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久坐不动会改变心脏形状,埋下心血管疾病的种子

  久坐不动易患心脏病,这是心脏病专家的共识。然而,近期发表在美国国家科学院院刊(PNAS)的一项研究从另一个角度阐明了其中原因。

  来自马萨诸塞州综合医院(MGH)心血管性能项目主任 Aaron L. Baggish 博士领导的一项研究,使用超声心动图和血压计测量并比较了成年类人猿以及四组人群的心脏功能,这四组人群分别为久坐不动的成年人、维持生计的农民、训练有素的美式足球前锋和耐力长跑者。

  通过比较后发现这些人群中泵血的左心室存在显著的差异,人类的左心室比类人猿的更大,室腔更长且室壁更薄,这种特点有助于持续大量泵血且更适合耐力运动;而久坐不动的人群,即使在年轻时期,左心室特点与类人猿“相似”:室腔较小,较圆且室壁更厚更适合短暂高强度爆发运动。


来源:PNAS

  同时,他们还发现类人猿平均血压显著高于人类的平均血压,而久坐不动的人群即使血压正常,心脏也会“重塑”,出现类似黑猩猩的左心室形状。

  对此,Baggish 博士和他的团队表示,在几十万年进化后,人类的心脏、肌肉骨骼和体温调节系统进化得更适合耐力运动,而非短暂爆发运动,久坐不动的人即使血压正常,心脏重塑也为其埋下了高血压等疾病的种子。

  一、爆发式运动到耐力运动的进化

  随着活动方式的改变,人类身体结构也在随之变化。几十万年前,类人猿作为人类的近亲,每天大部分时间都在进食和休息,偶尔会出现攀爬和打斗类的爆发式运动,而原始人则已经进化成可以进行较大量低中等强度的耐力运动,从而实施捕猎和采摘,有时还会有长距离跑步。

  工业化前的人类也会有低中强度的耐力运动,如农民,会花费许多时间耕地、种植和收获粮食。随着人类由爆发式运动向耐力运动的转变,肌肉骨骼、体温调节和中枢神经系统也已经适应了耐力运动。

  而爆发式运动和耐力运动对心血管系统影响差异颇大。爆发式运动的特点是大骨骼肌群相对短暂但高强度收缩,同时血压会急剧升高,给心脏带来压力,久而久之会使室壁变得又厚又硬。在爆发式运动中,左心室为了维持心输出量,灌注大脑并维持意识,就必须稳定血压。

  拉普拉斯定律指出,左室壁压力是心脏做功的主要决定因素,室壁为了最小化压力,其心室体积就会越小,室壁越厚且呈球状。

  而中等强度的耐力运动需要持续增加心输出量来满足身体增加的代谢和体温调节需求,而左心室腔较大,室壁较薄,对中等强度的耐力运动较有利。

  目前已有的研究显示,人类的心脏更长,更薄,室壁更有弹性,而类人猿的心脏更小,壁更厚。虽然人类已经进化得更适应耐力运动,但心脏会根据压力和容量进行重塑,那么随着人类不同活动的变化,心脏是否也会出现改变,这对人类健康又有什么影响呢?

  二、适应中等强度活动的心脏

  为了研究人类在进化史中活动方式的变化是否会引起心脏的改变以及对人类健康的意义,研究人员使用超声心动图和血压计检测了超过 160 个成年男性的心脏,并将其分为 4 组:久坐不动的成年人、维持生计的农民、训练有素的美式足球前锋和耐力长跑者。与此作对比,他们还观察了 40 个与我们进化最接近的成年雄性半野生黑猩猩和 5 只大猩猩的心脏。

  研究作者表示,“这样做的目的是比较不同类型人群心脏结构和功能的差异。“结果发现,人类的心脏的确与类人猿的心脏有显著不同的特征,人类的心脏进化得更善于处理耐力性活动,而不是短时间的剧烈运动。人类左心室平均上比类人猿长 16%,球形少 10%。


不同活动水平的成年人与类人猿的心脏对比。来源:PNAS

  而不同活动水平的成年人组的左心室壁厚度,左室容积,以及心排出量也有显著差异。耐力长跑者和农民的左心室更大、更长且室壁更薄,这样的特征能使心脏长期大容量供血。相比之下,久坐不动人群的心脏更适合应付短时间高强度运动,他们的心脏更小,更宽且室壁较厚,与高强度短时间爆发运动的类人猿相似。而与人类的血压值(116±11/67±11 mmHg)相比,黑猩猩的血压(138±21/92±17 mmHg)显著较高。

  可见,随着人类从狩猎和觅食转向农耕和现代生活,人类的心脏在几十万年的进化中发生了许多变化。研究人员表示,“我们现在知道,人类的心脏与骨骼肌肉和体温调节系统的变化相似,进化得更适应耐力型运动,而不是短暂的爆发性运动。

  此外,既往大量研究证明,终生进行耐力运动对心脏好处多多,这些人不容易受到与年龄有关的血压升高的影响。因为终生耐力运动除了对心脏有影响,还会通过促进外周动脉血管生长和重塑来影响系统循环,维持较低的系统性阻力,这些因素都降低了高血压和心脏病等的发生风险。

  而久坐不动的人血管弹性、大小降低,容易患高血压。传统观点认为,久坐不动的人群由于血压升高才导致了其心脏形状的改变,而本研究结果恰恰与之相反,因为久坐不动的人们即使在年轻时期血压正常,心脏也会“重塑”,使其出现类似黑猩猩的左心室形状,而这大大增加了高血压和心脏病等的发展。

  因此,这项研究对理解心脏健康有着重要的意义,久坐不动的人似乎更容易形成类人猿心脏,更容易患高血压。但是,久坐不动的人也不必为这样一个结果感到难过,研究人员强调,如果多年长距离跑步和游泳,心脏形状的改变也很容易逆转

时间:2019-10-09 21:28:44阅读(19)
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