長跑猝死的預防

秋高氣爽!又到了一年一度馬拉松和戶外長跑的好季節。除了9月底的柏林馬拉松,世界六大馬拉松之一的芝加哥馬拉松今天也開跑了,來自世界各地的4萬多名跑友參加了今天的比賽。

中國選手董國建表現不凡,以2:08:53排名男子第10名,同時獲得了參加2023布達佩斯世錦賽的“入場券”。

當然國內這幾天談論更多的不是馬拉松,而是華爲高管丁耘在28公里長跑之後突發心臟病猝死於10月7日凌晨,享年才53歲。天妒英才,惋惜之餘,對長跑是“助心”還是“傷心”又在網上熱議了起來。

問題來了: 不是說運動能夠促進心臟健康和幫助心臟康復的嗎?爲什麼一個長期堅持跑步的馬拉松高手反而會在運動時猝死因爲呢?回答這個問題,還要從心臟的功能以及它和運動尤其和運動強度之間的關係說起。

形象一點說,心臟就好比發動機和水泵,是維持人體新陳代謝最重要的動力器官。通過心臟收縮所產生的動力,血液得以循環,把氧和營養物質輸送到肌肉和器官的其它組織,把代謝的廢物(二氧化碳、尿酸等)帶出體外,以保證細胞維持正常的代謝和功能。另外,身體的許多功能和激素調節、體溫維持相對恆定等也都是通過血液循環完成的。

人之初,性本動。在漫長的進化中,人必須通過運動(獲取食物或者逃生)來生存,運動時心跳加快,久而久之,人體就會練就了一個強健的心血管系統,其表現爲安靜時,慢而強健的心跳。

△ 成年人安靜時每分鐘心率在60到80次之間,而長跑運動員安靜時心率則能下降到每分鐘45到53次之間。

△ 每天一個人的心跳約爲10萬次,能把近200加侖(1加侖≈3.79升)的血液輸送向全身長達6萬英里(1英里≈1.61公里)的血管。

△ 心臟的位置實際上位於胸腔正中,兩肺之間,之所以感覺心臟在左邊胸腔,是因爲心臟底部(即心尖)伸向左邊。

△ 成年人心臟大小和兩個拳頭差不多,小孩的心臟只有一個拳頭大。

△ 女性大約每分鐘比男性心跳多跳6次,這是因爲女性心臟要比男性小25%左右。

從第一跳開始,心臟就開始了永不休息的工作。

進入現代社會,人的日常運動量(尤其是與工作有關的運動量)急劇下降,加上常常攝入大量高脂、高能量的垃圾食品,體內脂肪累積,低密度膽固醇升高,高密度膽固醇下降,脂肪開始堵塞供應心臟血液的冠狀動脈,就像“發動機”缺乏燃料,當然馬上就會出現問題,也即通常會出現大家熟悉的冠心病。

冠狀動脈硬化,狹窄,心臟補給受阻,出現心絞痛,心肌梗塞或心肌缺血癥狀。

雖然中醫早有“小勞”有利於健康的說法,但對於運動與心臟健康之間的關係的最早的科學認識,還要歸功於英國Jerrmy N Morris 教授和他的團隊。他們在1953年對倫敦雙層公交車司機(坐着不動)和上下層來回走動(一天也就750步左右,不過是包括有點負荷的上下樓梯步)的售票員對比研究後發現:

坐着不動的司機心臟病的發病率要高於上下走來走去的售票員!

Jerrmy N Morris 教授(英)

爲了排除開車壓力的可能影響,Jerrmy N Morris 等人對其它行業的員工(比如郵局櫃檯內的工作人員和郵遞員)也做了對比研究,結果也證明了公交車研究的發現,即:工作中經常運動的人,比坐着不動的人心臟病發病率要明顯下降,由此開創了“運動與健康”這個嶄新的研究領域和學科。

世界“有氧運動之父”肯尼斯•庫珀博士早年跑步時的英姿

到了1960年代,美國經濟明顯改善,私家車擁有量急劇上升,帶來的自然是美國人日常運動量的急劇下降。種瓜得瓜,到了上世紀六十年代末,美國人心臟病發病率也隨之躥升,迅速成爲頭號殺手。世界“有氧運動之父”肯尼斯•庫珀博士洞察秋毫,及時推出了《有氧運動》(Aerobics)一書,由此開創了20世紀轟轟烈烈的全球範圍內的有氧運動,和其它教育以及預防治療的改進一起,美國人的心臟病發病率慢慢從1960年代末開始逐漸降了下來。

1900-1996年,美國因心血管疾病,心臟病,冠心病和腦溢血(從上到下)每10萬人死亡率變化。

由於運動對預防心臟病和其它許多慢性疾病的積極作用,美國運動醫學協會(American College of Sports Medicine)2007年因此提出了“運動是良藥”(Exercise is medicine)的口號。既然是“藥”,就意味着並非多多益善。研究運動量和健康作用(Dose-Response)之間的關係因此自然成爲了一個新的課題。

上面的綠線代表運動帶來的益處 (Benefit),下面的紅線代表的是因爲過度訓練所帶來的傷害危險 (Risks and harms)。當運動量太大時,運動帶來的益處增加很小或反而下降,同時因爲過度訓練所帶來的傷害危險大大增加。這也是爲什麼上圖中用日常體力活動(Active living),健康體力活動(Activity for health),體育鍛煉(Exercise for fitness)和運動訓練(Training for sport)來分別描述不同類型的運動。

但和藥一樣,運動“劑量”太多會產生副作用:

▲ 西班牙Thorax研究院Wilson博士的團隊(2011年)對一組“上百馬拉松”俱樂部會員(即所有的會員都已經跑過100場馬拉松以上)的心臟研究發現,50%的會員都有心臟曾經撕裂的症狀,訓練越多的運動員,症狀越明顯。

詳見:https://doi.org/10.1152/japplphysiol.01280.2010

長期大運動量過度訓練反而會使心肌受損

▲ 卡塔爾體療和運動康復醫院Benito博士的團隊(2011年)對動物的研究也支持了上述的發現。在對一組健康的大白鼠進行馬拉松模擬訓練4,8,16周以後,所有動物的心肌都不同程度地受到了損傷:

詳見:https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.110.938282

▲ Williams Thomposon (2014) 根據對2377跑者的研究發現,隨着運動量的增加,與心血管疾病有關的死亡逐漸下降(高達65%!),但到了每週跑步50公里或快走75公里的水平,死亡率不在下降;相反,之後反而是運動越多,死亡率反而上升,形成所謂的(反的)J-形趨勢。Mons等(2014)對1038人的研究也得出同樣的結論:

▲ 最新和最權威對馬拉松類長時間運動猝死的認識應該是Franklin等最近(2020年3月)在對300多個研究進行梳理後在著名的《循環》(Circulation)雜誌上所發的科學聲明:

1、 對於絕大多數人而言,運動對改善的好處勝於風險。經常參加運動(例如快走)的人,心臟病發作和心源性猝死的風險可降低高達50%。

2. 相反,如果不經常運動的人蔘加極限耐力運動(例如馬拉松和鐵人三項)會增加心臟驟停的風險,房顫(心律失常)或心臟病發作。

3. 運動是良藥,適度到劇烈的體育鍛煉對整體心血管健康有益。但是,像藥物一樣,運動藥不足和過量都不好,而且過量可能導致心臟事件,尤其是久坐少動,身體不適,患有已知或未確診心臟病的人在參加劇烈運動時。

4. 男性馬拉松運動跑者心臟病發作或心源性猝死的風險高於女性3.5倍,這些患者很多具有潛在或未診斷的心血管疾病,例如心律異常或有心臟病發作的歷史,或還沒有經過系統的運動訓練(例如在鐵人三項比賽,40%的心臟事件是發生在第一次參與者中)。

5. 心臟事件的一半發生在馬拉松或半程馬拉松的最後一英里(1英里≈1.61公里),因此建議這時保持平穩的步頻而不是衝刺。

6. 在高海拔地區,發生心臟事件的風險更大,至少要花一天的時間適應海拔高度,才能降低風險。

7. 房顫可能增加中風的風險,可以通過低中適度的運動干預將其有效降低;但研究發現久坐和經常參加進行大高強度訓練(例如每週跑步60-80英里)人的房顫比例最高。

8. 對於想參加馬拉松之類運動的人,建議從輕度運動開始,逐漸過度到中等至劇烈強度的運動;如果運動中曾有胸痛、呼吸過度急促等不適症狀,或患有已知心臟病(例如先前的心臟病發作,搭橋手術或血管成形術),則應該先做個體適能檢測和運動風險評價,在開始鍛鍊計劃之前獲得醫生的批准。

注:目前中國除了個別醫院外,都沒有也不能提供這個服務,急需改進。

以上這些都證明不科學、長時間、大強度的耐力訓練對心臟可能反而是有害的。其實只要熟悉馬拉松歷史的人都知道這項運動是用第一個完成這個距離的戰士的生命來創造的。

公元前490年9月12日,波斯人和雅典人在離雅典不遠的馬拉松海邊發生希波戰爭,雅典人最終贏得了勝利。爲了讓人民儘快得到勝利的喜訊,雅典統帥派遣了一名叫菲迪皮茨的“飛毛腿” 士兵跑回去報信。菲迪皮茨一個勁兒地飛快奔跑,當他終於跑完42.195公里跑到雅典時,已經上氣不接下氣,他激動地喊道“歡……樂吧,雅典人,我們……勝利了!”, 剛說完,菲迪皮茨就倒在地上死了。

爲了紀念這一事件,在1896年舉行的現代第一屆奧林匹克運動會上,設立了馬拉松賽跑這一項目,把當年“飛毛腿”菲迪皮茨送信跑的里程——42.195公里作爲運動員賽跑的距離。

對預防運動猝死感興趣的讀者可以Casa教授所編輯的這本專著入手

那麼,什麼是對心臟健康有宜的量呢?雖然這個問題還需要更多的科學研究來回答,但科學界(如哈佛大學Shiroma等,2010)一般認爲:每週至少要有150分鐘中等強度運動(每天30分鐘,每週5次爲佳);或每週75分鐘大強度運動,能增加到每週300分鐘中等強度,或150分鐘大強度運動最佳。

更有甚者,最近美國南卡大學的Lee博士及團隊(2014)利用對庫珀研究院長期跟蹤研究發現:

★ 每天只要慢跑5-10鍾就可以得到死亡率下降30%,心臟病可能下降45%的好處。

★ 經常參加適度運動的人得心臟病的可能,要比久坐不動的人減少3-4倍。

★ 每週跑(快慢沒有差別)50分鐘,即可預防過早死亡(premature death)。

★ 不運動與死亡的關係要超過與肥胖,高膽固醇,或者家族心臟病史的關係!

★ 但運動並非多多益善,過度訓練的人,反而會增加得心臟病的可能(有研究說可高達7-8倍)!

寫到這裡,我又記起1984年也是50來歲、著名的《跑步大全》作者James Fixx猝死於跑步時引起的爭議。

1984年的7月21日下午,James Fixx在一次一般的訓練裡突然倒地去世,讓醫學界對風起雲涌的有氧跑步是否安全有了不少質疑。有氧之父肯尼斯•庫珀當時也爲之震驚,他後來專門對死檢報告做了研究,包括對James Fixx的家人和圈子裡的人做了調查,並專門出了《Running without Fear》(大膽跑步)一書, 是最早預防有氧運動猝死的專著。書中闡述的預防原則迄今都有積極的指導意義。Fixx的猝死和他抽菸史、垃圾食品飲食習慣、去世前工作家庭出狀況而帶來的巨大壓力、以及當天整理活動(cooling down)沒有做好有關。庫珀博士因此得出跑步對心臟健康不是萬能的,其他危險因素也要控制住的結論。

而避免做的第一條就是不喝酒, 尤其不能過量。這是因爲酒精會對肌肉蛋白質合成產生負面影響,干擾大運動量訓練中受損肌肉的修復。在運動後過快地攝入酒精(包括啤酒),一是不能幫助解渴,二是酒精會起到利尿劑的作用,進一步排除體內的鹽分和水,讓因大運動量運動後因汗水流失的身體進一步脫水和電解質失衡。如果要喝酒精飲料,一是不能多,二是要在充足補充液體(水)和電解質後(詳見下文)。

Vella LD, Cameron-Smith D. Alcohol, athletic performance and recovery. Nutrients. 2010 Aug;2(8):781-9. doi: 10.3390/nu2080781. Epub 2010 Jul 27. PMID: 22254055; PMCID: PMC3257708.

所以我對準備參加和已經在參加長跑(包括馬拉松)跑友的安全建議是:

·一定要循序漸進,羅馬不是一天建成的,有氧耐力的提高也是如此。

·先做個有氧能力的測定和風險評估,並在這個基礎上制定切合實際的目標和科學的運動處方和訓練計劃。

·即使是有跑步的背景,如果你準備參加半馬拉松賽,至少要有12周的準備時間;全程馬拉松至少要有16周的準備時間。

·每週多跑的量不應超過前一週的10%,初跑者每週總量不應超過36英里;而訓練有素的人,每週總量可以達到40-55英里(1英里≈1.61公里),但每週訓練切不可超過5天。

·恢復是訓練不可缺少的一部分,絕不可忽略!

·凡事講個度,運動健心也是如此!