联邦政府资助的终末期肾病（ESRD）计划于1972年启动，目标是延长肾病患者的生命，使他们能够重返工作岗位。虽然透析延长了ESRD患者的生命，但它并没有产生预期的职业和身体康复程度。Ifudu等人的研究表明，超过三分之一的血液透析患者的Karnofsky评分低于70分，这意味着他们在没有帮助的情况下无法进行正常的日常生活活动。此外，在65岁以下且无明显残疾的慢性透析患者中，只有13%在家庭以外就业。最近人们认识到，自我报告的功能不佳与透析人群的生活质量降低和生存率下降有关。由于身体功能受损在透析患者中普遍存在，并深刻影响着他们的生活，因此了解这种虚弱的原因并能够衡量潜在的干预措施对改善这一人群的身体功能的影响是非常重要的。
导致透析患者身体功能不佳的潜在原因包括营养不良、缺乏运动、贫血、甲状旁腺功能亢进、尿毒症肌肉功能障碍，以及合并症，如心脏病或其他疾病。大量的可能性使得对这一人群身体功能的研究变得复杂。本综述概述了目前有关透析患者运动能力的知识状况，以及有氧运动训练和红细胞生成素治疗等干预措施的效果。此外，还回顾了目前研究ESRD患者运动能力的一些可用方法的不足之处。
运动能力和最大耗氧量
对CKD患者身体功能的研究在很大程度上依赖于最大耗氧量的测量，即VO2max。最大氧耗是衡量心肺功能的一个指标，与运动能力或一个人所能达到的最大用力程度直接相关。VO2max可在渐进式跑步机或自行车运动方案中测量。受试者戴上口罩，可以直接对排出的空气进行采样，并确定氧气和二氧化碳的含量和体积。通过这些测量，可以计算出耗氧量。耗氧量随着外部工作水平的增加而线性增加，直到在许多情况下达到一个高点，尽管继续运动也不再消耗氧气。这个高原点就是最大耗氧量。如果没有达到高点，那么在运动高峰期的摄氧量被称为VO2peak更为恰当。大约20%的普通人无法达到摄氧量的高点，但身体虚弱、条件差的人（包括患有ESRD的人）更不可能做到。因此，在ESRD人群中，对最大用力时耗氧量的大多数测量实际上是对VO2peak的测量。
一些团体通过测量VO2peak来研究ESRD患者的运动能力。几乎所有这些研究都表明，当ESRD患者与肾功能正常的久坐者的标准相比，VO2peak严重下降（图1）。一项针对尚未进行透析的CKD患者的研究显示，肌酐清除率和运动能力之间存在相关性，患者的肌酐清除率为3至32 ml/min。因此，运动能力随着肾功能的恶化而下降，在大多数病人达到ESRD时，运动能力会受到严重限制。这些研究的结果构成了客观证据，证实了这些病人和他们的护理人员所报告的主观虚弱情况。
然而，仅仅测量VO2peak并不能对运动能力差的机制得出任何确切的结论，因为ESRD患者的耗氧量有许多成分可能会发生改变。耗氧量（VO2）是由菲克方程定义的：VO2 = CO * (a - V)O2，其中CO指的是心输出量，(a-v)O2是动脉和静脉氧含量之差。VO2max受肌肉氧气输送和肌肉氧气利用的影响。氧气输送和氧气利用又取决于表1中所示的几个因素。有效的氧气输送需要高的血氧含量和充分的循环。动脉含氧量又取决于肺功能和血红蛋白浓度；而充分的循环需要良好的心脏功能，没有外周血管疾病，以及适当的重新分配血流到运动的肌肉。肌肉的氧利用受运动肌肉的质量、运动单元的数量和类型、肌细胞和毛细血管的接近程度、以及肌肉线粒体的数量和功能的影响。任何或所有这些系统的异常都可能导致最大氧含量和运动能力的降低。许多研究人员最初认为，氧气输送减少是透析患者运动能力差的最可能解释。
氧气输送受损在运动能力下降中的作用
为了阐明透析患者的VO2peak减少的机制，Moore等人测量了一组10名透析患者在自行车运动中的心输出量、心率、动脉和静脉氧含量以及VO2peak。他们发现，VO2peak只有年龄匹配的久坐对照对象预测值的39%。由于贫血，病人的动脉血氧含量是正常值的55%。此外，透析病人的最大心率只达到预测值的77%，因此最大心输出量很低。混合静脉氧含量略低于静止对照组的报告值，与运动员的报告值相似，但由于动脉氧含量低，(a-v)O2差值低于其他正常人的研究。由于透析受试者的静脉含氧量如此之低，因此得出结论，该组的氧提取是正常的，而VO2peak受到继发于贫血和心输出量减少（即中心因素）的氧输送的限制。
其他研究者评估了动脉血氧含量（血细胞比容）和肌肉功能（力量、功率）的测量之间的关系。尽管所研究的病人的血细胞比值范围很大，但这些小组中没有一个能够证明血细胞比值和VO2peak之间的关联性。然而，Diesel等人和Kettner-Melsheimer等人报告了肌肉力量和最大耗氧量之间的正相关关系。这些发现表明，贫血在透析患者的低运动能力中可能起的作用相对较小，而与肌肉氧利用有关的外周因素则更为重要。
由于红细胞生成素的广泛使用，可以直接评估改善贫血对透析患者运动能力的影响。许多研究考察了重组红细胞生成素使用后VO2peak的变化；结果见图2。尽管所有这些研究都报告了最大耗氧量的增加，但没有一项研究的结果与健康久坐者的预测值相当。此外，除一项研究外，所有的研究中，VO2peak的增加都小于载氧量的估计增加。如果中心因素是限制透析人群达到正常VO2peak的唯一原因，并且如果贫血的改善不伴随着氧气输送系统其他部分的恶化，那么贫血的改善应该导致VO2peak的直接比例增加。在红细胞生成素治疗后，最大心率没有变化，这表明氧气输送确实与动脉含氧量的增加成正比，而肌肉的氧利用没有增加到足以完全提取更高水平的输送氧气。因此，有人认为，当贫血严重时，氧气输送限制了VO2peak，但部分纠正贫血会“揭开”尿毒症肌肉缺陷的面具。
肌肉氧利用受损
恢复接近正常的血细胞比容不能使VO2peak增加到接近正常水平，这表明肌肉氧利用受损。支持透析患者肌肉缺陷的进一步证据来自于肌肉活检和肌肉能量代谢的研究。尿毒症患者的肌肉活检结果一致显示，肌肉纤维萎缩，毛细血管密度降低，线粒体异常。磁共振波谱（MRS）是一种无创技术，可以测量运动中的肌肉能量代谢。这种方法已被应用于ESRD人群的肌肉功能问题，并显示肌肉氧化能力降低。
MRS数据和肌肉活检研究的结果都不够具体，无法确定肌肉异常的机制。许多与尿毒症相关的代谢异常可能影响肌肉功能。具体的可能性包括肉碱缺乏、酸中毒、低钾血症、高钾血症、甲状旁腺功能亢进、透析不足导致的持续尿毒症，或透析过程本身的影响。所有这些因素都有可能导致ESRD患者的疲劳和肌肉功能障碍，但没有一个因素是单独造成这个问题的。然而，重要的是，要大力寻求可纠正的电和激素异常，并积极管理，为健康的肌肉功能提供最佳环境。补充肉碱对肌肉功能的影响目前正在一项多中心试验中进行研究。
除了许多可能的肌肉功能障碍的生化机制外，根据现有的结果不能排除肌肉血流异常。新的证据表明，肌肉血流减少可能是该人群中肌肉氧利用率低的部分原因。Bradley等人用胸腔测压法表明，透析患者和对照组受试者在休息时的小腿血流是相当的，但在自行车运动时，透析患者没有适当增加腿部的血流。Marrades等人用热稀释法和红细胞生成素前后的VO2peak检查腿部血流，发现红细胞生成素后看到的血红蛋白增加伴随着运动时腿部血流峰值的减少。他们认为，肌肉毛细血管密度的降低是限制透析患者VO2peak的最重要的异常现象，用促红细胞生成素治疗后肌肉血流的减少限制了氧气运输的预期收益。还有人报道，在使用红细胞生成素后，血清内皮素水平增加。因为内皮素是一种血管收缩剂，这可以为促红细胞生成素后腿部血流减少提供生理解释。然而，基线时毛细血管密度降低的相对贡献需要进一步研究。Painter等人的研究显示，肾移植后2个月内VO2peak明显增加，这个时间过程可能太快了，无法推测肌肉毛细血管密度增加可能是原因。
运动能力的降低是一个复杂的问题
尽管在研究透析患者运动能力下降的机制方面做了很多工作，但能得出的结论很少。尿毒症是一种复杂的状态，几乎影响到人类的每个器官系统。对透析患者运动的研究表明，伴随着VO2峰值的降低，VO2的许多决定因素也出现了异常。几乎可以肯定的是，运动能力的降低是一种多因素的紊乱，受患者的贫血程度、肌肉血流量、肌肉氧化能力和心肺功能水平的影响。肌肉功能和体能水平可能反过来受到营养状况、透析是否充分、甲状旁腺功能亢进和其他临床变量的影响。然而，现有的数据不允许准确评估这些因素的贡献或在这些方面的干预效果。
用红细胞生成素治疗贫血的结果突出了运动能力低下问题的复杂性，需要进行严格的研究以评估干预措施的效果。要想完全改善透析患者的衰弱状况，可能需要多种干预措施或针对运动能力中一个以上重要组成部分的干预措施。有氧运动训练是一种可以改善透析患者许多异常情况的干预措施，并且有研究调查了它对这一人群的影响。
有氧运动训练的效果
有氧运动训练可增加健康人的VO2max。造成这种改善的最重要的生理变化是增加每搏量，从而增加心输出量。然而，肌肉也会发生变化，包括肌肉线粒体数量的增加和单个肌肉纤维的氧化能力。因此，运动训练可能会改善许多导致透析患者低VO2peak的潜在生理异常（除贫血外）。
一些研究报告了有氧运动训练对透析患者的影响（图3）。运动训练的类型和持续时间是不同的（范围是8周到6个月），但所有的研究都是在同一人的训练后和训练前进行运动测试的比较。尽管并非所有的结果都达到了统计学意义，但大多数研究显示，运动训练后的VO2max有所提高，所有研究的平均增幅为16.4%（图3）。尽管这一VO2max的改善量与健康久坐者训练后的报告相当，但在任何研究中都没有导致VO2max的正常化，训练后的数值仍远远低于年龄匹配的久坐者的预测值。这些研究中包括的病人数量较少（范围是6到14个运动对象；共90个），运动时间和测量结果的变化，以及在许多情况下，缺乏适当的对照对象，限制了他们研究运动训练的任何其他潜在好处的能力。有一组研究报告说，训练后血细胞比容增加，但这一点在其他研究中没有重复。同样地，有些报告称血脂或血压控制有所改善，但在其他报告中没有，而且受试者总数太少，无法得出任何明确的结论。不幸的是，这些研究中很少考虑生活质量或其他功能结果。此外，作为结果测量的渐进式运动测试的严格性限制了这些研究只针对最健康的透析患者。由于这些原因，很难评估改善的VO2peak的临床相关性和普遍性。
这些研究确实提供了有关透析患者运动训练安全性的重要信息。所有的研究都排除了已知或怀疑有冠状动脉疾病的患者；但大多数的研究仅仅是根据病史、体检和心电图来进行。没有关于运动程序的不良反应的报告。另一个重要的考虑是在透析患者中进行运动训练的可行性。一项在“透析间歇期”每周进行三次运动训练的研究报告了被排除在研究范围之外的受试者人数。在174名透析患者中，有70人（40%）住得太远而无法参与，54人（31%）因为同时存在医疗问题而被排除。因此，只有50名患者（29%）仍有资格参与。虽然所有人都有机会参加，但实际上只有14人参加了。在参加运动计划的人中，只有50%的人遵守了一半以上的训练课程。因此，在非透析日进行运动训练可能是不实际的。Painter等人报告说，他们的运动训练计划的依从性要高得多，其中包括在透析治疗本身的第一个小时进行自行车运动。他们指出，患者对此有很好的耐受性，不影响透析治疗，并且使VO2max的变化与其他有氧运动研究中的变化相当。在ESRD前的患者中进行运动训练也被证明能使VO2peak有类似的增加，而不会加重肾功能障碍。
因此，有氧运动训练可以在透析治疗期间完成，而且一般来说是安全的。有氧运动训练能使透析患者和尚未透析的CKD患者的VO2peak适度增加。然而，需要进一步研究以确定观察到的VO2peak的改善是否具有临床意义和/或转化为身体功能的改善、生活质量的提高或心血管事件风险的降低。不幸的是，很明显，仅靠运动训练并不能完全扭转透析患者运动能力下降的特点。
VO2max是衡量透析患者身体功能的最佳指标吗？
通过测量VO2max的渐进式运动测试为透析患者的运动能力以及该群体运动耐力下降和身体功能不佳的原因提供了宝贵的信息。尽管VO2max可在各组间进行客观比较，但VO2max测量也有局限性。首先，许多透析患者不能进行最大运动量测试，因此只有相对健康的透析患者才能通过这种技术进行评估。其次，如果没有观察到耗氧量的高点期或VO2max的其他标准，那么测量值被称为VO2peak更为准确。许多ESRD患者的运动测试在达到真正的VO2max之前就因为腿部疲劳而停止。VO2peak的测量结果取决于努力程度，而且可能相当不稳定。此外，即使可以测量，VO2max的变化也可能不是评估干预效果的最佳测量方法。例如，健康受试者的运动训练导致VO2max增加不超过20%，而亚最大耐力可能增加100%以上。类似的差异可能也存在于ESRD患者身上。由于这一群体的身体适能水平很低，最大氧饱和度的小幅提高可能会转化为日常生活活动能力的大幅提高。因为大多数人只能维持需要其最大耗氧量的50%或更少的活动。据报道，ESRD患者的VO2max水平很低，因此许多基本的家务活动需要超过50%的VO2max，因此是非常困难的。促红细胞生成素试验为这种现象提供了一个具体的例子。使用红细胞生成素治疗后观察到的VO2max的小幅增加（图2）与患者报告的生活质量和进行ADL的能力的大幅改善不相称。
因此，VO2max与其他“高科技”方法一起，是评估ESRD患者运动能力的一个重要和有用的研究工具。然而，VO2max的变化可能不是衡量红细胞生成素和运动训练等干预措施所带来的身体功能全面改善的敏感指标。需要进一步研究开发和/或评估其他测量该人群身体功能的方法。这些方法可能包括身体功能和活动水平的问卷调查，较低水平的身体功能测试，如步行测试（参见Painter等人的《身体功能：定义、测量和期望》），以及更好地整合“高”和“低”技术方法。
结论
研究发现了透析患者运动耐力下降的多种可能原因，但对这一问题的全面理解仍然难以实现。用红细胞生成素纠正贫血后，VO2max的增加表明，贫血在运动能力下降中起了作用，但即使在红细胞生成素治疗后，VO2max仍明显低于预期水平。可能由于交感神经病变导致的心输出量减少也已被证实，特别是在血液透析患者中，他们的最大心率明显低于健康人。ll持续不间断腹膜透析的患者似乎能够达到正常心率，但最大耗氧量并不比血液透析患者高，这让人怀疑心输出量减少作为一个因果因素的重要性。有几个证据支持尿毒症肌病，包括肌肉活检研究、MRS，以及即使在治疗贫血后仍持续异常的VO2max。最后，肌肉血流减少也与此有关。因此，在ESRD患者中观察到的运动耐力下降是多因素的。重组红细胞生成素的广泛使用改善了这一人群的身体功能，但并没有消除这一问题。不运动（以及随后的身体功能下降）在这一人群中很常见，可能是尿毒症肌病的一个主要原因。事实上，无论它是否是因果关系，不运动很可能会加剧身体功能的限制，因此应尽可能地加以解决。应该鼓励患者保持运动，因为运动训练是安全的，而且可能会导致功能状态的改善。仍然需要进一步的研究来更好地确定心脏、肌肉和其他缺陷对ESRD患者身体虚弱的相对贡献。
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