卧床不同训练方法对心血管自主神经调节变化的影响
作者：闫晓霞 张静雪 宋孔智 张复生 任开明 周晓晶
单位：航天医学工程研究所，北京 100094
关键词：失重模拟；心率变异性；自主神经系统；头低位倾斜
航天医学与医学工程000503摘要： 目的 以心率变异性(HRV)频域变量，作为定量评价心血管自主神经调节变化的指标，观察卧床条件下,不同训练方法对心血管自主神经调节变化的影响。 方法 被试者为15名年龄19～22岁的健康男性，分为对照组、放松训练组和低氧训练组，每组5人，头低位(-6°)卧床模拟失重时的心血管变化。在对照期(第2天)、卧床期(第3、14、18天)和恢复期(第7天)记录24 h动态心电图，采用自回归模型进行24 h全程、放松和低氧训练前、中、后的心率变异性谱分析，其标准化的低频(LF%, 0.04～0.15 Hz)成分表示心交感神经的紧张度，标准化的高频(HF%, 0.15～0.40 Hz)成分独立地反映心迷走神经的活性，LF/HF的比值表明交感和迷走神经张力的平衡关系。 结果 卧床期对照组的LF%和HF%成分显著下降(P<0.05)，LF/HF无明显变化。放松组在放松训练中HRV谱的HF%成分明显增加(P<0.05)，而低氧组在低氧训练中，LF%成分显著增加(P<0.05)。 结论 卧床使交感和迷走神经的活性都降低，放松训练明显提高了迷走神经的兴奋性，而低氧训练明显提高了交感神经的兴奋性。提示，HRV指标有可能作为定量评价失重对抗措施的客观指标，值得进一步深入研究。
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中图分类号：R852.22 文献标识码：A 文章编号：1002-0837(2000)05-0323-05
Effects of Different Training Methods on Cardiovascular Autonomic Regulation during Bedrest
YAN Xiao-xia,ZHANG Jing-xue,SONG Kong-zhi，ZHANG Fu-sheng,REN Kai-ming,ZHOU Xiao-jing
(Space Medicine & Medical Engineering)
Abstract: Objective To investigate the effects of different training methods on cardiovascular autonomic regulation under bedrest. Method 15 healthy male volunteers aged 19～22 participated tests in head-down tilt (HDT) -6° bedrest in order to observe the changes of cardiovascular system under simulated weightlessness.They were divided into control (5 men),hypoxia training (5 men) and Fangsong training (5 men) groups.24 h dynamic ECG were recorded on the 2nd day of pre-bedrest,on the 3rd,14th and 18th day of bedrest and on the 7 th day of the post-bedrest.All spectra were estimated from entire 24 h HRV,before ,during and after Fangsong and hypoxia training by autoregressive (AR) modeling method.Normalized low-frequency (LF %) was a quantitative marker of cardiac sympathetic activity,normalized high-frequency (HF %) reflected the changes in cardiac vagal activity,and LF/HF was considered to be related to sympathovagal balance or sympathetic activity. Result In control group,LF% and HF% were all significantly reduced (P<0.05),LF/HL showed no significant changed during bedrest.In Fangsong group,HF% increased markedly (P<0.05),while in hypoxia group,LF% increased markedly (P<0.05). Conclusion Fangsong training counteracted markedly the reduction in vagal activity,while hypoxia training counteracted markedly the decrease in sympathetic activity.It was possible that HRV indices could be used to evaluate the efficiency of countermeasures counteracting the adverse effects of weightlessness.
, 百拇医药
Key words:weightlessness simulation;heart rate variability;autonomic nervous system;head down tilt
航天员进入失重状态后，由于流体静压的消失，血液向头胸部转移，人体各生理系统会出现适应性变化[1～3]，亦称“空间适应综合征”。因此，研究对抗失重不利影响的防护措施是航天医学研究的重要课题。张静雪等[4]报导，卧床条件下，放松训练组明显提高人体对摸拟失重的耐受能力，低氧训练明显提高了被试者的立位耐力。本文的目的是以心率变异性(HRV)频域变量作为定量评价心血管自主神经调节变化的指标观察模拟失重卧床条件下，上述不同对抗措施训练组自主神经变化的特点，为进一步探讨HRV作为评价对抗失重不利影响防护措施的监测指标，提供客观的实验依据。
方 法
被试者 15名年龄19～22岁的健康男性，分为对照组(Ⅰ)，低氧训练组(Ⅱ)和放松训练组(Ⅲ)，每组5人，头低位-6°卧床21 d，模拟失重时的心血管变化。
, 百拇医药
实验程序 实验分为对照期(3 d)，卧床期(21 d)和恢复期(7 d)，在卧床期间，只允许身体沿纵轴方向活动，除大便下床外，其他一切活动均在卧位进行。放松组每天训练3次(10∶00～10∶50，15∶00～15∶50，20∶00～20∶50)，每次50 min，低氧组卧床期每天上、下午各吸低氧混合气20 min，室温在19～21℃之间。
记录指标 用MR-4500型HOLTER心电记录盒，在对照期(第2天)、卧床期(第3，14，18天)和恢复期(第7天)每人共5次记录24 h心电图，然后在EXCEL-Ⅱ型主机上回放，使用5.3版本软件进行全部24 h、放松和低氧训练前、中、后各50 min或20 min的HRV谱分析，采用自回归模型，按AIC准则自动定阶(8-50阶)。HRV是指逐次心跳间期之间的微小波动。HRV分析按分析时间长度，可分为长程(一般24 h)和短程(数分钟)HRV分析；按HRV分析的方法，一般分为时域和频域分析，HRV频域分析的高频(HF，0.15～0.40 Hz)和低频(LF，0.040～0.15 Hz)谱成分可用绝对单位(ms2)或用标准化单位(%，占总谱功率的百分数)表示[5]。大量的研究确认[5]：标准化的低频(LF%)成分为反映交感神经兴奋性的指标，标准化的高频(HF%)成分是反映迷走神经兴奋性的指标，LF/HF的比值为反映交感和迷走神经张力平衡的指标。
, 百拇医药
在卧床前、中、后规定的测量日定时测量体重、小腿周径(preimeter of shank)、收缩压(SBP)、舒张压(DBP)、平均动脉压(MBP)、心率(HR)、每搏量(SV)、心输出量(CO)、血中超氧化物歧化酶(SOD)和钙离子(Ca++)的浓度。
在卧床前(第2天)、卧床中(第3，5，10，15，21天)和起床后(第3，7天)根据主诉和症状进行评分，评分标准是：无症状0分，轻度1分，中度2分，重度3分。分值越高说明对卧床反应越大，表明失重耐力越差。评分内容包括：进食、睡眠，排便情况，情绪反应及头、胸、腹、腰和四肢等全身反应[4]。
在卧床前，起床当天即刻和起床后第7天进行立位耐力(平卧10 min后正立位，站20 min)检查，用心血管失调指数(CID，Cardiovascular index of Deconditioning,CID=HR-SBP+DBP)，评定立位时心血管失调的程度，CID值越大表示心血管系统失调越严重，立位耐力较差[6]。
, 百拇医药
结 果
卧床期间对照组24 h HRV 谱的LF%成分和HF%成分显著下降，低氧组和放松组无明显变化 与卧床前相比，对照组的LF%和HF%谱成分均有明显的下降(P<0.05)，而低氧组和放松组的变化均无统计学的显著性(P>0.05)。低氧组的LF%成分和放松组的HF%成分变化幅度更小，表明卧床使对照组被试者的心交感和心迷走神经的兴奋性降低，而放松组对HF%成分，低氧组对LF%的降低都有一定的对抗作用，表现其下降幅度有减小的趋势，反映放松训练有对抗卧床中心迷走神经张力降低的作用，而低氧训练使心交感神经兴奋性降低的幅度有减小的趋势。表1列入了卧床中24 h HRV谱成分的百分变化。
卧床期间低氧训练中短时(20 min)HRV谱的LF%成分和放松训练中短程(50 min)HRV谱的HF%成分显著增加，对照组在相应时间内无明显变化 为了探讨两种训练方法24 h长程HRV谱成分不同变化趋势的机理，我们进行了两种训练前、中、后HRV谱成分的分析。取卧床期第3天， 训练前、中、后各50 min(放松组)或20min(低氧组)进行HRV谱分析，对照组在相应的时间进行同样的分析作为对照。结果见图1。从图1可见对照组在训练前、中、后的相应时间内LF%，HF%和LF/HF比值都没有明显变化，说明心血管自主神经张力在此时没有改变。而低氧组在训练中LF%成分较训练前明显增加(P<0.05)，从21.6±3.6增加至25.2±3.3，HF%成分呈下降趋势(P>0.05)，LF/HF比值呈增加趋势(P>0.05)，训练后基本恢复至训练前的水平，说明低氧训练期间心交感神经兴奋性明显增加，自主神经平衡转向交感相对占优势的方向(LF/HF增加)。放松组在训练中LF%成分无明显变化(P>0.05)，从训练前的22.0±5.4变为训练中的21.4±5.3(LF%)，HF%成分训练中则明显增加(P<0.01)，从训练前的9.2±4.0增加至20.4±6.2(HF%)，LF/HF比值训练中明显下降(降至，P<0.05)，训练后基本恢复至训练前水平，表明心迷走神经张力在放松训练中明显增加，自主神经平衡转向迷走相对优势的方向(LF/HF降低)，训练后基本恢复至训练前的水平。
, 百拇医药
表1 卧床中24 h HRV谱成分的百分变化(%)
Table 1 Changes(%) of entire 24 h HRV spectrum during bedrest group
LF
HF
pre-bedrest
bedrest
changes
pre-bedrest
bedrest
changes
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control
20.6±4.0
17.7±0.3
-14.1±8.4*
16.2±4.2
14.3±1.0
-11.1±4.8*
hypoxia
19.5±1.7
18.6±0.3
-4.6±7.3
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17.0±6.0
14.3±1.0
-15.9±18.1
Fangsong
18.6±4.1
17.0±1.2
-8.6±6.2
16.3±6.3
16.5±1.5
1.2±2.0
Note:changes(%)=[(average value during bedrest-control value pre-bedrest)/control value pre-bedrest]100%;*P<0.05,as compared with pre-bedrest
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3组受试者卧床期间特殊化指标的分析表明放松组明显提高了模拟失重耐力，低氧组明显提高了起床后的立位耐力 表2给出了3组被试者头低位-6°卧床期间各生理生化指标的百分变化。从表2中可见，卧床使对照组的体重、24 h平均心率(24 hHR)、24 h最大心率(24 h HRmax)、脉压(PP)、心输出量(CO)、每搏量(SV)、小腿周径(preimeter of shank)及血中的钙离子(Ca++)浓度下降，而24 h最低心率(24 h HRmin)、舒张压(DBP)、外周阻力(PR)和血中SOD浓度增加。放松和低氧训练对抗了上述这些变化，使多数指标变化幅度小于对照组，放松组最为明显，对照组，低氧组和放松组卧床中的症状平均得分分别为27.8±5.9，24.7±6.0和15.0±0.7，以放松组为最低，不良反应最轻，表明模拟失重耐力最好，但起床后即刻立位耐力较差，低氧组模拟失重耐力居中，起床后即刻立位耐力明显提高。CID值明显降低(P<0.05)。
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图1 训练前、中和后HRV谱成份的变化
Fig.1 The changes of HRV spectrum before,during and after trainingIa:the changes of HRV spectrum in control group before,during and after that period then hypoxia group was trained;Ib:the changes of HRV spectrum in control group before,during and after that period then Fangsong group was trained;II:hypoxia group;III:Fangsong group.*P<0.05,as compared with the control value pre-training
, 百拇医药 表2 卧床期间各生理生化指标的变化(%)
Table 2 Changes of physiological and biochemical indices during bedrest(%) indices
control
hypoxia
Fangsong
body weight
-5.6±1.7
-3.8±1.7*
-2.2±1.1*
, 百拇医药 24 hHR
-7.6±6.7
-10.1±5.0
-10.5±5.9
24 h HRmax
-12.7±9.3
-13.2±8.9
-13.4±7.8
24 h HRmin
+4.2±5.6
-1.5±1.2
+0.5±0.4
, 百拇医药
PP
-21.8±2.0
-15.3±5.2
+28.7±4.8**
SBP
+0.1±4.1
+0.8±2.8
+7.6±2.1*
DBP
+18.1±9.1
+14.2±7.1
-4.3±2.1*
, 百拇医药
MBP
+8.9±5.0
+6.1±3.0
+1.5±0.8*
PR
+42.3±4.1
+30.3±3.5
+10.5±2.1*
CO
-22.9±7.8
-18.6±6.4
-10.4±3.5*
, 百拇医药
SV
-20.2±3.5
-18.6±5.2
-9.5±7.6*
preimeter of shank
-4.1±1.3
-2.2±1.3*
-2.7±1.9*
SOD
+136.0±78.0
+132.9±76.0
, 百拇医药
+112.8±63.0
Ca++
-5.5±4.0
-11.9±7.8
-1.4±1.0*
Note:*P<0.05,**P<0.01,as compared with control group;Changes(%)=[(control value pre-bedrest-average value during bedrest)/control value pre-bedrest]100%
讨 论
结果分析 结果说明模拟失重卧床，使心交感和心迷走神经张力都有下降，放松和低氧训练对抗了这种变化。提高心迷走神经兴奋性的放松训练使自主神经平衡转向迷走占优势，表现良好的失重耐力，但起床后立位耐力较差；而提高心交感神经兴奋性的低氧训练，使自主神经平衡转向交感占优势，起床后的立位耐力较好，但卧床中失重耐力较差。可以看出，卧床中不同训练方法，在训练中自主神经张力的改变是明显不同的，因而产生不同的训练效果，提高立位耐力或者失重耐力。但两者看来难以同时兼得，两者为相反又相关的生理过程。但是，在整个卧床过程中，若合理调整两种训练的安排与强度，如模拟失重初期、中期，进行放松训练，可获得良好的失重耐力；在起床前期，进行低氧训练可防止立位耐力的下降。
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HRV谱分析与自主神经调节的关系 在生理条件下，HRV的产生主要是由于心脏窦房结自律活动通过交感和迷走神经精细调控的结果。迷走传入刺激引起迷走传出活性反射性的兴奋，并抑制交感传出活性，相反的影响是由交感传入活性刺激所调节的，心脏传入交感活性，使传出的迷走活性似乎也存在着“紧张性”抑制，直接作用于窦房结的传出交感和迷走活性，表现为与每个心动周期同步的冲动发放，这种发放可能是由神经中枢(血管活动和呼吸中枢)和外周(动脉血压和呼吸运动的波动)涨落调节的。这些涨落在传出神经发放冲动中产生节律波动(HRV)[5]。
大量的动物和人体实验表明[7]：凡是使交感和迷走神经平衡转为交感神经占优势的措施，如立位倾斜，心算，轻度运动和短暂心肌缺血等，都使LF成分增加，HF成分减少；阻断β受体或切除心脏交感神经，LF成分增加反应消失。相反使迷走神经兴奋的措施，如头低位倾斜和节拍呼吸等，可导致LF成分减少，HF成分增高，给予阿托品后，HF成分消失。有人观察到[8]，去大脑的猫，在交感节前神经放电时，HRV谱的LF成分增加，在迷走传出神经发放时，HRV谱的HF成分增加。进一步证实了LF成分与交感神经活动，HF成分与迷走神经活动间的密切关系。因此，可用LF和HF成分，间接定量地评价心脏交感和迷走神经活动水平的变化。LF/HF的比值，用来反映心脏交感和迷走神经的平衡性。
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本文通过24 h HRV频谱分析表明对照组卧床期，LF%和HF%成分明显降低(P<0.05)，LF/HF的比值呈下降趋势，反映卧床引起心交感和心迷走神经兴奋性下降。对照组的时域指标SDNN出现下降趋势，24 h HRmax降低，HRmin增加，说明HRV降低，也是迷走张力降低的表现。在以前的卧床实验中，我们曾观察到[8]，卧床期间尿中去甲肾上腺素(NE，NE是由肾上腺髓质和支配心脏的交感神经节后纤维释放的神经递质)含量降低，反映体内内分泌水平降低，说明卧床引起交感兴奋性下降，与本文结果相一致。Craig.G等人[9]也曾观察到15 d卧床引起短程(15 min)HRV谱分析低频(0.08～0.12 Hz)和高频(0.23～0.27 Hz)成分明显下降(P<0.05)，LF/HF比值呈下降趋势(P>0.02)。
卧床引起自主神经调节变化的可能机理 卧床引起迷走神经张力降低可能与有氧体力活动的状态有关，很多研究已证明有氧锻炼可增加心迷走神经的活性[10]。Hull等人[11]进行了评价体育训练对迷走神经活性影响的研究，发现随机进行6周体育训练的狗，训练后HRV(用SDNN表示)增加74%，表明迷走活性增加，因此严格的卧床制度使体力活动缺乏必然会导致迷走兴奋性降低。卧床引起交感活性降低的原因，可能与体液重新分配有关，卧床初期体液头向转移，使循环中心血量增加，刺激心肺机械感受器，冲动沿迷走神经传入下丘脑，使下丘脑-垂体-抗利尿系统抑制，使抗利尿激素分泌减少，这些低压区感受器的激发还导致延髓血管运动中枢的抑制降低了交感神经系统的兴奋性[8]，但目前对模拟失重卧床引起自主神经系统变化的机制仍然是不完全清楚的，值得进一步研究。
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[参考文献]
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, 百拇医药
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收稿日期：2000-02-03, 百拇医药
单位：航天医学工程研究所，北京 100094
关键词：失重模拟；心率变异性；自主神经系统；头低位倾斜
航天医学与医学工程000503摘要： 目的 以心率变异性(HRV)频域变量，作为定量评价心血管自主神经调节变化的指标，观察卧床条件下,不同训练方法对心血管自主神经调节变化的影响。 方法 被试者为15名年龄19～22岁的健康男性，分为对照组、放松训练组和低氧训练组，每组5人，头低位(-6°)卧床模拟失重时的心血管变化。在对照期(第2天)、卧床期(第3、14、18天)和恢复期(第7天)记录24 h动态心电图，采用自回归模型进行24 h全程、放松和低氧训练前、中、后的心率变异性谱分析，其标准化的低频(LF%, 0.04～0.15 Hz)成分表示心交感神经的紧张度，标准化的高频(HF%, 0.15～0.40 Hz)成分独立地反映心迷走神经的活性，LF/HF的比值表明交感和迷走神经张力的平衡关系。 结果 卧床期对照组的LF%和HF%成分显著下降(P<0.05)，LF/HF无明显变化。放松组在放松训练中HRV谱的HF%成分明显增加(P<0.05)，而低氧组在低氧训练中，LF%成分显著增加(P<0.05)。 结论 卧床使交感和迷走神经的活性都降低，放松训练明显提高了迷走神经的兴奋性，而低氧训练明显提高了交感神经的兴奋性。提示，HRV指标有可能作为定量评价失重对抗措施的客观指标，值得进一步深入研究。
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中图分类号：R852.22 文献标识码：A 文章编号：1002-0837(2000)05-0323-05
Effects of Different Training Methods on Cardiovascular Autonomic Regulation during Bedrest
YAN Xiao-xia,ZHANG Jing-xue,SONG Kong-zhi，ZHANG Fu-sheng,REN Kai-ming,ZHOU Xiao-jing
(Space Medicine & Medical Engineering)
Abstract: Objective To investigate the effects of different training methods on cardiovascular autonomic regulation under bedrest. Method 15 healthy male volunteers aged 19～22 participated tests in head-down tilt (HDT) -6° bedrest in order to observe the changes of cardiovascular system under simulated weightlessness.They were divided into control (5 men),hypoxia training (5 men) and Fangsong training (5 men) groups.24 h dynamic ECG were recorded on the 2nd day of pre-bedrest,on the 3rd,14th and 18th day of bedrest and on the 7 th day of the post-bedrest.All spectra were estimated from entire 24 h HRV,before ,during and after Fangsong and hypoxia training by autoregressive (AR) modeling method.Normalized low-frequency (LF %) was a quantitative marker of cardiac sympathetic activity,normalized high-frequency (HF %) reflected the changes in cardiac vagal activity,and LF/HF was considered to be related to sympathovagal balance or sympathetic activity. Result In control group,LF% and HF% were all significantly reduced (P<0.05),LF/HL showed no significant changed during bedrest.In Fangsong group,HF% increased markedly (P<0.05),while in hypoxia group,LF% increased markedly (P<0.05). Conclusion Fangsong training counteracted markedly the reduction in vagal activity,while hypoxia training counteracted markedly the decrease in sympathetic activity.It was possible that HRV indices could be used to evaluate the efficiency of countermeasures counteracting the adverse effects of weightlessness.
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Key words:weightlessness simulation;heart rate variability;autonomic nervous system;head down tilt
航天员进入失重状态后，由于流体静压的消失，血液向头胸部转移，人体各生理系统会出现适应性变化[1～3]，亦称“空间适应综合征”。因此，研究对抗失重不利影响的防护措施是航天医学研究的重要课题。张静雪等[4]报导，卧床条件下，放松训练组明显提高人体对摸拟失重的耐受能力，低氧训练明显提高了被试者的立位耐力。本文的目的是以心率变异性(HRV)频域变量作为定量评价心血管自主神经调节变化的指标观察模拟失重卧床条件下，上述不同对抗措施训练组自主神经变化的特点，为进一步探讨HRV作为评价对抗失重不利影响防护措施的监测指标，提供客观的实验依据。
方 法
被试者 15名年龄19～22岁的健康男性，分为对照组(Ⅰ)，低氧训练组(Ⅱ)和放松训练组(Ⅲ)，每组5人，头低位-6°卧床21 d，模拟失重时的心血管变化。
, 百拇医药
实验程序 实验分为对照期(3 d)，卧床期(21 d)和恢复期(7 d)，在卧床期间，只允许身体沿纵轴方向活动，除大便下床外，其他一切活动均在卧位进行。放松组每天训练3次(10∶00～10∶50，15∶00～15∶50，20∶00～20∶50)，每次50 min，低氧组卧床期每天上、下午各吸低氧混合气20 min，室温在19～21℃之间。
记录指标 用MR-4500型HOLTER心电记录盒，在对照期(第2天)、卧床期(第3，14，18天)和恢复期(第7天)每人共5次记录24 h心电图，然后在EXCEL-Ⅱ型主机上回放，使用5.3版本软件进行全部24 h、放松和低氧训练前、中、后各50 min或20 min的HRV谱分析，采用自回归模型，按AIC准则自动定阶(8-50阶)。HRV是指逐次心跳间期之间的微小波动。HRV分析按分析时间长度，可分为长程(一般24 h)和短程(数分钟)HRV分析；按HRV分析的方法，一般分为时域和频域分析，HRV频域分析的高频(HF，0.15～0.40 Hz)和低频(LF，0.040～0.15 Hz)谱成分可用绝对单位(ms2)或用标准化单位(%，占总谱功率的百分数)表示[5]。大量的研究确认[5]：标准化的低频(LF%)成分为反映交感神经兴奋性的指标，标准化的高频(HF%)成分是反映迷走神经兴奋性的指标，LF/HF的比值为反映交感和迷走神经张力平衡的指标。
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在卧床前、中、后规定的测量日定时测量体重、小腿周径(preimeter of shank)、收缩压(SBP)、舒张压(DBP)、平均动脉压(MBP)、心率(HR)、每搏量(SV)、心输出量(CO)、血中超氧化物歧化酶(SOD)和钙离子(Ca++)的浓度。
在卧床前(第2天)、卧床中(第3，5，10，15，21天)和起床后(第3，7天)根据主诉和症状进行评分，评分标准是：无症状0分，轻度1分，中度2分，重度3分。分值越高说明对卧床反应越大，表明失重耐力越差。评分内容包括：进食、睡眠，排便情况，情绪反应及头、胸、腹、腰和四肢等全身反应[4]。
在卧床前，起床当天即刻和起床后第7天进行立位耐力(平卧10 min后正立位，站20 min)检查，用心血管失调指数(CID，Cardiovascular index of Deconditioning,CID=HR-SBP+DBP)，评定立位时心血管失调的程度，CID值越大表示心血管系统失调越严重，立位耐力较差[6]。
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结 果
卧床期间对照组24 h HRV 谱的LF%成分和HF%成分显著下降，低氧组和放松组无明显变化 与卧床前相比，对照组的LF%和HF%谱成分均有明显的下降(P<0.05)，而低氧组和放松组的变化均无统计学的显著性(P>0.05)。低氧组的LF%成分和放松组的HF%成分变化幅度更小，表明卧床使对照组被试者的心交感和心迷走神经的兴奋性降低，而放松组对HF%成分，低氧组对LF%的降低都有一定的对抗作用，表现其下降幅度有减小的趋势，反映放松训练有对抗卧床中心迷走神经张力降低的作用，而低氧训练使心交感神经兴奋性降低的幅度有减小的趋势。表1列入了卧床中24 h HRV谱成分的百分变化。
卧床期间低氧训练中短时(20 min)HRV谱的LF%成分和放松训练中短程(50 min)HRV谱的HF%成分显著增加，对照组在相应时间内无明显变化 为了探讨两种训练方法24 h长程HRV谱成分不同变化趋势的机理，我们进行了两种训练前、中、后HRV谱成分的分析。取卧床期第3天， 训练前、中、后各50 min(放松组)或20min(低氧组)进行HRV谱分析，对照组在相应的时间进行同样的分析作为对照。结果见图1。从图1可见对照组在训练前、中、后的相应时间内LF%，HF%和LF/HF比值都没有明显变化，说明心血管自主神经张力在此时没有改变。而低氧组在训练中LF%成分较训练前明显增加(P<0.05)，从21.6±3.6增加至25.2±3.3，HF%成分呈下降趋势(P>0.05)，LF/HF比值呈增加趋势(P>0.05)，训练后基本恢复至训练前的水平，说明低氧训练期间心交感神经兴奋性明显增加，自主神经平衡转向交感相对占优势的方向(LF/HF增加)。放松组在训练中LF%成分无明显变化(P>0.05)，从训练前的22.0±5.4变为训练中的21.4±5.3(LF%)，HF%成分训练中则明显增加(P<0.01)，从训练前的9.2±4.0增加至20.4±6.2(HF%)，LF/HF比值训练中明显下降(降至，P<0.05)，训练后基本恢复至训练前水平，表明心迷走神经张力在放松训练中明显增加，自主神经平衡转向迷走相对优势的方向(LF/HF降低)，训练后基本恢复至训练前的水平。
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表1 卧床中24 h HRV谱成分的百分变化(%)
Table 1 Changes(%) of entire 24 h HRV spectrum during bedrest group
LF
HF
pre-bedrest
bedrest
changes
pre-bedrest
bedrest
changes
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control
20.6±4.0
17.7±0.3
-14.1±8.4*
16.2±4.2
14.3±1.0
-11.1±4.8*
hypoxia
19.5±1.7
18.6±0.3
-4.6±7.3
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17.0±6.0
14.3±1.0
-15.9±18.1
Fangsong
18.6±4.1
17.0±1.2
-8.6±6.2
16.3±6.3
16.5±1.5
1.2±2.0
Note:changes(%)=[(average value during bedrest-control value pre-bedrest)/control value pre-bedrest]100%;*P<0.05,as compared with pre-bedrest
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3组受试者卧床期间特殊化指标的分析表明放松组明显提高了模拟失重耐力，低氧组明显提高了起床后的立位耐力 表2给出了3组被试者头低位-6°卧床期间各生理生化指标的百分变化。从表2中可见，卧床使对照组的体重、24 h平均心率(24 hHR)、24 h最大心率(24 h HRmax)、脉压(PP)、心输出量(CO)、每搏量(SV)、小腿周径(preimeter of shank)及血中的钙离子(Ca++)浓度下降，而24 h最低心率(24 h HRmin)、舒张压(DBP)、外周阻力(PR)和血中SOD浓度增加。放松和低氧训练对抗了上述这些变化，使多数指标变化幅度小于对照组，放松组最为明显，对照组，低氧组和放松组卧床中的症状平均得分分别为27.8±5.9，24.7±6.0和15.0±0.7，以放松组为最低，不良反应最轻，表明模拟失重耐力最好，但起床后即刻立位耐力较差，低氧组模拟失重耐力居中，起床后即刻立位耐力明显提高。CID值明显降低(P<0.05)。
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图1 训练前、中和后HRV谱成份的变化
Fig.1 The changes of HRV spectrum before,during and after trainingIa:the changes of HRV spectrum in control group before,during and after that period then hypoxia group was trained;Ib:the changes of HRV spectrum in control group before,during and after that period then Fangsong group was trained;II:hypoxia group;III:Fangsong group.*P<0.05,as compared with the control value pre-training
, 百拇医药 表2 卧床期间各生理生化指标的变化(%)
Table 2 Changes of physiological and biochemical indices during bedrest(%) indices
control
hypoxia
Fangsong
body weight
-5.6±1.7
-3.8±1.7*
-2.2±1.1*
, 百拇医药 24 hHR
-7.6±6.7
-10.1±5.0
-10.5±5.9
24 h HRmax
-12.7±9.3
-13.2±8.9
-13.4±7.8
24 h HRmin
+4.2±5.6
-1.5±1.2
+0.5±0.4
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PP
-21.8±2.0
-15.3±5.2
+28.7±4.8**
SBP
+0.1±4.1
+0.8±2.8
+7.6±2.1*
DBP
+18.1±9.1
+14.2±7.1
-4.3±2.1*
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MBP
+8.9±5.0
+6.1±3.0
+1.5±0.8*
PR
+42.3±4.1
+30.3±3.5
+10.5±2.1*
CO
-22.9±7.8
-18.6±6.4
-10.4±3.5*
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SV
-20.2±3.5
-18.6±5.2
-9.5±7.6*
preimeter of shank
-4.1±1.3
-2.2±1.3*
-2.7±1.9*
SOD
+136.0±78.0
+132.9±76.0
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+112.8±63.0
Ca++
-5.5±4.0
-11.9±7.8
-1.4±1.0*
Note:*P<0.05,**P<0.01,as compared with control group;Changes(%)=[(control value pre-bedrest-average value during bedrest)/control value pre-bedrest]100%
讨 论
结果分析 结果说明模拟失重卧床，使心交感和心迷走神经张力都有下降，放松和低氧训练对抗了这种变化。提高心迷走神经兴奋性的放松训练使自主神经平衡转向迷走占优势，表现良好的失重耐力，但起床后立位耐力较差；而提高心交感神经兴奋性的低氧训练，使自主神经平衡转向交感占优势，起床后的立位耐力较好，但卧床中失重耐力较差。可以看出，卧床中不同训练方法，在训练中自主神经张力的改变是明显不同的，因而产生不同的训练效果，提高立位耐力或者失重耐力。但两者看来难以同时兼得，两者为相反又相关的生理过程。但是，在整个卧床过程中，若合理调整两种训练的安排与强度，如模拟失重初期、中期，进行放松训练，可获得良好的失重耐力；在起床前期，进行低氧训练可防止立位耐力的下降。
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HRV谱分析与自主神经调节的关系 在生理条件下，HRV的产生主要是由于心脏窦房结自律活动通过交感和迷走神经精细调控的结果。迷走传入刺激引起迷走传出活性反射性的兴奋，并抑制交感传出活性，相反的影响是由交感传入活性刺激所调节的，心脏传入交感活性，使传出的迷走活性似乎也存在着“紧张性”抑制，直接作用于窦房结的传出交感和迷走活性，表现为与每个心动周期同步的冲动发放，这种发放可能是由神经中枢(血管活动和呼吸中枢)和外周(动脉血压和呼吸运动的波动)涨落调节的。这些涨落在传出神经发放冲动中产生节律波动(HRV)[5]。
大量的动物和人体实验表明[7]：凡是使交感和迷走神经平衡转为交感神经占优势的措施，如立位倾斜，心算，轻度运动和短暂心肌缺血等，都使LF成分增加，HF成分减少；阻断β受体或切除心脏交感神经，LF成分增加反应消失。相反使迷走神经兴奋的措施，如头低位倾斜和节拍呼吸等，可导致LF成分减少，HF成分增高，给予阿托品后，HF成分消失。有人观察到[8]，去大脑的猫，在交感节前神经放电时，HRV谱的LF成分增加，在迷走传出神经发放时，HRV谱的HF成分增加。进一步证实了LF成分与交感神经活动，HF成分与迷走神经活动间的密切关系。因此，可用LF和HF成分，间接定量地评价心脏交感和迷走神经活动水平的变化。LF/HF的比值，用来反映心脏交感和迷走神经的平衡性。
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本文通过24 h HRV频谱分析表明对照组卧床期，LF%和HF%成分明显降低(P<0.05)，LF/HF的比值呈下降趋势，反映卧床引起心交感和心迷走神经兴奋性下降。对照组的时域指标SDNN出现下降趋势，24 h HRmax降低，HRmin增加，说明HRV降低，也是迷走张力降低的表现。在以前的卧床实验中，我们曾观察到[8]，卧床期间尿中去甲肾上腺素(NE，NE是由肾上腺髓质和支配心脏的交感神经节后纤维释放的神经递质)含量降低，反映体内内分泌水平降低，说明卧床引起交感兴奋性下降，与本文结果相一致。Craig.G等人[9]也曾观察到15 d卧床引起短程(15 min)HRV谱分析低频(0.08～0.12 Hz)和高频(0.23～0.27 Hz)成分明显下降(P<0.05)，LF/HF比值呈下降趋势(P>0.02)。
卧床引起自主神经调节变化的可能机理 卧床引起迷走神经张力降低可能与有氧体力活动的状态有关，很多研究已证明有氧锻炼可增加心迷走神经的活性[10]。Hull等人[11]进行了评价体育训练对迷走神经活性影响的研究，发现随机进行6周体育训练的狗，训练后HRV(用SDNN表示)增加74%，表明迷走活性增加，因此严格的卧床制度使体力活动缺乏必然会导致迷走兴奋性降低。卧床引起交感活性降低的原因，可能与体液重新分配有关，卧床初期体液头向转移，使循环中心血量增加，刺激心肺机械感受器，冲动沿迷走神经传入下丘脑，使下丘脑-垂体-抗利尿系统抑制，使抗利尿激素分泌减少，这些低压区感受器的激发还导致延髓血管运动中枢的抑制降低了交感神经系统的兴奋性[8]，但目前对模拟失重卧床引起自主神经系统变化的机制仍然是不完全清楚的，值得进一步研究。
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收稿日期：2000-02-03, 百拇医药