摘要
脊髓损伤(SCI)会破坏自主神经系统(ANS)功能,导致心血管、脑血管和认知功能显著下降,严重影响生活质量。尽管运动对普通人群心血管健康有益,但针对脊髓损伤患者(pwSCI)自主神经功能的研究仍有限。本文首次系统综述了运动对慢性SCI患者自主神经相关心血管(ANS-CV)功能、脑血管健康和认知表现的影响。研究表明,中至高强度运动(尤其是手臂运动)可改善该群体的ANS-CV功能,长期主动运动训练可能促进脑血管和认知功能提升。当前结论受限于研究数量少、运动方案(类型、强度、持续时间)不统一及测量方法差异。未来研究需明确运动参数并采用精准测量工具。同时需阐明运动对脑血管功能的作用机制,并探索其对ANS-CV、脑血管和认知功能改善的生理基础。这些发现将为制定针对脊髓损伤患者复杂健康问题的运动干预方案提供依据。基于现有证据,临床可考虑将中高强度运动纳入SCI康复协议以缓解自主神经功能障碍。
引言
脊髓损伤可能损害自主神经系统(ANS),导致心血管健康恶化、脑血管功能障碍和认知能力下降,进而限制日常活动能力、阻碍康复进展,并最终降低生活质量。目前尚无能同时靶向ANS相关心血管(ANS-CV)、脑血管和认知功能障碍的干预措施。鉴于这些系统的关联性,识别有效管理慢性SCI后多系统损伤的策略对促进整体健康至关重要。例如,ANS-CV功能障碍可能导致全身血压(BP)失调,进而影响脑灌注,最终损害认知表现。
运动是一种可能影响心血管系统并间接作用于脑血管循环的干预措施,从而影响认知功能。已知中至高强度有氧运动可改善多个群体的多系统功能。例如,有氧运动可提高非损伤个体的心率变异性(HRV)和压力感受器敏感性(BRS),从而降低心血管疾病风险。运动还可增强脑血流(CBF)和认知功能,包括改善记忆、执行功能和处理速度。然而,运动对pwSCI自主神经功能的潜在益处仍研究不足。尽管现有指南关注pwSCI的心肺代谢适能改善,但未涉及运动对ANS-CV、脑血管或认知功能的影响。这些结果对面临异质性ANS功能障碍的pwSCI尤为重要。虽然预期运动可引发类似改善,但对运动参数(类型、持续时间、频率、强度)、有效性和疗效的理解仍有限。本文全面综述pwSCI运动、ANS-CV、脑血管和认知功能的当前证据,以指导未来研究并最终服务临床实践。
自主神经系统功能评估
自主神经系统由交感神经(SNS)、副交感神经(PNS)和肠神经系统组成。肠神经系统调控肠道运动、分泌和吸收,本文不涉及。SNS信号起源于延髓,通过T1–T4/T5脊髓节段传递至心脏节前神经元。T6以上神经损伤水平(NLI)的患者(保留最低脊髓节段的感觉和运动功能)更易发生体位性低血压(OH),因SNS通路受损。腹腔干和外周血管的交感性收缩调节对维持血压至关重要。T7–T8节段支配腹腔神经节和肾上腺髓质,T6以上SCI破坏下行脊髓控制,导致SNS活动失衡并增加自主神经反射异常(AD)风险。
需注意,NLI并非ANS-CV功能障碍的唯一决定因素。例如,静息收缩压变异性(SBPV)作为SNS张力生物标志物,其水平独立于NLI且与OH症状相关。急性SCI期SBPV<2 mmHg²的患者在慢性期更易发生OH。这种变异性可能部分源于SCI后的线粒体功能障碍。线粒体损伤可减少ATP生成,导致心肌收缩力下降,并破坏内皮功能,进而影响血管收缩/舒张,恶化心血管健康。
PNS通过迷走神经支配心脏。迷走神经纤维绕过脊髓支配心脏和腹腔,其激活可降低心率和心肌收缩力,并通过代谢和肌源性机制促进腹腔血管舒张。尽管SCI未直接破坏副交感神经支配,但因ANS平衡系统特性(SNS与PNS相互依赖),长期失衡可能导致适应性下降和调节紊乱。
运动对ANS-CV功能的影响
当前研究表明,中至高强度手臂运动(ACE)和长期主动全身运动可能对pwSCI的ANS-CV功能产生益处。例如,单次最大强度ACE可改善胸段SCI患者的SNS功能和BRS,且效果持续24小时。长期ACE(每周3次,每次30分钟,持续6个月)显著提高自发性心脏迷走神经BRS,与SNS激活时的心率和HRVHF反应改善相关。一项为期8周的ACE计划(每周两次,每次15-40分钟,强度为RPE 2-3)显著增加静息HRV低频成分(HRVLF),但未改变RMSSD或HRVHF。
需注意,现有研究存在方法学局限:约半数研究未报告运动强度,不同研究采用的ANS评估方法(静息vs激活测试)不统一,且NLI差异显著(部分仅纳入T6以上损伤,部分包含更低损伤水平)。这些异质性可能掩盖真实的运动效果,因T6以下损伤患者可能不存在ANS-CV损害。新兴证据表明,NLI本身并不能完全预测ANS-CV功能障碍,SBPVLF和皮肤交感反应(SSR)等生物标志物能更准确反映损伤严重程度。
脑血管与认知功能研究
关于运动对pwSCI脑血管功能的研究极为稀少。一项6个月的FES辅助全身运动研究显示,高位损伤患者(NLI≥T4)的最大摄氧量(VO2max)改善与中脑动脉血流速度(MCAv)提升呈正相关(R²=0.19),而低位损伤组无此关联。这表明运动引起的有氧适能改善对高位损伤患者的脑血管功能影响更大。
认知功能研究同样有限。一项研究发现,单次中高强度ACE未改善8名SCI患者的脑源性神经营养因子(BDNF)水平或Stroop测试表现。但长期FES辅助运动(每周2-3次,持续6个月)显著提升两组患者的反应时间,且无需运动参与的记忆测试(加州语言学习测验)显示35名T4以下损伤患者短长期记忆均改善。
结论
现有证据表明,急性及慢性中至高强度手臂运动可改善SCI患者的血压稳定性、心率控制和压力感受器敏感性,且初步数据支持其对脑血管和认知功能的潜在益处。尽管存在样本量小、运动参数不统一等局限,但这些发现为制定针对性运动干预方案提供了依据。未来研究需结合ANS-CV、脑血管和认知功能的多系统评估,以揭示潜在的共同机制。
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