За последние 50 лет, прошедшие со времен новаторской работы проф. J. Morris и соавт. [1], многочисленные проспективные эпидемиологические исследования неизменно показывали обратную зависимость между физической активностью и ишемической болезнью сердца (ИБС). Доказательства роли физической активности и тренировок в предотвращении ИБС неоспоримы [2]. Физическая активность во время отдыха связана с 30—50% снижением риска развития ИБС, причем взаимосвязь эта дозозависимая [3]. Рандомизированные исследования показали, что физическая активность воздействует на такие факторы риска развития атеросклероза, как ожирение, инсулинорезистентность, артериальное давление (АД) и липидный состав крови [4]. Малоподвижный образ жизни сейчас считается одним из главных факторов риска развития ИБС. По мере увеличения в большинстве стран распространенности ожирения и малоподвижного образа жизни на повестке дня в большинстве правительственных инициатив по охране здоровья уже многие годы стоит продвижение физической активности [5, 6]. В этой статье рассматриваются сердечно-сосудистые эффекты физической активности и тренировок и их влияние на состояние сердечно-сосудистой системы (ССС) и смертность.

Физическая активность — любые производимые скелетными мышцами движения тела, которые приводят к расходу энергии больше, чем в покое.

Тренировка (упражнение) — один из видов физической активности, который спланирован, структурирован, повторяем и направлен на улучшение или поддержание физической формы.

Физическая форма (тренированность) включает кардиореспираторную выносливость, мышечную силу, состав тела и гибкость и подразумевает набор качеств, которые люди имеют или добиваются и которые относятся к способности заниматься физической активностью. При определении количества физической активности или упражнений существует важная взаимосвязь между общей дозой активности и интенсивностью, с которой активность осуществляется.

Доза относится к общему количеству энергии, затраченной при физической активности, в то время как интенсивность отражает степень энерготрат во время такой активности. Интенсивность может быть определена в абсолютном или относительном выражении. Абсолютная интенсивность отражает степень энерготрат во время упражнения и обычно выражается в метаболических эквивалентах, или MET, где 1 MET равен обмену веществ в покое ~ 3,5 мл O₂ · кг^-1 · мин^-1. Относительная интенсивность относится к проценту аэробной мощности, утилизируемой во время упражнений, и выражается в процентах от максимальной частоты сердечных сокращений или в процентах от VO₂max. Активность умеренной интенсивности — это та, которая выполняется при относительной интенсивности 40—60% VO₂max (или абсолютной интенсивности в 4—6 METs). Активность высокой интенсивности — это та, которая выполняется при относительной интенсивности >60% VO₂max (или абсолютной интенсивности >6 METs).

За прошедшие несколько десятилетий в многочисленных крупных когортных исследованиях пытались количественно определить защитное влияние физической активности на сердечно-сосудистую смертность и общую летальность. Чтобы определить риск, связанный с сидячим образом жизни и у мужчин, и у женщин, в этих больших когортных исследованиях использовали субъективную оценку физической активности, объективную оценку физической тренированности, учитывали повседневную активность и систематические тренировки. Первые научные доказательства, касающиеся благоприятного воздействия физического труда, опубликованы J. Morris [1] в 1953 г. Он изучал частоту развития ИБС у мужчин, работающих на лондонских автобусах. Автор четко показал, что у кондукторов среднего возраста заболеваемость ИБС была меньше, чем у ровесников среди малоподвижных водителей. В 1975 г. R. Paffenbarger и соавт. [7] выявили похожую взаимосвязь между трудовой деятельностью и смертностью от ИБС у докеров по сравнению с офисными работниками. Значимая связь между физической активностью во время отдыха и смертностью показана в финском когортном исследовании близнецов (Finnish Twin Cohort Study) [8]. В нем изучалась взаимосвязь физической активности во время отдыха и смертности в отношении к семейным здоровым привычкам, приобретенным в детстве, и факторам, которые могут позволить некоторым достичь более высокого уровня тренированности. Отношение риска (ОР) смерти, нормализованное по возрасту и полу, составило 0,71 (при 95% доверительном интервале — ДИ от 0,6 до 0,81) для иногда тренирующихся и 0,57 (при 95% ДИ от 0,45 до 0,74) для постоянно тренирующихся по сравнению с теми, кто вел малоподвижный образ жизни. Благоприятный эффект физической активности сохранялся после учета других факторов риска смерти. Главный результат исследования заключается в том, что физическая активность во время отдыха связана со снижением смертности, даже после учета наследственных и других семейных факторов.

В дальнейшем исследования, проведенные в группе из более 1000 человек, четко показали, что чем выше уровень физической тренированности, тем меньше вероятность преждевременной смерти от сердечно-сосудистого заболевания (ССЗ) [9]. J. Myers и соавт. [10] наблюдали 6213 мужчин, направленных на тредмил-тест по клиническим показаниям, в течение 6,2±3,7 года. Обследуемые были разделены на 2 группы: у 3679 нагрузочная проба была положительная и/или в анамнезе имелась ИБС, а у 2534 — нормальная нагрузочная проба, в анамнезе указаний на ИБС не было. Оцениваемым исходом была смерть от любых причин. После поправки на возраст максимальная переносимость физических нагрузок, измеренная в метаболических эквивалентах, была самым значимым прогностическим фактором риска смерти как у здоровых лиц, так и у лиц с заболеванием ССС (см. рисунок).

Необходимо отметить, что переносимость физических нагрузок для мужчин оказалась более мощным прогностическим фактором, чем любые другие факторы риска развития ИБС. В наиболее крупном и важном метаанализе исследований физической активности и состояния ССС показано, что защитный эффект физической активности реализуется в широких возрастных рамках независимо от возраста, пола и расовой/этнической принадлежности и приводит к среднему снижению смертности примерно на 30% [11]. На основании этих исследований все главные сердечно-сосудистые профессиональные общества во всем мире сделали физическую активность (по крайней мере, 30 мин аэробной нагрузки умеренной интенсивности 7 дней в неделю, минимум 5 дней) частью своих методических указаний по профилактике ССЗ (I класс рекомендаций).

Научные данные четко свидетельствуют о том, что физическая активность имеет выраженное благоприятное воздействие не только на переносимость физических нагрузок, поведение и качество жизни, но также и на обмен веществ, состав тела, рост коллатеральных сосудов и мобилизацию эндотелиальных клеток-предшественников. Положительное и защитное действие тренировок на ССС опосредуется, главным образом, через эндотелий, вегетативную нервную систему (ВНС), систему свертывания крови, а также через противовоспалительное действие.

Один из самых важных эффектов регулярных физических нагрузок на молекулярном уровне — абсолютное увеличение концентрации в сосудистой стенке оксида азота (NO). Оксид азота отвечает за вазодилатацию, которая приводит к снижению периферического сопротивления и увеличению перфузии. Эндотелиальная синтаза оксида азота (eNOS), главный источник NO, активируется при увеличении напряжения тока крови на сосудистую стенку на фоне физической нагрузки. В этом участвует сложная система внутриклеточного регулирования — ацетилирование, фосфорилирование и перенос eNOS в кавеолы. Нагрузки и повышенное напряжение тока крови повышают активность eNOS как в клеточной культуре, так и в исследованиях на животных и у человека. В недавней обзорной статье суммированы данные о молекулярных изменениях, которые происходят в сосудистой системе в ответ на физические упражнения [12].

Считается, что многие из главных эффектов физических тренировок на ССС опосредованы их действием на тщательно организованное взаимодействие между симпатической и парасимпатической частями ВНС. В частности, показано, что физические упражнения увеличивают парасимпатический тонус в покое и снижают симпатический тонус и у людей, и у животных [13]. Замедленное восстановление частоты сердечных сокращений (ЧСС) после нагрузки отражает сниженный парасимпатический тонус и имеет доказанное прогностическое значение в различных популяциях больных. Это влияние на прогноз не зависит от переносимости нагрузок, наличия ишемии и результатов коронарографии. Положительные изменения в ВНС на фоне физических упражнений отмечаются и у здоровых людей, и у больных с сердечной недостаточностью и острым инфарктом миокарда (ИМ) [14].

Уже более 80 лет известно о взаимосвязи между тренировками и различными показателями свертывающей системы крови. Взаимосвязь упражнений и гемостаза заслуживает внимания, поскольку механизмы гемостаза вовлечены в патогенез ИБС и на них воздействует терапия. Физическая активность повышает в плазме активность тканевого активатора плазминогена (tPA) и тем самым фибринолиз, снижает активность ингибитора-1 активатора плазминогена (PAI-1), активность фибриногена, факторов свертывания VII и IX, фактора Виллебранда и уровень D-димера. Показано, что даже однократная тренировка в виде ходьбы усиливает эндогенный фибринолиз путем повышения активности tPA в плазме и снижения активности PAI-1 [15].

Известна стойкая взаимосвязь тренированности и концентрации С-реактивного белка. Высокая переносимость нагрузок коррелирует с низким уровнем С-реактивного белка [16]. Данные получены в ходе поперечных исследований у здоровых людей. Благоприятное воздействие физических упражнений и тренированности также показано для таких маркеров воспаления, как интерлейкин-6, α-фактор некроза опухоли, миелопероксидаза, ассоциированная с липопротеином фосфолипаза А2, матричная металлопротеиназа-9 и др. [17]. Вторичная профилактика при реабилитации кардиологических больных, основанная на физических тренировках, также приводила к уменьшению воспаления, что наглядно показано с помощью значительного снижения уровня С-реактивного белка независимо от массы тела и уровня холестерина в крови [18].

Отсутствие физической активности усиливает окислительный стресс, дисфункцию эндотелия и выраженность атеросклероза [19], в то время как регулярные нагрузки предотвращают эти негативные явления. Физическая активность также помогает воздействовать на многие известные факторы риска развития атеросклероза, включая повышенное АД, резистентность к инсулину и нарушение толерантности к глюкозе, высокий уровень триглицеридов, низкий уровень липопротеидов высокой плотности и ожирение. Упражнения в сочетании со снижением массы тела могут понижать содержание липопротеидов низкой плотности и ограничивать снижение липопротеидов высокой плотности, которое часто встречается при снижении содержания в рационе насыщенных жиров. На фоне ожирения повышенная доставка жирных кислот в миоциты повреждает механизмы регуляции системы инсулина. Резистентность к инсулину в мышцах приводит к генерализованной резистентности к инсулину и повышенному высвобождению жирных кислот из жировой ткани. Печень синтезирует и выделяет повышенное количество триглицеридов и аполипопротеина B в виде липопротеинов очень низкой плотности. При повышенном уровне триглицеридов в липопротеинах очень низкой плотности они обмениваются на холестериловые эфиры в липопротеидах низкой плотности и липопротеидах высокой плотности. Последующий липолиз приводит к уменьшению размера частиц. Упражнения могут частично вызывать обратное развитие этих нарушений путем перенаправления жирных кислот в мышцах по пути митохондриального окисления. Другие механизмы изменений липопротеидов высокой и низкой плотности включают увеличение активности липопротеидлипазы и снижение печеночной липазы и белка-переносчика эфиров холестерина CETP [20].

Воздействие физических упражнений на АД в покое изучалось в 44 рандомизированных контролируемых исследованиях [21]. Среднее уменьшение систолического и диастолического АД составляло 3,4 и 2,4 мм рт.ст. соответственно. Уровень АД в покое является важным определяющим фактором эффекта тренировок. Среднее систолическое и диастолическое АД снижалось на 2,6 и 1,8 мм рт.ст. у здоровых и на 7,4 и 5,8 мм рт.ст. у больных с артериальной гипертензией. Это указывает на то, что физические упражнения могут служить в качестве единственного вида лечения у больных с умеренной артериальной гипертензией. Связи между частотой тренировок, продолжительностью или интенсивностью и величиной снижения АД не показано. Это свидетельствует о том, что дозозависимая кривая для упражнений и АД плоская.

В нескольких исследованиях изучено дополнительное действие тренировок на отказ от курения [22]. Через 2 мес длительный отказ от курения может быть достигнут примерно у 20% больных в группе тренировок по сравнению с 10% в контрольной группе, а через 12 мес наблюдения — у 12 и 5% соответственно. Эти результаты предварительные, однако они позволяют полагать, что физическая активность облегчает полное прекращение курения, увеличивая долю отказавшихся от курения сразу.

Эндотелиальные клетки-предшественники (EPCs) и мезенхимальные стволовые клетки (MSCs) обладают способностью к стимуляции регенерации сосудов и восстановлению эндотелия [23]. Существуют веские доказательства того, что физические упражнения мобилизуют EPCs из костного мозга, улучшая и функциональную способность этих клеток. Сниженную способность EPCs обнаруживают с увеличением возраста, числа факторов риска и при наличии ИБС. При этом EPCs мобилизуются ишемией, упражнениями, хемокинами и цитокинами (например, при сосудистой травме или остром ИМ), ангиогенным фактором роста VEGF и ингибиторами редуктазы HMG-CoA. Главный механизм мобилизации EPC из костного мозга, судя по всему, зависит от активации eNOS при наличии нескольких мобилизующих факторов, таких как VEGF или плацентарный фактор роста.

Увеличение жесткости сосудов связано с такими заболеваниями, как систолическая артериальная гипертензия, гипертрофия левого желудочка и застойная сердечная недостаточность. Клинические исследования показали, что жесткость сосудов ниже у тех, кто выполняет регулярные физические упражнения, по сравнению с теми, кто ведет малоподвижный образ жизни [24, 25]. Несмотря на явный положительный эффект аэробных тренировок, его молекулярные механизмы до конца неясны. Главную роль в повышении жесткости артерий играют структурные изменения, в частности, касающиеся коллагена и эластина. Однако результаты исследований воздействия физических тренировок на эти структурные компоненты противоречивы. Тем не менее в клинических исследованиях показано снижение жесткости аорты после тренировок на выносливость у больных гипертонической болезнью [26] и ИБС [27].

В контексте первичной профилактики ССЗ существует зависимость между уровнем физической активности и риском развития ИБС [28]. Высокий уровень физической активности, по-видимому, умеренно снижает относительный риск развития ИБС, тогда как небольшая физическая активность все же лучше, чем ничего. В рамках вторичной профилактики показано, что 12-месячная программа физических тренировок/физической активности замедляют прогрессирование атеросклероза коронарных артерий у пациентов с ИБС. Более высокие уровни физических тренировок/физической активности связывают с прекращением прогрессирования коронарного атеросклероза или даже его регрессом [12]. Кроме того, более высокие уровни физических нагрузок и тренированности снижают общую и сердечно-сосудистую смертность. Пиковая переносимость аэробных физических нагрузок служит наиболее сильным независимым прогностическим фактором смертности по сравнению с другими факторами риска, как в здоровой популяции, так и среди больных ИБС [10]. Установлено, что пиковое потребление кислорода (VО2 peak), которое напрямую отражает пиковую толерантность к аэробным физическим нагрузкам, является среди прочих наилучшим прогностическим фактором общей и сердечно-сосудистой смертности у пациентов с установленной ИБС [29]. Эти данные указывают на то, что прирост VО2 peak в ходе тренировок предполагает не только увеличение толерантности к нагрузкам, но и повышение выживаемости. Гемодинамически обусловленное напряжение тока крови является связующим звеном между интенсивностью нагрузки и сложными механизмами внутриклеточной регуляции. В исследованиях на клеточных культурах, животных и у человека показано, что возрастание интенсивности нагрузки приводит к увеличению напряжения тока крови и регулирует активность эндотелиальной eNOS [12].

Современные рекомендации по кардиореабилитации и физическим тренировкам для пациентов с ИБС и хронической сердечной недостаточностью (ХСН) рекомендуют аэробные нагрузки умеренной интенсивности при достижении 50—80% (чаще всего 75—80%) от пиковой ЧСС. При этом в одной из работ продемонстрированы возможности аэробных интервальных тренировок высокой интенсивности (90—95% от пикового ЧСС) из 4 циклов по 4 мин у пациентов с ХСН [30]. Через 3 мес тренировок прирост пикового VO₂ в группе тренировок высокой интенсивности был выше, чем в группе тренировок с умеренной постоянной нагрузкой (+46% против +14%). Это исследование вызвало бурные дебаты относительно выбора оптимального режима и интенсивности тренировок. Помимо больных с ХСН доказано, что аэробные интервальные тренировки могут быть полезны для пациентов с ожирением, ИБС, тяжелой хронической обструктивной болезнью легких и метаболическим синдромом. Тем не менее обоснованность назначения интервальных тренировок высокой интенсивности пациентам с ХСН должна быть подтверждена в крупных многоцентровых исследованиях.

Кардиореабилитация больных, перенесших острые коронарные события или страдающих ХСН, приводит к снижению общей и сердечно-сосудистой смертности. При этом важно отметить, что кардиореабилитация также является экономически эффективной медицинской технологией, позволяющей повысить переносимость физических нагрузок и улучшить психологическое здоровье таких пациентов [31—39]. Несмотря на значительное количество профессиональных рекомендаций по профилактике ССЗ, стратегии, нацеленные на профилактику, по-прежнему недостаточно активно внедряются в ежедневную клиническую практику. В различных регионах Европы всего около ¹/₃ больных с ИБС участвуют в тех или иных программах реабилитации [40].

Физические упражнения служат краеугольным камнем кардиореабилитации; они оказывают прямое действие на миокард и коронарные сосуды. Тем не менее данные ряда обзоров по реабилитации больных ИБС подтверждают гипотезу о том, что снижение смертности может быть также связано с тем, что на фоне физических упражнений снижается интенсивность влияния и число факторов риска развития атеросклероза [41]. Наиболее поздний и всеобъемлющий метаанализ объединил результаты рандомизированных контролируемых исследований по физической реабилитации [42]. Работы включали мужчин и женщин всех возрастов, перенесших ИМ, АКШ и коронарную ангиопластику, страдающих от стенокардии или имеющих коронарный атеросклероз по данным ангиографии. Этот обзор позволил проанализировать 47 исследований, включивших 10 794 пациента, которые были рандомизированы в группу физической реабилитации либо обычного лечения. В конце среднего и длительного периода наблюдения (12 мес и более) в группе физической кардиореабилитации наблюдалось снижение общей и сердечно-сосудистой смертности (ОР 0,87 при 95% ДИ от 0,75 до 0,99 и 0,74 при 95% ДИ от 0,63 до 0,87 соответственно), а в конце краткосрочного периода наблюдения (менее 12 мес) — уменьшение числа повторных госпитализаций (ОР 0,96 при 95% ДИ от 0,51 до 0,93). При этом существенной гетерогенности между результатами отдельных исследований не отмечено. Кардиореабилитация не снижала риск развития повторного ИМ, АКШ и ангиопластики.

В последнее время опубликовано несколько обсервационных исследований, касающихся связи между участием в программах кардиореабилитации и прогнозом течения ССЗ у пациентов, перенесших ИМ и ангиопластику, а также пожилых пациентов с ИБС [43—51]. В крупном анализе J. Suaya и соавт. [46], включившем 600 000 пациентов с ИБС в возрасте старше 65 лет, показано 21—34% снижение 5-летней смертности больных, участвующих в программе кардиореабилитации (Medicare), при сравнении их с пациентами, не участвующими в данной программе [41]. К сожалению, остается неясным влияние физических упражнений на наблюдаемое снижение смертности в данной мультидисциплинарной программе реабилитации. В другом исследовании проанализирована связь между числом сеансов кардиореабилитации и 4-летним риском смерти и ИМ среди пожилых пациентов с ИБС [47]. В результате исследования авторами отмечена обратная связь между количеством и интенсивностью тренировок и риском смерти и ИМ. Схожие результаты получены группой канадских авторов. В проспективном когортном исследовании В. Martin и соавт. [48] показано, что у пациентов, участвующих в программах кардиореабилитации (n=2900), риск смерти (скорректированное ОР 0,59), госпитализации по всем причинам (скорректированное ОР 0,68) и госпитализации по поводу ССЗ (скорректированное ОР 0,68) ниже, чем в контрольной группе. Наиболее поздние исследования показывают, что участие в программах кардиореабилитации служит независимым прогностическим фактором снижения смертности у больных, перенесших чрескожную ангиопластику [51] и АКШ, и снижения риска повторного развития ИМ у больных, перенесших АКШ [51—53].

Регулярные тренировки и физическая активность оказывают защитное действие в отношении основных сердечно-сосудистых осложнений. Однако непосредственно во время интенсивной физической тренировки риск внезапной сердечной смерти (ВСС) и ИМ временно возрастает. К сожалению, подобная информация гораздо шире освещается в прессе, чем информация о пользе от тренировок или физической активности [54]. При анализе 1228 случаев нефатального острого ИМ установлено, что у 5% больных он был, вероятно, спровоцирован тяжелой нагрузкой [55]. Тем не менее ежегодная частота случаев ВСС, связанных с физической нагрузкой, у исходно здоровых лиц составляет лишь 5,4 на 100 тыс. Однако среди мужчин, ведущих малоподвижный образ жизни, риск ВСС во время нагрузки возрастает в 56 раз по сравнению с состоянием покоя, в то время как у физически активных мужчин он увеличивается лишь в 5 раз. Риск развития ИМ во время тренировки по сравнению с состоянием покоя возрастает в 2,6 раза, что более характерно для людей, ведущих относительно малоподвижный образ жизни, чем для людей, регулярно занимающихся физическими упражнениями. В то же время у женщин риск ВСС во время интенсивной нагрузки значительно меньше, чем у мужчин. У пациентов, участвовавших в программах кардиореабилитации, частота остановки сердца, развития острого ИМ и сердечной смерти на 1 млн часов тренировок составила лишь 8,6, 4,5 и 1,3 случая соответственно. За последние 10—20 лет отмечается тенденция к снижению риска ВСС во время прохождения программ кардиореабилитации вследствие улучшения лечения за счет реваскуляризаций, назначения статинов и появления более эффективных антитромботических препаратов.

Накопленные за последние десятилетия научные данные доказали бесспорную роль физических нагрузок и регулярных упражнений в профилактике и лечении ССЗ. Немногие стратегии лечения были исследованы столь же тщательно и на больших популяциях пациентов, как регулярные физические нагрузки. Физические упражнения оказывают прямое благоприятное воздействие на сердце и коронарные сосуды, обусловленное улучшением функции эндотелия и сосудистого тонуса, нормализацией процессов коагуляции и уменьшением количества факторов свертывания и воспалительных маркеров, ростом коллатералей коронарных артерий и активизацией эндотелиальных клеток-предшественников. Снижение смертности, наблюдаемое среди лиц, участвующих в программах кардиореабилитации, также может быть опосредовано улучшением профиля факторов риска развития атеросклероза. Вследствие этого концепция поддержания физической активности и регулярных тренировок поддерживается большинством национальных программ здоровья по первичной и вторичной профилактике ССЗ.

В большинстве национальных и международных рекомендаций указано, что физическая активность обладает уровнем доказательности класса IВ в отношении первичной профилактики, уровнем доказательности IA для всех способных тренироваться больных, перенесших острый коронарный синдром, коронарную ангиопластику, аортокоронарное шунтирование или страдающих периферическим атеросклерозом, а также уровнем доказательности IB для больных со стабильной стенокардией.