血流限制训练在老年群体中的应用进展

马淑琴 董继革 黄富表

作者单位：1.天津体育学院运动健康学院 301600 2.中国中医科学院望京医院康复治疗部 100102 3.中国康复研究中心北京博爱医院作业疗法科 100068

据最近一次的全国人口普查数据显示,我国60岁以上的人口总数为26402万人,约占总人口的18.70%,同比增长5.44个百分点[1],已经进入中度老龄化社会。随着老龄化社会一同出现的就是抚养负担沉重、慢性共病等问题,因此老年人群体的健康问题备受社会关注。运动是可以有效抵抗衰老、促进老年人身体健康的重要方法,常用的锻炼形式包括有氧运动、抗阻运动以及柔韧性练习等。一般来说,常规的训练方法需要达到适当的训练强度才可以产生理想的效果,然而运动过程中产生的高机械压力和心血管负荷可能会增加老年人受伤的风险。

血流限制训练又称加压训练,是由日本的Yoskiaki Sato博士发现并普及的训练方法,是在运动的过程中通过在肢体最近端使用加压带限制静脉的回流和动脉的流速来提高训练效果的方法[2]。血流限制训练主要利用缺血、缺氧改变机体的代谢应激和机械压力来发挥作用,具体的机制包括细胞肿胀、氧化应激以及肌纤维数量和收缩力的变化等[3,4]。迄今为止针对血流限制的研究已经证明了在该条件下进行阻力训练,对机体产生的效果要优于单纯的阻力训练[5];也有证据表明,在该条件下较低强度的阻力运动也可以产生与高强度阻力运动类似的作用和效果[6]。此外,部分研究发现血流限制训练可能会出现头晕、皮下出血、肢体麻木或疼痛感、心血管压力升高、血栓形成以及延迟性肌肉酸痛等问题,但大部分症状都可在训练后48小时内缓解、消失,不会对人体造成危害;且研究已证明该训练并不会增加血栓形成的风险,对肌肉骨骼系统造成的损害也较小,不会产生过大的心血管压力[2,7],不易发生危险。由此可见,血流限制训练是一种简单、安全的训练方法,可以将其作为一种潜在的训练方法来代替强度较大的训练方法帮助身体素质较差的群体改善运动能力,促进健康。

目前有许多研究是针对血流限制训练对老年人的影响展开的,包括运动功能、心肺功能和认知功能等,因此本文旨在整理分析血流限制训练对老年人各个方面的具体影响,为更好地促进老年人健康衰老提供依据。

1.血流限制对老年人运动功能的影响

躯体功能是个体能够维持独立日常生活活动的能力,涉及身体活动能力的许多方面,包括肌力、平衡功能和步行能力等。随着年龄增长,老年人身体各项机能减退从而出现力量、反应时间、协调能力和平衡能力下降,导致躯体功能受损[8]。躯体功能下降会大大增加跌倒的风险,易造成老年人受伤甚至死亡,目前在已知跌倒有关的危险因素中,最重要的因素是老年人下肢肌力减弱造成的平衡和步态异常[9]。一般来说,传统的高强度阻力训练已被证明可以提高老年人的肌力、平衡能力等躯体功能,然而由于训练会导致高机械应力,并且存在心血管事件发生的风险,许多老年人并不适合该训练方法,而低强度的阻力运动并不能达到理想的效果。自血流限制训练受到关注以来,各项研究已经证明在血流限制条件下运动可以有效改善老年人的身体活动能力和躯体功能。

1.1 血流限制对老年人骨骼肌功能的影响

随着年龄增长,人体肌肉组织的结构和功能会慢慢发生变化,常表现为骨骼肌质量减少,肌肉功能丧失。研究表明,成年人肌力在30岁以后开始下降,40岁以后肌力开始大幅度衰退,50岁以后每10年肌力下降12%～14%,大约在70岁时人体多数肌肉力量只为最大肌力的30%～60%[10]。各项荟萃分析表明,与传统低强度阻力训练相比,血流限制条件下进行训练可以有效改善老年人肌肉力量和功能,并且有增加肌肉体积的趋势,且效果与传统高强度训练相似[11,12]:血流限制与低强度阻力运动相结合时,可以通过改善肌肉质量、横截面积以及肌纤维数量来改善骨骼肌性能,从而提高运动功能[13～15];与有氧运动相结合时,相较于常规有氧该联合方法可以显著增加老年人的骨骼肌的大小和力量,防治肌少症,并有效提高与下肢肌力和平衡能力有关的下肢功能[15,16],将血流限制与被动活动结合起来应用于处于昏迷状态的老年人,可以有效减轻其肌肉萎缩程度[17]。另外从生理角度,一项针对老年男性的研究[18]表明,低强度阻力训练与血流限制结合一方面可以通过增强mTORC信号传导强度来促进合成代谢的进行,同时抑制自噬分解代谢,另一方面可以刺激肌肉蛋白合成。除了在血流限制条件下进行低强度阻力运动,还有一些其他的方法在老年人中也有很好的效果。

总的来说,血流限制联合阻力运动目前已经被证明可以作为传统高强度力量训练的潜在代替方法,帮助老年人缓解随着年龄增长出现的肌肉骨骼肌运动能力下降的问题,并且其训练效果即使在停止运动后也得到了较好的保持,相对于传统高强度力量训练来说更加安全、对肌肉组织的损伤更小[19,20]。

1.2 血流限制对老年人活动能力的影响

除了可以有效增加肌力以外,血流限制训练对老年人的平衡能力和步行功能等都有积极的影响。柳皓严等人[21]通过对22例健康老年人进行8周的血流限制加压步行训练后发现血流限制条件下的步行训练可以显著提高老年人下肢肌肉力量和身体活动能力;Clarkson等人[22]使用30秒坐立测试、计时起步、六分钟步行测试以及阶梯测试等实验测量血流限制条件下的步行训练对健康老年人的影响,证明了相较于单纯阻力训练,血流限制条件下的阻力训练对久坐不动的老年人和以身体功能下降为主要特征的人群有明显更有益的效果。另外,一项荟萃分析也表明,血流限制条件下的低强度阻力训练可以改善60岁以上老年人的肌力和身体功能[23]。由此可见,将血流限制应用到预防衰老导致的躯体功能和活动能力下降方面,目前已经取得了显著效果。其与阻力训练、有氧运动等方式结合,可以有效改善老年人下肢肌力、平衡和步行能力,减缓衰老造成的老年人身体机能下降,预防跌倒事件的发生,从而减少死亡和受伤的概率。

2.血流限制对老年人心血管功能的影响

衰老对心血管的影响是巨大的。随着年龄增长,左心室会出现进行性肥厚、舒张晚期充盈增加、收缩后负荷增加等问题,另外衰老导致的心肌细胞间胶原结缔组织增多以及胶原纤维交联的改变,会造成左心室在舒张早期顺应性下降;血管方面,主动脉会随着年龄增长呈现进行性扩张、管壁弹性下降而僵硬度增加,从而导致血容量增加[24,25],此外静脉顺应性也会随着年龄增长下降,从而增加了静脉曲张和深静脉血栓形成的风险[26],以上这些由于衰老出现的退行性变化是导致心血管疾病的高度相关因素。除了常规的防治方法,一项荟萃分析表明,相较于常规的阻力训练,血流限制下的阻力训练会引起更显著的心率和血压急性变化且恢复静息状态后收缩压显著降低,另外血流限制下的阻力训练还可以通过改善血流介导的扩张能力和动脉僵硬程度对老年人的血管功能产生积极影响[27],因此在血流限制条件下进行运动训练这一新方法因对心血管系统的积极影响似乎成了改善老年人心血管系统功能的新思路,可以尝试将该方法应用到老年人心血管疾病的防治中。

各项研究发现,血流限制联合阻力运动可以通过影响反应性充血指数、降低血管性血友病因子浓度以及下肢顺应性,来改善血管内皮功能和外周血液循环情况;另外该方法还可以降低患有高血压老年人的静息血压,从而减少发病的风险[26,28～30]。除了对健康老年人的心血管功能有良好的影响之外,血流限制对与老年人常见的心血管疾病也有较好的效果。目前已经证明的是,血流限制条件下进行抗阻、有氧等训练可以显著改善冠心病患者血流动力学参数,并且可以缓解心衰患者左心室功能障碍、通过调节炎症标志物水平和合成分解代谢的状态来改善心脏病患者的症状,可以作为一种安全的心脏康复的额外运动方式[31,32]。关于血流限制对心血管系统的这些积极影响,主要的机制是血流限制条件下,缺血缺氧应激和快速增加的生长激素浓度会促进血管内皮和骨骼肌细胞释放血管内皮营养因子(VEGF)。VEGF可以联合血流限制条件下增加的血流剪切力一起诱导NO释放,从而改善血管内皮功能,促进周围血管生成。同时,缺血缺氧、代谢物积累会导致血乳酸浓度增加,骨骼肌化学感受器受到刺激后可以激活训练中的交感神经系统,促进神经肌肉适应性增加。另外,血流限制还可以通过加强运动加压反射来促进心血管对运动的反应[28,32]。

总的来说,血流限制训练可以通过诱导心血管系统的结构和功能发生各种良性的适应性改变,来防治心血管疾病的发生,缓解衰老造成的功能退化等现象;各项研究也已经证实了该方法对于老年人这一身体活动能力较差的群体也是安全、可控的。

3.血流限制对老年人认知功能的影响

在衰老的过程中,一方面身体功能会随着年龄增长有所下降,另一方面认知功能也在不断减退,主要体现在记忆力下降、注意力易分散、信息处理速度下降等方面[33]。已证明有氧运动和阻力运动可以通过影响大脑的激活和脑血流量来缓解认知功能减退,而近期研究表明在血流限制条件下进行锻炼可以增强大脑内与认知相关的几个领域(如注意力、执行功能和记忆力)的活动,通过促进脑代谢来改善认知[34,35],如血流限制条件下的双认知任务可以通过诱导脑源性神经营养因子等物质释放,更有效地改善认知、失眠和生活质量[36]。

关于血流限制改善认知功能的具体机制还在不断探索中,该训练方法会造成机体包括大脑在内的缺血缺氧,这可能是触发神经适应性积极变化的关键因素。目前已有的分析研究认为,血流限制训练会诱导人体释放更多的神经适应性激素,包括胰岛素样生长因子1、生长激素、血管内皮生长因子、乳酸以及去甲肾上腺素等等,这些物质水平的变化会造成人体内代谢平衡的改变,从而产生各种生理反应。例如,乳酸是大脑首选的能量来源,而缺血缺氧的环境会使乳酸水平升高,诱导神经元能量的产生,改善大脑的激活和反应;另外脑源性神经营养因子(BDNF)是介导突出可塑性的重要机制,乳酸的增加可能导致大脑中脑源性神经营养因子表达增加,增加某些大脑区域的神经元活动,从而增强与这些大脑区域相对应的认知功能[33,36]。目前血流限制对认知方面的研究还局限在作用和意义,且大部分针对的是中青年群体,关于该方法对衰老引起的认知功能减退的影响和机制还有很大的研究空间,需进一步探索。

4.其他

除了可以改善健康老年人的各方面功能,血流限制在临床中对于患有各种疾病的老年人也有不同程度的积极效果。在肌肉骨骼系统疾病中,血流限制被证明与阻力运动结合可以很好地改善类风湿关节抑或是膝骨关节炎老年患者的肌肉质量和力量、运动功能以及与之相关的生活质量[37,38],血流限制有可能作为一种替代训练方案来改善老年人膝关节骨性关节炎的疼痛和功能。另外,肌少症也是一类与年龄密切相关的以肌肉质量和功能衰退为主要表现的综合征[39],各项研究表明血流限制训练可以更显著地增强患有肌少症老年人的肌肉质量,增加肌力,且老年人更容易完成锻炼,对肌肉损害更小[40,41]。神经系统疾病方面,杜燕等人[42]经过试验发现在血流限制条件下进行阻力训练可以促进老年卒中患者的偏瘫侧下肢的肌力恢复,且效果优于常规阻力训练。除了上述常见疾病,部分研究还针对其他疾病(慢阻肺等)进行了研究,结果都表明在血流限制条件下,不论是进行阻力训练还是有氧运动对于老年人骨骼肌的性能都有积极的影响[43,44]。

5.小结与展望

老年人作为弱势群体其健康问题一直被社会广泛关注,而血流限制这一新的运动方法的出现使年老体弱、身体素质较差的人群也可以安全有效地进行体育锻炼,其创造的缺血缺氧条件不仅使肌肉骨骼系统可以在较低强度训练中产生理想的效果,还可以通过影响体内代谢过程和血流对心血管和认知等其他功能产生影响,从而可以作为一种有效的训练方法来延缓老年人衰老造成的身体各机能减退,促进健康。

在临床应用方面,目前该训练方法对老年人应用的研究也仅包括本文中描述的几个方面,其他对老年人比较重要的如呼吸功能和内分泌功能还鲜有研究,因此日后可以更加深入地探索该方法与呼吸训练结合的途径和方法,或者该训练方法是否可以应用于临床,通过影响激素水平、代谢水平和内分泌器官的结构来改善内分泌功能也需要进一步尝试。癌症在老年人中也是常见的临床疾病,目前尚未有将血流限制应用到癌症中的例子,日后可以尝试将其作为一种新的干预措施来研究。

在研究领域方面,先前有研究表示血流限制训练在中青年人和老年人中作用不完全一样,其具体的机制和原理还需要进一步研究,且该训练方法是否对老年人有独特的副作用也应通过更广泛的研究进一步了解。除了前文中提到的副作用,训练中若训练方案不当还可能出现晕厥、横纹肌溶解及感觉障碍等较严重的并发症;此外,患有严重高血压、心脏病、深静脉血栓和静脉曲张等心血管系统疾病者皆要禁用慎用。目前尚未有明确的指南来说明该训练方法在老年人中如何规范使用,作为特殊群体,具有针对性的使用指南也是非常重要的,因此后续若能够结合潜在的各种风险制定具体的训练方案,该方法也能更安全、有效地应用。