4周有氧運動對肥胖青少年胰島素抵抗及炎癥因子的影響

劉 敏， 馮連世， 王曉慧

(1.上海體育學院附屬競技體育學校，上海200438；2.國家體育總局體育科學研究所，北京100061；3.上海體育學院運動科學學院，上海200438)

·運動人體科學·

4周有氧運動對肥胖青少年胰島素抵抗及炎癥因子的影響

劉 敏1， 馮連世2， 王曉慧3

(1.上海體育學院附屬競技體育學校，上海200438；2.國家體育總局體育科學研究所，北京100061；3.上海體育學院運動科學學院，上海200438)

目的：觀察4周有氧運動干預對肥胖青少年胰島素抵抗及炎癥因子的影響,探討肥胖及炎癥因子在胰島素抵抗發生發展過程中的作用。方法：對31名肥胖青少年進行為期4周的有氧運動干預,測試干預前后身體形態、空腹胰島素、空腹血糖及血清主要炎癥因子等指標。結果：受試體重、BM I、體脂率、腰圍、腰臀比、腰圍身高比等指標出現了非常顯著性下降（P＜0.01）；FINS、HOMA-IR、HOMA-β、IAI等指標均出現非常顯著性變化（P＜0.01）,FBG出現顯著性下降（P＜0.05）；hs-CRP及IL-6發生非常顯著性下降（P＜0.01）,TNF-α出現顯著性下降（P＜0.05）,IL-1出現下降但不顯著。結論：肥胖青少年已存在胰島素抵抗和低度炎癥等問題,4周有氧運動可以明顯改善脂肪過度堆積狀況及胰島素抵抗,提高胰島素敏感性,同時具有良好的抗炎效應。

肥胖青少年；有氧運動；胰島素抵抗；炎癥因子

Author’s address1.Competitive Sport School Affiliated to Shanghai University of Sport，Shanghai 200438，China；2.Sport Science Center，the State General Adm inistration of Sports，Beijing 100061，China；3.School of Sport Science，Shanghai University of Sport，Shanghai200438，China

肥胖者體內脂肪組織尤其是白色脂肪組織被巨噬細胞浸潤增加，合成并釋放多種促炎因子，使肥胖者處于低度慢性炎癥狀態。這種狀態是心血管疾病(Cardiovascular disease，CVD)、2型糖尿病(Type 2 Diabetes Mellitus，T2DM)等多種疾病的重要危險因素［1-3］。隨著人們對肥胖者慢性炎癥狀態的認識，炎癥學說在胰島素抵抗(Insulin Resistance，IR)、T2DM等的發病機制中備受關注。有氧運動作為一種應激源對人體產生多種良性效應，肥胖者通過運動減肥不僅達到了降低體重的目的而且增強了體質、強健了體魄。眾多研究證實，運動具有良好的抗炎作用［4-6］。本文旨在通過4周有氧運動干預肥胖青少年，觀察其身體形態、血清炎癥因子、IR相關指標的變化情況并探討其內在聯系。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象 31名參加2013、2014年由上海巔峰體育管理有限公司組織的全封閉式減肥夏令營營員，年齡在13～17周歲、BM I為33.5±4.3的肥胖青少年，其中男性14名，女性17名(表1)。各年齡段肥胖標準依據中國肥胖問題工作組于2004年制定的中國學齡兒童青少年超重、肥胖篩查體重指數值分類標準［7］。研究對象經體格檢查、病史調查及運動負荷實驗，排除對實驗結果有影響的疾病患者。實驗前與研究對象及其法定監護人簽署知情同意書，告知受試實驗期間的安排及注意事項。

表1 受試基本情況Table 1 The Basic Information of Research Objects

1.2 研究方法

1.2.1 運動及飲食方案 以心率作為運動強度監控指標，運動過程中用Polar表記錄、控制運動強度在靶心率范圍內。靶心率范圍參考卡沃南氏公式(The Karvonen Formula)［8］，受試每天上下午分別進行2 h的有氧運動，其中包括準備活動(10～15 m in)以及整理活動(5～10 m in)，運動項目包括游泳、快走、有氧操、體育游戲等。根據體重、基礎代謝率等計算每天熱能需求量，制定個體化飲食方案。一日三餐熱量配備比例約為3：4：3［9］。尤其注意必需氨基酸、脂肪酸和維生素的供給，配置含電解質的運動飲料。

1.2.2 測試指標及設備 4周有氧運動干預前后一天分別進行相關指標測試。體重、身高、身體圍度等由經過培訓并認證合格的測試人員使用標準技術方法進行測量。使用身高、體重值計算BM I值［BM I=體重(kg)/身高(m)2］，身體成分采用雙能X射線吸收法測量，測試設備為美國產GE Lunar Prodigy。測試前按照儀器使用要求進行預熱和校準。

受試分別于有氧運動干預前后一天晨起空腹狀態下用促凝管采集肘靜脈血6 m L，分離血清。血清委托第三方檢驗機構艾迪康醫學檢驗中心進行相關指標檢測。具體指標有空腹胰島素(FINS)、空腹血糖(FBG)、白細胞介素1(IL-1)、超敏C反應蛋白(hs-CRP)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)、白細胞介素6(IL-6)。其中采用HK法測量FBG，采用化學發光法測量FINS，采用免疫比濁法測量hs-CRP，采用免疫法測量TNF-α，采用ELISA法測量IL-6。

使用FINS、FBG計算胰島素抵抗指數(HOMAIR)、胰島素分泌指數(HOMA-β)、李光偉胰島素敏感指數(IAI)，具體計算方法如下：

1.2.3 統計學處理 所有數據均采用均數±標準差表示，采用SPSS 19.0統計軟件對減肥前后數據進行配對樣本t檢驗。以P＜0.05表示具有顯著性意義，P＜0.01表示具有非常顯著性意義。

2 研究結果

2.1 4周有氧運動對受試身體形態的影響 4周有氧運動后受試主要身體形態學指標均出現了明顯的變化，其中體重(Weight)、BM I、體脂率(Fat%)、腰圍(Waist Circum ference，WC)、腰臀比(Waist-to-Hip ratio，WHR)、腰圍身高比(Waist-to-Heigh Ratio，WHtR)等指標出現了非常顯著性下降(P＜0.01)(表2)。

表2 實驗前后受試身體形態學指標比較Table 2 Com parison of Body M orphology Indexes before and after Aerobic Exercise Intervention

2.2 4周有氧運動對受試糖代謝相關指標的影響經過4周有氧運動干預，受試的FINS、HOMA-IR、HOMA-β、IAI等指標均出現高度顯著性變化(P＜0.01)，FBG也出現了顯著性降低(P＜0.05)(表3)。

表3 實驗前后受試糖代謝相關指標比較Table 3 Com parison of G lucose M etabolism in the Objects before and after Aerobic Exercise Intervention

2.3 4周有氧運動對受試炎癥因子的影響 4周有氧運動后受試外周血炎癥因子出現不同程度的變化，其中hs-CRP及IL-6發生高度顯著性下降(P＜0.01)，TNF-α出現顯著性下降(P＜0.05)，IL-1出現下降但不具有顯著性(表4)。

表4 實驗前后受試外周血炎癥因子比較Table 4 Com parison of Peripheral Inflamm atory Factors of the Subjects before and after Aerobic Exercise Intervention

3 討論

近年隨著人們生活條件的不斷改善，兒童青少年受高熱量食物攝入量增加、久坐及體力活動減少等因素影響，超重及肥胖發病率迅速攀升，這已成為嚴峻的公共衛生問題［10］。肥胖是代謝綜合征及多種慢性疾病的獨立危險因素，可引發一系列的健康問題。有氧運動結合適當的飲食控制是除藥物和手術治療外減控體重的有效干預手段［11-12］。本研究中經過4周有氧運動，受試身體形態發生明顯改變，體脂率、BM I等均出現顯著性降低。WC、WHR、WHtR是腹型肥胖的簡易評價指標，它能夠較好地反映腹部皮下和內臟脂肪的堆積程度。經4周有氧運動干預，受試這3項指標均得到明顯改善。腹型肥胖較全身性肥胖或下半身肥胖，更易發生糖、脂代謝紊亂，高血壓等疾病，其原因是腹型肥胖可能直接影響脂肪酸和全身的脂代謝［13］。有氧運動干預有利于減少腹部脂肪堆積，改善中心性體質分布，降低因腹部肥胖引發的代謝性疾病的風險。

過多的脂肪堆積容易誘發IR和糖代謝紊亂，進而發展成為T2DM。研究發現，有80%的T2DM患者存在超重或肥胖現象［14］。本研究中有氧運動干預前的數據顯示受試已存在不同程度的空腹胰島素升高和IR等問題，HOMA-IR較高說明已存在IR現象，IAI較低說明胰島素敏感性下降，正是因為存在IR和胰島素敏感性下降才導致HOMA-β代償性升高。目前對于體脂堆積誘發IR的確切病理機制尚不完全明確，一般認為由以下幾方面原因引起：①肥胖狀態下血漿游離脂肪酸增多，過多的游離脂肪酸對于抑制葡萄糖的利用、促進糖異生、對β細胞的損傷均有一定的影響［15］。②脂肪因子的作用。脂肪因子如何作用于IR目前尚不完全明確，但隨著研究的深入，越來越多的證據表明脂肪組織通過自分泌、旁分泌和內分泌的方式產生許多細胞因子和激素，在肥胖、IR和T2DM發病機制中發揮重要作用［16］。③炎性因子影響細胞內炎癥反應的信號傳導，導致相關胰島素敏感細胞內胰島素受體底物-1(Insulin receptor substeate-1，IRS-1)絲氨酸磷酸化，抑制酪氨酸磷酸化導致胰島素信號傳導受阻并最終誘發IR［17］。本研究觀察到在脂肪堆積程度得到改善的同時，受試FINS、FBG均出現顯著性下降，同時HOMA-IR、HOMA-β、IAI均得到不同程度的改善，提示經過4周有氧運動受試IR得到顯著性改善。

當機體處于超重或肥胖時，脂肪組織分泌的多種脂肪因子可以引發、介導或參與炎癥反應，另外脂肪過度堆積時脂肪組織被巨噬細胞浸潤，促使產生并釋放促炎相關因子(如IL-1、TNF-α、IL-6)，IL-6刺激肝臟合成分泌CRP，使血漿內的TNF-α、IL-6、IL-1、CRP水平升高，卻又低于傳統意義上的炎癥水平［18］，故有學者提出肥胖是一種慢性低度炎癥狀態。目前越來越多的證據表明，脂肪組織慢性炎癥可能在肥胖相關的代謝功能障礙的發生、發展過程中發揮重要作用［19-20］。眾多研究結果［5，21］顯示，規律性有氧運動具有良好的抗炎效應。本研究中實驗前已觀察到受試處于低度炎癥狀態，經4周有氧運動干預后受試TNF-α、IL-6、hs-CRP等主要炎癥因子得到明顯改善，證實有氧運動具有良好的抗炎效應。本研究中IL-1略有下降但無統計學意義，但有研究觀察到IL-1的亞型IL-1β與肥胖和IR存在相關性，與肥胖相關的IR發生發展存在密切聯系［22］，提示IL-1β可能與肥胖和IR關系更為密切。

4 結束語

肥胖青少年已存在胰島素抵抗和低度炎癥等問題；4周有氧運動可以明顯改善脂肪堆積狀況及胰島素抵抗，提高胰島素敏感性，同時具有良好的抗炎效應。

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Effect of Four-week Aerobic Exercise Intervention on Insulin Resistance and Inflammatory Factors in Obese Adolescents

∥LIU M in1，FENG Lianshi2，WANG Xiaohui3

Purpose：It is to observe the effect of 4-week aerobic exercise intervention on insulin resistance(HR)and inflammatory factors in obese adolescents and to explore the obesity and inflammatory factors in its effect on the development of insulin resistance.Methods：Aerobic exercise intervention was exerted on 31 obese adolescents to test changes before and after the intervention in body morphology，FINS，FBG and major serum inflammatory factors.Results：1)The body weight，BM I，Fat percentage，WC，WHR and WHtR were significantly reduced after the four-week aerobic exercise intervention；2)After the 4-week aerobic exercise intervention，the indexes FINS，HOMA-IR，HOMA-βand IAIwere highly significantly changed.3)FBG was reduced significantly while there was a very significant decline for hs-CRP and IL-6.4)There was a significant decrease for TNF-a；while therewas a reduction found in IL-1.Conclusions：The obese adolescents have some problems such as insulin resistance and lowgrade inflammation.The four-week aerobic exercise can obviously improve the excessive fat accumulation，improve the insulin resistance，and promote the insulin sensitivity；in themeanwhile it has a good anti-inflammatory effect.

obese adolescent；aerobic exercise；insulin resistance；inflammatory factor

G804.2

A

1000 -5498（2015）03 -0087 -03

2014 -11 -13；

2015 -01 -06

上海市體育局科技綜合計劃項目(14ZH028)；上海體育學院研究生教育創新基金資助項目(xsxr2013024)

劉敏(1981 -)，男，山東臨朐人，上海體育學院助理研究員，博士研究生；Tel.：(021)51253295，E- mail：liuminm2008@163.com

馮連世(1964 -)，男，山東臨清人，國家體育總局研究員，博士，博士生導師；Tel.：(010)87182555，E- mail：fengls98@126.com