運動生理學南京醫科大學康復治療學系DeptofRehabTherapeuticsofNanjingMedicalUniversity康復治療學精品課程系列之五、運動對心血管的影響心血管系統是提供骨骼肌運動和維持全身臟器有足夠的營養供應和代謝產物的清除的強有力的后勤保障，從而使生命維持在最佳狀態，保證骨骼肌理想的作功環境。4/8/202531．血液循環系統心臟由心肌構成，其主要功能為接受回納的血液，并將之泵至全身。每天心臟的搏出量相當于5600升血，如活到72歲，共泵出血液量高達14800萬升。4/8/20254血管是具有彈性的管道，動脈壁富有肌層，因此可因接受血液使血管壁擴張對肌層產生牽張后誘發血管收縮，以不斷將血液輸送至身體遠端。4/8/20255靜脈靜脈肌層發育不全，只能作為容量血管存在。為防止血液在靜脈內逆流，靜脈內有很多靜脈瓣。

4/8/20256微血管微血管是血液循環的最遠端，約占整個血容量的5%，最細微血管只有一層內皮細胞，其管腔僅容許單個紅細胞通過。毛細血管壁的面積如展開，相當于人體表面積的100倍，這就為組織中氣體交換提供解剖基礎。4/8/20257心肌調節心肌本身是需要血流供應的，以提供不斷搏動的能量。心肌的耗氧量稱MVO2，通?？捎煤唵蔚难獕海穆食朔e即RPP來估算。當持續運動數秒鐘后，人的心血管系統就會出現復雜的功能調節，其調節程度取決于運動的強度。功能調節主要在于滿足運動肌群氧的需求和廢物的清除，從而維持正常的肌肉工作環境。4/8/202582．運動中提高肌肉攝氧能力工作肌對O2吸收量的增加可通過增加血流量和從血液中攝取較多的O2來完成。在安靜狀態下，血液流經每克肌肉的流量極低，這是因為骨骼肌中血管平滑肌具有較高的張力（迷走神經興奮），故血管收縮。運動開始，這種肌張力很快減弱（交感神經興奮），即使在剛開始運動后的數秒鐘內就已出現，因而血管很快舒張。

4/8/20259血管的收縮與舒張機制自主神經無疑起著主導作用。此外，局部因素也起到了重要的調節作用，局部作用的因素有：①局部組織的O2張力降低；②CO2張力提高；③乳酸堆積；④因ATP水解，細胞內K+、組織胺和腺嘌呤復合物（腺苷）等釋放。以上諸因素中又以組織O2張力下降和CO2張力升高作用最快、最強。4/8/202510運動中的血流分配肌肉系統中血管的總容量極大，若完全擴張，則可超過全身血總容量。在作功肌肉血管開放的同時，其它臟器血管相應收縮，使血液重新分配。運動中，內臟（除心臟外）的血流量均減少，皮膚血管則先收縮后擴張，便于散熱。作功肌肉獲得較多的血流，有利于運動適應，以攝取較安靜時高達50～75倍的氧量。4/8/202511器官肺胃腸肝脾心腎骨腦皮膚肌肉安靜(L/min)5.01.250.251.250.250.750.251.00占心搏出量(%)10025525525520動靜脈氧差(ml%)4.114.01.36.31.08.4中等運動(L/min)15.00.750.750.750.150.7512.012.0運動中血流量600750600100750190012500占心搏出量(%)100343141271安靜和運動中各器官的血流分布4/8/2025123．運動中的循環調節血液循環作為運輸O2和營養物質以及代謝產物的主要載體，在運動中可從心臟作功和血壓改變中得到極為明顯的反映。4/8/202513運動中心率的變化運動中，心臟每分排血量的增加或維持，可通過增快心率或增加搏出量或二者均增加來達到：在輕至中等強度運動時，心率改變常與運動強度一致。輕量運動時，心率增至100次/min；中等量時，可達150次/min；極大量時，則心率可超過200次/min以上。這一線性關系，給予臨床上用心率來衡量運動強度的可能性。4/8/202514影響心搏出量的主要因素①心室收縮力②左心室流出道和血管的阻力③回心血量4/8/202515心排血量

運動中必須保持較高的心臟每分排血量，以保證肌肉、呼吸和全身臟器的需要。安靜仰臥時，成人每分排血量是4～5L，站立時略有減少，運動中增加，增加的量是根據不同的運動強度而定，但心排血量的增加不可能與代謝率或通氣量的增加完全一致。4/8/202516心排血量的計算公式：心排血量＝每搏出量×心率＝每分攝氧量/動靜脈氧分壓差4/8/202517運動訓練對心輸出量的影響具有良好訓練者，安靜時心率較慢，而心搏出量則因左室收縮期末容量縮小而增大，故心臟每分排血量并不減少。這樣就為心臟提供較多的功能貯備，使在亞極量負荷下仍以較低的心率來完成，極量負荷下可用較快心率來滿足機體的需要。長期少動者，其結果正好相反，運動后常以較快心率來補償心排血量的不足，提早出現運動能力的限制。4/8/202518血壓和血管阻力射入動脈的血液加于動脈管壁的壓力與血管壁彈性相互作用形成了動脈血壓。血壓也是心排血量和總外周血管阻力的乘積。運動時，心排血量增多和血管阻力可以引起相應的血壓增高。運動中，由于骨骼肌血管床的擴張，總外周血管阻力明顯下降，這樣有利于增加心排血量，并減少輸送O2給作功肌的阻力。4/8/202519靜脈回流運動時，骨骼肌血管床擴張而引起大量血流灌注，促進靜脈血回流的相應代償機制：靜脈管壁較薄，且有靜脈瓣，故可阻止血液逆流。當肌肉收縮時，可使靜脈受擠壓，迫使血液向心臟流動；肌肉舒張可使靜脈重新充盈，收縮又使靜脈受壓，這樣反復擠壓，產生“按摩”效應，可防止血流的淤積。4/8/202520運動時的呼吸動作也促使肢體的靜脈血回流入胸腹腔，腹腔和胸腔的大靜脈可容納400～500ml血量。股靜脈、頸靜脈和鎖骨下靜脈瓣組成一個單向封閉系統。吸氣時胸腔擴張，胸內壓下降，膈肌收縮，腹內壓增高，而左心房是這一個單向封閉系統中唯一開口部位，而且壓力較低，使血液源源不斷地注入心臟。交感神經可使容量血管收縮，使靜脈系統中血流量減少，也是保證回心血量增加的重要因素。4/8/202521促進靜脈回流的其他因素自主神經調節血管活動腔靜脈壓力感受器的加壓反射和主動脈弓、頸動脈竇壓力感受器的減壓反射等進行綜合調控。在體液因素中，除有腎上腺素能物質和膽堿能物質的調節外，還有自身調節。如回心血量增加，可通過Starling機制使每搏量增加；肌肉內代謝產物也可直接使局部血管擴張等。4/8/202522心血管的失健任何運動減少或臥床休息超過2周以上，均不可避免地出現心血管系統的失健現象，具體表現為：安靜心率增快，每搏量減少。心肌作功效率降低，從而在亞極量運動中，不是以增高每搏量而是以增快心率來保證足夠的心輸出量。由于血液中兒茶酚胺的含量升高，并增加了環磷酸腺苷的量，這就有可能降低心肌的缺血閾值。運動中，心臟負荷的增加，必然使運動停止后的恢復期延長。4/8/202523心血管的健化在心血管疾患中，失健現象更為明顯。然而，這些失健現象是完全可逆的，只要堅持進行合適的運動康復治療，不僅可產生外周效應（占85%），而且還可產生相應的中心性效應（占15%左右），也就是說有可能直接提高心功能，并對心肌生物電也產生穩定性效果。4/8/202524六、運動對內分泌的影響1、激素（Hormone）激素的定義：由內分泌腺體和組織產生和釋放的含微量化學信息分子的一種生物活性物質。

4/8/202526激素釋放到細胞外擴散進血液靶細胞或靶器官調節細胞或器官的代謝

激素具有反饋性調節機制以適應機體內環境的變化

也有協調體內各部分間相互聯系的作用。4/8/202527激素種類：有幾十種，多種可被分離提純。天然激素：從組織提取的激素。合成激素：體外合成的激素。人工合成激素：在化學結構上雖非統一物質,但具有相同作用的激素。按激素的化學結構進行分類:氮激素和甾體激素兩大類。4/8/202528人體在安靜和運動狀態下，體內激素會發生相應的變化。研究運動時激素的變化及其代謝調節作用，對進一步理解人體在運動狀態下各項生理指標的改變十分重要。4/8/2025292、激素接受刺激的3條途徑

⑴激素刺激：一種激素可影響另一激素的分泌，如垂體前葉分泌的激素又可對其它靶內分泌腺產生刺激，而這些內分泌腺所分泌的激素量又可反饋至垂體以維持體內合適的激素量。4/8/202530⑵體液刺激：當某些離子或血液、膽汁或其它體液內營養成分的改變可刺激某些激素的釋放。例如當血糖增高時可刺激胰腺分泌胰島素，促使糖進入細胞內而降低血糖。4/8/202531⑶神經刺激：神經同樣可影響激素分泌，如在應激時通過交感神經可激活腎上腺髓質分泌兒茶酚胺（腎上腺素和去甲腎上腺素）。在運動中激活了下丘腦和交感神經以阻抑胰腺分泌胰島素，提高血液內血糖水平以滿足骨骼肌運動的需要。4/8/2025323、內分泌腺和激素的生理解剖和功能主要內分泌腺系統交感-腎上腺系統垂體-腎上腺皮質系統胰島激素和生長素-促生長素系統垂體-性腺系統4/8/2025334、激素的生理作用通過調節物質代謝和水鹽代謝，維持代謝穩態，為生理活動提供能量；促進細胞的分裂和分化，影響各組織、器官的生長發胞育；影響中樞神經系統和植物性神經系統的發育及學習、記憶和行為；促進生殖器官的發育和成熟，調節受精、妊娠和泌乳等生理過程；與神經系統密切配合，提高機體對環境條件急劇變化的抵抗力或適應能力。4/8/2025345、激素的作用原理含氮激素的作用原理——第二信使學說固醇類激素作用機制——基因表達學說4/8/2025356、激素的作用特點1、特異性：某一激素只對某些組織細胞的某些代謝過程起調節作用，這些被某一激素作用的器官、組織、或細胞稱該激素的靶器官、靶組織或靶細胞。2、

無始動作用：既不供給機體代謝原料和能量，也不能發動一個新的生理過程，只能對機體原有的生理過程起加強或減慢作用。3、

高效性：低濃度，高效率。4/8/2025367、激素分泌的調節反饋調節非反饋調節4/8/202537垂體前葉垂體后葉腎上腺皮質腎上腺髓質生長激素↑加壓素↑皮質醇↑去甲腎上腺↑促甲狀腺素↑催產素↑醛固酮↑腎上腺素↑促腎上腺皮質激素不明促性腺激素無改變泌乳素↑內腓肽↑運動對內分泌腺的影響

4/8/202538甲狀腺胰腺甲狀旁腺卵巢睪丸腎甲狀腺素↑胰島素↓甲狀旁腺激素↑雌激素↑睪丸素↑腎素↑三碘甲狀腺胺素↑高血糖素↑雄激素↑運動對內分泌腺的影響

4/8/202539

激素內分泌腺靶靶效應器主要作用

腎上腺素（AD）、去甲腎上腺素（NAD）腎上腺髓質多數體細胞強心、縮血管、升血壓、促進糖原分解、升高血糖

甲狀腺素（T4）三碘甲腺原氨酸（T3）甲狀腺多數體細胞增強代謝與氧耗，促進生長發育各類激素的功能各類激素的功能歸納4/8/202540肽和蛋白質類甲狀旁腺素甲狀旁腺骨、腎、小腸調節鈣、磷代謝，使血鈣升高降鈣素甲狀腺濾泡旁細胞骨、腎調節鈣、磷代謝，使血鈣降低胰島素胰島細胞多數體細胞影響糖、蛋白質、脂肪代謝、降低血糖胰高血糖素胰島細胞肝促進糖的異生和糖原分解、钷高血糖4/8/202541肽和蛋白質類促腎上腺皮質激素（ACTH）腺垂體腎上腺皮質促使腎上腺皮質分泌糖皮質激素生長素（GH）多數體細胞促進生長促甲狀腺激素（TSH）甲狀腺促使甲狀腺分泌甲狀腺激素卵胞刺激素（FSH）性腺刺激卵泡發育和精子生成黃體生成素（LH）性腺刺激共同體生成、刺激睪丸間質細胞發育并分泌雄激素催產素子宮、乳腺刺激子宮收縮和乳腺泡排乳抗利尿激素（ADH）腎小管、小動脈促進腎小管重吸收水和小動脈平滑肌收縮4/8/202542類固醇雄激素睪丸多數體細胞刺激男性性征的發育、成熟與維持雌激素卵巢多數體細胞刺激女性副性器官的發育、生長和副性征出現孕激素子宮、乳腺刺激女性副性器官的發育、生長各副性征出現糖皮質激素腎上腺皮質多數體細胞升高血糖，運動員供能物質參與應激反應鹽皮質激素腎小管促進腎小管對鈉的吸收，影響水鹽代謝4/8/2025438、運動訓練對激素的影響不同強度的運動中和運動后，兒茶酚胺、胰島素、生長素、皮質激素等激素在血中含量都有變化，這些變化是通過以下環節發生作用：分泌腺分泌活動增強或減弱；儲存于內分泌器官中激素分泌的加速或減慢；外周循環血中激素的新陳代謝加速或減慢;4/8/202544（一）運動對交感-腎上腺系統1、

運動強度對兒茶酚胺的影響（1）中等強度的運動對血中兒茶酚胺的濃度沒有影響或影響很小；（2）運動強度超出50—70%最大吸氧量時，兒茶酚胺明顯增加；4/8/202545（3）劇烈運動后血液腎上腺素（E）和去甲腎上腺素（NE）濃度升高。20秒短跑后血液去甲腎上腺素濃度明顯升高.。接近100%VO2max時，進一步增加負荷強度將使血漿去甲腎上腺素和腎上腺素濃度明顯升高。一些資料表明運動時血液去甲腎上腺素的反應比腎上腺素更迅速。在進行大強度的無氧運動，引起機體酸中毒，這時血液腎上腺素濃度顯著升高，運動后血漿腎上腺素最大值出現在70%最大心率的運動，血漿去甲腎上腺素最大值出現在80%最大心率的運動。4/8/2025462、運動時間對兒茶酚胺的影響

持續性耐力運動可使兒茶酚胺釋放幅度減小。訓練后定量負荷時血中兒茶酚胺水平下降

3、運動時血漿兒茶酚胺濃度升高與肌群體積大小呈負相關

進行同一相對攝氧量強度的運動時，較小肌群工作使血漿兒茶酚胺升高的程度大于大肌群工作時。在同一心率和相對攝氧量強度的運動靜力性運動比動力性運動血漿去甲腎上腺素升高得更顯著。4/8/202547（二）運動對垂體-腎上腺皮質系統的影響腎上腺皮質機能受到損傷時，工作能力減低，無力，易疲勞是其典型癥狀。垂體切除也使動物的運動能力降低。給予促腎上腺皮質激素或腎上腺皮質浸出液，改善運動能力最明顯。4/8/202548（三）運動對胰島激素和生長素-促生長素的影響胰島內主要有三種內分泌細胞：α細胞占20~30%，分泌胰高血糖素；β細胞占60~70%，分泌胰島素；δ細胞占2~8%，分泌生長抑素，胃泌素等。4/8/2025491、運動對胰島素的影響運動時伴隨著血糖水平的下降及腎上腺素的增加，胰島素分泌下降4/8/2025502、運動對胰高血糖素的影響運動時胰高血糖素的分泌隨血糖濃度的下降而增加，大多情況在運動末期達到最大值，以維持血糖水平，保證重要臟器營養和能量供應。在運動中，胰高血糖素促進肝糖原分解和糖異生作用。在運動中，以高血糖素促進組織蛋白質分解，合成減少而使組織蛋白質減少。促進肝臟攝取氨基酸作為糖異生作用的底物。在運動中，以高血糖素誘導糖異生作用有關酶，促進糖異生作用。加速肝臟釋放葡萄糖到血液中。能激活甘油及酮體生成。4/8/2025513、運動對生長素的動態影響

運動開始后血漿生長素濃度升高有滯后期，低強度長時間運動滯后期20~30分鐘。長時間運動開始后血漿生長素濃度最大值在25~60分鐘出現，如果運動強度較大，峰值可較早出現。體質較差的人在40%VO2max運動時血漿生長素濃度已升高，而經良好訓練的運動員進行同一運動則無變化。若進行強度較大的運動體質強的人血漿生長素濃度升高幅度較小，恢復極快；體質差的人至少運動后兩小時才能恢復。4/8/202552（四）運動對甲狀腺激素的影響

甲狀腺機能水平增加到未訓練者的靜息水平，所以，經訓練的人比未訓練者較節省甲狀腺機能，可能代謝過程比較經濟。運動時血漿甲狀腺素T3和T4濃度的變化T4濃度升高，30分鐘60%VO2max時T3和總甲狀腺素都增加，在運動第20分鐘出現最大值。以后的研究報道激烈的運動后血漿T4，T3都升高；3小時中等強度運動血漿T4不變，T3降低。馬拉松跑后T4，T3不變；連續多天長時間運動T4，T3都降低。4/8/202553（五）其他激素運動對促甲狀腺激素訓練效果不明運動對催產素的影響，目前沒有報道運動對催乳素的影響，訓練可降低其安靜值運動訓練對醛固酮，無明顯訓練適應性訓練可提高運動中皮質醇的量訓練對腎素和血管緊張素無效應4/8/202554七、運動對消化系統的影響低強度運動對胃酸分泌或胃排空僅有輕微的影響運動強度的增加，胃酸分泌明顯減少。中等至大強度運動時可延緩胃的排空，特別是過飽、高滲性飲食和高脂飲食后尤為明顯。長距離運動可使血清谷丙轉氨酶、膽紅素、堿性磷酸酶升高，不要誤診為肝病。運動有利于脂肪代謝及膽汁合成和排出，運動可降低肌肉中的膽固醇，增加糞便排出膽固醇，而且運動可減少膽石癥的發生。4/8/202556八、運動對泌尿系統的影響1.運動對水分的影響運動時，體內水分因蒸發和水分子跨膜運動的綜合影響而丟失。劇烈運動開始時，水分從血液中外移至活動肌細胞中，以后，再從細胞間隙或肌細胞內喪失水分。當脫水相當于體重的6%時，血漿滲透壓可升高約20mmol/L，此時主要是細胞內水分丟失。經長期訓練（如馬拉松訓練）后，血容量不僅不減少，而且增加，此現象可持續至停止運動后數日。4/8/2025582.運動對電解質的影響劇烈運動后尿Na+排出量減少K+在運動中的自穩態有很多機制：在輕運動強度時，尿中排K+量稍增加在短暫大強度運動時，則尿中排K+量減少。在熱環境中運動，可發現總K+減少,而在寒冷環境中無此現象。馬拉松運動可增高血K濃度,80km長跑時血K+濃度可再升高，甚至有可能出現高血鉀癥的危險。血槳Mg2+濃度和K+、Na+相反，在長期運動中可減少,大部分Mg2+從汗中流失。血Ca2+在劇烈運動后常無改變。4/8/202559九、運動對骨關節的影響在正常情況下，骨不斷由成骨細胞和破骨細胞維持著鈣、磷的平衡。在幼年時期，由于骨骼生長較快，成骨細胞功能占優勢，維持著骨的正平衡；在老年時期，則破骨細胞的功能占優勢，維持著骨的負平衡。因此，老年人都有不同程度骨質疏松。4/8/2025611.運動對骨結構的維持作用骨骼即使在幼年或成年期間，臥床6周以上即可使尿中排鈣量增加1倍以上。局部固定不動可使局部骨骼脫鈣。防止尿鈣排出量增多和局部脫鈣最有效的方法就是運動和早期負重。在幼年期進行系統的負重訓練，不僅可維持骨代謝的正平衡，而且可促使骨密質增厚，骨小梁結構排列更趨向于“受力型”。例如，股骨頸