慢性心力衰竭(心衰)是许多心血管疾病的共同终点，其发病率逐年上升。有氧运动作为一种可行的、安全的非药物干预手段，对心衰的积极作用众所周知，但最佳运动方式及其作用机制仍在讨论中。本文旨在阐述近年有氧运动对心衰作用的研究进展，讨论改善心衰有氧运动的必要性，为制定新的运动策略提供参考。
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慢性心力衰竭(chronic heart failure，CHF)是许多心血管疾病的共同终点，是一种具有不同病因和表型的临床综合征。随着动脉粥样硬化性心血管疾病患者生存率提高、糖尿病和肥胖症发病率增加以及人口老龄化，CHF发病率逐年上升[1]。对于所有形式的CHF，监督下的运动训练和个人体育活动为目前多部国际指南中的ⅠA级建议[2,3]，旨在改善患者的病理生理进展、预后、身体机能及生活质量等。《2020欧洲心脏病学会心血管疾病患者运动心脏病学和体育锻炼指南》[4]指出，所有症状稳定的心力衰竭(heart failure，HF)患者(NYHA心功能分级Ⅰ~Ⅲ级)均应进行有氧运动，最常用的运动方式是中等强度持续运动(moderate continuous exercise，MCE)。根据指南，高强度间歇性运动(high-intensity interval training，HIIT)可推荐给低危稳定的HF患者，作为从低至中强度有氧运动回归到高强度有氧或耐力运动的过渡。尽管运动训练对于CHF的积极作用众所周知，但最佳的运动方式及其作用机制仍在进一步讨论中，越来越多的研究证据为制定更详尽的运动策略带来启发。本综述旨在阐述近年有氧运动训练对CHF作用的主要研究进展。
运动训练可分为有氧运动(耐力训练)和无氧运动(力量/阻力训练)。有氧运动能提高心肺功能，其形式可分为连续和间歇。有氧运动的相对运动强度可通过：(1)心率，一般常用最大心率或心率储备的百分比；(2)最大摄氧量(maximum oxygen consumption，VO2max)；(3)感觉运动评分量表(rating of perceived exertion，RPE)等进行评估。其中，心率监测被广泛认为是最简单可靠的，也是规定和监测运动强度最流行的方法之一。
HIIT是一种相对较新的锻炼方法(表1)，对于久坐不动、肥胖、老年或心脏病患者，高强度的运动训练只有采取间歇性运动的形式，才能增加耐受度。HIIT通常可分为有氧HIIT和无氧HIIT(短跑间歇训练)。有氧HIIT和短跑间歇训练的区别在于，后者指的是无氧超VO2max(全力以赴)强度，而有氧HIIT指的是有氧次VO2max强度[5]。下文中有氧HIIT均简称为HIIT。
HIIT、MCE和RRE的比较
HIIT、MCE和RRE的比较
| 项目 | (有氧)HIIT | MCE | RRE |
|---|---|---|---|
| 定义 | 短暂多次高强度运动，穿插有活动的休息期 | 维持中等强度持续运动，不穿插休息期 | 根据各类指南/试验的建议，定期进行体育锻炼 |
| 监督 | 一般由组织试验的医疗机构对个人进行监督 | 一般以自我监督为主，运动形式多样 | |
| HFrEF | 可逆转心脏重构、增加有氧能力、改善VO2max等，HIIT是否优于MCE有待更多研究 | 可改善左心室重构、有氧能力和VO2max，但均不优于HIIT和MCE | |
| HFpEF | 可改善通气效率、提高VO2max、提高生活质量、提升运动能力等，HIIT是否优于MCE有待更多研究 | 单从改善VO2max评价，不支持HIIT和MCE优于RRE | |
注：HIIT：高强度间歇性运动；MCE：中等强度持续性运动；RRE：建议的定期锻炼；HFrEF：射血分数降低的心力衰竭；HFpEF：射血分数保留的心力衰竭；VO2max：最大摄氧量
2021年《心力衰竭通用定义和分类》[6]根据左心室射血分数(left ventricular ejection fraction，LVEF)提出了新的HF分类：(1)射血分数降低的HF(heart failure with reduced ejection fraction，HFrEF)：LVEF≤40%；(2)射血分数中间值的HF：LVEF 41%~49%；(3)射血分数保留的HF(heart failure with preserved ejection fraction，HFpEF)：LVEF≥50%；(4)射血分数改善的HF：基线LVEF≤40%，再次测量时LVEF比基线增加≥10%，且>40%。现有的大多临床试验在HFrEF患者中进行，女性、老年人和HFpEF患者的研究代表性不足。此外，运动训练干预射血分数中间值的HF和射血分数改善的HF的研究往往包含在HFrEF中，未单独进行分类和数据结果分析。
约50%的HF患者为HFrEF，伴有进行性左心室扩张和不良的心脏重构[7]。因HFrEF住院的患者，5年死亡率高达75%。基于运动的心脏康复是针对特定心血管疾病和HFrEF患者的ⅠA级推荐，可显著改善运动能力、心血管疾病风险谱，并减少再次住院和心血管事件和死亡率[8]。2019年一项荟萃分析纳入了13项试验中的3 990例HF患者，HFrEF患者占97%，分析结果支持基于运动的心脏康复训练对健康相关生活质量和运动能力的益处，并支持目前国际临床指南的Ⅰ类建议，即基于运动的心脏康复训练应提供给所有HF患者[9]。
目前，HIIT被认为是MCE的一种替代或补充训练，但对HFrEF患者来说HIIT是否优于MCE仍有诸多争议。一项多中心试验比较了为期12周的HIIT(以最大心率的90%~95%进行)、MCE(以最大心率的60%~70%进行)或建议的定期锻炼(recommendation of regular exercise，RRE)(每3周以50%~70%的最大心率强度训练1次)干预HFrEF患者的效果，结果显示在改善左室重构、有氧能力和VO2max方面，HIIT并不优于MCE，但均优于RRE，但这些改善均未在52周后的随访中得到维持[10]。与其结果有差异的是，几项小型研究发现，在HFrEF患者中，HIIT在逆转心脏重构和增加有氧能力方面优于MCE。一项荟萃分析结果提示，在临床稳定的HFrEF患者中，MCE是一种有效减轻左室重构的治疗方法，长期(≥6个月)训练的益处最大；在改善LVEF方面，2~3个月HIIT的效果优于对照组，但MCE效果不佳[11]。另一项荟萃分析的结果提示，HIIT可改善VO2max，应被视为HFrEF患者护理的一个组成部分；但当使用等热量方案时，HIIT相对于MCE的优势消失[12]。出现关于HIIT与MCE在HFrEF人群中分析结果的差异，提示我们需要注意：(1)运动训练的实际训练强度与方案计划目标训练强度的差异不确定性造成的结果变化；(2)各试验研究纳入人群的差异，包括年龄、合并症和基线LVEF差异等。
有氧运动训练通过何种机制改善HFrEF？哪些因素会影响HFrEF的运动训练干预效果？这些问题仍有待进一步探讨。Sales等[13]证实了12周HIIT在减少HFrEF患者的肌肉交感神经活动和改善外周血管功能方面优于MCE，应考虑将HIIT作为改善HFrEF患者神经血管控制和降低心血管风险的潜在疗法。Koppen等[14]发现无论是HIIT、MCE，还是RRE，12周的运动训练均降低HFrEF患者高敏心肌肌钙蛋白T(亚临床心肌损伤生物标志物)浓度，较高的VO2max与较低的高敏心肌肌钙蛋白T水平相关，这表明VO2max增加对HFrEF亚临床心肌损伤具有长期积极作用，但不依赖于何种方式的训练计划。抑郁是CHF患者再次住院、功能下降和死亡的独立危险因素。Abdelbasset等[15]发现，在中年(40~60岁)CHF患者人群中，MCE组的抑郁状态明显减轻。
HFpEF是一种复杂、异质的临床综合征，与高龄密切相关。在年龄大于60岁的普通人群中，4.9%被确认患有HFpEF，HFpEF患者已占到所有HF入院人数的一半以上[16]。值得注意的是，除恩格列净[17]外，目前没有其他药物制剂可改善HFpEF的生存，使其成为老年医学和心血管医学中最大的未满足需求之一。尽管药物疗效有限，但已有明确证据显示有氧运动和热量限制是改善老年HFpEF患者功能能力最有效的干预措施[18]。
何种强度的运动训练可以更好改善HFpEF患者的临床指标和生活质量仍有诸多争议。2021年的一项多中心临床研究纳入了180例HFpEF患者，分别接受HIIT(3×38 min/w)、MCE(5×40 min/w)或RRE(根据2016年欧洲心血管疾病临床预防指南建议进行1次体育活动)，结果显示在3个月或12个月时，被分配到HIIT与MCE患者的VO2max升高无统计学差异，单从VO2max的变化这一项分析来看，这项研究不支持HIIT和MCE优于RRE[19]。但两项较小的HFpEF单中心研究均证实，在提高VO2max方面HIIT优于MCE；且两种策略在改善通气效率和其他心肺运动测试参数、生活质量评分和舒张功能方面同样有效[20,21]。这些具有争议的临床研究可能归结于HFpEF本身的复杂性，试验纳入人群的年龄、合并症以及运动训练具体执行的差异等。结合既往大量的研究证据，有氧运动训练仍是改善老年HFpEF患者生活质量最有效的策略之一。
有氧运动改善HFpEF的机制仍需进一步探究。Schmederer等[22]在ZSF-1瘦素受体敲除小鼠HFpEF模型上证实了HIIT和MCE均可逆转HFpEF内皮功能障碍和特定分子改变。Adams等[23]利用盐敏感大鼠HFpEF模型，发现HIIT可以逆转HFpEF中内皮功能受损，使内皮型一氧化氮合酶蛋白表达下降，基质金属蛋白酶2和基质金属蛋白酶9的活性升高，以及晚期糖基化终末产物修饰蛋白的表达增加。Roh等[24]研究表明，有氧运动改善了HFpEF老年小鼠模型的整体心脏性能和运动能力，可能改善了11个HFpEF心脏相关的基因表型。
心脏移植被认为是目前治疗符合条件的、难治性HF患者的金标准外科方法。心脏移植受者的VO2max比年龄、性别和活动匹配的健康对照组降低约40%~50%[25]。一项荟萃分析系统回顾了HIIT与MCE对HF后心脏移植受者的运动能力、峰值心率和心率储备的影响，显示与MCE相比，HIIT改善了VO2max、峰值心率和心率储备[26]。
左心室辅助装置治疗可改善晚期HF患者的预后，可作为心脏移植治疗的桥梁或不符合心脏移植条件患者的终身治疗方法。长期接受左心室辅助装置的患者，VO2max和生活质量均有所改善，但与健康人相比运动能力仍受限[27]。几项小型单中心随机试验结果显示，运动训练干预接受左心室辅助装置治疗的晚期HF患者时，有提高这些患者的运动能力(包括VO2max、6 min步行距离等)、腿部肌力和生活质量的趋势[28,29,30]。两项最新的小型研究结果支持对临床上稳定的左心室辅助装置患者使用HIIT运动处方，相比MCE，HIIT耐受性更好，可改善左心室辅助装置支持下的稳定HF患者的VO2max和次最大有氧能力[31,32]。但上述提及的试验均存在样本量小、训练次数少和干预时间短的问题，仍需更大的样本的临床试验验证。一项多中心参与的前瞻性临床试验已在进行中，将评估12周有监督的运动训练计划对左心室辅助装置治疗晚期HF患者VO2max和生活质量的影响，期待为运动训练改善此类患者的心血管功能和预后提供更多的理论依据[33]。
蒽环类药物，如多柔比星、达诺比星和表柔比星等，是肿瘤治疗常用的化疗药物。蒽环类药物有心脏毒性，接受多柔比星患者的HF发生率为2.2%，2年内的死亡率超60%。但目前还没有针对蒽环类药物引起心脏毒性的具体治疗方法，但非药物措施，如运动、改变生活方式和控制危险因素，已显示出心脏保护效果。运动训练代表了一种可行的非药物治疗，不仅可以减轻化疗引起的各类不良反应，还可强化心血管储备和内皮功能，调节促凋亡信号，保护活性氧，并减少自噬/溶酶体信号。
运动训练是一种安全、低成本的改善CHF患者症状和生存的干预手段。越来越多的研究证据阐明了CHF患者有氧运动训练的必要性，为进一步制定更完善的运动干预策略提供了详尽参考。尽管运动训练对CHF患者的积极作用众所周知，但最佳的运动训练方案仍在讨论中，运动的个性化、优化方案将是心血管治疗领域发展的必然趋势。此外，进一步研究有氧运动训练的获益机制，为发现新的治疗目标和优化运动处方提供理论依据，也将有助于加深人们对健康真正含义的理解。
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