运动与心脏内分泌

运动与心脏内分泌自1628年威廉·哈维提出血液循环学说以来，心脏一直被认为是循环系统的动力器官，用以完成射血功能。

20世纪80年代心钠素的发现，改变了人们对心脏的传统认识，心脏不仅是重要的射血器官，同时还具有内分泌功能。

它可分泌和产生多种心源性激素和生物活性物质，对心血管的代谢与生长发育起着重要的调节作用[1]。

有关运动心脏内分泌研究始于20世纪80年代,研究表明：不同类型运动心脏均可产生心脏内分泌的适应性改变, 但心脏内分泌激素的产生部位与释放水平存在差异, 动力型运动心脏的内分泌激素主要由心房细胞产生, 静力型运动心脏的内分泌激素主要由心室细胞产生[2]。

1 心纳素心钠素（atrial natriuretic factor, ANF）在体内分布广泛。

含量最高的组织是心脏, ANF在心脏中的分布是不均匀的, 心房含量高于心室, 右心房含量高于左心房。

在心血管系统中, ANF不仅存在于心肌细胞, 在内皮细胞和血管平滑肌细胞也含有ANF。

在心传导系组织中也有少量ANF的表达，某些心外组织, 如肺、脑、甲状腺、肾上腺、垂体、消化系统和生殖系统也含有ANF。

血浆中的ANF 主要由心房肌细胞分泌。

ANF与一般肽类激素一样, 在内质网中合成, 通过高尔基复合体加工, 在特殊颗粒内贮存。

ANF的释放是多途径的, 既可通过胞吐及膜溶解方式释放, 也可能通过横管系统及内质网的快速传递输送到细胞外。

ANF具有多种生理作用：①ANF具有舒张血管、降低血压、改善心肌供氧的作用。

②ANF具有强大的排钠利尿作用，在体内水电解质平衡的调节上具有重要的地位。

③ANF可提高肺泡表面活性物质的含量，缓解支气管平滑肌痉挛, 调节肠道水、电解质的吸收和分泌，增强细胞免疫功能。

④在运动中ANF调节心血管系统对运动的适应, 缓冲运动中的血压变化，调节体内水和电解质的平衡,，维持内环境的稳态，调节冠状动脉血流量，保证运动心脏的营养，具有重要意义[2]。

大多数的研究结果表明，激烈运动作为一种强烈的刺激因素，可诱发ANF 内分泌的改变，其变化情况随着运动强度、持续时间和外部环境的不同而异。

在一定的强度和持续时间范围内，随着运动强度和持续时间的增加，血浆ANF含量增加[1]。

有关训练特别是耐力训练对血浆心钠素水平的影响研究结果不一, 不同强度运动训练后,大鼠血浆ANP 水平随运动训练强度的增加呈逐渐递增趋势,中等和大强度运动使心肌组织中ANP 表达增加,力竭运动使心肌组织中ANP 表达减少,提示心脏内分泌功能对不同强度运动产生适应性改变。

争议较大, 有待进一步研究证实[2]。

而ANF在运动中表达的机理也不相同，有训练游泳力竭组大鼠心肌大量增加的心钠素可能是一种代偿作用, 有助于改善和保护力竭运动时心肌细胞的缺氧状态, 而无训练游泳力竭组大鼠心肌心钠素颗粒明显减少, 可能是由于细胞缺氧加重,影响了心钠素的表达, 其机理有待进一步研究。

长期停训后心肌中心钠素的产生、分泌及释放水平下降, 提示运动心脏的内分泌功能的适应性重塑具有可复性, 进一步证实运动心脏与病理心脏有着本质的差别。

同时, 在运动实践中应注意长期停止训练可使运动心脏结构与功能适应性退化的问题, 应合理安排由于伤病停止训练后的功能恢复训练[2]。

2 内皮素内皮素（Enodothelin, ET）是Masali发现的一种由血管内皮细胞合成、释放的生物活性多肽。

它由21个氨基酸组成，是迄今为止发现的体内最强的缩血管活性物质。

ET作用：①作用时间长久，范围广，不被a1受体、H1受体及5-HT受体拮抗，可被异丙甲肾上腺素、心纳素及降钙素基因相关肽等激素抑制，是一种内源性长效血管收缩因子。

②ET具有强大的正性肌力作用，与缩血管作用可能与增加细胞外Ca2+内流和细胞内肌浆网Ca2+释放入胞浆，使细胞内Ca2+浓度增加。

急性运动对内皮细胞ET的分泌影响各不相同，可能与研究对象、运动强度、运动时间、运动方式以及机体机能状态有关。

而研究者在运动训练对ET分泌的影响的研究中得出：适量的运动训练可控制内皮细胞ET的分泌，而长时间、大运动量的运动训练可以促进内皮细胞ET的分泌。

3 降钙素基因相关肽降钙素基因相关肽（Calcitionin Gene Realted Petide，CGRP）是1983年由Rosenfeld等发现的一种生物活性多肽，由37个氨基酸组成。

CGRP广泛存在心血管系统中，心房分布高于心室，左心室高于右心室。

在心血管中存在降钙素基因相关肽受体，以心房中降钙素基因相关肽特异受体密度最高。

CGRP是目前已知的最强的扩血管活性物质，其强烈的扩张血管作用对心肌缺血具有很强的保护作用，是调节心血管活动的重要生物活性物质[1]。

CGRP 对心肌具有正性变力和变时作用,可使心率加快,心肌收缩力增强,心输出量增加,能有效防治心肌的缺血- 再灌注损伤,对心肌细胞有强大的保护作用[3]。

关于急性运动对机体CGRP分泌的影响，目前国内外报道并不多见。

孙晓娟[4]等的研究表明：短期运动预适应使心脏CGRP 表达下降，提示短期运动预适应可促进心CGRP 的释放，对心肌产生保护作用；李严冰[5]等对运动员和普通中专生进行100W恒负荷运动30min，结果发现，运动后即刻，运动组与对照组血浆CGRP均显著升高，并认为运动后血浆CGRP的升高，可拮抗ET、AngⅡ等缩血管物质所致的缩血管效应，改善冠状血流，增加心脏与肌肉的功能，促进机体代谢。

大多数研究成果表明，长期大负荷运动训练导致体内儿茶酚胺增加，抑制CGRP的分泌，其对心肌细胞的保护作用减弱；长期中等强度的耐力训练后心肌CGRP的产生和分泌增加，提示长期中等强度运动使心脏CGRP 表达增加，有利于改善冠状循环和心肌的血液供应,对心肌细胞具有保护作用；长期小强度训练后CGRP分泌水平变化不一，仍需进一步研究[1,3]。

4 血管紧张素Ⅱ心血管组织存在局部的肾素-血管紧张素系统（RAS），可以自身合成、释放肾素和血管紧张素，起着自分泌、旁分泌的作用。

目前认为，心内肾素、血管紧张素作用于心脏局部，可调节冠脉循环，增加心肌收缩力，促进心内交感神经末梢释放儿茶酚胺。

还可促进细胞核上受体，促进心肌细胞内结构蛋白的合成过程，刺激心肌细胞生长增殖，导致心肌肥大。

急性运动中AngⅡ的变化：一般负荷训练时心肌AngⅡ含量增加，而力竭运动时下降，但血清AngⅡ含量上升，提示心肌RAS的降低与其释放增多有关。

心肌AngⅡ释放增加对心脏产生正性变力效应，提高心肌的收缩力，从而提高心泵功能，是机体应激状态下的一种代偿性反应。

循环AngⅡ升高作用于血管壁内皮细胞及平滑肌细胞合成血管紧张素转换酶（ACE），激活RAS，AngⅡ刺激内皮细胞，与内皮细胞膜上特异受体结合，生成三磷酸肌醇（IP3），使细胞内Ca2+浓度增加，引起冠状动脉收缩，加重心肌缺血、缺氧性损伤。

耐力运动对AngⅡ分泌的影响：不同强度的运动训练后均可使大鼠心肌Ang Ⅱ含量增加，ACE活性增强，改善肾素-血管紧张素系统的功能，提高机体的运动性应激能力。

5 心肌肌钙蛋白心肌肌钙蛋白（cardiac Troponin, cTn）是心肌肌原纤维中细肌丝上的收缩调节蛋白，其三个亚基为cTnT、cTnC、cTnI。

其中，cTnI与cTnT对心肌损伤具有高度的特异性与灵敏性而取代CK-MB成为心血管疾病诊断的金标准[6]。

cTnI少数分布于心肌细胞胞浆中，多数与肌球蛋白结合固定存在于心肌纤维上，在心肌细胞膜完整的情况下，cTnI无法透出细胞膜进入血液循环，当心肌细胞受损或细胞膜破损时，其胞质内游离的cTnI可迅速地由心肌细胞透出进入血液循环，血清cTnI少量、暂时升高，伴随心肌损伤加重，结合在心肌纤维上的cTnI 被降解并不断地释放到血液当中，cTnI血清浓度持续升高。

在ISO所致的大鼠急性心肌缺血缺氧损伤中，血清cTnI在4~6h会上升到正常水平的760倍左右，6h左右表达量迅速下降，而在60h前后又回到4~6h水平[7]。

相比cTnT，cTnI仅在心肌肌钙纤维表达，骨骼肌损伤、肾脏疾病、剧烈运动等都不会影响cTnI血清浓度，对于判断心肌组织的损伤是100%特异性[8]。

急性运动中cTnI水平变化不一，与运动强度与时间关系密切。

力竭运动中血清cTnI水平急剧升高，表明心肌损伤严重，而中小强度的耐力运动则没有出现此情况。

6 B型尿钠肽B型尿钠肽又称脑尿钠肽（Brain natriuretic peptide，BNP），是由心肌细胞合成的具有生物学活性的天然激素，主要在心室表达，同时也存在于脑组织中。

当左心室功能不全时，由于心肌扩张而快速合成释放入血，有助于调节心脏功能。

心脏收到牵引力后，BNP就开始由心肌细胞合成，但是并不是直接合成BNP，而是先合成pro-BNP（可以翻译成前脑钠肽或者脑钠肽原），pro-BNP具有108个氨基酸，在血液中会分解，产生BNP，分解下来的片段是其N端的76个氨基酸，这76个氨基酸就是NT-proBNP，也就是经常检测的那个指标，剩下的32个氨基酸为BNP。

其次，BNP的代谢途径和NT-proBNP有着很大的不同，由于BNP主要是通过受体清除，而NT-proBNP是通过肾代谢途径清除，所以在心衰伴随肾衰或者肾衰伴随心衰的患者中（大约在心衰患者中占30%左右），检测NT-proBNP没有评估心衰的临床意义。

然后，在国外的一些指南和标准中把BNP作为心功能分级的标准，而由于NT-proBNP在心功能分级中有倒置现象出现，所以还未被应用于心功能分级。

短期大强度运动使血浆BNP浓度急剧上升，但与心衰引起的BNP浓度上升相比仍处于正常范围内[9]。

长期运动训练BNP的变化水平尚待进一步探讨。

7 总结总之，运动训练后产生的心脏激素与生物活性物质，作为局部激素在心脏本身发挥自分泌、旁分泌及胞内分泌作用，调节产生运动性心脏肥大，增加心肌收缩力，改善冠状动脉血管紧张性，改善心肌营养及功能代谢。

同时，心脏通过周身分泌作用，作为循环激素，调节自身血流动力学稳态，维持运动心脏的舒缩功能，以适应运动中能量代谢的要求。

此外, 心脏内分泌激素之间相互作用，调节各自的产生、分泌与释放水平，共同协调不同类型运动心脏的结构与功能的改变，使其适应不同类型运动对心脏结构与功能的需求。

[1] 龙碧波. 运动与心脏内分泌功能[J].天津体育学院学报,2003(18):41-43.[2] 潘珊珊, 陆爱云, 张炎. 运动心脏与心钠素研究现状和展望[J]. 体育科学,2001(21):47-54.[3] 孙晓娟, 潘珊珊. 不同强度运动对大鼠心脏降钙素基因相关肽的影响[J]. 中国运动医学杂志, 2006(25):416-419.[4] 孙晓娟, 潘珊珊. 短期和长期运动预适应对大鼠血液和心脏降钙素基因相关肽的影响[J]. 体育科学, 2010, 30(5):56-60.[5] 李严冰,宋道荣, 封吉星. 少年运动员恒定负荷条件下血浆内皮素、降钙素基因相关肽的相互关系[J]. 体育科学, 2002,2(4):124.[6] 韩雪松,李强,丛进阳. 心肌肌钙蛋白I 检测及临床诊断标准化进展[J]. 中华检验医学杂志, 2004, 27(3): 197-200.[7] O’Brien PJ, Smith DEC, Knechtel TJ, et al. Cardiac troponi n I is a sensitive,specific biomarker of cardiac injury in laboratory animals [J]. Laboratory Animals, 2006, 40: 153-171.[8] 李春,华苏耿,杨燕清,等. 肌钙蛋白I(cTnI)定量检测诊断AMI 的评价[J].中外医疗，2010, 11:179-181.[9] Krupicka J, Janota T, Kasalová Z, et al.Effect of short-term maximal exercise onBNP plasma levels in healthy individuals[J].Physiol Res. 2010,59(4):625-628.。