心力衰竭（HF）是一个日益严重的全球健康问题，影响着全球超过6400万人。它发生在心脏无法再泵出足够的血液以满足身体需求时，通常是由其他心血管疾病的长期损害引起的。
尽管在药物治疗和植入式设备方面取得了进展，但心力衰竭仍然伴随着高发病率和死亡率。一个关键原因可能在于该疾病一个被忽视的根本原因：心肌内部的能量失衡。
在《生物分子与生物医学》（Biomolecules and Biomedicine）上发表的一篇综述中，中南大学的研究人员汇编了证据，表明运动可能是恢复心脏能量平衡的一种强大方法，并有可能减缓或预防心力衰竭的进展。
虽然药物主要集中在缓解症状或减缓结构性变化，但运动似乎直接针对早期出现的代谢紊乱。
高能耗器官却储备有限
每天，人类心脏以三磷酸腺苷（ATP）的形式消耗大量的能量——ATP是驱动细胞活动的分子。然而，心脏储存的ATP非常少。为了保持跳动，心脏必须不断从多种能源中生成ATP：主要是脂肪酸，辅以葡萄糖、酮体和支链氨基酸（BCAAs）。
在健康状态下，大约60-70%的ATP来自脂肪酸氧化，葡萄糖贡献约10-30%。心脏会根据能量需求和可用性灵活地在这些燃料之间切换。这种灵活性至关重要，系统中的任何故障都可能导致能量供应减少、线粒体损伤，并最终导致功能下降。
心力衰竭中的问题
在心力衰竭中，这种精细的能量系统变得失调。随着疾病的发展，心脏氧化脂肪酸的能力下降，通常是由于PPAR-α和PGC-1α等关键代谢调节因子活性降低所致。作为反应，心脏更多依赖于葡萄糖代谢——但这种转换往往效率低下，导致整体能量不足。
此外，受损的脂肪和葡萄糖代谢的副产品，如脂质中间体和氧化应激，会导致线粒体功能障碍和有害的结构重塑。尽管在心力衰竭期间，心脏会增加酮体的使用作为一种临时能源，但长期来看，过量酮体的影响尚不明确，甚至可能在某些情况下恶化心脏功能。BCAAs水平升高也与不良的心血管结局相关，特别是当其分解受阻时。
运动如何重新平衡心脏代谢
这篇综述强调了运动作为一种潜在疗法，可以直接解决这些代谢问题。在体力活动过程中，心脏增加了脂肪酸和乳酸的氧化，减少了有毒脂质的积累。尤其是耐力训练，可以提高线粒体密度，促进底物的有效利用，并增强心脏适应能量需求变化的能力。
值得注意的是，运动不仅帮助心脏生成更多的ATP，还支持健康的心脏重塑，防止心力衰竭中常见的病理性增厚或僵硬。然而，这些益处取决于运动的类型、强度和持续时间。例如，中高强度的有氧训练往往比低强度或仅抗阻的训练更有效。
重要的是，过度运动，尤其是在长时间内进行高强度运动，可能会引发自身的问题，包括线粒体损伤和氧化应激。作者指出，找到合适的“剂量”运动是最大化收益同时最小化风险的关键。
不同训练类型，不同结果
根据综述，各种运动方式对心脏代谢有不同的影响。例如：
- 高强度间歇训练（HIIT）改善线粒体功能并增强心脏收缩能力，特别是在肥胖个体中。
- 抗阻训练有助于维持细胞完整性和结构，但对代谢灵活性的影响较小。
- 包括有氧和抗阻元素的综合训练计划显示出胰岛素敏感性和能量代谢的广泛改善。
研究还指出性别特异性反应：雌性小鼠在压力下表现出比雄性更大的代谢灵活性，这表明个性化运动处方对于最佳效果可能很重要。
运动增强线粒体健康
线粒体——细胞的能量工厂——对心脏功能和生存至关重要。运动激活了几种保护性信号通路，包括SIRT1、PGC-1α和PI3K/Akt，这些通路促进线粒体生物发生并抵御氧化损伤。
运动还刺激线粒体自噬，这是一种细胞清除受损线粒体并用新线粒体替换它们的过程。这种更新对于维持能量生产和防止细胞应激至关重要。
虽然HIIT在增强线粒体质量和数量方面显得特别有效，但即使是适度的有氧运动也被证明能随着时间推移改善线粒体控制。
Exerkines在心脏健康中的作用
新兴研究正在关注“exerkines”——在体力活动中释放的分子，它们携带促进健康的信号遍及全身。这些包括：
- FGF21，保护心脏重塑并支持线粒体功能
- Irisin，促进线粒体周转并减少炎症
- BAIBA，帮助调节脂肪代谢和氧化应激
- CCDC80，抑制促纤维化途径并保持心脏结构
这些化合物提供了令人兴奋的新可能性：它们可能有一天被用来模拟运动的效果，特别是对于因虚弱或严重疾病而无法参与体力训练的患者。
临床意义和未来方向
这项研究强化了一个观念，即运动不应仅仅被视为生活方式的建议，而是心力衰竭的代谢疗法。通过改善能量生产、保护线粒体和减少有害重塑，规律的有氧运动可能有助于减缓疾病进展并提高生活质量。
然而，作者警告说，需要更多研究来定义最佳运动处方——包括如何根据年龄、性别、健康状况和代谢标志物调整频率、持续时间和强度。使用分子指标如线粒体功能或循环exerkines可能提供一种更个性化的基于运动的心力衰竭治疗方法。
李远豪及其同事的研究提供了有力的证据，表明运动能够恢复衰竭心脏的能量平衡，为预防或延缓心力衰竭提供了一种低成本且有效的策略。
通过其对底物利用、线粒体健康和系统信号传导的影响，运动可能掌握了解决这一复杂疾病代谢根源的关键。
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