运动训练作为心肺康复的基石，在维持心肺适能 (CRF) 和预防心血管疾病 (CVD) 方面维持着至关重要的作用。

长期规律的运动可引起心血管系统规律性的改变，如心肌肥厚、血管生成等适应性改变。而我们知道，心肌细胞在对病理状况下压力和（或）容量超负荷，以及多种生长因子和（或）激素的过度刺激也会产生心肌细胞结构和功能的改变，如病理性心肌肥厚。

规律运动引起的心脏肥大与病理性的心脏肥大有哪些不同呢？

· 概述 ·

心脏的主要功能是在正常状态与应激状态下，维持外周器官的血液灌注。为实现这一目标，心肌组织具有可塑性，能够响应外界环境的需求。

心肌肥厚（CH）的发生主要是为了应对前负荷和/或后负荷增加，以维持心输出量。其可分为生理性和病理性两类,还可根据心脏几何形态分为不同类型，即离心性肥大或向心性肥大。

两种肥大最初都是对心脏应激的一种适应性反应，但它们在潜在的分子机制、心脏表型和预后方面存在显著差异。

生理性肥大能够维持心脏功能的长期稳定，而病理性肥大则伴随不良心血管事件，包括心力衰竭、心律失常和死亡。

·一、触发机制的差异 ·

心脏最初会对额外的负荷或心脏损伤做出代偿反应，通过增大体积和质量来使心壁应力恢复正常，从而在静息状态下维持正常的心血管功能。

病理性心脏肥大

慢性心脏应激或损伤，例如压力或容量负荷过重（如高血压、瓣膜性心脏病）、心肌梗死或缺血，以及遗传性疾病，都可能导致心脏肥大。

在肥大的代偿阶段，心脏体积和质量的增加被认为伴随着生化、分子、结构和代谢的变化，以维持心脏功能。然而，随着时间的推移，慢性应激或疾病会导致心室扩张、收缩功能下降，并最终发展为心力衰竭。

生理性心脏肥大

生理性肥大的主要逻辑是适应机体良性生长、代谢优化与功能增强。因此，生长发育、妊娠以及运动训练是其主要的触发因素。

· 二、代谢的差异 ·

正常成年人的心脏每天消耗相当于其心脏自身重量15-20倍的三磷酸腺苷（ATP）。而线粒体是心肌细胞内负责生成 ATP 的细胞器，其至少占心肌细胞体积的30%,线粒体产生的ATP 使心肌细胞和心脏能够持续收缩。

由于心脏对能量的需求量巨大，其中大部分（60-90%）能量来源于线粒体。心脏的能量底物来源主要是脂肪酸（FA）氧化，葡萄糖和乳酸提供剩余的10-40%。随着心脏负荷、氧气供应和营养供应等条件的变化，心脏能够适应并依靠不同比例的底物作为ATP的来源，以确保持续产生能量。

病理性心脏肥大病理性心脏肥大会增加心脏负荷，需要更多 ATP 供能，同时还会延长氧气及其他底物的扩散距离，最终引发缺氧，因此会出现此类患者葡萄糖摄取增加、糖酵解速率上升，而 FA 氧化水平下降有关，并伴随着糖酵解和脂肪酸氧化相关转录蛋白的表达与活性改变，以此来紧急情况下避免缺氧的发生（1 份糖只需要 6 份氧，1 份脂肪却要 23 份氧），然而，多项研究发现，此时葡萄糖氧化并未同步增加，也就是说更多的是靠无氧氧化供能，此时能量生产效率大幅下降。

此外，线粒体能量传导和呼吸通路相关基因下调也会进一步影响供能。

生理性心脏肥大

此时脂肪酸转运体、脂肪酸结合蛋白、脂质代谢及呼吸通路相关基因表达上调，从而能更高效进行脂肪酸和葡萄糖氧化，以维持集体的能量供给。

·三、形态学的差异 ·

病理性心脏肥大

病理性肥大下心肌细胞生长模式失衡，初期以厚度增加为主，即向心性肥厚（室壁增厚、腔室缩小），后期转为以长度延长为主，逐步发展为心室腔扩张、室壁变薄，心脏整体结构比例失衡，失去正常形态。此时伴随明显间质纤维化和血管周围纤维化（疤痕组织堆积），心肌细胞存在死亡现象。

生理性心脏肥大

心肌细胞长度和宽度均衡增长，但整体增大程度温和（心脏质量仅增加 10%-20%），细胞排列整齐有序，无形态异常。此时无纤维化（无疤痕组织）、无心肌细胞死亡，心肌组织质地均匀，结构完整，仅单纯心肌细胞增大。

耐力运动引发 “离心性肥大”（心室腔扩大，同时室壁厚度协同增厚）；

力量训练引发 “向心性肥大”（室壁增厚，心室腔容积无明显变化）。

· 四、细胞动力学的差异 ·

病理性心脏增大病理性肥大下心肌细胞生长模式失衡，心肌细胞凋亡激活，存在明显细胞死亡现象；同时伴随血管周围及间质纤维化，正常心肌组织被疤痕组织替代。

同时钙调节蛋白基因表达改变，钙离子调节功能障碍，导致心室肌收缩无力、舒张异常，最终进展为心功能衰竭。因此其收缩功能在初期可代偿性维持但后期逐渐下降。

生理性心脏肥大 前面提到，生理性心脏肥厚发生时，心肌细胞以 “体积增大” 为主，无异常增殖（仅单个细胞长度和宽度均衡增长，心脏质量温和增（10%-20%），细胞数量不增多，生长模式协调。不伴随心肌细胞死亡，仅通过细胞体积增大实现心脏肥厚，组织完整性保持完好。

其次，钙调节蛋白基因表达稳定，钙离子调节功能增强，能精准协调心肌收缩与舒张，适配心脏负荷增加。

·五、基因表达的差异 ·

病理性心脏肥大病理性肥大的发生与遗传突变、表观遗传修饰及非编码RNA 调控密切相关，涉及基因表达重编程和胎儿基因再激活。

其中基因表达调控是区分心脏肥厚类型的关键，尤其是病理性肥厚常与明确的基因突变相关，遗传性心肌病分为 5 种形态亚型，分别是肥厚型心肌病、扩张型心肌病、限制型心肌病、致心律失常性右室心肌病和左室致密化不全心肌病。

肥厚型心肌病致病突变主要集中在肌节蛋白编码基因，这些基因变异会导致肌节中钙依赖性张力生成异常，最终引发病理性心脏肥厚，此外还会受遗传修饰、表观遗传调控及环境因素影响，进而改变疾病进展轨迹。

生理性心脏肥大无基因突变，仅为基因表达量的良性调整（如胎儿基因不变或下调），以适配生理需求，无不良结局，可逆性强

Q1初期虽都是 “代偿性肥大”，为什么有的会进展成病理性肥大，而有的是生理性肥大？

答：生理性与病理性心脏肥厚的关键决定因素是上游刺激的性质及下游信号通路，而非心脏承受应激的时长本身 。

1生理性心脏肥大的良性刺激

生理性心脏肥大的核心刺激源包括

自然生理过程中心脏正常生长发育、妊娠；

运动相关刺激：重复性耐力运动（如游泳、跑步）引发容量负荷增加，导致离心性生理性肥厚；力量训练（如举重）引发压力负荷增加，导致向心性生理性肥厚。

这些刺激本身具有 “适应性” 属性，通过良性信号通路驱动心肌细胞均衡生长，维持甚至增强心功能，不会对心脏造成损伤。

2生理性肥大下游的信号通路

在生理范围内，胰岛素、胰岛素样生长因子1和甲状腺激素等生长激素以及机械力通过激活 PI3K、Akt、AMP 激活蛋白激酶和mTOR等多种信号通路诱导生理性心脏肥大。

IGF-1/PI3K/AKT–mTOR通路：胰岛素和胰岛素样生长因子1（IGF1）调控心脏包括细胞生长、增殖、分化、凋亡、收缩功能及代谢过程，在这里主要是起促进蛋白合成、生长（增大而非增殖）、抗凋亡的作用。运动员的生理性心脏肥厚，与运动诱导的血清 IGF1 水平升高相关，而心力衰竭患者中普遍存在胰岛素抵抗现象。

VEGF-PDGF-HIF1α 通路：毛细血管密度是决定心脏向生理性或病理性肥厚发展的关键因素,而血管内皮生长因子（VEGF）是维持心肌毛细血管密度的核心血管生成分子。

在生理性肥厚中，毛细血管网络会随心肌细胞生长成比例增加，为心肌提供充足的营养和氧气；而在病理性肥厚中，毛细血管密度和冠脉血流储备不足以支撑心肌生长，最终导致心肌缺氧和营养缺乏。

甲状腺激素（T3）通路：甲状腺激素通过与甲状腺激素受体（TRα 和 TRβ）结合发挥生物学效应，甲状腺激素 - TR 信号通路参与调控心脏收缩功能、结构及电生理特性。甲状腺激素是否能促进成人生理性心肌肥厚仍存在争议。

但在出生后可以观察到，儿童体内甲状腺激素水平显著升高，并通过激活p38MAPK 和 PI3K/Akt/mTOR 信号通路，促进新生儿心肌细胞的生理性生长。且在心肌梗死所致的大鼠病理性肥厚模型中，甲状腺激素可改变心脏几何形态并改善心脏收缩功能，可将病理性心肌肥厚转化为生理性心肌肥厚。

NO-cGMP-PKG 通路：一氧化氮（NO）是运动诱导性心脏肥厚的关键介导因子。运动可刺激内皮细胞中的 β₃肾上腺素能受体，进而促进内皮型一氧化氮合酶（eNOS）磷酸化，而 eNOS 正是生成 NO 的核心酶类。最终可优化 Ca²⁺循环，增强心肌收缩与舒张协调性；同时磷酸化血管平滑肌细胞内的肌球蛋白轻链磷酸酶，扩张血管，降低心脏后负荷。

AMPK-PGC1α-ERRα 通路：运动等生理刺激导致心肌能量需求增加AMPK 通路可上调线粒体转录因子 A和线粒体呼吸链复合物相关基因表达，促进线粒体增殖及氧化磷酸化效率提升。

3病理性肥大的刺激信号

病理性心脏肥大是损伤性刺激导致的代偿性重构，因此其刺激源来自多种的病理变化：

慢性疾病相关：慢性高血压、主动脉瓣狭窄、二尖瓣/主动脉瓣反流、心肌梗死（MI）；

代谢/存储疾病：脂质、糖原或错误折叠蛋白存储疾病；

基因相关：肌节蛋白编码基因突变引发的遗传性心肌病（如肥厚型心肌病 HCM）；

重要合并症：肥胖、糖尿病。

其信号具有“炎症+氧化应激+神经内分泌持续激活”类似逻辑。

神经内分泌激素激活：慢性高血压、瓣膜病等病理状态引发神经内分泌系统过度激活，血管紧张素 II（Ang II）、内皮素 1（ET-1）、儿茶酚胺等激素释放增加

机械应力传导：压力负荷（如主动脉瓣狭窄）或容量负荷（如瓣膜反流）通过心肌细胞表面的机械敏感通道

4病理性肥大下游的信号通路

在“炎症+氧化应激+神经内分泌持续激活”过程中可激活以下下游信号。

神经内分泌激素与机械力：血管紧张素 II、内皮素 1、儿茶酚胺等神经内分泌激素，以及机械力是心脏病理性增大的触发因素。它们直接或间接增加活性氧（ROS）产生和心肌代谢中间产物蓄积，进而诱导细胞死亡、纤维化和线粒体功能障碍。如肾上腺素能系统过度刺激会通过 cAMP-PKA/GRK5/EPAC1 通路，引发 β 受体脱敏、钙信号紊乱和基因表达异常，最终导致病理性肥厚和心衰。

利钠肽通路:病理性刺激会诱导利钠肽（包括心房利钠肽 ANP、脑利钠肽 BNP）的编码基因表达。结合NPR1 → 激活鸟苷酸环化酶 → 生成 cGMP → 激活 PKG，以抑制细胞生长、抗病理性肥厚但在心肌肥厚和心力衰竭中 NPR 会脱敏。

G 蛋白偶联受体激酶（GRKs）：与 β- 肾上腺素能受体（β-AR）脱敏、心肌肥厚、胰岛素抵抗、细胞死亡和线粒体功能障碍相关。

mTOR 通路：心肌细胞生长伴随蛋白质合成增加或降解减少。mTOR是一种丝氨酸 / 苏氨酸蛋白激酶,可通过调控蛋白质合成与降解，协调生长因子信号、营养物质（氨基酸）供应与细胞代谢及生长之间的平衡。

在生理性和病理性肥厚的发生过程中，mTORC1 会响应生化、机械及代谢信号而激活。通过 mTORC1（促蛋白合成）和 mTORC2（抗凋亡）的协同与拮抗调控心脏适应；生理状态下适度激活有益，病理状态下 mTORC1 持续激活而抑制自噬、破坏蛋白质质量控制机制而具有危害性。

此外，自噬抑制导致受损线粒体积累，ROS 生成增加，进一步放大氧化应激损伤

非心肌细胞与免疫细胞旁分泌调控：心肌细胞损伤或应激状态下，巨噬细胞、肥大细胞等免疫细胞及成纤维细胞释放细胞因子（如 TNF-α、IL-6）、成纤维细胞生长因子（FGFs）、C1q/TNF 相关蛋白 9（CTRP9），通过旁分泌方式进一步放大促肥厚、促纤维化信号，形成 “心肌细胞 - 非心肌细胞” 交叉激活环路。

Q2运动改善病理性心脏肥大的机制是什么？

基于前文的信号通路可以理解：运动训练可通过激活生理性信号通路、抑制病理性信号网络、修复代谢与结构紊乱，将 “失衡的病理重构” 逆转至 有序的生理适应。

如运动触发胰岛素样生长因子 1（IGF1）、一氧化氮（NO）等良性信号促进心肌细胞 均衡生长，抑制促凋亡、促纤维化的病理信号。

减少心肌炎症因子（TNF-α、IL-6）释放，抑制 NF-κB、p38/JNK 等应激通路激活

其次激活 AMPK-PGC1α 通路，促进线粒体增殖和功能修复，上调脂肪酸氧化酶（如 CPT1b）和葡萄糖转运体（GLUT4）表达，继而优化供能。

此外，运动通过刺激 β₃肾上腺素能受体，启动 eNOS-NO-PKG 信号轴，最终实现对病理性肥厚的抑制，这也是运动发挥心脏保护作用的重要机制之一。其信号通路为运动 → β₃肾上腺素能受体（内皮细胞）→ eNOS 磷酸化→ 生成 NO → 激活 sGC → 升高 cGMP → 激活 PKG → 启动 RGS2/RGS4 → 抑制 GPCR 信号 → 拮抗病理性肥厚等。

Q3运动量越大越健康吗？

运动改善心血管健康的益处已经有充分的证据。但剧烈耐力运动的影响很久以来便存在争议，从目前的流行病学证据到近期心脏影像学研究结果。总体而言，终身坚持高强度耐力运动具有心脏保护作用，但也有证据提到高强度耐力运动对心脏等部位可能存在的潜在伤害。

比如长期跑马拉松、玩铁人三项这类运动，可能让运动员的心脏出现心肌纤维化、冠状动脉钙化等问题，42%-53% 的资深耐力运动员都有钙化性冠心病，虽然斑块多为稳定的钙化斑块，是否会增加未来急性冠心病风险？

其次，部分研究发现，剧烈耐力运动后，运动员可能出现短暂的心脏功能下降（如射血分数轻微降低），或血液中肌钙蛋白、BNP 等 “心脏损伤标志物” 暂时升高。目前争议的核心是：这种 “短暂异常” 是心脏的 “正常应激反应”（就像肌肉运动后酸痛，休息后可恢复），还是长期损伤的 “早期信号”？需要明确其发生规律（比如持续多久、多久出现一次）和临床意义（是否与未来心衰、心律失常相关）。

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