
他們首先在中年健康人群中發現，2年期的運動訓練能夠改善久坐性衰老相關的左室僵硬情況[2]。
他們還發現左室肥厚人群的心肌僵硬度增加[3]，而這正是HFpEF患者心臟的一個主要表現。因此，中年左心室肥厚和心臟生物標誌物升高的個體，發生HFpEF的風險增加。
既然運動可以改善健康人久坐性衰老導致的左室僵硬情況，那在HFpEF高危人群（即左室肥厚和心臟生物標誌物升高的個體）中，運動是否也可以繼續發揮其神奇功效，改善左室僵硬情況呢？
針對這個問題，Levine團隊進行了一項前瞻性隨機對照試驗。
Levine團隊從無臨床症狀的中年（45-64歲）左室肥厚患者中，篩選出46位患者（EF＞50%；左室間隔>11 mm；心臟生物標誌物升高，NT-proBNP>40 pg/mL或高敏感性肌鈣蛋白T >0.6 pg/mL）。
所有患者被隨機分配到1年的高強度運動訓練組（n=30）和注意力控制組（n=16）。在一年臨床試驗中，15名受試者失訪，最終有31名受試者（運動組20名，對照組11名）完成了臨床試驗。
受試者納入排除流程圖
Levine和他的同事給所有的受試者提供了詳細的訓練計劃，且每個受試者都配有一名私教和一個心率（HR）監測器。研究者根據模式（散步、騎行、游泳）、持續時間（30-60分鐘）和強度（基礎、間歇、恢復）來變化訓練內容，以最佳化訓練效果。其中高強度間歇訓練，研究者採用的是有氧間歇訓練。
對於對照組（注意力控制組），研究者並沒有完全限制受試者不運動（這不合理也難以實現），而是採用了訓練受試者注意力控制的方法。讓受試者參加瑜伽或拉伸課程，以及輕重量的力量訓練，而避免高強度的運動。
此外，每位受試者都被分配了一名運動生理學家，在一年的干預期間，使用運動日誌和心率監測器監測他們的訓練依從性。
為了比較受試者運動訓練前後的心血管系統健康狀態及分析左室僵硬，研究人員採用瞭如下檢測指標：最大攝氧量（VO2max），肺毛細血管楔壓（PCWP），右房壓（RAP），跨胸壁壓（TMP），左室舒張末期容積（LVEDV）。
讓我們來看一下實驗結果，兩組受試者基線指標無顯著差異。運動組的參與者對1年運動訓練計劃有良好的運動依從性(平均依從率為67%)。
1年後，VO2max在運動組顯著增加20%（從26.0±5.3到31.3±5.8 mL·min–1·kg–1，P<0.0001），而對照組無明顯變化（從24.6±3.4到24.1±4.1 mL·min–1·kg–1，P=0.986）。LVEDV和VO2max一樣，在運動組顯著增加，而對照組無明顯變化。
高強度運動訓練對左室肥厚患者最大攝氧量（左）和左室舒張末期容積（右）的影響
在血流動力學指數上，兩組的靜息血壓都沒有變化；靜息狀態下的每搏輸出量運動組增加，而瑜伽組（即對照組）減少。運動組心率從68±11降至64±11，而瑜伽組沒有明顯變化。而其他指標，如靜息仰臥位心輸出量、中心靜脈壓、肺毛細血管楔壓和透壁壓在兩組都沒有明顯變化。
由於本研究重點關注的心室僵硬度無法直接測量，Levine團隊透過計算不同指標的壓力-容積關係來反映心室僵硬的程度。總的來看，兩組間的左室和心肌僵硬常數在基線時均具有可比性，一年的運動訓練顯著降低了左室和心肌僵硬常數，而對照組沒有明顯變化。
高強度運動訓練對左心室（A）和透壁硬度（B）的影響
此外，作者還採用Starling曲線從心臟做功的角度比較兩組的心室收縮和舒張功能的差異。
從下圖可以看出1年的運動訓練導致運動組的Starling曲線向上移動，而對照組沒有明顯變化，這意味著在相同的心室前負荷的壓力下，運動後比運動前心室舒張末期容積變大，說明運動後心室順應性變好了。而運動組和對照組都沒有改變心臟整體的收縮功能（曲線整體斜率未變）。
Starling曲線的變化
總的來說，Levine團隊的研究表明：運動可以改善潛在HFpEF患者的心室僵硬情況。這對潛在的HFpEF患者來說是一個福音，特別是在當下沒有特別多針對HFpEF治療方法的時候，預防可能比治療更有意義。
那麼，改善心室僵硬真的能起到預防HFpEF的作用嗎？一般來說，選擇某個疾病的獨立危險因素來進行干預是比較合適的預防措施。“心室僵硬”是否滿足這個條件呢？
首先，我們知道HFpEF的高危因素主要包括肥胖、糖尿病、高血壓、衰老等，但心室僵硬究竟是HFpEF的發生發展過程中的表型還是其潛在的危險因素呢？
有研究表明，沒有HFpEF的單獨高血壓患者似乎心臟很少有纖維化或硬性的表現 [4]。此外，久坐性衰老，即使沒有共病，也會導致左室僵硬[5]。因此，久坐性衰老本身至少為肥胖、糖尿病和高血壓等共病導致的惡化和繼發性重構奠定了基礎，從而導致HFpEF綜合徵的完全表達。所以說從心室僵硬的角度來預防HFpEF的發生發展是十分有道理的。
從機制角度來說，造成HFpEF患者心室僵硬這一表現的原因可以分為兩部分，一部分是心肌細胞本身結構的異常，另一部分是細胞外基質的纖維化增加[6, 7]。運動究竟是如何改善心室僵硬的，尚未明確，需要進一步研究進行解釋。但這並不妨礙將心室僵硬視為預防HFpEF的靶點。
值得一提的是，運動只能改善某個年齡段（中年）或HFpEF疾病早期（B期）人群的心室僵硬，而在老年（＞65歲）和已經出現HFpEF症狀的患者的心室僵硬無法透過運動改善[8-11]。
因此，運動要趁早~
部分運動與左室僵硬相關研究彙總[1, 2, 10-12]
總而言之，對於左室肥厚和心臟生物標誌物升高的患者(B期HFpEF)，堅持1年的運動訓練可以改善體能和逆轉左室心肌僵硬。高危中年男性和女性每週進行4 - 5次長期的劇烈運動訓練，有望成為預防此類患者未來發生HFpEF風險的潛在干預措施。
對於所有人來說，在中年或之前就開始建立運動的習慣，維持一定的運動強度，保持每週4-5次的運動頻率，可以讓我們的心臟保持彈性、避免僵硬！
參考文獻
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.
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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.
責任編輯丨BioTalker
