背景：通过每搏量和左心室舒张末压的逐次变化评估的动态斯塔林机制 反映了心室-动脉耦合。该机制会随着年龄的增长而退化，但在训练有 素的大师级运动员中却得以保留。目前，还不清楚一生中需要进行多少 运动才能保持高效的心室-动脉耦合。本研究旨在评估健康老年人终生运 动训练与动态斯塔林机制之间的剂量依赖关系。
方法：研究人员招募了 122 名老年人，并根据他们 25 年的运动训练史将 其分为 4 组：久坐不动者（人数=27，<2 次/周）、休闲运动者（人数=25，2-3 次/周）、坚持运动者（人数=25，4-5 次/周）和竞技大师级运动员 （人数=25，6-7 次/周）。动态斯塔林机制是通过逐次舒张肺动脉压力（ 左心室舒张末期压力的替代物）、CF-PWV颈股脉搏波传导速度和每搏容积指数之间的传递函数增益来估算的。
结果：与久坐不动的老年人相比，坚定的竞技运动者的肺动脉压力-冲程 容积指数的传递函数增益明显增加，并且与更高的峰值摄氧量（Vo2）和 更低的左心室僵硬度相关。肺动脉压力的功率谱密度在下列情况下更大 而竞技运动者的搏动量指数功率谱密度则高于其他组别。
结论：在健康的老年人中，随着终身定期运动量的增加，左室-动脉耦合会出现分级、剂量依赖性的改善。我们的数据表明，随着年龄的增长，保持左室-动脉耦合的终生耐力运动的最佳剂量似乎是每周至少4到5次。
心血管疾病的风险增加1,2 ，并使左心室（LV） 和中央大动脉变硬3,4。
5,6我们最近还发现，在特征良好的健康老年人中，终 生（如超过 25 年）每周进行 4 至 5 次运动（1 次运 动：≥30 分钟）可防止与久坐老化相关的左心室顺应 性和舒张性的年龄相关性下降7。10,11 因此，这些研究结 果表明，终生耐力训练对于防止老年人左心室顺应性 和舒张性下降以及心尖动脉僵化可能是必要的。斯塔林机制代表了左心室与每搏量（SV）之间的基 本相互作用，其中左心室容积（或压力）的变化引起 SV 的同步变化13。与呼吸同时，胸内压和左心室舒张 末压力（LVEDP）的逐搏波动引起 SV 的同步变化。利用这些由呼吸引起的 LVEDP 和 SV 的动态波动，我 们开发了一种利用传递函数分析12 评估动态斯塔林机 制的新方法，通过该方法可确定受控呼吸过程中 LVEDP（输入）和 SV（输出）逐搏变化之间的线性关 系。在生理学上，动态斯塔林机制
方法
数据、分析方法和研究材料不得提供给其他研究人员，以用 于重现结果或复制程序。
主题
102 名受试者（年龄大于 64 岁）的数据来自库珀中心纵向 研究（CCLS，库珀诊所，达拉斯），该研究包括一个大于 80000 人的队列，这些人的体力活动史和汽车-心血管疾病 史及风险因素特征清晰，且如之前所报道的那样大于 40 年 。久坐不动的受试者（n = 27）每周运动不超过一次；休闲 运动者（n = 25）每周运动 2 到 3 次；坚持运动者（n = 25）每周运动 4 到 5 次；有竞争力的大师级运动员（n = 25） 每周训练 6 到 7 次，并在过去 25 年中定期参加美国大师级 组织主办的比赛。运动时间定义为持续时间≥ 30 分钟的动态 活动。
7,11,14 不过，简而言之，研究人员利用 CCLS 数据库，确 定了那些在≥20 年的多次就诊中，在门诊问卷中始终报告有 相同水平的定期锻炼的健康受试者。在每次门诊检查时，研 究人员都要求受试者报告在门诊检查前 3 个月内每周平均锻 炼的次数以及每次锻炼用于快走、慢跑或跑步活动的平均时 间。该问卷的信度和效度特征与其他用于表观生物学研究的 体力活动问卷相似15,16。有兴趣的受试者将接受由经验丰富的 运动生理学家主持的全面运动史检查，如有可能，可由家属协 助。如果运动史能够得到证实，受试者将被邀请参加下一阶段的筛查。从游戏、园艺、志愿者团体和健康展销会 等当地老年团体中招募的子受试者丰富了久坐人群（本研究 中的大多数受试者都是久坐人群）。
峰值摄氧量
所有受试者均采用改良的阿斯特兰-萨尔汀增量跑步机方案来
测 定 峰值摄氧量（VO2）。通过质谱仪分析气体组分，并使用 天梭肺活量计测量通气量。质谱仪在每次测试前都要根据已 知浓度的固定气体进行校准。峰值 VO 的定义是测得的最高VO 值。(Tango; SunTech Medical）测量心输出量。所有受试者均 使用 iE33 超声心动图仪（飞利浦医疗系统公司，马萨诸塞 州安多弗）进行经胸超声心动图检查。每次测量均使用心尖 四腔切面。左心室舒张末期容积（LVEDV）、左心室收缩末期容 积（LVESV）和左心室质量均采用改良的辛普森法测定。所有 图像均由一名经验丰富的盲人超声技师进行离线评估，评估 方法与之前的报告相同19,20。
动态血液动力学
肺动脉舒张压（PAD）被用作 LVEDP 的外标，以避免长时 间球囊充气带来的风险。22 在确认血液动力学稳定后，要求 受试者按照计算机上显示的移动光标以控制频率（0.2 Hz：12 次/分）呼吸 8 分钟，同时收集逐次搏动的 PAD 和 SV指数。最后 6 分钟的数据用于传递函数分析。
传递函数分析
肺动脉压和动脉压波形通过 16 位模数转换进行数字化，并 以 200 Hz 的频率存储在实验室计算机中。10,12 为了进行传 递函数分析，将逐次搏动的 PAD 和 SV 指数进行线性插值， 并以 2 Hz 重新采样，以进行频谱分析。对每个汉宁窗口数 据段进行快速傅立叶变换。快速傅里叶变换的最小频谱分辨 率为 从一个240 秒道格拉斯2 频率域为 0.0078125 Hz。传递函数分析PAD 和 SV 指数之间的关系，类似于线性黑盒模型中输入和 输出之间的关系。
静态血液动力学
要求受试者在研究前≥24 小时内不要进行剧烈运动，也不要 饮用含咖啡因或酒精的饮料。所有实验均在清晨进行，时间 为清淡早餐后≥2 小时，地点为环境温度为 25°C 的安静实 验室。在透视引导下，通过肘前静脉将一根 6 英尺长的球囊 充液导管（Swan-Ganz 导管，百特公司）置入肺动脉。肺 动脉和右心房的压力以大气压为基准，压力传感器（Transpac IV，雅培）的零参考点设置在胸骨角下 5.0 厘米 处。通过透视和适当的肺动脉楔压（PAWP）波形确定 Swan-Ganz 导管尖端的楔形位置。静态平均肺动脉楔压和 右心房压力由呼气末目测获得的 3 次测量值确定，如前所述7。
脉搏波速度
使用使用 SphygmoCor 记录颈动脉和股动脉的压力波形，然后计算记录点之间的距 离除以颈动脉和股动脉脉搏波之间的时间延迟，从而确定颈动脉-股动脉脉搏波速度（cf-PWV）。距离是在体表测量的 ，从胸骨上切迹到颈动脉记录点，以及从胸骨上切迹到股动 脉记录点。
数据分析
LVEDV、LVESV、左心室质量、心输出量、SV 和有效心房弹性 （Ea）均与体表面积相关。如先前报告所述，3,7,25 使用商业 统计软件（SigmaPlot 11.0 版，Systat 软件公司，芝加哥， 伊利诺斯州）对左心室腔僵硬度常数（僵硬度是顺应性的倒 数）进行建模，该软件使用迭代技术求解以下指数方程：
P=s-{exp[a（V-V0）]-1}，其中 "P "为 PAWP，"a "为表征 心腔刚度的常数，"s "为曲线的压力反比，"V "为 LVEDV指数，"V0 "为 LV 的非受压或平衡容积（P=0 mm Hg 时的 LV 假设容积）。
图 4.终生锻炼对久坐不动的老年人和剧烈运动者的心室-动脉耦合的影响。
动态斯塔林机制评估的心室-动脉耦合随着终身耐力训练剂量的增加而得到改善。与久坐不动的老年人相比，终身剧烈运动者的舒张末期压力与容积关系（EDPVR）和有效动脉弹性（Ea）的斜率没有那么陡峭。此外，终身剧烈运动者的 EDPVR 向右侧偏移。终身剧烈运动者的左心室舒张末期容积（LVEDV）和 左心室收缩末期容积（LVESV）大于久坐不动的老年人。心室-动脉耦合的右移可能导致能量传递效率（=外部功/压力-容积面积）和心脏能量学的提高。灰 色箭头表示终身运动训练的效果；点线表示久坐不动的老年人的心脏特性和压力-容积循环；实线表示终身剧烈运动者。Ees 表示收缩末期的左心室弹性；P，左心室压 力 ；Pes，收缩末期的压力；V，左心室容积；V0，左心室非受压容积或等容积（P=0 毫米汞柱时 EDPVR 的左心室假设容积）。
结论
通过动态斯塔林机制评估的心室-动脉耦合随着终身耐 力训练剂量的增加而得到改善。根据我们的研究结果 ，改善晚年心血管结构和功能的终身耐力锻炼的最佳 剂量似乎是每周≥4至5次锻炼或更多。成功参与终身 运动可维持老年人有效的动态斯塔林机制、左心室顺 应性和动脉顺应性，并预防与年龄相关的心血管疾病 （如高频心衰）的发病。
REFERENCES
1. Laslett LJ, Alagona P Jr, Clark BA III, Drozda JP Jr, Saldivar F, Wilson SR, Poe C, Hart M. The worldwide environment of cardiovascular disease: prevalence, diagnosis, therapy, and policy issues: a report from the American College of Cardiology. J Am Coll Cardiol. 2012;60(25 Suppl):S1–49. doi: 10.1016/j.jacc.2012.11.002
2. Driver JA, Djoussé L, Logroscino G, Gaziano JM, Kurth T. Incidence of cardiovascular disease and cancer in advanced age: prospective cohort study.
BMJ. 2008;337:a2467. doi: 10.1136/bmj.a2467
3. Fujimoto N, Hastings JL, Bhella PS, Shibata S, Gandhi NK, Carrick-Ranson G, Palmer D, Levine BD. Effect of ageing on left ventricular compliance and distensibility in healthy sedentary humans. J Physiol. 2012;590:1871– 1880. doi: 10.1113/jphysiol.2011.218271
4. Lakatta EG, Levy D. Arterial and cardiac aging: major shareholders in cardiovascular disease enterprises: Part II: the aging heart in health: links to heart disease. Circulation. 2003;107:346–354. doi: 10.1161/01. CIR.0000048893.62841.F7
5. Arbab-Zadeh A, Dijk E, Prasad A, Fu Q, Torres P, Zhang R, Thomas JD, Palmer D, Levine BD. Effect of aging and physical activity on left ventricular compliance. Circulation. 2004;110:1799–1805. doi: 10.1161/01.CIR.0000142863.71285.74
6. Shibata S, Levine BD. Effect of exercise training on biologic vascular age in healthy seniors. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2012;302:H1340–H1346. doi: 10.1152/ajpheart.00511.2011
7. Bhella PS, Hastings JL, Fujimoto N, Shibata S, Carrick-Ranson G, Palmer MD, Boyd KN, Adams-Huet B, Levine BD. Impact of lifelong exercise “dose” on left ventricular compliance and distensibility. J Am Coll Cardiol. 2014;64:1257–1266. doi: 10.1016/j.jacc.2014.03.062
8. Fujimoto N, Prasad A, Hastings JL, Bhella PS, Shibata S, Palmer D, Levine BD. Cardiovascular effects of 1 year of progressive endurance exercise training in patients with heart failure with preserved ejection fraction. Am Heart J. 2012;164:869–877. doi: 10.1016/j.ahj.2012.06.028
9. Fujimoto N, Prasad A, Hastings JL, Arbab-Zadeh A, Bhella PS, Shibata S, Palmer D, Levine BD. Cardiovascular effects of 1 year of progressive and vigorous exercise training in previously sedentary individuals older than 65 years of age. Circulation. 2010;122:1797–1805. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.110.973784
10. Shibata S, Hastings JL, Prasad A, Fu Q, Okazaki K, Palmer MD, Zhang R, Levine BD. ‘Dynamic’ Starling mechanism: effects of ageing and physical fftness on ventricular-arterial coupling. J Physiol. 2008;586:1951–1962. doi: 10.1113/jphysiol.2007.143651 Hieda et al Exercise Dose on Ventricular-Arterial Coupling Circulation. 2018;138:2638–2647. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.118.035116 December 4, 2018 2647
11. Shibata S, Fujimoto N, Hastings JL, Carrick-Ranson G, Bhella PS, Hearon CM Jr, Levine BD. The effect of lifelong exercise frequency on arterial stiffness.J Physiol. 2018;596:2783–2795. doi: 10.1113/JP275301
12. Shibata S, Hastings JL, Prasad A, Fu Q, Bhella PS, Pacini E, Krainski F, Palmer MD, Zhang R, Levine BD. Congestive heart failure with preserved ejection fraction is associated with severely impaired dynamic Starling mechanism. J Appl Physiol (1985). 2011;110:964–971. doi: 10.1152/japplphysiol.00826.2010
13. EH. Starling. The Linacre Lecture on the Law of the Heart. London, UK: Longmans, Green and Co. 1918.
14. Carrick-Ranson G, Hastings JL, Bhella PS, Fujimoto N, Shibata S, Palmer MD, Boyd K, Livingston S, Dijk E, Levine BD. The effect of lifelong exercise dose on cardiovascular function during exercise. J Appl Physiol (1985). 2014;116:736–745. doi: 10.1152/japplphysiol.00342.2013
15. Kohl HW, Blair SN, Paffenbarger RS Jr, Macera CA, Kronenfeld JJ. A mail survey of physical activity habits as related to measured physical fftness.Am J Epidemiol. 1988;127:1228–1239. doi: 10.1097/00008483- 198810000-00012
16. Pereira MA, FitzerGerald SJ, Gregg EW, Joswiak ML, Ryan WJ, Suminski RR, Utter AC, Zmuda JM. A collection of Physical Activity Questionnaires for health-related research. Med Sci Sports Exerc. 1997;29(6 Suppl):S1–205.
17. Bhella PS, Prasad A, Heinicke K, Hastings JL, Arbab-Zadeh A, Adams-Huet B, Pacini EL, Shibata S, Palmer MD, Newcomer BR, Levine BD. Abnormal haemodynamic response to exercise in heart failure with preserved ejection fraction. Eur J Heart Fail. 2011;13:1296–1304. doi: 10.1093/eurjhf/hfr133
18. Levine BD, Lane LD, Buckey JC, Friedman DB, Blomqvist CG. Left ventricular pressure-volume and Frank-Starling relations in endurance athletes. Implications for orthostatic tolerance and exercise performance. Circulation. 1991;84:1016–1023. doi: 10.1161/01.CIR.84.3.1016
19. Prasad A, Hastings JL, Shibata S, Popovic ZB, Arbab-Zadeh A, Bhella PS, Okazaki K, Fu Q, Berk M, Palmer D, Greenberg NL, Garcia MJ, Thomas JD, Levine BD. Characterization of static and dynamic left ventricular diastolic function in patients with heart failure with a preserved ejection fraction. Circ Heart Fail. 2010;3:617–626. doi: 10.1161/CIRCHEARTFAILURE.109.867044
20. Bhella PS, Pacini EL, Prasad A, Hastings JL, Adams-Huet B, Thomas JD, Grayburn PA, Levine BD. Echocardiographic indices do not reliably track changes in left-sided fflling pressure in healthy subjects or patients with heart failure with preserved ejection fraction. Circ Cardiovasc Imaging. 2011;4:482–489. doi: 10.1161/CIRCIMAGING.110.960575
21. Fisher ML, De Felice CE, Parisi AF. Assessing left ventricular fflling pressure with ffow-directed (Swan-Ganz) catheters. Detection of sudden changes in patients with left ventricular dysfunction. Chest. 1975;68:542–547. doi: 10.1378/chest.68.4.542
22. van Lieshout JJ, Toska K, van Lieshout EJ, Eriksen M, Walløe L, Wesseling KH. Beat-to-beat noninvasive stroke volume from arterial pressure and Doppler ultrasound. Eur J Appl Physiol. 2003;90:131–137. doi: 10.1007/s00421-003-0901-8
23. Zhang R, Zuckerman JH, Giller CA, Levine BD. Transfer function analysis of dynamic cerebral autoregulation in humans. Am J Physiol. 1998;274(1 Pt 2):H233–H241. doi: 10.1152/ajpheart.1998.274.1.H233
24. Hieda M, Howden E, Shibata S, Tarumi T, Lawley J, Hearon CM Jr, Palmer D, Fu Q, Zhang R, Sarma S, Levine BD. Preload-corrected dynamic Starling mechanism in patients with heart failure with preserved ejection fraction.
J Appl Physiol. 2018;124:76–82. doi: 10.1152/japplphysiol.00718.2017
25. Prasad A, Hastings JL, Shibata S, Popovic ZB, Arbab-Zadeh A, Bhella PS, Okazaki K, Fu Q, Berk M, Palmer D, Greenberg NL, Garcia MJ, Thomas JD, Levine BD. Characterization of static and dynamic left ventricular diastolic function in patients with heart failure with a preserved ejection fraction. Circ Heart Fail. 2010;3:617–626. doi: 10.1161/CIRCHEARTFAILURE.109.867044
26. Goto Y, Futaki S, Kawaguchi O, Hata K, Takasago T, Saeki A, Nishioka T, Suga H. Left ventricular contractility and energetic cost in disease models– an approach from the pressure-volume diagram. Jpn Circ J. 1992;56:716– 721. doi: 10.1253/jcj.56.716
27. Kass DA. Ventricular arterial stiffening: integrating the pathophysiology.
Hypertension. 2005;46:185–193. doi: 10.1161/01.HYP.0000168053. 34306.d4
28. Kass DA, Maughan WL. From ‘Emax’ to pressure-volume relations: a broader view. Circulation. 1988;77:1203–1212. doi: 10.1161/01.CIR.77.6.1203
29. Borlaug BA, Paulus WJ. Heart failure with preserved ejection fraction: pathophysiology, diagnosis, and treatment. Eur Heart J. 2011;32:670– 679. doi: 10.1093/eurheartj/ehq426
30. Weber KT, Brilla CG, Janicki JS. Myocardial ffbrosis: functional signiffcance and regulatory factors. Cardiovasc Res. 1993;27:341–348. doi: 10.1093/ cvr/27.3.341
31. Ahmed SH, Clark LL, Pennington WR, Webb CS, Bonnema DD, Leonardi AH, McClure CD, Spinale FG, Zile MR. Matrix metalloproteinases/tissue inhibitors of metalloproteinases: relationship between changes in proteolytic determinants of matrix composition and structural, functional, and clinical manifestations of hypertensive heart disease. Circulation. 2006;113:2089–2096. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.105.573865
32. LeWinter MM, Granzier H. Cardiac titin: a multifunctional giant. Circulation. 2010;121:2137–2145. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.109.860171
33. Trombitás K, Wu Y, Labeit D, Labeit S, Granzier H. Cardiac titin isoforms are coexpressed in the half-sarcomere and extend independently.Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2001;281:H1793–H1799. doi: 10.1152/ajpheart.2001.281.4.H1793
34. Borbély A, Falcao-Pires I, van Heerebeek L, Hamdani N, Edes I, Gavina C, Leite-Moreira AF, Bronzwaer JG, Papp Z, van der Velden J, Stienen GJ, Paulus WJ. Hypophosphorylation of the Stiff N2B titin isoform raises cardiomyocyte resting tension in failing human myocardium. Circ Res. 2009;104:780–786. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.108.193326
35. Zile MR, Baicu CF, Ikonomidis JS, Stroud RE, Nietert PJ, Bradshaw AD, Slater R, Palmer BM, Van Buren P, Meyer M, Redffeld MM, Bull DA, Granzier HL, LeWinter MM. Myocardial stiffness in patients with heart failure and a preserved ejection fraction: contributions of collagen and titin. Circulation. 2015;131:1247–1259. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.114.013215
36. Lakatta EG. Arterial and cardiac aging: major shareholders in cardiovascular disease enterprises: Part III: cellular and molecular clues to heart and arterial aging. Circulation. 2003;107:490–497. doi: 10.1161/01. CIR.0000048894.99865.02
37. Westermann D, Kasner M, Steendijk P, Spillmann F, Riad A, Weitmann K, Hoffmann W, Poller W, Pauschinger M, Schultheiss HP, Tschöpe C. Role of left ventricular stiffness in heart failure with normal ejection fraction. Circulation. 2008;117:2051–2060. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.107.716886
38. Schwarzl M, Ojeda F, Zeller T, Seiffert M, Becher PM, Munzel T, Wild PS, Blettner M, Lackner KJ, Pfeiffer N, Beutel ME, Blankenberg S, Westermann D. Risk factors for heart failure are associated with alterations of the LV end-diastolic pressure-volume relationship in non-heart failure individuals: data from a large-scale, population-based cohort. Eur Heart J. 2016;37:1807–1814. doi: 10.1093/eurheartj/ehw120
39. Abdellatif M, Leite S, Alaa M, Oliveira-Pinto J, Tavares-Silva M, Fontoura D, Falcão-Pires I, Leite-Moreira AF, Lourenço AP. Spectral transfer function analysis of respiratory hemodynamic ffuctuations predicts end-diastolic stiffness in preserved ejection fraction heart failure.
Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2016;310:H4–13. doi: 10.1152/ ajpheart.00399.2015 40. Wisløff U, Ellingsen Ø, Kemi OJ. High-intensity interval training to maximize cardiac beneffts of exercise training? Exerc Sport Sci Rev. 2009;37:139–146. doi: 10.1097/JES.0b013e3181aa65fc
41. Saint-Maurice PF, Troiano RP, Berrigan D, Kraus WE and Matthews CE. Volume of Light Versus Moderate-to-Vigorous Physical Activity: Similar Beneffts for All-Cause Mortality? J Am Heart Assoc. 2018;7. doi: 10.1161/JAHA.118.008815
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