陳貽珊，張一民，孔振興，于晶晶，孫婷婷，張瀚月

肥胖對(duì)成年人心臟功能及運(yùn)動(dòng)變化特征的影響

陳貽珊，張一民，孔振興，于晶晶，孫婷婷，張瀚月

目的：評(píng)價(jià)肥胖成人安靜及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下心臟結(jié)構(gòu)和功能的特點(diǎn)，旨在評(píng)估心臟改變的風(fēng)險(xiǎn)性和不良后果。方法：選取130名40～60歲的北京市居民（男n =29，女n =101），依照BMI分類標(biāo)準(zhǔn)，分成體重正常組（n =57）、超重組（n =56）、肥胖組（n =17）。每名受試者蹬騎臥式功率車進(jìn)行起始25 W，每2 min遞增25 W 的運(yùn)動(dòng)，每等級(jí)運(yùn)動(dòng)結(jié)束前30 s 及恢復(fù)期測(cè)定超聲心動(dòng)圖。結(jié)果：1）與體重正常組相比，肥胖組舒張末期室間隔厚度（IVSd）、左心室舒張末期內(nèi)徑（LVIDd）、舒張末期左室后壁厚度（LVPWd）、左心室舒張末期容積（EDV）、左心室質(zhì)量（LVM）、左心室質(zhì)量指數(shù)（LVMI）、心率（HR）、每搏量（SV）、心輸出量（CO）均非常顯著性增加（P＜0.01）。2）肥胖成人發(fā)生左心室肥厚的比例遠(yuǎn)高于體重正常者和超重者。3）運(yùn)動(dòng)過(guò)程中肥胖者CO、SV非常顯著性高于體重正常組（P＜0.01），EF、HR無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。結(jié)論：超重可引起心臟肥大，左室收縮功能異常，并隨超重向肥胖過(guò)渡而加重。肥胖者運(yùn)動(dòng)中每搏量、心輸出量較高，但心功能儲(chǔ)備低于體重正常者，且運(yùn)動(dòng)后心率恢復(fù)受損。肥胖者安靜及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下心臟功能異常增強(qiáng)的原因尚需進(jìn)一步深入研究。

超聲心動(dòng)圖；心臟；肥胖；運(yùn)動(dòng)

1 前言

肥胖癥是一種由多因素引起的慢性代謝性疾病，早在1948年世界衛(wèi)生組織已將它列入疾病名單。肥胖癥在我國(guó)人群中的患病情況已呈流行趨勢(shì)，國(guó)家體育總局發(fā)布的《2014年國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)公報(bào)》［1］顯示，2014年我國(guó)成年人和老年人的肥胖率分別為10.5%和13.9%，而2004年成人肥胖率僅為3.01%［10］，肥胖問(wèn)題已經(jīng)成為影響我國(guó)成年人群體質(zhì)與健康的突出問(wèn)題。肥胖對(duì)健康的危害是多方面、多系統(tǒng)的，尤以心血管系統(tǒng)損傷對(duì)生命的威脅最為嚴(yán)重。肥胖是發(fā)生心血管疾病( CVD) 的重要危險(xiǎn)因素，肥胖不僅通過(guò)其相關(guān)疾病，如Ⅱ型糖尿病、高血壓、脂代謝紊亂、阻塞性睡眠呼吸暫停等，構(gòu)成了對(duì)心血管系統(tǒng)的不良影響，還可直接影響心臟的結(jié)構(gòu)和功能［8］。

傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為，肥胖導(dǎo)致的左心室肥厚是以離心性肥厚為主［25］，但最近的研究卻發(fā)現(xiàn)，向心性肥厚在肥胖人群中更為普遍［11，31］，而肥胖是否會(huì)引起心臟射血分?jǐn)?shù)下降也存在爭(zhēng)議［23］。目前關(guān)于超重肥胖對(duì)心臟結(jié)構(gòu)和功能影響的研究結(jié)論并不一致，可能與研究對(duì)象的健康狀況、肥胖的判斷標(biāo)準(zhǔn)及評(píng)價(jià)指標(biāo)、測(cè)試方法和控制條件的差異有關(guān)，有待對(duì)更多人群進(jìn)行廣泛、深入的研究加以驗(yàn)證和補(bǔ)充。且研究顯示［26］，肥胖伴隨左心室肥厚者心血管事件危險(xiǎn)大大增加。因此，肥胖人群在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)前需要了解運(yùn)動(dòng)引起的心血管風(fēng)險(xiǎn)情況。有關(guān)運(yùn)動(dòng)中心血管風(fēng)險(xiǎn)的研究多以動(dòng)態(tài)心電圖與血壓等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)［5］，鮮有運(yùn)動(dòng)中心臟結(jié)構(gòu)和功能變化特征的直接觀察報(bào)道。若能對(duì)肥胖人群進(jìn)行科學(xué)的不同運(yùn)動(dòng)負(fù)荷下心臟機(jī)能篩查，就能更準(zhǔn)確地判斷其對(duì)進(jìn)行體育鍛煉強(qiáng)度的耐受力。

因此，本研究采用遞增負(fù)荷蹬騎臥式功率自行車的運(yùn)動(dòng)形式對(duì)受試者進(jìn)行運(yùn)動(dòng)刺激，受試者運(yùn)動(dòng)全程進(jìn)行超聲心動(dòng)圖（ultrasonic cardiogram，UCG）的檢測(cè)。比較安靜狀態(tài)、運(yùn)動(dòng)中及恢復(fù)期等過(guò)程中心臟結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)，旨在發(fā)現(xiàn)超重肥胖的不良后果，探討和評(píng)價(jià)肥胖成人運(yùn)動(dòng)中的心臟功能和心肌活動(dòng)的調(diào)節(jié)能力，掌握其變化特征，從而為其制定合適的運(yùn)動(dòng)處方，并為預(yù)防運(yùn)動(dòng)中心血管意外事件的發(fā)生，提供可靠的理論依據(jù)。

2 研究對(duì)象與方法

2.1 研究對(duì)象

選取130名40～59歲的北京市居民，男性29名，女性101名。要求所有受試者無(wú)心血管病、糖尿病病史，且均取得知情同意。參照2004年中國(guó)肥胖問(wèn)題工作組研制的“中國(guó)成人超重、肥胖篩查BMI分類標(biāo)準(zhǔn)”［10］：以BMI值24 kg/ m2為中國(guó)成人超重的界限，BMI值28kg/m2為肥胖的界限，將受試者分成3組：體重正常組、超重組和肥胖組，基本情況如表1所示。

表1 受試者的基本情況Table1 Basic Information of Participants

2.2 研究方法

2.2.1 形態(tài)測(cè)量

參照《國(guó)民體質(zhì)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)》的測(cè)試方法，對(duì)受試者身高、體重進(jìn)行測(cè)試，并計(jì)算身體質(zhì)量指數(shù)（body mass index，BMI）。

2.2.2 UCG檢查

使用美國(guó)GE公司生產(chǎn)的Vivid 7彩色超聲診斷儀，M4S探頭，頻率2.5MHz。檢查時(shí)受試者取平臥位和（或）側(cè)臥位，平靜呼吸，探頭置于胸骨左緣檢查。于二維圖像指導(dǎo)下獲得左心室短軸二尖瓣的腱索水平的M型圖像，采用美國(guó)UCG協(xié)會(huì)推薦的測(cè)量方法，得到左心室結(jié)構(gòu)類指標(biāo)有舒張末期室間隔厚度（end-diastolic interventricular septal thickness，IVSd）、收縮末期室間隔厚度（end-systolic interventricular septal thickness，IVSs）、左心室舒張末期內(nèi)徑（left ventricular end-diastolic dimension，LVIDd）、左心室收縮末期內(nèi)徑（left ventricular end-systolic dimension，LVIDs）、舒張末期左室后壁厚度（left ventricular end-diastolic posterior wall thickness，LVPWd）、收縮末期左室后壁厚度（left ventricular end- systolic posterior wall thickness，LVPWs）、左心室舒張末期容積（left ventricular end-diastolic volume，EDV）、左心室收縮末期容積（left ventricular end- systolic volume，ESV）、主動(dòng)脈根部?jī)?nèi)徑（aortic root dimension，AOD）；心臟功能類指標(biāo)有心率（heart rate，HR）、每搏量（stroke volume，SV）及衍生指標(biāo)射血分?jǐn)?shù)（ejection fraction，EF）、心輸出量（cardiac output，CO）、短軸縮短率（fractional shortening，F(xiàn)S）。所有的測(cè)量均由同一人來(lái)進(jìn)行操作，以避免系統(tǒng)誤差。根據(jù)公式計(jì)算左心室質(zhì)量（left ventricular mass，LVM）、左心室質(zhì)量指數(shù)（left ventricular mass index，LVMI）、相對(duì)室壁厚度（relative wall thickness，RWT）［13］。

LVM=0.8×1.04×［(LVIDd+LVPWd+IVSd)3?(LVIDd)3］+0.6(g)。

LVMI＝LVM/H2.7(g/m2.7)。

RWT=2LVPWd/ LVIDd(cm)。

左室?guī)缀螛?gòu)型根據(jù)左室重量指數(shù)LVMI和相對(duì)室壁厚度RWT的不同，可劃分為4種類型：1）左室正常構(gòu)型（normal）：RWT及LVMI均正常；2）向心性重構(gòu)（concentric remodeling）：RWT增加，LVMI正常；3）向心性肥厚（concentrichypertrophy）：RWT及LVMI均增加；4）離心性肥厚（eccentric hypertrophy）：RWT正常，LVMI增加［13］。男性≥49 g/m2.7、女性≥45 g/m2.7［9］為L(zhǎng)VMI增加，RWT≥0.42cm［3］為RWT增加。

2.2.3 運(yùn)動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)

采用丹麥產(chǎn)LINAK臥式功率自行車為測(cè)功儀器。蹬車前受試者保持靜息狀態(tài)10 min后，測(cè)定UCG。根據(jù)《超聲心動(dòng)圖學(xué)》（第4版）［6］，負(fù)荷量從25 W起，每級(jí)負(fù)荷維持2 min，每次遞增25 W負(fù)荷量，蹬車的頻率保持60 rpm，每等級(jí)負(fù)荷最后30 s測(cè)定UCG，運(yùn)動(dòng)終止標(biāo)準(zhǔn)參考《超聲心動(dòng)圖學(xué)》［6］及《ACSM運(yùn)動(dòng)測(cè)試與運(yùn)動(dòng)處方指南》［7］，達(dá)到終止條件時(shí)停止運(yùn)動(dòng)。采用SunTec Tango+動(dòng)態(tài)血壓計(jì)每隔1min監(jiān)測(cè)1次血壓變化。遞增負(fù)荷試驗(yàn)結(jié)束后，要求受試者靜臥4 min，均勻呼吸，不得與人交談，恢復(fù)期4 min內(nèi)，每分后30 s測(cè)定UCG，共記錄4次。該等級(jí)運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間達(dá)到90 s以上的終止負(fù)荷即為該受試者的最高運(yùn)動(dòng)負(fù)荷（測(cè)試方案表2）。

表2 運(yùn)動(dòng)負(fù)荷方案Table2 The Program of Exercise Stress Test

2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel 2013整理數(shù)據(jù)，采用SPSS16.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)量資料以X±SD表示。各組間比較采用單因素方差分析，各變量間的相關(guān)關(guān)系采用偏相關(guān)分析，運(yùn)動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)心臟結(jié)構(gòu)和功能的變化特征采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，以P＜0.01表示具有非常顯著性意義。

3 研究結(jié)果

3.1 肥胖對(duì)成年人心臟重構(gòu)的影響

3.1.1 不同BMI組間心臟結(jié)構(gòu)和功能指標(biāo)比較

如表3所示，不同BMI組間心臟結(jié)構(gòu)指標(biāo)IVSd、IVSs、LVIDd、LVPWd、LVPWs、EDV、LWM、LWMI間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。與體重正常組比較，肥胖組LVIDd非常顯著性擴(kuò)大（P＜0.01），LVIDd的擴(kuò)大引起EDV非常顯著性增加了21.1%（115.18±18.50 vs. 95.09±20.37，P＜0.01），IVSd、LVPWd非常顯著性增厚（P＜0.01），LVM、LVMI非常顯著性增加（P＜0.01），LVM增加率達(dá)35.3%（156.89±41.27 vs. 115.94±27.18），LVMI也增加32.5%（43.90±9.21 vs. 33.13±7.62）；超重組LVM也顯著性增加了（P＜0.05）。與超重組比較，肥胖組EDV顯著性擴(kuò)大（P＜0.05）；LVMI非常顯著性增加（P＜0.01）。

不同BMI組間的心臟功能指標(biāo)HR、CO、SV間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01），而EF、FS、E/A無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。與體重正常組比較，肥胖組HR、SV非常顯著性增加了（P＜0.01），CO也顯著性增加（P＜0.05），超重組HR、CO顯著性增加（P＜0.05）。與超重組比較，肥胖組SV非常顯著性增加了（P＜0.01）。

表3 不同BMI組間心臟結(jié)構(gòu)和功能指標(biāo)比較Table3 The Comparison of Indicators of Cardiac Structure and Function in Different BMI Groups

3.1.2 超重肥胖成人左室?guī)缀螛?gòu)型的分布

如表4所示，肥胖成人發(fā)生左心室肥厚的比例遠(yuǎn)高于體重正常者和超重者，且多為離心式肥厚。

表4 超重肥胖成人左室?guī)缀螛?gòu)型的分布Table4 The Distribution of Left Ventricular Geometry in Overweight and Obesity Adults

3.1.3 BF、BMI與心臟結(jié)構(gòu)和功能指標(biāo)間的相關(guān)分析

采用偏相關(guān)分析對(duì)BF、BMI與心臟結(jié)構(gòu)和功能指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行分析?？刂颇挲g、性別變量后，發(fā)現(xiàn)BMI與心臟結(jié)構(gòu)類指標(biāo)LVIDd（r=0. 247，P＜0.05）、LVPWd（r=0. 223，P＜0.05）、EDV（r=0. 232，P＜0.05）、LVM（r=0. 328，P＜0.01）、LVMI（r=0. 385，P＜0.01）均呈正相關(guān)；其中與LVMI的相關(guān)程度最高，其次是LVM。BMI與心臟功能類指標(biāo)HR（P＜0.05）、CO（P＜0.01）、SV（P＜0.05）均呈正相關(guān)，r值分別為0.232、0.258、0.252。

3.2 肥胖對(duì)運(yùn)動(dòng)中心臟結(jié)構(gòu)和功能變化特征的影響

3.2.1 BMI組間運(yùn)動(dòng)終止時(shí)間及負(fù)荷分布情況

如表5所示，受試者達(dá)到終止條件停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，超重組和肥胖組在臥式功率自行車進(jìn)行蹬踏運(yùn)動(dòng)所達(dá)到的最高運(yùn)動(dòng)負(fù)荷均顯著高于體重正常組（P＜0.05）。所有受試者運(yùn)動(dòng)均達(dá)到第3等級(jí)。

表5 不同BMI組間運(yùn)動(dòng)終止時(shí)間及負(fù)荷分布情況Table5 The Distribution of Exercise Duration and Peak Exercise load in Different BMI Groups

3.2.2 運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不同BMI組間心臟結(jié)構(gòu)和功能指標(biāo)的比較

如表6所示，與體重正常組比較，運(yùn)動(dòng)第1等級(jí)末肥胖組LVIDd、EDV非常顯著性大于體重正常組（P＜0.01），IVSs、LVPWs非常顯著性厚于體重正常組（P＜0.01），SV非常顯著性高于體重正常組（P＜0.01），CO也顯著性高于體重正常組（P＜0.05）；運(yùn)動(dòng)最高等級(jí)末肥胖組LVIDd、EDV顯著大于體重正常組（P＜0.05），LVPWs非常顯著性厚于體重正常組（P＜0.01），CO、SV非常顯著性高于體重正常組（P＜0.01）。

與安靜狀態(tài)相比，不同BMI組間大部分心臟結(jié)構(gòu)和功能指標(biāo)在遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)各階段均出現(xiàn)顯著性的變化。但體重正常組和超重組的IVSd無(wú)論在運(yùn)動(dòng)開(kāi)始階段（P＜0.05）還是運(yùn)動(dòng)最高負(fù)荷階段（P＜0.01）均出現(xiàn)顯著性增厚，而肥胖組IVSd在各階段的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；且在運(yùn)動(dòng)最高負(fù)荷階段，體重正常組CO（P＜0.05）、EF（P＜0.01）、FS（P＜0.01）均顯著性增高，但肥胖組這些心臟功能指標(biāo)的增高并不顯著（P＞0.05）。與安靜狀態(tài)相比，體重正常組在運(yùn)動(dòng)最高負(fù)荷階段EDV擴(kuò)大14.2%，高于肥胖組的11.7%；HR上升了117.3%，高于肥胖組的89.9%；FS增加了23.8%，低于肥胖組的28.9%；CO增加了130.2%，低于肥胖組的133.8%；EF增加了16.0%，低于肥胖組的18.1%；SV增加了31.9%，高于肥胖組的30.7%。

3.2.3 恢復(fù)階段不同BMI組間心臟結(jié)構(gòu)和功能指標(biāo)比較

如表7所示，運(yùn)動(dòng)后第1 min肥胖組心臟結(jié)構(gòu)和功能指標(biāo)與體重正常組相比，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；運(yùn)動(dòng)后第4 min肥胖組LVIDd顯著性大于體重正常組（P＜0.05），IVSd、LVPWs顯著性厚于體重正常組（P＜0.05），SV顯著性高于體重正常組（P＜0.05）。

與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相比，不同BMI組間大部分心臟結(jié)構(gòu)和功能指標(biāo)在恢復(fù)期均出現(xiàn)顯著性的變化。體重正常組運(yùn)動(dòng)后第1 min LVIDd、EDV、ESV均出現(xiàn)非常顯著性減?。≒＜0.01），運(yùn)動(dòng)后第4 min LVIDd、EDV繼續(xù)出現(xiàn)非常顯著性減?。≒＜0.01），但肥胖組LVIDd、EDV恢復(fù)期均無(wú)顯著性變化（P＞0.05）。體重正常組運(yùn)動(dòng)后第1 min SV出現(xiàn)非常顯著性增加（P＜0.01），隨后第4min SV非常顯著性減?。≒＜0.01），但肥胖組SV恢復(fù)期均無(wú)顯著性變化（P＞0.05）。運(yùn)動(dòng)后第1 min肥胖組EF顯著性增加（P＜0.05），但體重正常組無(wú)顯著性變化（P＞0.05）。與運(yùn)動(dòng)最高負(fù)荷階段相比，體重正常組在恢復(fù)后第4 min HR下降了41.9%，高于肥胖組的39.7%；EDV下降了8.4%，低于肥胖組的9.1%；CO下降了41.2%，低于肥胖組的46.5%；SV下降了9.4%，低于肥胖組的11.9%；FS下降了2.7%，低于肥胖組的5.9%；體重正常組EF上升了12.8%，而肥胖組卻下降了3.8%。

表6 運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不同BMI組間心臟結(jié)構(gòu)和功能指標(biāo)的比較Table6 The Comparison of Indicators of Cardiac Structure and Function During Exercise in Different BMI Groups

注：1）IVSd舒張末期室間隔厚、IVSs收縮末期室間隔厚度、LVIDd左心室舒張末期內(nèi)徑、LVIDs左心室收縮末期內(nèi)徑、LVPWd舒張末期左室后壁厚度、LVPWs收縮末期左室后壁厚度、EDV左心室舒張末期容積、ESV左心室收縮末期容積、LVM左心室質(zhì)量、LVMI左心室質(zhì)量指數(shù)、RWT相對(duì)室壁厚度、HR心率、CO心輸出量、EF射血分?jǐn)?shù)、SV每搏量、FS短軸縮短率、E/AE峰與A峰比值。2）相同運(yùn)動(dòng)等級(jí)超重組、肥胖組與體重正常組比較：*P＜0.05，＊＊P＜0.01，肥胖組與超重組比較：#P＜0.05。3）相同BMI組運(yùn)動(dòng)第一等級(jí)末與安靜狀態(tài)比較：▲P＜0.05，▲▲P＜0.01；相同BMI組運(yùn)動(dòng)最高等級(jí)末與運(yùn)動(dòng)第1等級(jí)末比較：◆P＜0.05，◆◆P＜0.01。

表7 恢復(fù)階段不同BMI組間心臟結(jié)構(gòu)和功能指標(biāo)的比較Table7 The Comparison of Indicators of Cardiac Structure and Function During Recovery in Different BMI Groups

4 分析與討論

4.1 肥胖對(duì)成年人心臟重構(gòu)的影響結(jié)果分析

肥胖被WHO列為一種全球性的流行病。作為一種慢性營(yíng)養(yǎng)障礙性疾病，肥胖與多種疾病，尤其是心血管病的發(fā)生密切相關(guān)，是心力衰竭的一項(xiàng)獨(dú)立危險(xiǎn)因素［22］。在無(wú)其他心血管疾病危險(xiǎn)因素的作用下，肥胖對(duì)心臟結(jié)構(gòu)即可產(chǎn)生較大影響，是導(dǎo)致心源性死亡和全因死亡的主要因素之一［17，27］。肥胖的危害除了引起肥胖者冠狀動(dòng)脈硬化性心臟病、高血壓、睡眠呼吸紊亂和糖尿病的患病率增高外，還會(huì)直接引起心臟重構(gòu)和功能異常［11］。

本研究發(fā)現(xiàn)，肥胖者雖然沒(méi)有出現(xiàn)臨床癥狀，且結(jié)構(gòu)和功能各指標(biāo)均處在正常范圍內(nèi)［6］，但提示肥胖者心臟已出現(xiàn)病理性改變，包括IVSd、LVPWd厚度增加，LVIDd、EDV增大，LVM、LVMI增加，HR加快，SV和CO增加，這與大部分研究結(jié)果一致［11，27，31，35］。但肥胖者與體重正常者的EF、FS及心臟舒張功能指標(biāo)E/A的比值并無(wú)顯著性差異。LVM受體型影響，目前有3種LVM指數(shù)可糾正體型的差異，包括LVM/H、LVM/ BSA（體表面積）和LVM/H2.7，而LVM/ H2.7更準(zhǔn)確［15］，故本研究采用LVM/H2.7作為L(zhǎng)VMI。糾正年齡、性別的差異后發(fā)現(xiàn)，肥胖者的LVMI增加了32.5%，說(shuō)明體脂肪過(guò)量引起的肥胖確實(shí)會(huì)導(dǎo)致LVM增加。盡管與體重正常者相比，肥胖者EF無(wú)顯著差異，SV、CO增強(qiáng)，但這并不代表肥胖者心臟功能增強(qiáng)。相反，研究表明，肥胖者心肌收縮功能異常［11］。關(guān)于肥胖者出現(xiàn)心臟重構(gòu)和功能異常的原因目前尚未明確，但研究表明，與血流動(dòng)力學(xué)因素和代謝因素有關(guān)。肥胖導(dǎo)致過(guò)量的脂肪不均勻地堆積在皮下和器官周圍，器官周圍（腹膜、心外膜）的脂肪新陳代謝十分活躍，體重越重，增加的脂肪對(duì)代謝的要求越高，心臟負(fù)荷加重，就會(huì)引起容量超負(fù)荷和CO增加，并導(dǎo)致左室質(zhì)量增加［16］。同時(shí)肥胖與炎癥或胰島素抵抗相關(guān)的細(xì)胞外基質(zhì)改變有關(guān)，改變發(fā)生在明顯的左心室肥大或心臟功能下降之前［33］，并與肥胖的嚴(yán)重程度及持續(xù)時(shí)間相關(guān)。肥胖引起的代謝紊亂可能導(dǎo)致心肌功能障礙，胰島素抵抗可以修復(fù)心肌底物利用，引起心肌脂肪酸氧化和氧氣消耗增加，導(dǎo)致心臟工作效率下降［28］，因此，肥胖者SV、CO增強(qiáng)。如果這種情況長(zhǎng)期得不到緩解，將進(jìn)一步加重心臟負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致心肌肥厚、左室腔擴(kuò)大、心肌耗氧量增加，出現(xiàn)左室舒張功能不全，并最終影響全心功能，出現(xiàn)心力衰竭［4］。

肥胖者常伴隨著心肌肥厚，而心肌肥厚本身即可增加心源性猝死的風(fēng)險(xiǎn)［29］。據(jù)統(tǒng)計(jì)，血壓正常肥胖者心肌肥厚的比例為13%，而高血壓肥胖者發(fā)生心肌肥厚的概率則高達(dá)75%［12］。本研究中，41.1%肥胖者出現(xiàn)心肌肥厚，且向心性肥厚發(fā)生比例達(dá)17.6%，這是與死亡率最密切相關(guān)的心臟重構(gòu)類型［24］，并且這種幾何構(gòu)型往往還伴隨著心臟收縮功能障礙和血壓升高，可增加肥胖者心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)和死亡率［21］。本研究中肥胖者以離心性肥胖為主，與傳統(tǒng)的觀點(diǎn)一致［25］，不同于Rider等［31］的結(jié)論，但與Woodiwiss等［35］對(duì)309名肥胖者使用LVM/H2.7的結(jié)論一致。這說(shuō)明肥胖引起的心臟肥厚構(gòu)型確實(shí)存在爭(zhēng)議，有待對(duì)更多人群進(jìn)行廣泛、深入的研究加以驗(yàn)證和補(bǔ)充，但不可否認(rèn)，肥胖者患心肌肥厚的比例遠(yuǎn)高于體重正常者。

4.2 肥胖對(duì)運(yùn)動(dòng)中心臟結(jié)構(gòu)和功能變化特征的影響結(jié)果分析

運(yùn)動(dòng)功能障礙的發(fā)生要早于靜息狀態(tài)異常的出現(xiàn)，且肥胖者由于過(guò)量的體重在運(yùn)動(dòng)中需要克服更大的工作負(fù)荷，因此，對(duì)肥胖人群進(jìn)行科學(xué)的不同運(yùn)動(dòng)負(fù)荷下心臟機(jī)能篩查是十分必要的。但目前多在靜息狀態(tài)下研究肥胖對(duì)心臟結(jié)構(gòu)和功能影響［12，16，25，27，31］，缺乏肥胖者心臟對(duì)運(yùn)動(dòng)反應(yīng)的研究，尤其亞極量和極量運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的心臟功能、心肌調(diào)節(jié)能力及變化特征更是鮮見(jiàn)。本研究選擇運(yùn)動(dòng)第1等級(jí)末、運(yùn)動(dòng)最高等級(jí)末、運(yùn)動(dòng)后第1 min、運(yùn)動(dòng)后第4 min，共4個(gè)時(shí)刻記錄的UCG圖像進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，即為分別比較肥胖者進(jìn)入工作狀態(tài)、運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)狀態(tài)、運(yùn)動(dòng)停止即刻狀態(tài)和恢復(fù)狀態(tài)的心臟結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)，用以探討和評(píng)價(jià)肥胖成人運(yùn)動(dòng)中的心臟功能和心肌活動(dòng)的調(diào)節(jié)能力與變化特征。

與體重正常組EF相比，肥胖組無(wú)論是在安靜階段，或運(yùn)動(dòng)階段，還是在恢復(fù)階段，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。而Vella等［34］研究發(fā)現(xiàn)，雖然肥胖者EF在極量運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與體重正常者并無(wú)差異，在安靜狀態(tài)和亞極量運(yùn)動(dòng)狀態(tài)卻低于體重正常者。造成這種差異的原因尚未可知，但可能與其肥胖受試者的平均年齡僅為25.1歲，肥胖持續(xù)時(shí)間較短有關(guān)。但其體重正常組與安靜狀態(tài)相比，在極量運(yùn)動(dòng)狀態(tài)HR上升了143.6%，肥胖組僅增加了137.0%，這與本研究中體重正常者在運(yùn)動(dòng)最高負(fù)荷階段HR上升了117.3%，高于肥胖組的89.9%的研究結(jié)果一致，且體重正常者所能達(dá)到的平均最高HR為138.09次/分，高于肥胖者平均135.59次/分，證明了肥胖者的心率儲(chǔ)備遠(yuǎn)低于體重正常者。運(yùn)動(dòng)后心率恢復(fù)（Heart rate recovery ，HRR）顯示，運(yùn)動(dòng)停止后心率下降的速度，對(duì)于評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)中心血管風(fēng)險(xiǎn)具有重要的價(jià)值，且HRR異常一直被視為預(yù)測(cè)心血管疾病及其主要心血管事件發(fā)生的有效獨(dú)立危險(xiǎn)因素［2］。本研究發(fā)現(xiàn)，在恢復(fù)后第1min內(nèi)，體重正常者HR平均下降了36.77 bpm、超重者36.41bpm、肥胖者37.73bpm，不同BMI在運(yùn)動(dòng)停止即刻HRR區(qū)別不大，但體重正常組在恢復(fù)后第4 min與運(yùn)動(dòng)最高負(fù)荷階段相比，HR平均下降了57.8次/分，高于肥胖組的53.8次/分，說(shuō)明肥胖組HRR慢于體重正常組。Gondoni等［20］對(duì)554名成年人進(jìn)行遞增運(yùn)動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)，最高心率平均達(dá)139bpm，并以BMI值25 kg/m2、30kg/m2為超重及肥胖的判斷標(biāo)準(zhǔn)，比較發(fā)現(xiàn)，肥胖者運(yùn)動(dòng)后1分內(nèi)心率恢復(fù)平均為23次/分，顯著低于體重正常者的29次/分。EI Agaty［19］也發(fā)現(xiàn)肥胖女性HRR低于體重正常者，說(shuō)明肥胖確實(shí)會(huì)引起HRR受損。在一項(xiàng)縱向研究中發(fā)現(xiàn)［14］，恢復(fù)期5 min后的心率＜55次/分者心血管疾病死亡率的風(fēng)險(xiǎn)為＞75次/分者的2倍。

本研究還發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)剛開(kāi)始階段和最高運(yùn)動(dòng)負(fù)荷階段，肥胖者CO、SV都顯著性高于體重正常者。這與Vella［34］等的研究結(jié)果一致。LVIDd、EDV、LVPWs也顯著性高于體重正常者。不同BMI組間HR、EF卻無(wú)顯著性差異。說(shuō)明肥胖并未影響心臟的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度增大，心臟結(jié)構(gòu)和功能適應(yīng)性調(diào)整，但這并不意味著肥胖者心臟功能增強(qiáng)。肥胖者安靜狀態(tài)下SV、CO增加，且在最高運(yùn)動(dòng)負(fù)荷階段，肥胖者SV、CO也均非常顯著性高于體重正常者。Rajalakshmi［30］發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是在安靜還是在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，肥胖者心肌耗氧量增加，導(dǎo)致更高的血流動(dòng)力學(xué)壓力，且肥胖者血容量較大［34］，更多的血容量可以促進(jìn)靜脈血流回心，使SV、CO增加。這是心臟對(duì)于肥胖的適應(yīng)性改變和補(bǔ)償，對(duì)于輕度或短期肥胖是有益的，并使肥胖者能耐受運(yùn)動(dòng)等對(duì)心臟負(fù)荷要求較高的狀態(tài)。這種現(xiàn)象也在肥胖兒童身上發(fā)現(xiàn)。Schuster等［32］研究顯示，1度肥胖男孩即可出現(xiàn)心臟重構(gòu)，并隨肥胖加重而加重，且1度和2度肥胖男孩SV、CO均顯著大于體重正常男孩，2度肥胖男孩無(wú)論是在靜息還是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，均呈現(xiàn)輕微舒張功能不全，說(shuō)明隨著肥胖持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)和肥胖程度加重，這種改變不足以補(bǔ)償肥胖對(duì)代謝的要求，可能會(huì)導(dǎo)致心臟功能障礙［18］。所有肥胖引起的安靜和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下心臟重構(gòu)和功能異常，在減肥后是可逆的［30］，因此，肥胖者心臟異常的早期檢測(cè)是十分必要的。

5 結(jié)論

超重可引起心臟肥大，左室收縮功能異常，并隨超重向肥胖過(guò)渡而加重。肥胖者運(yùn)動(dòng)中每搏量、心輸出量較高，但心功能儲(chǔ)備低于體重正常者，且運(yùn)動(dòng)后心率恢復(fù)受損。肥胖者安靜及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下心臟功能異常增強(qiáng)的原因尚需進(jìn)一步深入的研究。

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Effect of Obesity on Cardiac Function and Exercise Changes in Adults

CHEN Yi-shan，ZHANG Yi-min，KONG Zhen-xing，YU Jing-jing，SUN Ting-ting，ZHANG Han-yue

Objective: The purpose of the study was to evaluate the impact of adults obesity on cardiac structure and function at rest and during exercise. Methods: 130 adults (29 male, 101 females) aged 40～60 years were recruited in Beijing, dividing into 3 groups according to BMI, including 1 lean group (n=57), 1 overweight group (n=56) and 1 obesity group (n=17). After resting echocardiography, all subjects performed a horizontal exercise test that the initial load was 25W, increasing 25W every two minutes. Conventional echocardiography was acquired at rest and each workload. Results: 1) Compared with the lean group, the obesity group showed increasing interventricular septal thickness (IVSd), left ventricular end-diastolic dimension (LVIDd), left ventricular posterior wall thickness (LVPWd), left ventricular end-diastolic volume (EDV), left ventricular mass (LVM) , left ventricular mass index (LVMI) , heart rate (HR), stroke volume (SV) and cardiac output (CO) (P＜0.01). 2) Left ventricular hypertrophy in obese adults is much higher than the normal weight or overweight. 3) Significant main effects for group indicated obese participants had higher CO and SV during incremental exercise to exhaustion compared with their normal-weight peers (P＜0.01), despite EF, HR had no significant differences among the groups (P＞0.05). Conclusions: Our findings suggest that alterations of cardiac structure and function in overweight adults were similar to those in obese, including increased left ventricular mass and cardiac dysfunction. Although CO and SV were higher in obese adults, lower cardiac reserve function and impaired heart rate recovery when compared to matched, normal-weight adults. The abnormal enhancement of cardiac function in obese people at rest and during exercise needs to be further research.

echocardiography；cardiac；obesity；exercise

G804.2

A

1000-677X（2017）05-0061-07

10. 16469/j. css. 201705006

2017-01-20；

2017-04-19

“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題資助項(xiàng)目(2012BAK21B01)

陳貽珊，女，博士，研究方向?yàn)槿窠∩淼年P(guān)鍵技術(shù) 、體質(zhì)測(cè)量與評(píng)價(jià)，Tel：（010）62972161，E-mail：chenyishanbsu@126.com；張一民，男，教授，博士，博士研究生導(dǎo)師，Tel：（010）62972161。

北京體育大學(xué) 運(yùn)動(dòng)與體質(zhì)健康教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100084

Beijing Sport University, Beijing 100084 China.