不同強度運動處方對青春期肥胖大鼠運動后即刻能耗、體重和Lee’s的影響

林 潺，柏友萍，吳 琳，張皓月，卓 顏，崔嘉琴

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不同強度運動處方對青春期肥胖大鼠運動后即刻能耗、體重和Lee’s的影響

林 潺，柏友萍，吳 琳，張皓月，卓 顏，崔嘉琴

目的：探討不同強度運動處方在8周減肥過程中對青春期肥胖大鼠運動后即刻能耗、體重和Lee’s的影響。方法：大鼠建模7周后，取32只肥胖鼠隨機分為4組，每組8只，分別為肥胖對照組、低強度運動組、中強度運動組、高強度運動組。3種強度在動物跑臺跑速分別定為15-18m/min、21-25 m/min、28-32 m/min，5次/周，60min/次，持續8周。每周測體重、計算Lee’s指數，采用大鼠代謝系統測大鼠運動后即刻吸氧量以及能量消耗。結果：8周干預過程中，干預各組表現出運動后即刻的肌肉吸氧量和總吸氧量、肌肉能耗和總能耗明顯高于對照組（P<0.05, P<0.01），高強度組高于低強度組（P<0.05）；體重表現為干預組增長幅度明顯低于對照組（P<0.05，P<0.01），Lee’s指數表現為干預組在第8周均低于對照組（P<0.05，P<0.01），不同強度運動之間無明顯差異（P>0.05）。結論：青春期肥胖大鼠伴隨周齡的增加體重呈上升趨勢，而肌肉吸氧量和總吸氧量、肌肉能耗和總能耗呈下降趨勢。經過8周運動干預后，不同強度運動處方能提高青春期肥胖大鼠運動后即刻的吸氧量及能量消耗，高強度運動的效果最明顯；而體重的增長幅度及Lee’s指數均有所降低，但受運動強度的影響較小。

運動強度；青春期肥胖；運動后即刻能耗；體重；Lee’s指數

近年來，不健康的生活方式席卷全球，使肥胖的發生率不斷增長，并成為一種常見的流行病[1-2]。肥胖是導致高血壓、糖尿病、血脂異常、冠心病、心肌梗死等多種慢性病發生的主要危險因素，被世界衛生組織認定為影響健康的第5大危險因素[3]。由于青春期生長發育突增，需要消耗大量的能量，如果能量明顯過剩，發生肥胖較之成人隱患更大，影響更長遠，青春期肥胖發展為肥胖成人的危險性極高，許多與肥胖有關的慢性病就會提前發生并將影響終生[4]。

減肥已成為體育界和醫學界最為關注的話題之一，目前流行的減肥方法有很多，通過服用藥物和進行手術均可以減肥，但對身體可能造成危害，因而極少被人們所接受[5]。科學的運動減肥不僅沒有副作用，還可以提高人體體適能，增進人體健康，在臨床和學術界已得到肯定[6]。不同強度運動對運動后即刻能耗、體重和Lee’s指數是否產生影響，目前還沒有形成一致的結論。因此，本文通過不同強度運動干預，探討該運動方式對青春期肥胖大鼠運動后即刻能耗、體重以及Lee’s指數的影響，為適宜的運動強度對青春期人群減肥提供理論和實踐指導。

1 研究方法

1.1 肥胖模型的建立

本研究對象選擇3周鼠齡的SD幼鼠110只，雄性，清潔級，購自上海斯萊克實驗動物有限責任公司[許可證號：SCXK（滬）2012-0002，合格證號：2007000546402]。SD幼鼠先適應性喂養1天，測量體重75.52±7.64 g，隨機分為對照組和高脂組，體重無差異（P>0.05）。對照組12只，喂普通飼料（供能飼料營養成分：碳水化合物52.5％，脂肪4.62％，蛋白質20.5％），高脂組98只，喂高脂飼料。第1階段4周喂36%脂肪供能高脂飼料（供能飼料營養成分：碳水化合物45.2％，脂肪16.2％，蛋白質18.8％）；第2階段3周喂40%脂肪供能高脂飼料（配比g/100g：普通飼料54.6g，豬油16.9g，蔗糖14g，酪蛋白10.2g，預混料2.1g，麥芽糊精2.2g）。7周建模成功（成功標準：肥胖組體重>對照組體重20%）[7]。建模成功后對照組體重（378. 92 ± 24. 70）g，肥胖傾向組體重（469. 82 ± 19. 25）g。干預期間各組均喂普通飼料，飼料每天定量供給，自由飲水，大鼠分籠飼養，飼養房的溫度為20℃±2℃，相對濕度50%-70%，每天光照為12h。該項研究獲得安徽師范大學動物倫理學會的同意（審批號：20130325）。

1.2 運動分組

選取32只肥胖傾向大鼠，隨機分為4組體重分別是：肥胖對照組（473.60±26.25）g，低強度運動組（480.20±19.02）g，中強度運動組（470.40±6.99）g，高強度運動組（479.60±12.12）g，各組之間體重無差異（P>0.05）。

表1 具體運動速度與運動時間

1.3 運動方案的設計與實施

采用6跑道大鼠跑臺（Wi32812/北京），運動強度的設計為低、中、高（見表1），開始進行2-3次/天的適應性跑臺練習，訓練3天。本運動方案以本實驗室前期動物運動方案為依據[8]，跑臺坡度為0°，速度為15m/min-32m/min，每天總運動時間60min，每周5次，周1、周4休息，持續干預8周。

1.4 觀察指標及測定方法

每天觀察SD大鼠飲水量，飲食量，精神狀態，活動情況，每天按時記錄飼養房溫度、濕度。按每只大鼠每天28g給量，第2天稱前1天剩余量，記錄前1天的攝入量。在相同的時間點（每周3下午）用電子秤（JM-A20001/中國）稱體重，每周測一次體長，測量大鼠鼻尖至肛門的距離即為體長，計算Lee’s指數（Lee’s指數=體重1/3×103/體長）[9]。

1.5 能量代謝指標

能量代謝測定采用德國TSE動物代謝測量分析系統（PROCESS CONTROL/德國）。開始正式實驗前，先對整個系統進行穩定性測試。測量指標為運動后即刻吸氧量和能量消耗，測量方法為每天運動結束立即將實驗大鼠放回呼吸室內進行能量代謝的測定并觀察記錄，實驗大鼠觀測數據的采集時間分別設定為9、18、27、36、45、54min，運動即刻吸氧量選擇第2個9min。測試時用大鼠固定儀固定大鼠，大鼠代謝實驗室的溫度為20℃±2℃、濕度50%-70%和十分安靜狀態下。能量代謝測量分析系統的主要參數為：FlowSamp0.72ml/L，Ref O220.92%-20.93%，Ref CO20.054%-0.055%。

1.6 統計學方法

對實驗過程中一系列指標的數據，采用統計軟件包SPSS17.0進行數據整理、統計分析，正態分布數據以均數±標準差（X±SD）表示，多組間差異比較采用單因素方差分析（one-way ANOVA）中的LSD進行檢驗，P>0.05無顯著性差異，P<0.05有顯著性差異，P<0.01有非常顯著性差異。

2 結 果

2.1 吸氧量變化的比較

表2 運動即刻狀態總吸氧量變化情況（n=8，X±SD）[ml/（h·kg）]

注：與肥胖對照組比較 *為P<0.05，**為P<0.01；與低強度運動組比較▲為P<0.05，▲▲為P<0.01。

運動后總吸氧量由表2和圖1可知：（1）與肥胖對照組相比：低強度運動組表現為第1周、第4周、第7周及第8周有顯著增加（P<0.05，P<0.01）；中強度運動組表現為第1周、第2周、第4周及第8周有顯著增加（P<0.05，P<0.01）；高強度運動組表現為第1周、第4周、第7周及第8周有顯著增加（P<0.05，P<0.01）。（2）與低強度運動組相比：中強度運動組表現為第2周有顯著增加，第7周降低（P<0.05，P<0.01）；高強度運動組表現為第2周及第8周有顯著增加，第5周降低（P<0.05，P<0.01）。（3）在8周的干預過程中，每個組別伴隨周齡的增加，總吸氧量呈現下降趨勢。

圖1 運動即刻狀態總吸氧量變化情況（n=8，X±SD）[ml/（h·kg）]

運動后肌肉吸氧量由表3和圖2可知：（1）與肥胖對照組相比：低強度運動組表現為第1周、第4周、第7周及第8周有顯著增加（P<0.05，P<0.01）；中強度運動組表現為第1周、第2周、第4周及第8周有顯著增加（P<0.05，P<0.01）；高強度運動組表現為第1周、第4周及第8周有顯著增加（P<0.05，P<0.01）。（2）與低強度運動組相比：中強度運動組表現為第4周及第7周有顯著降低（P<0.05，P<0.01）；高強度運動組表現為第8周有顯著增加（P<0.05，P<0.01）。（3）在8周的干預過程中，每個組別伴隨周齡的增加，肌肉吸氧量呈現下降趨勢。

表3 運動即刻狀態肌肉吸氧量變化情況（n=8，X±SD）[ml/（h·kg）]

注：與肥胖對照組比較 *為P<0.05，**為P<0.01；與低強度運動組比較▲為P<0.05，▲▲為P<0.01。

圖2 運動即刻狀態肌肉吸氧量變化情況（n=8，X±SD）[ml/（h·kg）]

2.2 能量變化的比較

運動后總能量消耗由表4和圖3可知：（1）與肥胖對照組相比：低強度運動組表現為第1周、第4周、第7周及第8周有顯著增加（P<0.05，P<0.01）；中強度運動組表現為第1周、第2周、第4周及第8周有顯著增加（P<0.05，P<0.01）；高強度運動組表現為第1周、第4周及第8周有顯著增加（P<0.05，P<0.01）。（2）與低強度運動組相比：中強度運動組表現為第2周有顯著增加，第7周降低（P<0.05，P<0.01）；高強度運動組表現為第4周有顯著降低（P<0.05，P<0.01）。（3）在8周的干預過程中，每個組別伴隨周齡的增加，總能量消耗呈現下降趨勢。

表4 運動即刻狀態總耗能變化情況（n=8，X±SD）[kJ /（h·kg）]

注：與肥胖對照組比較 *為P<0.05，**為P<0.01；與低強度運動組比較▲為P<0.05，▲▲為P<0.01。

圖3 運動即刻狀態總耗能變化情況（n=8，X±SD）[kJ /（h·kg）]

由表5和圖4可知：（1）與肥胖對照組相比：低強度運動組表現為第1周、第4周、第7周及第8周有顯著增加（P<0.05，P<0.01）；中強度運動組表現為第1周、第2周、第4周及第8周有顯著增加（P<0.05，P<0.01）；高強度運動組表現為第1周、第4周及第8周有顯著增加（P<0.05，P<0.01）。（2）與低強度運動組相比：中強度運動組表現為第2周有顯著增加，第4周及第7周降低（P<0.05，P<0.01）；高強度運動組無顯著差異。（3）在8周的干預過程中，每個組別伴隨周齡的增加，肌肉耗能呈現下降趨勢。

表5 運動后即刻肌肉耗能變化情況（n=8，X±SD）[kJ /（h·kg）]

注：與肥胖對照組比較 *為P<0.05，**為P<0.01；與低強度運動組比較▲為P<0.05，▲▲為P<0.01。

圖4 運動后即刻肌肉耗能變化情況（n=8，X±SD）[kJ /（h·kg）]

2.3 體重變化的比較

由表6和圖5可知：（1）與肥胖對照組相比：低強度運動組表現為第3周、第4周、第5周、第6周、第7周及第8周有顯著降低（P<0.05，P<0.01）；中強度運動組表現為第3周、第4周、第5周、第6周、第7周及第8周有顯著降低（P<0.05，P<0.01）；高強度運動組表現為第3周、第4周、第5周、第6周、第7周及第8周有顯著降低（P<0.05，P<0.01）。（2）與低強度運動組相比：中強度運動組和高強度運動組均無明顯差異。（3）在8周的干預過程中，每個組別伴隨周齡的增加，體重呈現上升趨勢。

表6 大鼠體重變化情況（n=8，X±SD）（單位：g）

注：與肥胖對照組比較 *為P<0.05，**為P<0.01；與低強度運動組比較▲為P<0.05，▲▲為P<0.01。

圖5 大鼠體重變化情況（n=8，X±SD）（單位：g）

2.4 Lee’s指數變化的比較

由表7和圖6可知：（1）與肥胖對照組相比：低強度運動組主要表現在第8周有顯著降低（P<0.01）；中強度運動組表現為無顯著差異（P>0.05）；高強度運動組表現為第8周有顯著降低（P<0.05）。（2）與低強度運動組相比，中強度運動組和高強度運動組的變化都表現為無顯著差異（P>0.05）。（3）在8周的干預過程中，每個組別伴隨周齡的增加，Lee’s指數呈現下降趨勢。

表7 大鼠Lee’s指數變化情況（n=8，X±SD）

注：與肥胖對照組比較 *為P<0.05，**為P<0.01；與低強度運動組比較▲為P<0.05，▲▲為P<0.01。

圖6 干預8周肥胖大鼠Lee’s指數變化情況（n=8，X±SD）

3 討 論

3.1 不同強度運動對青春期肥胖大鼠能量代謝的影響分析

能量代謝是一個復雜的過程，運動可以改善并促進能量代謝的狀況[10]。機體任何輕微的活動都可以提高代謝率，尤其以肌肉活動的影響最為顯著，同時還伴隨能量消耗，這其中需要氧的參與，因此常用耗氧量來反映機體的能量消耗水平[11]。對于通過運動減脂肪來說，運動后的總能量消耗比單純運動中的能量消耗更重要[12]。中低強度運動以脂肪供能為主，運動中能消耗大量的脂肪，但是高強度運動后的24h恢復期由于基礎代謝率的加強，需要消耗更多的能量促進身體恢復，這時也以脂肪供能為主[12]。有研究顯示[13]，低強度運動在運動后只能讓機體額外消耗5-10kcal的熱量，中強度運動可以使機體額外消耗12-25kcal的熱量，而高強度運動后機體可以額外消耗180kcal的熱量，約等同于消耗20g脂肪的能量。因此，相對于中低強度運動來說，高強度運動可以消耗更多的身體脂肪。

本文結果顯示，肥胖大鼠在8周的生長發育過程中，隨著周齡的增加，發育逐漸成熟，其能量代謝水平明顯降低。通過8周不同運動強度的干預，大鼠能量消耗的變化與吸氧量的變化基本一致。說明運動能提高青春期肥胖大鼠吸氧量及能量消耗，隨著運動強度的增加，低中強度運動肥胖大鼠能量消耗的增加表現出與上述研究相一致的結果，高強度運動在運動后可以消耗更多能量，而且運動后的恢復期主要以脂肪消耗為主，因此，高強度運動可以達到更好的減肥效果。但在對青春期肥胖大鼠進行高強度運動干預過程中，大鼠較早出現疲勞及無法堅持運動的情況，并出現抵觸情緒，因此對于青春期肥胖人群，不建議使用高強度的運動處方。

3.2 不同運動強度對青春期肥胖大鼠體重、Lee’s指數的影響分析

體重是反映機體骨骼、肌肉的發育程度以及肥胖程度的指標[14]。運動強度是脂肪氧化分解速率與分解程度的決定因素[15]。傳統的減肥觀念認為，各種形式的運動都會增加脂肪的氧化，減輕體重，長時間中低強度的有氧運動，脂肪供能的比例最大，對減肥效果最好，且有實驗證明60%-70%功能能力的減肥運動處方減重效果明顯[16-17]。但也有大量研究認為，在身體條件允許的情況下，大強度運動更有利于脂肪消耗，達到更好的減肥效果[12]。Lee’s指數作為反映大鼠肥胖程度的指標之一，何明等研究顯示，Lee’s指數是隨著大鼠體重的變化而變化，并呈現高度相關性[18]。通過本實驗的結果表明，在青春期過程中，伴隨生長發育逐漸成熟，體重的增長不受運動的影響。但經過8周的運動干預，運動組肥胖大鼠體重的增長幅度及Lee’s指數均低于對照組，而隨著運動強度的增加，體重及Lee’s指數雖有所變化，但差異并不明顯。可見，運動能夠降低體重增長幅度和Lee’s指數，但不同強度運動處方對體重及Lee’s指數的變化影響較小。

4 小 結

青春期肥胖大鼠伴隨周齡的增加體重呈上升趨勢，而肌肉吸氧量和總吸氧量、肌肉能耗和總能耗呈下降趨勢。經過8周運動干預后，不同強度運動處方能提高青春期肥胖大鼠運動后即刻的吸氧量及能量消耗，高強度運動的效果最明顯；而體重的增長幅度及Lee’s指數均有所降低，但受運動強度的影響較小。

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Effects of Different Intensity of Exercise Prescription on Energy Consumption after Exercise, Weight and Lee’s Index of Adolescence Obesity Rats

LIN Chan, BAI YouPing, WU Lin, et al

Objective: To explore effects of different intensity of exercise prescription on energy consumption after exercise, body weight and Lee's index of adolescent obese rats in the 8 weeks of weight loss process. Methods: The model of rats after 7 weeks, 32 rats of obese rats were randomly divide into 4 groups, 8 rats in each group. They were obese control group, low intensity exercise group, moderate intensity exercise group, high intensity exercise group. Three strengths in animal treadmill running speed respectively to 15-18m/min, 21-25 m/min, 28-32 m/min, 5 times / week, 60min/ times, 8 weeks. Measured the weight，length，calculate Lee's index every week. Oxygen consumption and energy consumption were measured by using rat metabolic system. Results: During 8 weeks，the intervention groups showed that the muscle oxygen consumption and total oxygen consumption, muscle energy consumption and total energy consumption of immediately after exercise were higher than control group obviously（P<0.05，P<0.01）, the high intensity group was higher than that low intensity group （P<0.05）; weight for the performance of the growth rate of the exercise groups were lower than that the control group （P<0.05, P<0.01）, Lee's of intervention groups were lower than that of the control group in the eighth week （P<0.05, P<0.01）, there is no significant difference between the different intensity exercise （P>0.05）. Conclusion: The body weight of adolescent obese ratswas on the increase with the increase of age, but the muscle oxygen consumption and total oxygen consumption, muscle energy consumption and total energy consumption was on the reduce. After 8 weeks of exercise intervention, different intensity of exercise prescription can improve the oxygen uptake and energy movement of adolescent obesity rats immediate consumption state, the most obvious effect of high intensity exercise; and the growth rate and Lee's index weight was decreased, but less affected by exercise intensity.

Exercise intensity; Adolescent obesity; Energy consumption after exercise; Body weight; Lee's index

1007―6891（2015）06―0031―06

10.13932/j.cnki.sctykx.2015.06.09

G804.7

A

2015-07-25

安徽省高校自然科學基金重點（KJ2013A138）。

安徽師范大學體育學院，安徽蕪湖，241000。

Instutute of P.E., Anhwei Normal University, Wuhu Anhui, 241000, China.