运动持续时间对少年运动员心脏标志物及心功能的影响

运动持续时间对少年运动员心脏标志物及心功能的影响 运动持续时间对少年运动员心脏标志物及 心功能的影响 中国心血管杂志2011年10月第16卷第5期 . 临床研究. 运动持续时间对少年运动员心脏 标志物及心功能的影响 聂金雷刘蔚林华时庆德汤国强 ? 335? 【摘要】目的观察运动持续时间对少年运动员心脏标志物释放及心功能的影响.方法12名少年男子中 长跑运动员以无氧阈强度分别进行45min及90rain跑台运动测试,运动前后测定血液肌钙蛋白T(cTnT)和N末 端脑钠肽原(NT—proBNP)水平及左心室功能.结果两次运动前及45min运动后血清均未检出cTnT,但90rain运 动后8名受试者cTnT阳性(cTnT中位数0.013L;范围0.011—0.043L;阳性率66.7%).两次运动均引起 NT—proBNP显着增加(45rain运动前:17.3,109.9ng/L,运动后:25.4,178.4n#L;90min运动前:13.2,193.8 ng/L,运动后:16.3,266.9ng/L),但运动持续时间延长并未显着提高NT.proBNP的增加幅度.另外,两次运动均 未显着改变左心室收缩及舒张功能,且运动前后心脏功能变化与心脏标志物水平变化无显着相关.结论在一定 运动强度内,耐力运动可引起运动员cTnT及NT—proBNP水平增加,其变化与左心室功能变化无相关性,而cTnT升 高与运动持续时间延长有关. 【关键词】肌钙蛋白T;心脏功能试验;运动量;耐力运动;少年 ImpactofexercisedurationoncardiacbiomarkersandfunctioninadolescentathletesNIEn— le,LIUWe,LIN Hua,SHIQing—de,KwokKeung.MacaoPolytechnicInstitute,Macao,China Correspondingauthor:NIEJin—lei,Email:jnie@舰edtamO 【Abstract】 ObjectiveToinvestigatetheimpactofexercisedurationoncardiacbiomarkersandleftventricular (LV)functioninadolescentathletes.MethodsMeasuresofglobalLVfunctionweremadeusingeehocardiographyin12 rfialeadolescentrunnersbeforeandaftera45-?minanda90--raintreadmillrunswithintensitycorrespondedwithventilatory threshold.Cardiacbiomarkers[serumcardiactroponinT(cTnT),N— terminalpro-brainnatriureticpeptide(NT—pro— BNP)]werealsomeasuredbeforeandaftereachrun.ResultsNT—pro— BNPwassignificantly(P<0.05)increasedafter eachrunincomparisontotherespectivepre— exercisevalues,butitwasnotincreasedsignificantlywiththeprolongationof exercise.cTnTwasundetectableateachpre—exerciseandafter45一 minrun,butwaselevatedin8/12(67%)runnersafter 90一 minrun[median(range):0.013(0.O11-0.043L)].DataforLVfunctionwasconsistentacrossassessmentpoints andnotrelatedtothechangesinthecardiacmarkers.ConclusionsEnduranceexerciseinducestheelevationofcardiac markers.andthechangesarenotrelatedtoanrdiacfunction.ExercisedurationisanessentialfactorinelicitingcTnT releasefollowinganenduranceexercise. 【Keywords】 TroponinT;Heartfunctiontests;Exercisevolume;Enduranceexercise;Adolescents 心肌肌钙蛋白(cardiactroponin,cTn)包括cTnT 和cTnI,近年来已成为诊断心肌损伤的首选生化标 志物.另外,脑钠肽(brainnatriureticpeptide, BNP)及其裂解片段N末端脑钠肽原(N—terminalpro DOI:10.3969/j.issn.1007-5410.2011.05.004 基金项目:澳门理工学院科研基金(RP/ESEFD.1/2007) 作者单位:澳门理工学院(聂金雷,时庆德);卫生部北京医院心 内科(刘蔚);辽宁师范大学(林华);香港浸会大学 (汤国强) 通讯作者:聂金雷,电子信箱:jnie@ipm.edu.no BNP,NT—proBNP)也成为诊断心功能障碍的有力工 具.与其他心脏标志物比较,这两种标志物在临 床实践中显示出独特的优势,对于心肌梗死诊断及 急性冠脉综合征危险分层有重要价值?. 国外运动医学研究显示,健康成年人包括职业 运动员及健身者,急性耐力运动后血清cTn及NT— proBNP水平可显着升高.这个现象在我们对少 年运动员的多项试验中也得到了证实.健康人 群运动引起的心脏标志物升高的意义颇有争议,但 越来越多的证据显示,这可能是耐力训练过程中的 ? 336? 生理现象,与有心脏病理基础的患者情况截然不 同.由此,一些学者提出,在临床工作中应警惕 运动人群中心脏标志物的假阳性现象.然而,目前 健康个体进行何种类型的运动容易引发心脏标志物 阳性仍不明确,对于这个问题的研究,将有助于临床 医师分辨运动性心脏标志物释放的生理和病理意 义. 在本研究中,我们选取少年中长跑运动员以无 氧阈(anaerobicthreshold,AT)强度分别进行45min 及90min两次跑台跑,观察运动持续时间对运动员 心脏标志物释放的影响.另外,由于心肌损伤与心 功能障碍可能相关1,我们也同时观察了运动前后 的心脏功能,以期进一步阐明心脏标志物释放的意 义 1对象和方法 1.1研究对象 选取12名二级少年男子中长跑运动员,年龄12 , 17岁,平均(14.9?1.6)岁,身高(165.9?11.5) am,体质量(49.6?10.4)kg,最大摄氧量(65.6?4.1) m卜kg,?min..,系统耐力训练(3.5?1.5)年.平均 训练量8,21km/d,每周训练6d.试验开始前1周, 对受试者进行心脏检查,其中包括血压测量,超声心 动图和心电图检查,确定无心血管疾病.本研究 符合2000年版HelsinkiDeclaration所制定的伦理标 准,得到澳门理工学院人体试验伦理委员会批准,并 取得受试对象及监护人的知情同意. 1.2试验步骤 首先测定运动员最大摄氧量及AT,1周后用随 机数表法确定运动员分别进行两次AT强度跑台运 动测试,首次持续时间为45min,另一次为90rain. 设定的运动强度和持续时间与他们日常所进行的训 练相近,以模拟真实训练的运动应激.运动前后分 别取静脉血用于心脏标志物分析,并利用超声心动 仪测定左心室功能.两次运动相距至少5d,且都是在一天中同一时间进行.测试环境的温度和相对湿 度分别为20cc和50%.测试前,受试者至少2h未 进食,且24h内未进行过大强度运动. 1.3指标测定 1.3.1AT测定依据文献[5,7,9],采用递增负 荷跑台运动测定最大摄氧量及AT.电动跑台及气 体分析仪均采用德国VIASYSHeahhcareGmbH公 司产品,分别为LE500CE及JaegerOxyconPro. ChineseJourna1ofCardiovascularMedicine.October2011.Vo1.16.No.5 运动方案为,以8km/h的速度及0%的坡度起步; 首先坡度不变,速度每分钟调高1km/h,直到达到 19km/h;之后速度恒定,坡度每分钟调高0.8%,直 到试验结束.在试验过程中记录通气和代谢的相关 数据.随着速度和坡度的升高,当由气体分析仪测 定的呼吸交换率(二氧化碳产生量与摄氧量比值) ?1.15而摄氧量的增长低于2.1ml?kg,?rain'.或 受试者主观达到力竭时试验结束.最大摄氧量取 30S摄氧量平均数最高值.通气阈定义为测试中每 分通气量非线性增长点或氧通气当量开始上升而 CO通气当量却未能相应升高的拐点. 1.3.2血清cTnT及NT.proBNP测定运动前10 min及运动后即刻分别取血4ml.全血室温下静置 30min后,3000转/min离心20min.分离出血清于 一 70?保存待测. 采用德国RocheDiagnostics公司生产Elecsys 2010分析仪测定cTnT及NTproBNP.cTnT测试为 第三代Roche电化学发光技术,试剂盒为德国 RocheDiagnostics公司生产ElecsysTroponinT STAT.测定极限为0.010g/L,与第99百分位数 参考上限一致?,高于此值即为阳性.NT—proBNP 测定试剂盒为ECLIA.ElecsysproBNP,其范罔 为5,35000ng/L,病理参考界值为125ng/L_2J,高 于此值即为阳性. 1.3.3心功能测定依据文献[5],采用超声心动 仪(GELOGIQBookXP,GEHeahhcare,美国),受试 者左侧卧位检测左心室功能.应用二维超声心动图 在胸骨旁左心室长轴切面测量左心室舒张末内径 (LVIDd),左心室收缩末内径(LVIDs),室间隔舒张 末厚度(IVSd)及左心室后壁舒张末厚度(LVPWd), 并以Teichholtz公式计算左心室射血分数(LVEF) 及每搏量(SV),作为评价左心室收缩功能指标.同 时计算出不依赖负荷的左心室收缩功能指标——收 缩末期压力容积比(end—systolicpressure—volume, SBP/ESV)E2O].用LVIDd反映前负荷,而用左心室 经线室壁应力(LVmeridionalwallstress,LVMWS)评 价后负荷.在心尖四腔心切面,应用脉冲多普勒 超声获取舒张期二尖瓣血流频谱,测量舒张早期峰 值流速(E)及心房收缩期峰值流速(A),以获得E/A 比值,用以评价左心室舒张功能. 1.4统计学方法 以Kolmogorov.Smirnov方法检验数据是否符合 正态分布,由于血清cTnT和NT—proBNP数据呈非 中国心血管杂志2011年1O月第16卷第5期 表112名运动员AT强度运动前后血清cTnT和NT—proBNP水平 ? 337? 注:与运动前比较,P<0.05 表212名运动员AT强度运动前后超声指标(x4-s) 注:与运动前比较,P<0.05 正态分布,用中位数及范围表示,并采用非参数检验 (non—parametrictest)Wilcoxon检验比较组问差异. 而超声数据符合正态分布,用均数?标准差(面?s) 表示,组问比较则采用重复测量两因素方差分析 (2X2实验设计).用SPSS10.0统计软件进行数 据处理及统计.P<0.05为差异有统计学意义. 2结果 proBNP水平 2.1血清cTnT和NT— 两次运动前及45min运动后所有受试者血清 中均未检出cTnT,但90min运动后8名受试者 cTnT>0.010Ixg/L,范围0.011,0.043L,中位 数0.013g/L.两次运动均引起NT—proBNP显着 增加(P<0.05),但45min运动后仅1名受试者的 测定值大于病理参考值上限,而90min运动前1名 受试者NT—proBNP水平阳性(193.8ng/L),其运动 后增加至266.9ng/L.但运动持续时间延长并未显 着提高NT—proBNPJ:~Dil幅度(表1). 2.2左心室收缩及舒张功能 重复测量两因素方差分析显示,两次运动均未 对左心室收缩功能(SV,LVEF和SBP/ESV),舒张 功能(E/A)以及前负荷(LVIDd)产生显着影响,但 使后负荷(LVMWS)显着升高.运动持续时间未对 左心室功能及负荷指标产生显着影响(表2). ,负荷及标志物相关分析 2.3心脏功能 相关分析显示,收缩功能指标与负荷指标存在 显着相关(SV与LVIDd,EF与LVMWS以及SBP/ ESV与LVMMS),而心脏标志物变化与心脏功能无 显着相关(P>0.05)(表3). 表3运动前后心脏功能变化与心脏负荷及 心脏标志物变化的相关分析(相关系数) 注:相关系数显着性检验,P<0.05 3讨论 对成年人运动比赛的研究显示,耐力运动后 eTnT的升高是较为普遍的4..对参加2002--2003 ? 338? 年伦敦马拉松赛的72名成年运动员赛后血清eTnT 测定发现,78%的运动员cTnT阳性?.Shave 等ll利用荟萃分析总结了涉及1120名受试者的26 项相关研究,发现47%成年受试者耐力运动后血清 cTnT超过心肌损伤界值(阳性率95%可信区间为 39%,56%).NT—proBNP情况也与cTnT类似,如 Scharhag等?报道,长距离耐力运动后,105名成年 运动员中83名(79%)NT—proBNP超过临床病理界 值.从运动后cTn和NT—proBNP的高阳性率来看, 似乎提示这两个心脏标志物的释放并不反映严重的 病理状况,因为从常理推测,有众多人参与的运动训 练不可能导致心脏病理状况以这样的高发生率出 现.然而,值得注意的是,在成年人的观察中,有相 当一部分受试者平时训练量很少,且年龄超过45 岁,甚至超过60岁_1,高龄增加了潜在冠心病危险 性.因此,耐力运动所致的成年人,特别是老年人心 脏标志物的升高可能混杂了病理因素.我们选择了 高强度训练的少年运动员,显然,他们较中年以上人 群冠脉综合征的危险性小.本研究显示,90min运 动后66.6%的运动员cTnT阳性,且两次运动几乎 引起所有运动员NT—proBNP增加,这与成年人研究 的结果一致,也支持了我们前期在运动场进行的少 年半程马拉松跑的观察结果.这些结果提示,cTnT 及NT—proBNP的升高在耐力运动人群是常见的. 另一些证据也支持了运动性心脏标志物释放并 不反映临床病理意义.首先,影像学方面,延迟增强 心脏磁共振技术(delayedenhancementcardiac magneticresonance,LGE—CMR)可以分辨小至1g心 肌的坏死灶?.新近的研究显示,对耐力运动后心 脏标志物升高的成年运动员进行LGE—CMR检测并 未发现心肌组织坏死灶,也未发现炎症,水肿及纤维 化的影像证据...其次,运动员的随访研究也不支 持其反映了心肌严重不可逆损伤.Urhausen等 对在耐力运动后cTnT及NT—proBNP阳性的21名成 年运动员的3个月随访中发现,除1名运动员被证 实患冠心病外,其余20名受试者并未出现任何心肌 损伤迹象.在本研究中,对cTnT及NT—proBNP升 高的运动员进行跟踪观察12个月,也并未出现心肌 损伤的临床表现,他们继续进行着常规的高负荷的 训练与比赛. 另外,耐力运动后cTn升高不超过24h,这种 时程变化趋势与急性心肌梗死cTn持续7,14d升 高明显不同.研究已显示,急性心肌梗死患者最 ChineseJoumalofCardiovascularMedicine,October2011.Vo1.16.No.5 初的血液cTn升高是存在于心肌细胞胞浆的游离 cTn释放人血所致,而梗死后几天血液中的cTn是由心肌细胞内肌丝的崩解所释放.运动与急性 心肌梗死所致的血液cTn时程变化的不同特点提示 运动后血清cTn可能只是来源于心肌细胞胞浆内游 离的cTn.我们新近的动物研究显示,耐力运动引 起的血液cTnT的升高与心肌组织氧化应激损伤密 切相关?,这提示运动性氧化应激可能引起了心肌 细胞膜损伤使通透性增强,造成胞浆内游离cTn释 放.由于运动性氧化应激引起的细胞损伤程度与运 动持续时间有关?,因此这也解释了本研究中 cTnT升高与运动持续时间延长有关的现象. 耐力运动引起运动员BNP或NT—proBNP升高 也是短暂的,多在24h内恢复正常,本实验中90 rain运动前一名受试者NT—proBNP阳性考虑为上次 训练的延迟恢复.NT.proBNP在运动员中升高可能 是反映了运动中NT—proBNP发挥其排钠,舒张血管 及抑制交感神经作用以降低室壁压,而并非病理状 况.本研究中,尽管两次运动都引起了显着 NT—proBNP升高,但增加幅度(40%,50%)远较成 年人低.如Scott等发现,160km的超马拉松后 (用时约25h),成年运动员NT—proBNP较运动前增 加了近30倍,25名运动员运动后血清NT—proBNP 范围为212,3427ng/L,均超过125ng/L的病理界 值.因此,我们的研究未显示出运动持续时间对 NT—proBNP有显着影响,可能是选择的运动时间较 短.同时,这也解释了本试验中运动对少年运动员 心功能影响不显着,因为报道运动后心功能明显障 碍的研究多数是成年人完成持续时间超过2h的运 动,如马拉松或超马拉松比赛.另外,本研究中 的相关分析也显示,心功能可能也受到了前后负荷 的影响,但其轻微变化并不反映病理意义. 本研究的另一个发现是,在一定运动强度内,心 脏标志物的释放与心脏功能并不存在相关性,在运 动员中心脏标志物的释放并未伴随着心脏功能降 低,这进一步提示心脏标志物在运动人群升高未必 反映病理意义. 本研究以少年耐力运动员为研究对象,观察模 拟日常训练负荷量的运动对心脏标志物及心功能的 影响,发现耐力运动可引起运动员心脏标志物cTnT 及NT.proBNP水平增加,且与左心室功能变化无相 关,而cTnT升高与运动持续时间延长有关.本研究 结果有助于临床实践中分辨运动人群心脏标志物阳 中国心血管杂志2011年1O月第16卷第5期 性的意义. [2] [3] [4] [5] [6] 【7] [8] [9] [10] 参考文献 CollinsonPO,StubbsPJ,KesslerAC.Muhieentreevaluationof thediagnosticvalueofcardiactroponinT,CK—MBmass,and myoglobinforassessingpatientswithsuspectedacutecoronary syndromesinroutinecliniealpractice.Hcart,2003,89:280— 286. SilverMA,MaiselA,YancyCW,eta1.BNPConsensusPanel 2004:Aclinicalapproachforthediagnostic,prognostic, screening,treatmentmonitoring,andtherapeuticrolesof natriureticpeptidesincardiovasculardiseases.CongestHeart Fail.2004,10:1-30. ShaveR,BaggishA,GeorgeK,eta1.Exercise—inducedcardiac troponinelevation:evidence,mechanisms,andimplications.J AmCollCardiol,2010.56:169—176. ScharhagJ,GeorgeK,ShaveR,eta1.Exercise-associated increasesincardiacbiomarkers.MedSeiSportsExerc,2008, 40:1408—1415. NieJ,GeorgeKP,TongTK,eta1.Impactofrepemedendurance runsoncardiacbiomarkersandfunctioninadolescents.MedSci SportsExerc,2011Apr14.[Epubaheadofprint]. 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(收稿日期:2011-05-05) (本文编辑:谭潇) . 专家答疑 问:什么叫Pickering综合征? 答:双侧肾动脉狭窄合并一过性肺水肿称为Picketing 综合征.1988年,Picketing在Lancet杂志首先报道了11例 高血压合并双侧肾动脉粥样硬化并有一过性肺水肿(flash pulmonaryedema)发作的病例,其中7例有双侧.肾动脉狭窄. 此后,陆续有双侧肾动脉狭窄合并一过性肺水肿的相关病例 报道.并且发现,对一侧或双侧肾动脉进行再血管化治疗能 显着减少一过性肺水肿的发作.目前,Messerli等将双侧肾 动脉狭窄合并一过性肺水肿命名为Pickering综合征. (刘德平) (收稿日期:2011-10-12)