陳韶華1、黃艾君2、王雅琴3
高雄餐旅大學體育室1、慈惠醫護管理專科學校2、屏東教育大學體育研究所3
摘要
人體中的內皮細胞（Endothelium）分別會釋放一氧化氮(Nitric Oxide, NO)和內皮 素（Endothelin, ET）來調節血管的舒張和收縮，其中ET-1 在ET家族中是人體心血 管系統上最強有力的血管收縮物質的和主要內皮素異構物，它在血管張力的調節作用 和動脈粥樣血管硬化疾病之病因扮演著關鍵的角色。本研究之主要目的是藉由透過文 獻蒐集探討規律有氧運動對人類血漿ET-1 濃度之影響，進而證實規律性運動對心血 管之益處。根據過去相關的研究整理結果如下：一、ET-1 濃度會隨著不同的運動頻 率、運動強度、運動時間、運動型態及運動環境而受影響。二、規律的有氧運動在健 康成年人、老年人、高血壓疾病患者可降低血漿ET-1 濃度，因而對心血管系統可能 產生有益的影響。藉由相關文獻之探討建議：運動時應保持適度及規律性，可降低心 血管疾病之發病率及死亡率，享有尊嚴的生命品質。
關鍵詞：內皮細胞(Endothelium)、一氧化氮(Nitric Oxide, NO)、內皮素（Endothelin, ET）、內皮素-1（Endothelin-1, ET-1）
主要連絡者：陳韶華，高雄市小港區松和路 1 號 國立高雄餐旅大學體育室 電子郵件信箱：[email protected]
壹、前言
內皮細胞透過釋放一氧化氮(NO)、前列腺素(Prostaglandin,PG)等舒張血管物質以 及血栓素 A2(Thromboxane A2，TXA2)、內皮素（ET）等收縮血管物質來調節血管的 舒張和收縮程度。其中 NO 和 ET 為內皮細胞分泌的兩種重要的活性物質，人體於正 常生理狀態下 NO 和 ET 二者之間會保持著相對的平衡水準，但若內皮細胞受到損傷 或功能障礙使之失衡時，則會導致疾病的發生（張建江、易著文，2007），如高血壓 (Hypertension)、冠心病(Coronary Artery Disease)、腦血管痙攣(Vasospasm)和慢性心臟 病(Chronic Heart Failure)等的發生與增加 ET-1 介導的血管收縮有著密切關聯(Kelly &
Whitworth ,1999; Miyauchi & Masaki ,1999; Touyz & Schiffrin, 2003)。
內皮素(Endothelin,ET)是由日本學者 Yanagisawa 首先發現的，目前為止是體內最 強烈也最持久之血管收縮因子。ET家族有 3 種異構體：ET-1、ET-2 和 ET-3(Yanagisawa, et al, 1988;Masaki, Kimura, Yanagisawa, & Goto, 1991)。人體在運動時，由於血流的加 速、血壓的變化以及反應性氧化物的增加，此時由於內皮細胞位於血管最內層面臨各 種刺激，因而必須產生一系列的適應性變化才能面對因運動時所產生的各種壓力。而 ET-1 在人體心血管系統上是最強有力的和主要內皮素異構物，它在血管張力的調節 作用和動脈粥樣硬化血管疾病之病因扮演著關鍵的角色(Miyauchi, & Masaki, 1999;
Luscher, & Barton, 2000)。所以運動可能會對內皮細胞分泌 ET-1 與適應有密切關係，
故本文主要研究規律性有氧運動之介入對血管內皮細胞分泌ET-1 之影響。
貳、 運動影響內皮素-1 之因子 一、運動強度和運動時間
Maeda 等人於 1994 年分別針對男性優秀運動員研究設計不同運動強度(90％和 130％Ventilatory Threshold, VT))進行 30 分鐘騎自行車運動對血漿 ET-1 濃度之影響。
結果發現，運動強度 90％VT 之血漿 ET-1 濃度輕微增加；運動強度 130％VT 血漿 ET-1 濃度顯著增加(Maeda et al., 1994)。另外，Davis 等人於 2005 年研究設計 11 個耐力訓 練的男性選手(平均年齡 27 ± 6 歲) 在跑步機上以短時間(運動時間：60 ± 2 分鐘、運 動強度 70％VO2max)和長時間(運動時間：112 ± 4 分鐘、運動強度 70％VO2max)運動對
血漿 ET-1 濃度的影響。結果發現：短時間(運動時間：60 ± 2 分鐘)運動並未引起運動 後血漿 ET-1 的濃度立即改變（運動前：0.23 ± 0.01 pmol.L-1；運動後：0.22 ± 0.02 pmol.L-1）。然而，11 名受試者中有 10 名於長時間(運動時間：112 ± 4 分鐘)運動後，
血漿 ET-1 增加（運動前：0.28 ± 0.02 pmol.L-1；運動後：0.32 ± 0.02 pmol.L-1）。這 些結果顯示，運動時間長短會影響血漿 ET-1 濃度(Davis et al., 2005)，由上述相關文 獻顯示當運動強度越大時與運動時間過長時，越有可能提昇血漿 ET-1 濃度。
二、運動型態
（一）單次運動
不同運動型態也會影響血漿 ET-1 濃度。有關單次運動不同形式的有氧運動之研 究如 Lewczuk 等人於 2003 年研究設計 20 名健康受試者分別在跑步機和自行車上進 行 30 分鐘的運動，結果發現受試者於從事跑步機運動後血漿 ET-1 濃度顯著升高 (2.13±0.8 pg/ml vs. 2.6±0.8 pg/ml,)，於從事自行車運動後血漿 ET-1 濃度明顯降低 (2.45±0.76 pg/ml vs. 2.25±0.9 pg/ml)。作者認為跑步機運動比自行車運動對內皮細胞傷 害更大因而導致血漿 ET-1 濃度升高。從上述之研究可發現：不同形式之有氧運動對 健康成年人血漿 ET-1 濃度有不同的影響。
（二）規律運動
有關規律運動訓練的研究如 Maeda 等人於 2001 以 8 名健康的年輕人（平均年齡 20.3±0.5 歲）為研究對象，研究為期 8 週從事自行車之有氧訓練（運動強度 70％
VO2max、運動時間 1 小時、每週 3-4 天）。結果發現：血漿 ET-1 濃度卻顯著下降。
接著 Maeda 等人於 2004 年以六名健康未經訓練的男性受試者（平均年齡 26±1 歲）
分別接受為期 8 週之阻力運動訓練（Resistance Exercise Training），每週三次，運動 強度為 80% 1RM (One Repetition Maximum,1RM)，每個動作執行 3 組，每組 10 次。
研究顯示阻力運動訓練亦可降低血漿 ET-1 濃度，並認為降低血漿中 ET-1 濃度可能對 心血管系統有益的影響。從 Maeda 等人於 2001 年和 2004 年的研究可發現長期規律 性的運動不論有氧運動或阻力運動訓練皆可降低健康男性血漿中 ET-1 濃度。
（三）不同運動型態
有關不同運動型態的研究如Otsuki 等人於 2006 年研究不同訓練型態之男性運動 員血漿 ET-1 濃度和動脈擴張性之影響，研究設計分成三組：肌力訓練組(鐵餅，鏈球，
或標槍運動員;平均年齡 22.2 歲)，耐力訓練組（長或中等距離運動員，平均年齡 20.7 歲及控制組（久坐的健康男性，平均年齡 20.6 歲）。結果發現，從事耐力訓練組之 長或中等距離運動員血漿 ET-1 濃度顯著低於其他兩組運動員，這些研究結果顯示，
從事耐力型運動員之血漿中 ET-1 之差異可能與其參與對動脈擴張性所產生之運動適 應機制有關。從 Otsuki 等人於 2006 年的研究可發現：長期訓練的運動員由於不同的 訓練形態對血漿 ET-1 濃度也會有不同之影響。
三、運動環境
Maeda 等人於 1996 年針對於高溫環境中（約 30℃）運動所造成脫水是否會影響 血漿中 ET-1 濃度的增加，研究設計 5 名校際劍道（日本擊劍）男性運動員參與 30 分鐘劍道訓練(運動順序：15 分鐘戰鬥、5 分鐘休息、15 分鐘戰鬥)。研究結果顯示：
受試者運動後體重和左心房內徑(反映循環血漿量變化的參數)均顯著下降，另外受試 者有脫水狀況和循環血漿量減少情形，而運動性脫水程度越大，血漿中 ET-1 濃度增 加亦隨之上升。故運動所引發的脫水可能會導致血漿 ET-1 濃度上升。
参、不同運動族群參與規律有氧運動與內皮素-1 之關係 以下針對不同族群從事規律有氧運動對血漿ET-1濃度之影響做探討：
一、健康族群
Maeda等人於2001以8名健康的年輕人（平均年齡20.3±0.5歲）為研究對象，研究 為期8週從事自行車之有氧訓練（運動強度70％VO2max、運動時間1小時、每週3-4天）。
為期8週的運動訓練結束前、停止訓練後的第4和第8週後立即測量靜脈血漿中的ET-1 濃度。結果發現：經運動訓練後，最大攝氧量顯著增加，但血漿ET-1濃度卻顯著下降。
故規律有氧運動導致人體血漿中ET-1濃度減少，這可能對心血管系統會產生有益的影 響進而與對抗動脈粥樣硬化有密切相關。
另外，Maeda等人於2003年分別針對不同年齡之女性：健康的年輕女性（21-28 年），健康的中年婦女（31-47年），和健康的老年婦女（61-69年）血漿中ET-1濃度。
結果發現血漿ET-1水平會隨著年齡顯著提升（健康的老年婦女血漿ET-1濃度分別為健 康年輕或中年婦女3-2倍）。因而進一步研究設計老年婦女為期3個月騎自行車有氧訓 練(每週5天、每天30分鐘、運動強度為80%VT)。結果顯示：規律有氧運動顯著降低 健康的老年婦女血漿ET-1濃度和血壓。故研究推論：規律有氧運動降低血漿ET-1濃 度，可能對心血管系統預防高血壓和動脈粥樣血管硬化的發生。
相似之結果如 Boghrabadi, Nejatpour,與 Baghi 於 2011 年測量健康的年輕（21-28 歲）、中年（31-47 歲）和老年（61-69 歲）婦女血漿 ET-1 的濃度，結果發現：健康 的老年婦女血漿 ET-1 濃度明顯高於中年和年輕婦女（2-3 倍）。研究設計老年婦女 為期 3 個月騎自行車有氧訓練，每週 5 天，每天 30 分鐘，運動強度為 80%儲備心跳 率(Heart Rate Reserve,HRR)。結果顯示：健康老年婦女血漿 ET-1 濃度和血壓皆顯著 降低。作者結論：規律的有氧耐力訓練可減少血漿 ET-1 濃度。另外，Van Guilder 等 (2007)以 28 名坐式生活的健康成年男人為研究對象，研究設計分成兩組年輕組(平均 年齡 27±1 歲)和年老組(平均年齡 62±2 歲)，執行為期 3 個月之走或慢跑有氧耐力訓練
(每週5 至 7 天、每天 40-50 分鐘、運動強度為 65%-75%最大心跳 )，結果顯示：血漿
中 ET- 1 介導的血管收縮張力與濃度會隨著年齡的增加而增加，但是藉由規律的有氧 運動可削弱其影響。由上述幾位學者的研究發現：規律性有氧運動不論是針對健康的 年輕人或是老年人，皆可降低其血漿 ET-1 濃度，進而對心血管系統產生有益的影響。
二、心血管疾病族群
中國學者劉香蘭、章嵐、楊華於2009年研究規律有氧運動對中老年輕度高血壓患
者循環內皮細胞（CEC）數量、內皮素-1（ET-1）和一氧化氮（NO）含量的影響，
以探討運動與血壓的相關機制。研究設計12名中老年輕度高血壓患者進行10週規律的 快走加高血壓體操運動(運動頻率：每週3-5次、運動強度：60%-70%最大心跳率、運 動時間：50分鐘)，分別於運動前後測試受試者循環內皮細胞數量、血漿ET-1和血清 NO的含量。研究結果發現：運動後循環內皮細胞數量減少；血漿ET-1含量降低；血
清NO含量升高；ET-1和NO的比值（ET-1/NO）降低。故中等強度的規律有氧運動訓 練對高血壓患者損傷的血管內皮結構和功能有一定程度的改善作用。
中國學者劉向輝、郝選明於 2010 年研究 16 週不同強度有氧運動訓練對 26 名原 發性高血壓患者血壓及血漿內皮素-1 的影響，研究設計分為兩組,分別進行中等強度 的持續有氧訓練（運動時間 40 分鐘、運動強度 60% HRR）和較大強度的間歇有氧訓
中國學者劉向輝、郝選明於 2010 年研究 16 週不同強度有氧運動訓練對 26 名原 發性高血壓患者血壓及血漿內皮素-1 的影響，研究設計分為兩組,分別進行中等強度 的持續有氧訓練（運動時間 40 分鐘、運動強度 60% HRR）和較大強度的間歇有氧訓