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第八章 水平律动预防心脏血管疾病

假设有一种药物,可以压制癌症,让癌症不再复发,这可以算是一种好药了,但却不是最好的药!什么才是最好的药呢? 最好的药物应该像预防针,可以让疾病根本不发生。今天治疗严重的心脏疾病有许多方法,从药物、基因治疗到心导管、支架、绕道手术种种,可说是日新月异,不断突破。然而最好药物是预防这些疾病的发生。水平律动可以帮忙人们达成预防脑心血管疾病的用途,对于已经有这些疾病者,则可以降低它的严重性与伤害,更美的是,它不是药物,没有药物的副作用。
  本章分析水平律动保护心血管的动物研究,这些研究十分有创意,也很激烈,让小猪或老鼠等动物先接受水平律动后,接受非常严酷的濒死考验,在心跳与呼吸停止情况下看看水平律动是否有保护作用,可说是终极考验。研究者使用不同的方法来测试:如使用电击小猪导致心室颤动;或堵塞小猪气管导致呼吸窒息;或使用割动脉放血手段使动物流血过多而休克;还有直接结扎冠状动脉使心肌梗塞等剧烈手段,让动物呼吸与心跳停止,再施与急救。分析他们的重要器官血流量、梗塞坏死面积等等以了解水平律动是否能增加存活率?是否有预防及保护脑心血管重要器官的作用?这些动物实验结果都是肯定的,证明事先的水平律动可以增加存活率、降低后遗症,达到保护心脏及重要器官的作用。
  亚当敦医师将此种预防作用称为「事先制约的心脏保护作用」,意思就是事先接受水平律动可以预防心脏病,就如同先打疫苗以预防传染病一样。可以说「水平律动是心血疾病的预防针」。
  这些精采的研究显示如果脑心血管有病者,每天接受 45 分钟规律的水平律动,即使一旦不幸发生心因型、缺血型或缺氧型的休克,心肌梗塞甚至心跳停止,其生存机率会远比未做水平律动者高很多,而且后遗症也会少很多。

心脏血管疾病可以预防吗?
 
  我的高血压病人小董,看到他爸爸哥哥相继因心肌梗塞过逝非常担心。问我:「心脏病可以预防吗?」我讲得很肯定:「可以!」小董说:「可是可以不要吃药吗?」我说:「不吃药很辛苦」。小董问:「怎么说?」我说:「因为必顸很节制饮食、减轻体重、规律运动、少交际,不过劳、还要随时保持好心情..」小董想一想摇摇头说:「还没有其它办法?」我说:「有,水平律动。」这是他第一次听到水平律动,非常感兴趣,不断追问怎么做?去那里买?以下我们就来讨论这十几年来水平律动在预防心脏病的研究,看看是否有足够的科学证据。以下的研究主要是动物研究,让动物先接受水平律动,之后使用电击、窒息、放血、结扎动脉等剧烈手段,让动物呼吸与心跳停止,看看水平律动是否能增加存活率并达到保护脑心血管重要器官的功能。

内皮功能的终极检验


  内皮细胞在心脏病时会受伤,但何时会死伤会最惨重呢?就是在没有血流的时候,没有血流就是指心跳停止时。各种原因导致的心跳停止,即使能够马上进行心肺苏醒术救回一命,内皮功能仍会严重受损。
  最近科学家尝试在循环的血液中找出脱落死亡的内皮细胞。他们发现:心肺苏醒术救回的病人血中,内皮细胞数量是冠状动脉病人的 14 倍,更是正常人的 95 倍。如果比较 30 分钟后才救回比较严重的病人与 30 分钟内就救回的病人,前者血中内皮数目比后者多 3 倍,更是正常人的 129 倍。可见心脏停止时,对于内皮细胞与功能有极严重的伤害。(68) 
  所以能够保护内皮与否最严苛的终极考验就是心跳停止时,是否有内皮保护作用。以下我们来看看一些专家精采设计的实验。
 
实验 1:先使用水平律动后电击小猪之 1

  迈阿密大学亚当敦医师找了 20 只小猪来做试验,他将小猪分成两组,一组小猪事先接受水平律动 60 分钟,对照组小猪没有。接着,使用电击使得小猪昏迷休克,并进入心室颤动(这是心跳停止前的状态)。什么都不做等 8 分钟后,再将小猪利用传统的去颤术与心肺苏醒术急救,然后比较两组的差异。
  结果,他发现事先有接受过水平律动的小猪比起对照组小猪:(1) 较少发生心律不整与心肌静止;(2)大脑、心脏、肾脏与肠子等重要器官的血液供应量明显较多;(3)代表心肌伤害的心脏酵素生化指标如 Treponin I 及 CKMB 值低 35%;(4) 代表一氧化氮活性与表现的指标如 eNOS, p-eNOS, t-Akt, 及 p-Akt 明显提升。可见利用小猪缺氧的研究模型,证明事先水平律动的确对于心脏血管疾病有预防保护作用(19) 。

实验 2:先使用水平律动后电击小猪之 2

  亚当敦医师又进行另一个实验,同样他让实验组小猪先接受水平律动 1 小时,而对照组小猪没有接受水平律动。再以电击让小猪心脏产生心室颤动 8 分钟,之后再施以急救 10 分钟或直到「恢复自发性血液循环」(return of spontaneous circulation),来看水平律动是否有保护心脏的作用结果?
  事先有接受水平律动的小猪,在血液循环恢复后,再发生心律不整的机会明显比对照组少很多。律动组心律不整只有 7 只,而对照组有 35 只(p<0.05);而且,律动组小猪较少发生「心肌静止」(myocardial stunning)。(心肌静止指供应心肌之血流短暂的中断,使得心肌功能异常)。亚当敦医师测量小猪的一氧化氮合成酶,水平律动组有明显增加,而且是伴随磷酸化 Akt (p-Akt)的增加。(15)
  可见在心脏缺氧之前的水平律动处理,可以透过 p-Akt 路径,刺激一氧化氮合成酶,增加一氧化氮的分泌,保护心脏,降低伤害。

实验 3:先使用水平律动后小猪放血

  以上的实验是利用电击导致心脏停止,这种休克称为「心因性休克」,是因为心脏节律受电压影响导致无法跳动传导而停止。巴敦古医师(Bassuk JI) 的研究则是另一种休克称为「失血性休克」,或称为「低容积性休克」,不是因电力关系,而是因为血管中没有血液供应,这是另外一种常见的心肺衰竭情况,比如意外遭受枪击或车祸内出血。
  巴敦古医师使用 16 只小猪实验,他首先将小猪分成两组,一组接受 1 小时的水平律动,另外一组没有。接着他将小猪都放血,每公斤体重达 30-50cc,导致这些小猪都发生出血性休克,接着再吊上点滴急救。在 2 小时后,接受水平律动的小猪只有一半死去,另外一半存活,且血压都恢复正常;但没接受律动的小猪群全部死亡。
  仔细分析,其实两组在心输出量、血压值、氧气输送上的减少并没有差异,真正的差别在于「氧气消耗量」。水帄律动组小猪在出血性休克期间,氧气消耗量明显降低。在失血达每公斤 40cc 时,重要器官如脑部、心脏、肾脏、回肠及胃的局部血流,两组都还正常被保留,没有减少;然而在失血超过每公斤 40cc 以上时,只有律动组老鼠还能继续保留重要器官血流,降低这些器官受伤害,因此这群小猪存活率相对提升。这实验显示事先的水平律动,可以降低器官氧气消耗量,对于严重的出血性休克可以延迟它不可逆的伤害,增加生存机率,并保护重要器官,免于死亡。(33)

实验 4:先使用水平律动后结扎老鼠冠状动脉

  乌拉许(Uryash A)医师在 2012 年进行一个特别的实验,他做的研究更狠,直接结扎老鼠的冠状动脉,然后再观察水平律动的效果。他将老鼠分成四组,实验组有三组,老鼠事先先接受一天、三天或七天每天一次 60 分钟的水平律动,另外一组做对照组未接受律动。在律动停止 1 天后开始实验,老鼠在麻醉后,他将所有老鼠心脏的左枝冠状动脉结扎 30 分钟,以产生临床上的心肌梗塞,然后给予再灌注 90 分钟,接着再观察这群老鼠的生存情况及后遗症。
  他发现事先接受过水平律动的老鼠,都可以存活 90 分钟,比没有律动组老鼠活得久,而且心肌梗塞面积明显减少,律动 3 天那组降低 41%,律动 7 天那组降低 38%。而且律动组老鼠的左心室功能及收缩力也都明显比对照组好。
  透过研究这些老鼠的内皮一氧化氮酶及核内蛋白质 eNOS, p-eNOS, Akt 及 p-Akt, HSP70 及 nNOS 蛋白质,乌拉许发现水平律动有效的一部份原因是因为向上调节 HSP70 及 PI3/Akt/eNOS 这条核内路径。此研究显示水平律动对于心脏的保护效果可以维持 72 小时以上。乌拉许医师将水平律动的这种神奇的保护效果称为「保护心脏的第二扇窗」。(199)(图 18)
 


图 18:水平律动的心脏保护效果被称为「保护心脏的第二扇窗」



实验 5:先使用水平律动后窒息小猪除了电击、出血与冠状动脉结扎,还有一种常见导致心跳停止的原因:窒息。在餐厅有人大块口颐,不小心被牛排呛到无法呼吸,即可导致窒息,需要急救。这也是儿童猝死常见的原因。2010 年宾州费城儿童医院的纳卡尼医师(Vinay Nadkarni)与迈阿密团队合作了一水帄律动对于窒息性心跳停止的效果。
  他们将老鼠麻醉插管后,一组给予 60 分钟的水平律动,一组未给。然后透过阻塞人工气管,导致这些老鼠窒息及心跳停止。经过5
分钟后才给予心肺苏醒。等自发性血液循环恢复后 4 小时,从老鼠取出前额皮质细胞来做研究。结果是有接受水平律动的老鼠全部都恢复自发性血液循环,但没有接受水平运动组老鼠只有 60% 恢复,40%死亡。
  另外,他们分析大腻对抗细胞凋亡的蛋白质 Bcl-2/Bax 及 pAkt 都明显提高,显示律动过的老鼠在窒息后大脑细胞死亡明显减少。也就是说,事先接受水平律动,不仅增加存活机会 33%,而且大脑细胞死亡的后遗症可以降低!(18)(此研究细节请参考第 12 章)

实验 6:先使用水平律动后窒息老鼠

  系佩兹医师(Jose  Lopez)是波士颁布礼根医学中心( Brigham and Women's Hospital)医师,此医院 1992-3 我曾在那里做研究,是美国哈佛大学的附设医院,也是全美最顶尖的医学中心之一。系佩兹的研究是研究缺氧时水平律动对于心脏的保护作用。
  他也使用窒息式研究。30 只老鼠一半当实验组,接受每天 1 小时一共 8 天的律动,对照组则无。接着他将这些老鼠放在没有氧气的密闭笼子,让它们缺氧 30 分钟,后再给予氧气,接着解剖分离两组的心肌细胞,分析研究细胞膜电位及细胞内钙离子浓度。
  他发现在心肌细胞膜静止电位的去极化上,接受律动后的老鼠在缺氧后只降低 13%,而对照组则降低到 21%。意思就是律动后老鼠的心肌伤害较轻微。细胞内钙离子浓度原来两组一样,在缺氧后及再给氧气后,律动组都比没有律动组的老鼠少 50%以上,这也表示接受律动后老鼠的心肌较健康,也较能阻挡缺氧的伤害。
  此研究证实了事前的水平律动会增加一氧化氮,改善心肌细胞内的钙离子平衡,降低细胞膜去极化电位及细胞内钙浓度,因此得以改善心肌缺氧的伤害。所以系佩兹的结论是:「水平律动是一种新颖有效、非侵入性的,保护心脏免于缺氧伤害的方法」 (106)。

实验 7:水平律动的抗氧化作用各种氧化压力产生的自由基都会伤害身体,尤其是敏感的大脑神经与心脏血管系统。乌亚许很想知道水平律动是否有抗氧化的作用,他使用 48 只老鼠来做实验,除了对照组外,他让这些老鼠一天接受水平律动1小时,有的接受1周律动,有的2周,有的4周。在完成律动24小时后,他们取出老鼠的心肌组织做西方墨点试验,分析四种氧化酵素
Glutathioneperoxidase-1 (GPX1), Superoxide Dismutase -1 (Cu-Zn SOD), Superoxide Dismutase -2 (mitochondrial or Mn-SOD) 及 Catalase (Cat)。与未律动前比较,发现在前三周,除了 SOD2 没改变外,GPX1, Cat 及SOD1 三者都明显增加。四周后,PX1 增加 110%, Cat 增加 80%,增加最多的是 SOD1, 增加 240%(p<0.01)。可见,水平律动具有抗氧化的作用,可以对抗伤害身体与心脏的自由基,这又是水平律动保护脑心血管的另一种机转。 (200) 
 
心脏病的预防针

  从以上动物实验模型我们可以知道,事先的水平律动的确有达到心脏保护的作用。亚当敦医师将此种预防作用称为「先制约的心脏保护作用」(early cardioprotection preconditioning),意思就是水平律动预防心脏病就如同先打疫苗以预防传染病一样。所以我演讲时曾昵称「水平律动是心脏病的预防针」,就是源自于此。
  这些研究告诉我们,如果心脏病人每天接受水平律动,即使一旦不幸发生心因型、缺血型或缺氧型的休克、心肌梗塞甚至心跳停止,其生存机率会远比未做水平律动者高很多,而且后遗症也会少很多。

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