心肺耐力與代謝綜合征的劑量—效應關系研究

林家仕，嚴 翊，蘇 浩，趙 巖，郭 嫻，謝敏豪

(1.集美大學體育學院，福建 廈門 361021;2.北京體育大學運動人體科學學院，北京 100084)

隨著人們生活水平的提高，代謝綜合征(MS)的發病率快速增長，并伴隨著其他心血管疾病的發病率顯著上升，目前已成為世界公認的公共性衛生問題。國外大量的橫斷面調查研究認為［1］，中等至大強度的體力活動有利于降低代謝綜合征的發病率，并表現出劑量—效應關系。因此學者們［2-4］認為代謝綜合征與心肺耐力水平之間存在著密切關系。目前，我國針對心肺耐力水平與代謝綜合征相關性的研究仍然較少。本文通過對40—49 歲的中年人群進行橫斷面調查，探討心肺耐力水平與代謝綜合征相關風險因素之間的劑量—效應關系，為論證心肺耐力在改善代謝綜合征提供實驗依據。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

所有的受試對象要求無嚴重的心血管和肺臟方面的癥狀，其年齡為40—49 歲城市居民的中年男性246 名。

1.2 研究方法

1.2.1 心肺耐力(CRF) 測試：

以VO2max 作為CRF 的評定標準，采用兩種測試方法:1)直接測定法:根據ACSM 測試手冊第八版［5］，以25W 為起始負荷，蹬騎3 min;之后每級遞增25 W，每級持續蹬騎2 min。要求受試者在蹬騎時保持在60 轉/min，直至力竭。2)間接測定法:在遞增負荷運動測試中，對于無法達到力竭狀態的受試對象要求在停止運動時心率至少要達到最大心率(220-年齡)的85 %以上，RPE 值≥17 以上時采用Astrand-Rhyming 法間接推算最大攝氧量，對于心率低于最大心率的85 %以下者予以剔除。直接測定的VO2max值與間接測定值的相關系數為0.87［6］。

1.2.2 生化指標測試

測試受試者空腹狀態下總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)和血糖。采用北京利德曼生化股份有限公司生產試劑盒與日立產7020 全自動生化分析儀進行測試。要求受試者空腹12 h 以上，于上午8 點抽取空腹靜脈血3 ml，放入VACUETTE 產促凝管中靜置1 h，放入離心機中采用3 000 轉/min離心15 min 分離血清，放入1 ml tube 管中，在-20℃保存待測。TC 與TG 采用終點法進行測試;HDL-C與LDL-C 采用直接測定法進行測試。

1.2.3 MS 風險因素的界定標準

根據中國成人血脂異常防治指南［7］對MS 的標準界定為符合下列4 項中的3 項即判斷為MS:1)中心性肥胖:BMI≥25.0 kg/m2為超重;或腰圍男＞90 cm;2)糖尿病或空腹血糖受損:空腹血糖(FBG)≥6.1 mmol/L，或餐后2 h 血糖≥7.8 mmol/L 及已確認為糖尿病并治療者;3)高血壓:SBP≥140 mmHg，DBP≥90 mmHg，及已確認為高血壓并治療者;4)血脂異常:甘油三酯(TG)≥1.7 mmol/L，HDL-C＜1.04 mmol/L。

1.2.4 數據統計

所有的數據經SPSS16.0 統計軟件包進行統計學處理，結果用均數±標準差(D)表示。采用3 分位法將VO2max 劃分為低、中、高三等級，采用oneway ANOVA 分析不同等級CRF 與相關風險指標之間的差異性;采用Logistic 回歸分析CVD 相關風險因素在體力活動消耗量和CRF 各等級中的風險優勢比(Odds Ratios)，并給出以95 %一致性界限的上下限置信區間(CI)。

2 結果與分析

2.1 受試對象問卷調查和心肺耐力測試情況

參與問卷調查的受試對象總共493 名，通過問卷調查排除了因年齡、職業以及存在明顯心血管疾病的受試對象92 名。在進行VO2max 測試期間，依據運動測試終止標準和其他客觀原因，最后用來分析的有效受試對象樣本量為246 名，其中達到力竭狀態的樣本量為205 名，并采用直接測定VO2max 的方法得到VO2max 數據;由于受試對象均為中年人，年齡較大，其中有65(23.3 %)名受試對象在遞增負荷運動中無法達到力竭狀態，本實驗中以其運動即刻心率是否超過其理論最大心率(220-年齡)的85 %為界定標準，只有超過其最大心率的85 %的樣本量被定為有效數據，最后剩余41(16.7 %)個樣本量數據采用Astrand-Rhyming 法間接推算最大攝氧量(圖1)。

2.2 CRF 等級與MS 相關風險因素分析

2.2.1 CRF 等級與構成MS 相關風險因素和比例分布情況分析

以VO2max 作為CRF 的評價標準，通過三分位法，將CRF 劃分為低、中等和高水平，其值分別為16.4～29 (ml/kg/min)、29.05～34.21(ml/kg/min)和34.23～51.12 (ml/kg/min)，從表1 數據分析發現，各組之間除了吸煙和飲酒比例相差不大之外，MS相關風險因素在不同組別之間顯示出明顯的劑量—效應關系。低水平CRF 組MS、肥胖、高血壓異常和高血糖比例最高，高水平CRF 組比例最少，并且高水平CRF 組各種風險因素的比例僅為低水平組的一半左右，方差分析組間肥胖呈非常顯著性差異(P＜0.01)，而MS、高血壓和高血糖呈顯著性差異(P＜0.05)。血脂異常一項雖然未顯示劑量—效應關系，但是高水平CRF 組血脂異常比例也明顯低于低水平CRF 組，表明高水平CRF 有利于MS 相關風險因素的改善。

通過對不同水平CRF 組滿足MS 相關風險因素數目統計數據分析發現，隨著CRF 水平的提高，不具有MS風險因素和滿足1 項風險因素的比例逐漸上升;而滿足2 項或3 項以上風險因素的比例卻逐漸下降，不同組別之間的MS 數目比例顯示出明顯的劑量—效應關系，MS相關風險因素數目比例分布進一步表明了高水平CRF有利于MS 相關風險因素的改善。

圖1 參與VO2max 測試的受試對象情況示意圖

表1 CRF 等級與MS 相關風險因素分布情況一覽表

續 表

2.2.2 CRF 等級與影響MS 相關風險因素情況分析

通過對不同等級CRF 水平組進行方差分析發現，所有的指標均隨著CRF 水平的提升而出現不同程度的改善，顯示出明顯的劑量—效應關系。其中BMI、腰圍和舒張壓呈非常顯著性差異(P＜0.01)，其余的呈顯著性差異(P＜0.05);通過組間比較發現中等和高水平CRF 組的BMI 和腰圍與低水平CRF組比較呈非常顯著性差異(P＜0.01)，雖然高水平CRF 組的BMI 和腰圍均小于中等水平CRF 組，然而兩組比較卻無顯著性差異，表明只要中等以上的CRF 就足可以有效地降低BMI 和腰圍。通過組間比較發現，高水平CRF 組的收縮壓和舒張壓顯著低于低水平CRF 組(P＜0.01)，表明CRF 水平越高，越有利于改善血壓水平;通過對各層次血脂比較發現，中等水平CRF 組的血脂水平雖然低于(HDL-C 相反)低水平CRF 組，然而均無顯著性差異，而高水平的CRF 組與低水平CRF 組比較時，除了LDL-C 外，其余指標均呈現顯著性差異(P＜0.05)，表明高水平CRF 更利于降低血脂水平。通過對各組間FBG比較發現，中等和高水平CRF 組均顯著低于低水平CRF 組，呈顯著性差異(P＜0.05)。以上的分析不僅表明了MS 各風險因素隨著CRF 水平的提高而不斷改善，CRF 與MS 各風險因素之間呈現出劑量—效應關系，更表明了CRF 比PA 更有利于改善MS 各風險因素(表2、圖2—圖11)。

表2 CRF 等級與生理生化指標情況一覽表

2.2.3 CRF 與構成MS 相關風險因素的風險比值分析

通過對CRF 等級的影響MS 的各相關風險因素進行OR 值分析發現，隨著CRF 水平的提高，影響MS的各相關風險因素OR 值均產生一定趨勢的下降，其中趨勢較為明顯的BMI 為1、0.861、0.801;SBP 為1、0.981、0.873;TG 為1、0.872、0.813;HDL-C 為1、0.873、0.337;FBP 為1、0.821、0.702;表明高水平的CRF 組人群，其BMI、SBP、TG、HDL-C 和FBP 與低水平的CRF 組相比，其風險下降至0.337～0.873，其趨勢效果較為顯著。而腰圍和舒張壓雖然也存在著風險降低的趨勢，但是不太顯著(表3)。

圖2 CRF 等級與BMI 劑量—效應關系示意圖

圖3 CRF 等級與腰圍劑量—效應關系示意圖

圖4 CRF 等級與臀圍劑量—效應關系示意圖

圖5 CRF 等級與SBP 劑量—效應關系示意圖

圖6 CRF 等級與DBP 劑量—效應關系示意圖

圖7 CRF 等級與TC 劑量—效應關系示意圖

圖8 CRF 等級與TG 劑量—效應關系示意圖

圖9 CRF 等級與HDL-C 劑量—效應關系示意圖

圖10 CRF 等級與LDL-C 劑量—效應關系示意圖

圖11 CRF 等級與血糖劑量—效應關系示意圖

表3 CRF 與構成MS 的相關風險因素OR 值分析一覽表

3 討論

很多學者通過對CRF 于MS 的相關風險因素之間的劑量～效應關系進行研究后發現，CRF 水平與MS 相關風險之間存在著劑量—效應關系，MS 的風險值隨著CRF 水平的提高而逐漸下降。但是對于高水平的CRF 可以引起MS 的風險值下降多少，目前的研究范圍也比較大。Laaksonen［8］通過對男性受試對象進行為期4年的跟蹤后發現，將VO2max 水平分為三個層次，處于最高層次人群的MS 風險值僅為最低層次人群的75%。Carnethon［9］通過進行15年的跟蹤發現，低水平CRF 人群的高血壓、糖尿病以及MS發病率的風險值是高水平CRF 的3～6 倍。更有甚者，Hassinen［10］的研究中發現，低水平CRF 人群的MS 相關風險因素達到了高水平人群的10 倍以上。本文作者認為其原因一方面可能是不同的研究對于CRF 的分層有所不同。如Lakka［11］通過研究1 609名年齡為42—60 歲的受試對象CRF 與代謝綜合癥的相關性時發現，男性的 CRF (VO2max)＜29.1 ml.kg/min時，其代謝綜合癥的風險是CRF 最高層次(VO2max)＞35.5 ml.kg/min 的7 倍。有的學者采用三分位法、四分位法，有的根據ACSM 的標準進行劃分，這必然造成低水平和高水平CRF 之間的風險值有所差別。但是無論其風險值下降多少，至少對于CRF 能有效降低MS 的風險值上面存在著共識。

CRF 與MS 的相關風險因素的劑量—效應關系不僅表現在橫斷面的調查中，而且在干預性的研究中也得到一致的研究結果。Brien［12］通過不同MS 界定標準對18—49 歲的692 名男性和608 名女性進行研究時發現，中等至高水平的CRF 人群的MS 風險因素值低于低水平CRF 人群，按NCEP ATPⅢ進行界定時，其低水平CRF 到高水平CRF 的MS 風險值分別為:1、0.37(0.18～0.72)、0.26(0.12～0.57);按照IDF 標準進行界定時，其風險值分別為:1、0.41(0.22～0.77)、0.36(0.18～0.73);認為CRF 與MS相關風險之間呈劑量—效應關系。Hassinen［10］通過對671 男性和676 名女性進行橫斷面調查后發現，CRF 與MS 之間存在著反相關關系，CRF 水平最低的人群，其MS 的風險是中等和高水平CRF 人群的2.9和4.7 倍。LaMonte［13］通過對9 007 名無MS 癥狀的中年男性進行為期5.7年的跟蹤后發現，有1 346 名男性出現MS 癥狀，并且低、中、高水平的CRF 人群，其MS 發病率的風險比率分別為1、0.74(0.65～0.84)和0.47(0.40～0.54)，具有中等和高水平CRF的人群，其MS 風險值下降了20 %～26 %和53 %～63 %。提示低水平的CRF 是預測MS 發病率的一項獨立指標。Hassinen［14］通過對3 000 名中年男女進行為期4年的干預跟蹤后發現，VO2max 與MS 有著很高的反相關關系，將CRF 分為三層，最低的一層的風險為10.2～10.8 倍，中等一層的風險為2.9～4.7倍。本文研究的結果與以上學者們的研究結果一致，即隨著CRF 水平的提高，MS 的相關風險因素(BMI、腰圍、收縮壓、舒張壓、TG、HDL—C、FBG)的風險比值逐漸降低，CRF 與MS 的相關風險因素之間呈現出劑量—效應關系，但是不同風險指標下降的程度有所差別，對腰圍和血壓的影響程度較小，對血脂的風險影響較大，其中高水平CRF 人群的HDL-C 風險值僅為低水平CRF 人群的0.337(0.122～0.932)。

4 結論

1)CRF 水平與MS 發病率和相關風險因素呈劑量～效應關系，即隨著CRF 水平的提高，MS 發病率和相關風險因素呈降低趨勢。

2)高水平CRF 有利于改善MS 相關風險因素，CRF 是預測MS 發病率和相關風險因素的重要因素。

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