規(guī)律運(yùn)動(dòng)與肥胖大學(xué)生腦血流、腦氧代謝及外周動(dòng)脈彈性之關(guān)系研究

王 超，季 鋼，杜艷艷

（首都體育學(xué)院，北京 100191）

近年來，隨著我國(guó)居民生活水平的提高，大學(xué)生單純性肥胖的比例日趨增高。成年早期肥胖容易出現(xiàn)大量與肥胖相關(guān)的健康問題，是中老年期心血管疾病、糖尿病、高血壓病和某些部位癌癥的重要危險(xiǎn)因素，而且這種肥胖狀態(tài)容易一直持續(xù)，使其中老年期肥胖的概率大大提高。

引發(fā)肥胖最主要的原因是身體活動(dòng)缺乏，加以高熱量的飲食。研究證實(shí)，運(yùn)動(dòng)可以提高高密度脂蛋白水平，降低低密度脂蛋白水平，幫助機(jī)體把多余膽固醇從膽道與腸道排出體外，避免過剩膽固醇沉積在血管內(nèi)壁。此外，運(yùn)動(dòng)可以促進(jìn)血液循環(huán)，增加血管彈性，降低血壓，消耗過剩熱量，使身體脂肪比重減少，肌肉比重增加，而減輕體重。

因測(cè)試技術(shù)的限制，運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖人群腦血流和腦氧狀況影響的研究相對(duì)于其他系統(tǒng)如心血管、呼吸、代謝等的研究起步較晚，國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究少見報(bào)道。有研究通過測(cè)試大腦中動(dòng)脈平均血流速度的變化來間接反映運(yùn)動(dòng)對(duì)腦血流量和腦灌注的影響，證明動(dòng)力性運(yùn)動(dòng)可增加腦血流和腦灌注。本研究試圖采用新技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，了解規(guī)律運(yùn)動(dòng)習(xí)慣與18～20歲肥胖大學(xué)生人群腦血流、腦氧代謝及外周動(dòng)脈彈性之間的關(guān)系，從而為腦血管疾病的早期預(yù)防提供依據(jù)。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

規(guī)律運(yùn)動(dòng)與肥胖大學(xué)生腦血流、腦氧代謝及外周動(dòng)脈彈性的關(guān)系。

1.2 研究方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)法 （1）實(shí)驗(yàn)對(duì)象篩選。招募肥胖大學(xué)生作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，盡量保證其飲食情況、生活習(xí)慣、社會(huì)環(huán)境等因素近似。要求實(shí)驗(yàn)對(duì)象年齡介于18～20歲之間，在不告知實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)方法的情況下，了解招募者身體健康狀況、個(gè)人病史、家族史及參加運(yùn)動(dòng)鍛煉情況，并測(cè)量身高、體重，計(jì)算體重指數(shù)（BMI）。經(jīng)過篩選，確定符合實(shí)驗(yàn)要求的38名應(yīng)征者作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，無家族遺傳病，近期無任何疾病及服藥史，以身體體重指數(shù)（BMI，體重（kg）/身高（m2）＞28 kg/m2作為篩查肥胖的標(biāo)準(zhǔn)，并且排除繼發(fā)性肥胖。

（2）實(shí)驗(yàn)對(duì)象分組。第1組（t1組）：20人，除進(jìn)行日常學(xué)習(xí)、生活活動(dòng)外，具有良好的運(yùn)動(dòng)習(xí)慣（依據(jù)屬于體育人口范疇進(jìn)行判斷，已持續(xù)進(jìn)行半年以上運(yùn)動(dòng)鍛煉，每周不少于3次，每次不少于30min，中等以上運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度）。第2組（t2組）：18人，只進(jìn)行日常學(xué)習(xí)、生活活動(dòng)，無良好的運(yùn)動(dòng)習(xí)慣。

（3）測(cè)試指標(biāo)及測(cè)試方法。①身高、體重。采用身高體重計(jì)進(jìn)行測(cè)試。要求實(shí)驗(yàn)對(duì)象穿輕便衣服，脫鞋，取自然立正姿勢(shì)站在底板上，兩臂自然下垂，足跟靠攏，足尖分開約60°，足跟、骶骨和兩肩胛間與立柱相接觸，面向前方，注意保持耳眼水平位，單位cm，保留1位小數(shù)。

②評(píng)價(jià)體成分的指標(biāo)：體脂百分率、腹部脂肪比率。采用韓國(guó)Inbody3.0人體成分分析儀進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試時(shí)要求實(shí)驗(yàn)對(duì)象清晨空腹，排空大小便，盡量穿輕便衣服，測(cè)試前避免劇烈運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)對(duì)象脫掉鞋子，裸足立于測(cè)試儀上，雙手握住手部電極，拇指、手心及其余四指分別與相應(yīng)電極接點(diǎn)相接觸；雙足后跟、前掌分別踏在足部電極上；身體放松，上肢自然下垂，與軀干微微分開。測(cè)量時(shí)間約為1～2min，測(cè)試完畢，自動(dòng)打印報(bào)告，分別記錄體質(zhì)百分率和腹部脂肪比率兩個(gè)數(shù)據(jù)。

③評(píng)價(jià)腦血流狀況的指標(biāo)：大腦中動(dòng)脈（MCA）的收縮期峰血流速度（Vp）、舒張末期峰血流速度（Vd）、平均血流速度（Vm）、血管搏動(dòng)指數(shù)（PI）和血管阻力指數(shù)（RI）采用經(jīng)顱多普勒超聲（HDI3000，AtL，Bothell，USA）進(jìn)行測(cè)定。實(shí)驗(yàn)對(duì)象安靜休息15min后，以舒適的姿勢(shì)平躺在診療床上，應(yīng)用超聲多普勒流速探頭從顳窗依次檢測(cè)大腦中動(dòng)脈各項(xiàng)血流速指標(biāo)，檢測(cè)深度為50mm，根據(jù)檢測(cè)儀器內(nèi)置軟件計(jì)算PI和AI。

④評(píng)價(jià)腦氧代謝的指標(biāo)：前額皮質(zhì)總血紅蛋白（total HB）、氧合血紅蛋白（OxyHb）及去氧血紅蛋白（DeoxyHB）。采用近紅外光譜分析儀（EtG-4000，Hitachi Medical，Japan）測(cè)定。根據(jù)近紅外光線對(duì)生物體具有很強(qiáng)穿透性，血液中血紅蛋白（Hb）能夠吸收（670～1 300 nm）近紅外光的特點(diǎn)，對(duì)頭皮表面進(jìn)行光折射，對(duì)位于大腦皮層區(qū)域的氧化血紅蛋白、還原血紅蛋白及總血紅蛋白（大體與血液量成正比）的濃度變化進(jìn)行多點(diǎn)同時(shí)測(cè)量。實(shí)驗(yàn)時(shí)間為上午9：00～11：00，實(shí)驗(yàn)室室溫為24℃～26℃、安靜、光線暗、無輻射、無磁場(chǎng)。測(cè)量前，用酒精棉球?qū)?shí)驗(yàn)對(duì)象的前額頭皮擦洗干凈。測(cè)量時(shí)，要求實(shí)驗(yàn)對(duì)象以自身感覺舒服的姿勢(shì)坐于椅子上，保持房間安靜，受試者閉眼，全身放松，大腦處于空閑狀態(tài)，不得說話，不能有任何肢體運(yùn)動(dòng)。探頭測(cè)定部位為前額葉，以眉心中點(diǎn)上方3～5cm作為佩戴測(cè)量面罩的最低位置。每位受試者在標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)驗(yàn)條件下靜息5min，待腦氧飽和度值趨于平穩(wěn)時(shí)開始正式記錄數(shù)據(jù)，記錄時(shí)間3min，取其中穩(wěn)定狀態(tài)1min作為統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。由于光在組織中散射效應(yīng)的存在，很難確定光子經(jīng)歷腦組織的實(shí)際光程長(zhǎng)度，本系統(tǒng)獲得的血紅蛋白濃度變化只能是相對(duì)變化量，而非絕對(duì)值。

⑤評(píng)估動(dòng)脈彈性的指標(biāo)：肱踝脈搏波傳導(dǎo)速度（baPWV）和踝臂指數(shù)（ABI）。采用全自動(dòng)動(dòng)脈硬化檢測(cè)儀（Colin VP-1000，Omron Healthcare，Japan）進(jìn)行測(cè)試。受試者靜坐休息10min后開始測(cè)試，取仰臥位，頸部墊枕，將壓力感受器分別置于左右兩側(cè)上臂肱動(dòng)脈和腳踝踝動(dòng)脈搏動(dòng)最明顯處，保持正常呼吸，放松全身，儀器自動(dòng)測(cè)2次取平均值。同一受試者的左右兩側(cè)腦血流和動(dòng)脈彈性指標(biāo)非常接近，無顯著性差異，故本次測(cè)試均以左側(cè)的測(cè)試數(shù)據(jù)作為代表。

1.2.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)法 所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，2組間比較用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，對(duì)運(yùn)動(dòng)習(xí)慣與反映腦血流、動(dòng)脈彈性和腦氧狀況的測(cè)試指標(biāo)進(jìn)行點(diǎn)二系列相關(guān)（Point Bi-Serial Correlation）分析，顯著性水平為P＜0.05。

2 研究結(jié)果

2.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象的基本情況及測(cè)試指標(biāo)比較

表1顯示，2組間身高、體重、BMI均無顯著性差異，具有規(guī)律運(yùn)動(dòng)習(xí)慣的實(shí)驗(yàn)對(duì)象體脂百分率（27.88±5.37 vs.34.18±5.57，P＜ 0.05）、腹部脂肪比率（0.91±0.04 vs.0.95±0.06，P＜0.05）、前額皮質(zhì)氧合血紅蛋白（0.04±0.08 vs.0.05±0.10，P＜0.05）均顯著低于無規(guī)律運(yùn)動(dòng)習(xí)慣的單純性肥胖實(shí)驗(yàn)對(duì)象，其他測(cè)試指標(biāo)均無顯著性差異。

表1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象的基本情況及測(cè)試結(jié)果

2.2 實(shí)驗(yàn)對(duì)象的基本情況及測(cè)試指標(biāo)比較

表2顯示，規(guī)律運(yùn)動(dòng)習(xí)慣與肱踝脈搏波傳導(dǎo)速度呈顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.324，P＜0.05），與踝臂指數(shù)呈顯著正相關(guān)（r=0.300，P＜ 0.05）。

表2 規(guī)律運(yùn)動(dòng)習(xí)慣與各測(cè)試指標(biāo)相關(guān)性的統(tǒng)計(jì)結(jié)果

3 分析討論

除遺傳因素外，長(zhǎng)期久坐、缺乏必要的身體活動(dòng)、飲食中脂肪攝入過多等都會(huì)導(dǎo)致脂肪在體內(nèi)的蓄積，從而進(jìn)一步引發(fā)肥胖癥。研究顯示，有氧運(yùn)動(dòng)可以大量動(dòng)員脂肪氧化供能，從而減小脂肪細(xì)胞的體積，同時(shí)長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)可以通過提高機(jī)體的靜息代謝率增加能量消耗。在本研究中，有規(guī)律運(yùn)動(dòng)習(xí)慣的肥胖者體脂百分率和腹部脂肪比率等身體形態(tài)學(xué)指標(biāo)均明顯低于沒有規(guī)律運(yùn)動(dòng)習(xí)慣的肥胖者，提示良好的運(yùn)動(dòng)習(xí)慣可能降低肥胖人群的體脂量，同時(shí)在一定程度上改變肥胖者的體型，對(duì)向心性肥胖有良好的改善作用。相關(guān)研究也證實(shí)，為實(shí)現(xiàn)減肥目的，每次運(yùn)動(dòng)以中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)為宜，即在運(yùn)動(dòng)中將心率維持在最高心率的60%～70% （最高心率=220-年齡），強(qiáng)度過大時(shí)能量消耗以糖為主，肌肉氧化脂肪的能力較低；而負(fù)荷過小，機(jī)體熱能消耗不足，達(dá)不到減肥的目的。并且，以中等強(qiáng)度進(jìn)行鍛煉時(shí)，鍛煉的時(shí)間要足夠長(zhǎng)，一般每次鍛煉不應(yīng)少于30min。進(jìn)行中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)，開始階段機(jī)體并不立即動(dòng)用脂肪供能，因?yàn)橹緩闹瑤?kù)中釋放出來并運(yùn)送到肌肉需要一定時(shí)間，至少要20min。脂肪的儲(chǔ)備和動(dòng)用是一種動(dòng)態(tài)平衡，因此要經(jīng)常參加運(yùn)動(dòng)，才能收到良好的鍛煉效果。

在評(píng)價(jià)腦血流狀況方面，本研究選擇以大腦中動(dòng)脈的收縮期峰流速、舒張末期峰流速及平均峰血液流速值為測(cè)試指標(biāo)。收縮期峰流速為受檢血管內(nèi)收縮期的最高血流速；舒張末期峰流速為受檢血管舒張期末的最高血流速；平均峰流速為受檢血管內(nèi)一個(gè)完整心動(dòng)周期的平均最高血流速。其中平均峰流速的生理意義最大，一方面是因?yàn)槠浜苌偈苄穆省⑿氖湛s力、外周阻力和主動(dòng)脈順應(yīng)性等心血管因素的影響；另一方面是由于其代表了搏動(dòng)性血液的供應(yīng)強(qiáng)度。國(guó)外學(xué)者的研究證實(shí)顱底動(dòng)脈的血流速度與局部腦血流量有良好的相關(guān)。因此，Vm可用來評(píng)價(jià)局部腦血流量的變化。平均峰流速升高，表明腦血管充盈度高，血流量增多；平均峰流速降低，表明腦血管充盈較低，血流量減少。有研究證實(shí)運(yùn)動(dòng)可導(dǎo)致腦血流的變化，而不同強(qiáng)度和形式的運(yùn)動(dòng)可引起腦血流不同的改變，中小強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)可引起腦血流速度的升高，而高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)則使其降低。與動(dòng)力性運(yùn)動(dòng)不同，靜力性運(yùn)動(dòng)不改變腦血流速度。中村隆志對(duì)沒有運(yùn)動(dòng)習(xí)慣的45名患者進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)療法改善baPWV的研究，結(jié)果表明完成度達(dá)到或超過75%的人PWV 比進(jìn)行鍛煉前明顯下降（P＜0.001），即使完成度75%以下但也堅(jiān)持了6個(gè)月的人，血液參數(shù)雖然沒有變化，PWV 也有改善（P＜0.01）。已有學(xué)者開展大量研究，認(rèn)為健康運(yùn)動(dòng)可以維持和增加心、腦氧的供應(yīng)，預(yù)防或延緩動(dòng)脈硬化的進(jìn)展，增加血管直徑和側(cè)支循環(huán)，直接改善血液灌注和分布。本研究顯示，有規(guī)律運(yùn)動(dòng)習(xí)慣的實(shí)驗(yàn)對(duì)象在腦血流狀況、血管彈性等方面均與無規(guī)律運(yùn)動(dòng)習(xí)慣的實(shí)驗(yàn)對(duì)象比較無顯著性差異，可能由于樣本量太小，不足以引起實(shí)驗(yàn)對(duì)象明顯的差別，應(yīng)繼續(xù)開展干預(yù)研究，從而進(jìn)一步了解運(yùn)動(dòng)的良性作用。腦氧代謝方面有規(guī)律運(yùn)動(dòng)習(xí)慣的實(shí)驗(yàn)對(duì)象前額皮質(zhì)氧合血紅蛋白顯著高于無規(guī)律運(yùn)動(dòng)習(xí)慣的實(shí)驗(yàn)對(duì)象，可能由于單純性肥胖導(dǎo)致大腦氧供不足、氧合血紅蛋白代償性增加。

對(duì)有無規(guī)律運(yùn)動(dòng)習(xí)慣情況與各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)（體成分、腦血流狀況、血管彈性、腦氧狀況）進(jìn)行點(diǎn)二系列相關(guān)分析，結(jié)果表明，有良好的運(yùn)動(dòng)習(xí)慣與baPWV顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），與ABI顯著正相關(guān)（P＜0.05），說明良好的運(yùn)動(dòng)習(xí)慣可降低動(dòng)脈僵硬度，增強(qiáng)動(dòng)脈彈性，延緩或減輕外周動(dòng)脈硬化，從而降低肥胖人群心腦血管疾病及其相關(guān)突發(fā)意外的發(fā)生率。

本研究屬于橫斷面研究，只能了解測(cè)試指標(biāo)之間的聯(lián)系，不能確定因果關(guān)系，需要進(jìn)行縱向研究或干預(yù)研究，從而進(jìn)一步了解規(guī)律運(yùn)動(dòng)習(xí)慣的良性作用。

4 結(jié) 論

4.1 擁有規(guī)律運(yùn)動(dòng)習(xí)慣的單純性肥胖大學(xué)生體脂量和腹部脂肪比率較低。

4.2 規(guī)律運(yùn)動(dòng)與單純性肥胖大學(xué)生的肱踝脈搏波傳導(dǎo)速度顯著負(fù)相關(guān)，與踝臂指數(shù)顯著正相關(guān)，提示規(guī)律運(yùn)動(dòng)可能是預(yù)防肥胖大學(xué)生動(dòng)脈退行性變化的一項(xiàng)有效措施。