科学健身
为期12周的抗阻训练计划对动脉硬化的影响：一项随机对照试验
Effects of a 12-Week Resistance Training Program on Arterial Stiffness: A Randomized Controlled Trial
原文："The Journal of Strength and Conditioning Research" – V35 – I12
▌ 摘要
Werner, TJ, Pellinger, TK, Rosette, VD, 和Ortlip, AT。为期12周的抗阻训练计划对动脉硬化的影响：一项随机对照试验。《力量和体能训练研究杂志》35（12）: 3281–3287, 2021—动脉硬化是疾病的指标，也是心血管事件的独立预测因素。一些报告表明抗阻训练会增加动脉硬化指数，而其他报告则没有相关性。本研究旨在确定2种常见抗阻训练模型与动脉硬化指数之间的关联。我们招募了30名未经训练的男性受试者（18-30岁）并将他们随机分到3组中的其中1组：对照组（CON，n=10）、高强度抗阻训练组（HI，n=10）和高容量抗阻训练组（HV，n =10）。随机分配到抗阻训练组的受试者需要每周进行3-5天的全身力量训练，持续12周。训练方案包括高强度抗阻训练组的2-3组3-8次重复（80-90%最大1次重复 [1RM]）和高容量训练组的3-4组10-15次重复（50-70% 1RM）。在12周的研究周期前后测量了人体测量学、颈动脉直径、外周和中心血压以及最大动态强度。指导受试者在研究期间保持正常饮食并避免有氧运动。干预后，高强度抗阻训练组和高容量抗阻训练组都增加了他们在后蹲、卧推和坐姿划船上的最大力量（所有p<0.05）。
然而，各组之间的动脉硬化指数没有变化。使用一项经过验证的动脉硬化测量的随机对照试验，无论训练量和负荷如何，长期抗阻训练似乎都不会影响中央动脉硬化。
▌ 关键词
中心动脉血压，脉搏波传导速度，β-硬化指数，抗阻训练
▌ 介绍
抗阻训练很受欢迎，其训练方式在世界各地的健身中心都很常见。对使用抗阻训练的支持来自于有影响力的科学委员会和协会制定的主要建议（18,22）。目前的指南建议健康的成年人使用中高训练强度每周至少参加 2天的力量训练。这些建议基于发现了长期抗阻训练能改善血压（BP）（27,42）、胰岛素敏感性（3）、身体成分（51）、平衡（21）以及骨骼和骨骼肌强度（57）指标。然而，它对心血管健康的其他指标的影响仍不清楚。
动脉硬化是心血管疾病风险的有力预测指标（36）。近年来，识别和描述加速动脉硬化的刺激并开发延迟硬化的治疗策略变得越来越受欢迎。动脉硬化与年龄（37）密切相关，许多行为会加速动脉“老化”，例如吸烟（25）、酗酒（35）、睡眠不足（10）、缺乏运动（45）和不良饮食模式（58）。然而，有氧运动一直都显示出能在其他方面都很健康的成年人中减弱与年龄相关的动脉硬化（32,41）。然而，人们还是缺乏关于抗阻训练对与年龄相关的动脉硬化的总体影响的了解。文献中关于长期抗阻训练与动脉硬化进展之间的关系存在差异。具体来说，有一些（9,12,19,27,56,59），但不是所有（13,30,40,47），研究支持运动处方和力量训练活动，都能维持和改善心血管健康。最近的评论（20,32）和荟萃分析（17,38）指出了研究之间的方法论问题，这可能有助于解释各种不同研究之间的一些差异，例如训练持续时间、训练量、训练强度的差异，以及动脉硬化测量技术的差异。此外，值得一提的是，之前的调查还存在其他方法论问题。例如，许多研究不包括全身力量训练计划，而其他研究则不包括对照组或随机化过程。最后，在一些研究中，在抗阻训练期间允许进行有氧训练。这是一个重要的问题，因为心肺运动加上力量训练，也称为组合训练，在几份报告（32,60）中已证明可以改善动脉硬化指标。因此，本研究的目的是根据美国国家体能协会（NSCA）（23）的指导方针调查为期12周的高强度（HI）或高容量（HV）训练计划影响动脉硬化的几个指标。
与Timothy J. Werner博士的通信地址，tjwerner@salisbury.edu。
体能研究杂志35（12）/3281–3287
ª 2021年全国体能协会
▌ 方法
问题的实验方法
目前的研究旨在检查和比较为期12周的高强度和高容量抗阻训练计划对年轻男性动脉硬化的影响。据推测，无论训练方案如何，抗阻训练都不会对动脉硬化产生临床上显著的影响。为了测试这些假设，未经训练的受试者接受了符合NSCA（23）指南的高强度和高容量训练，或者在研究期间没有进行任何身体活动，包括心肺功能训练。在基线和研究后对每个受试者进行单次所能负荷的最大重量（1RM）的卧推、后蹲和坐姿划船，以及身体成分、坐姿和仰卧位血压采集、颈动脉超声检查和动脉张力测定法的测试。
受试者
共有30名年龄在18-30岁之间的受试者自愿参加了这项研究，这些受试者来自最初筛选的38名个体。该研究仅招募男性，以控制与性别相关的潜在差异。年轻女性的基线动脉硬化值与男性不同（37），可能导致主要结果的差异（4）。例如，年轻女性在安静状态下（26）调整至每分钟75次心率的增强指数更高（反射波增强指数AIx75）。此外，最近的研究已经测试了运动与性别相关的潜在差异。之前的一项调查发现，剧烈运动仅会降低年轻男性的脉搏波速度（PWV）（53）。一项类似的研究报告说，仅在年轻男性受试者中主动脉压降低更多，AIx75增加更多（16）。此外，4周的抗阻训练使年轻男性的脉搏波速度（PWV）降低了17%，但对年轻女性的脉搏波速度（PWV）没有影响（11）。
所有受试者均未患高血压且无急性疾病。受试者未服用任何可能影响研究因变量的药物或补剂。在开始研究之前，所有受试者在至少6个月内体重稳定（±2公斤），并且都拥有少于6个月的抗阻训练经验，各组受试者特征没有差异（表1）。在加入研究之前，受试者完成了健康史问卷调查并提供了书面知情同意书。索尔兹伯里大学机构审查委员会批准了所有研究方案。
研究设计和协议。受试者完成基线测试后，他们被随机分配到对照组CON（n=10），高容量训练组HV（n=10）或高强度训练组HI（n=10）组。所有受试者都被要求保持正常的饮食摄入量，并在基线和随访时提供详细的3天饮食记录。受试者被指导在2个工作日和1个周末日测量和记录食物摄入量。膳食分析+（圣智学习, 独立, 肯塔基州）用于确定每个个体饮食中能量摄入量、宏量营养素成分和钠摄入量的差异（数据未显示）。对照组的受试者被指示在研究期间避免任何运动训练，并在整个研究过程中提供活动日志。高容量训练组的受试者用其1RM的 50-70%进行3-4组重复10-15次的方式以达到意志疲劳。高强度训练组中的受试者用其1RM的80-90%进行2-3组重复3-8次的方式以达到意志疲劳。所有受试者最初都在较低的重复次数和负荷范围进行训练，并在12周的时间内逐渐过渡到更高的重复次数和训练负荷。2-2法则（23）用于根据两组在训练期间的力量增益来重新调整训练强度，以确保受试者在指定范围内进行重复至力竭。简而言之，2-2法则是一种指示何时应在训练中增加额外重量的方法。如果受试者能够在连续2次训练的最后一组中完成超过目标的2次额外重复次数，则在接下来的训练课中可以增加额外的重量。所有评估均在研究期前1周和研究期后1周内完成。所有血管方面的评估均在禁食12小时后的08:00至11:00之间在索尔兹伯里大学人体生理学实验室进行。所有力量方面的评估均于09:00至14:00之间在索尔兹伯里大学马格斯中心举重室完成。每个受试者在测试前12小时内避免使用烟草和含咖啡因的产品，并在测试前的24小时内避免运动训练。
高容量训练组和高强度训练组使用相同的训练练习，包括固定器械的后蹲、平板卧推、坐姿划船、固定器械的肩推、二头肌弯举、三头肌伸展、站姿小腿提踵、坐姿腿弯举和坐姿腿伸展。前两个星期，两个组每周进行3次训练，每次训练之间至少间隔1天。然后将训练日分为上半身（平板卧推、坐姿划船、肩部推举、二头肌弯举和三头肌伸展）和下半身（后蹲、站姿小腿提踵、坐姿腿弯举和坐姿腿伸展）的身体训练。在接下来的10周内，受试者每周进行2-3天的上半身训炼和2-3天的下半身锻炼。每个受试者都会由认证的体能训练专家进行带训和监督，并被要求采用正确的动作形式和完整的运动范围。受试者记录每组的重复次数。根据每周训练结果的变化调整个人训练负荷。大容量和高负荷受试者在治疗期间应当避免心肺功能训练，并在整个研究过程中提供活动日志以确保合规性。
▌ 程序
单次所能负荷的最大重量（1RM）协议。所有受试者都以相同的顺序完成基线和后续1RM评估：后蹲、卧推和坐姿划船。1RM测试符合NSCA的规定和指南（23）。
脉搏波传播速度。无创脉搏眼压计（顺应性分析眼压仪；阿拉姆医疗, 温森市, 法国）被用于10个心动周期内同时获取颈动脉、桡动脉和股动脉的动脉压力波形。使用卷尺计算颈动脉和股动脉之间的表面距离，精确到0.5厘米。重复该过程以测量颈动脉和桡动脉处的动脉压力波形。颈动脉到股动脉（主动脉 PWV）和颈动脉到桡动脉（肱动脉 PWV）记录的脉搏波传播速度是通过将波形脚到脚时间延迟归一化为记录点之间的距离（PWV=D（cm）//△t（sec））来确定的。受试者在测量前至少保持仰卧10分钟，并保持在眼压仪测量采集序列中的位置。
动脉压平眼压测量法。颈动脉压力波形和振幅是通过一个带有高保真应变计传感器的探头从颈总动脉获得的（顺应性分析眼压仪；阿拉姆医疗）。使用传递函数，将颈动脉平均动脉压与肱动脉水银血压计测量值相等来校准由眼压仪获得的压力信号。简而言之，该传递函数使用沿颈动脉波形的仰卧肱动脉收缩压和舒张压来计算颈动脉或中心血压。
β-硬化指数。β-硬化指数是本研究的主要结果。与其他指标相比，β-硬化指数是中央动脉硬化的血压独立指数。高分辨率多普勒超声用于测量颈总动脉直径（见下文），压平眼压计用于测量颈动脉血压（见上文）。β-硬化指数计算为：β=（log P1/P0）/（（D1-D0）/D0），其中D0是最小的直径，D1是最大直径，P0是最低压力，P1是整个心动周期的最大压力。β指数以任意单位表示。
颈动脉超声检查。使用多普勒超声设备评估（飞利浦Sonos4500超声系统；飞利浦北美公司，安多弗，马萨诸塞州）配备线性超声探针（飞利浦11-3L Ultraband梯形线性阵列血管换能器；阿姆斯特丹，荷兰） 来评估左颈总动脉的直径，探针放置在分叉近端约2厘米处。在收缩和舒张期间获取动脉的纵向B模式图像，并一式三份地测量最小和最大动脉直径。直径是从近壁的内膜-内腔界面到远壁的腔内-内膜界面的距离。
静息坐姿和仰卧位血压。记录是在安静、舒适的环境（～24°C）实验室条件下进行的。所有血压测量均严格符合美国心脏协会指南（5）。简而言之，在坐姿或仰卧位休息5-10分钟后，使用自动血压计（美国伟伦公司，纽约）通过听诊肱动脉进行测量。Korotkoff音的第一阶段和第五阶段分别用于测定收缩压和舒张压。每2分钟测量一次血压，当连续3次测量收缩压和舒张压在6毫米汞柱以内时取平均值并记录。
身体质量和成分。早餐前和尝试排尿后，在体重秤（探测器439医用秤；探测器, 韦伯城，密苏里州）上测量体重，精确到±0.1kg。受试者在称重时穿着标准短裤和T恤。用身高仪（探测器439医用秤）测量身高。使用皮褶卡尺测量所有受试者的总脂肪和去脂体重。按照别处描述的指南在身体右侧测量总共7个皮褶部位，包括胸部、三头肌、肩胛下角、髂嵴上部、腹部、大腿和小腿（2）。皮褶厚度的总和用于根据7点公式（2）计算身体密度。
▌ 统计分析
所有统计分析均使用SPSS软件（IBM SPSS 版本24；SPSS Inc.，芝加哥，伊利诺伊州）。混合模型3x2重复测量方差分析用于检查组间和组内（对照组 vs. 高强度训练组 vs. 高容量训练组）兴趣和时间因变量的差异（干预前与干预后）。对显著的方差比进行事后分析，与Tukey的有显著差异。所有数据都用平均值±标准偏差表示，伴随有95％的置信区间（CIs）。计算标准化平均差（Cohen's d），阈值报告为：0.2–0.6，小；0.6–1.2，中度；1.2–2.0，大；和 2.0–4.0，非常大（28）。显着性水平预先设定为 p ≤0.05。
▌ 结果
表1和表2列出了基线和干预后的动脉硬化变量。两组之间的任何人体测量数据或任何脉搏波速度、外周血压、中心血压、β-硬化指数和动脉顺应性指标基线均无显著差异（所有p>0.05）。对照组、高强度训练组和高容量训练组之间的卧推表现存在基线差异（p<0.05），如表3所示。
干预后，两组之间的体重、体脂百分比、脂肪量和去脂体重没有显著变化（所有p>0.05）。然而，与对照组相比，高强度训练组的体重指数显著增加（平均值 27.8；95% CI 20.6-34.9 依次对比平均值 20.9；95% CI 19.4-22.5；p<0.05，效果量 [ES] =1.2）。两组间的心率、坐位和仰卧位静息血压以及平均动脉压没有显著变化（所有p>0.05）。
干预后，高强度训练组和高容量训练组均显着增加了他们的最大后蹲重量（平均值，112.7；95% CI 100.0–124.0，ES=1.76，依次对比平均值，103.0；95% CI 81.9–113.6，ES=0.7，分别；p<0.05）、卧推（平均值，83.2；95% CI 71.7–99.0，ES=1.89，依次对比平均值，84.5；95% CI 57.9–95.5，ES=1.18；p<0.05）和坐姿划船（平均值，78.2；95% CI 60.1–86.4，ES=1.75，依次对比平均值，84.5；95% CI 52.3–90.9，ES=1.04，分别；p<0.05），从基线和从对照组相比。高强度训练组和高容量训练组之间的力量改善上没有显著差异（所有p>0.05）。对照组的最大后蹲、卧推和坐姿划船没有发生任何的显著变化在研究期结束后（所有p>0.05）。
干预后，脉搏波速度（表1和图1）、中心收缩压和舒张压（表1）、中心平均动脉压和脉搏压（表1）、β-硬化指数（表2），以及组间和组内的动脉顺应性（表2）的变量没有显著差异（所有p>0.05）
图1. 经过12周的调节后颈动脉-股动脉的脉搏波速度的百分比变化。
C = 颈动脉；F =股动脉；PWV = 脉搏波速度。*p < 0.05时间效应。
▌ 讨论
这项研究表明，在未经训练的健康男性中，无论训练量或强度如何，12周的抗阻训练对动脉硬化指数没有影响。这些发现与一些（6,9,56）但不是所有（8,39,40,47）之前的研究具有可比性。目前的训练计划和以前研究中使用的训练计划之间的差异可能解释了一些不同的结果。许多以前的研究都使用较少的练习（9,50）、较高的组数（13）或较低的训练频率（49,64），所有这些通常都不被推荐作为最佳的肌肉力量和尺寸增益的方法（23）。该研究的另一个重要属性是在研究期间控制所有组（包括对照组）的心血管训练。大多数以前的研究没有控制额外的活动。众所周知，当力量和耐力训练相结合时，心血管训练的有益效果使血管系统免受抗阻训练的潜在负面影响（4,30,41,48）。这被认为是通过改善一氧化氮合酶（15）的内皮表达、增加血流量（29）和剪切应力（46）而发生的。因此，先前的研究结果有待进一步的解释。我们的研究结果支持这样的理论：即使在没有心血管训练的情况下，遵循长期的体能训练方案，动脉顺应性仍然不会受到影响。事实上，该结果具有潜在的重要临床意义，因为当前的体育活动指南支持在所有健康人群中使用抗阻训练（24,43,63）。
我们发现高容量训练和高强度训练方案都显著增加了最大力量，这与使用类似训练持续时间、训练量和强度的其他研究一致，从而支持训练方案的有效性（6,56）。指示受试者避免参加任何额外的训练，包括超出每周规定例程的抗阻训练。根据培训日志，遵守协议的比例为96%。
据推测，长期的抗阻训练会通过交感神经肾上腺素血管收缩效应（54,55）以及增加暴露于更高的间歇性中央血压，从而刺激中央动脉内和周围的胶原蛋白发育和纤维化（33,44）。在每组抗阻训练期间的血压被发现高达320/250毫米汞柱（34）。血管解剖和生理的这种突然变化将加强血管壁的完整性，同时分别限制收缩和舒张期间的膨胀和回弹量。结果，中央收缩压应该增加，而中央舒张压应该在一段时间的训练后下降。目前的研究表明，中心血压随时间和组间没有显著的变化。可以得出一个合乎逻辑的论点，即治疗持续时间不够长到足以经历这种变化（61）。这就是为什么选择未经训练的人群进行研究的原因。发现该人群更容易受到硬化过程的影响，由于他们接触此类刺激的机会有限（40）。实际上，最高强度组的平均动脉压呈下降趋势，尽管不显著。
本研究结果与其他研究结果之间的差异可能是由于用于评估动脉变化的技术所致。使用中央脉搏波速度[衡量全身动脉硬化程度的金标准（31,62）]和β-硬化指数（一项不依赖于血压的局部动脉硬化测量）两者均证实血管顺应性没有任何临床显着变化。中央脉搏波速度每增加1米/秒就会导致心血管疾病风险增加7%（7），并且在其他几项试验中也有报道（11,14,50）。然而，许多以前的研究并没有考虑到这两个指标，这可以解释研究结果之间的一些差异（12,40）。我们的结果显示高强度训练组的颈动脉和股动脉脉搏波速度呈上升趋势；然而，它从未达到显著水平（p=0.09）。β-硬化指数在高强度训练组中降至5.33U，可能表明血压对中央脉搏波速度的影响。此外，高容量训练组的中央脉搏压显着增加。目前尚不清楚为什么会发生这种情况，但其他地方也有报道（8）。导致中央脉搏压上升的可能机制包括血管紧张素II和加压素的改变以及对肾脏和动脉介质的交感神经活性增加等。需要进一步的研究来帮助解决这些差异。
有几个限制值得考虑。首先，由于特定学术学期的动态变化，我们12周的治疗时间可能不够长到足以引起动脉硬化指数的临床显着变化。其他一些研究延长了研究期限并发现了相反的结果（12,40）。其次，只有年轻、健康的男性被囊括在这个研究中。当试图将这些结果推广到女性、其他年龄组和患有慢性病的人时，必须要谨慎。最后，虽然在研究开始时筛选了增能补剂和合成代谢类固醇的使用，但我们无法确认没有使用史。一些营养补充剂对动脉硬化的影响很小甚至没有；然而，对许多增能补剂进行的研究很少，这是一个潜在的研究领域（52）。合成代谢类固醇滥用是血管病变的已知促成因素，硬化的进程与使用年限有关（1）。
总之，12周的肌肉力量训练似乎不会增加年轻、健康、未经训练的男性的动脉硬化。尽管之前的研究表明抗阻训练对动脉硬化指标有负面影响，但我们的结果表明高强度训练和高容量训练计划对血管情况没有显著影响。因此，抗阻训练可以安全地单独被采用，也可以作为平衡锻炼计划的一部分。需要进一步的研究来揭示持续时间更长的项目和周期模型之间的相互作用。
▌ 实际应用
目前的结果表明，与负荷和训练量无关，抗阻训练对动脉硬化指标的影响微乎其微。因此，抗阻训练方案应继续用于心血管健康的发展和维持。值得注意的是，这些方案可以在有或没有心肺运动训练的情况下应用，而不会对血管顺应性产生任何推动作用。因此，临床医生和从业者可以安全地将这些方案应用于健康的客户。
▌译者：宣尔立
- 赤沐体育创始人
- NSCA-CSCS
▌校对：王巨
- 北京言鼎体能培训师
- NSCA-CSCS
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