有氧抗阻結合與單純有氧運動減重干預的對比研究

齊玉剛，王 津，徐冬青

單純性肥胖（Simple obesity）與生活方式密切相關，以過度營養、運動不足、行為偏差為主要特征[1]。隨著經濟的發展和人民生活水平提高，單純性肥胖已在世界范圍內成為愈發普遍的現象，取代由營養不良和感染所引起的疾病，成為危害人類健康的重要因素[2]。肥胖在多種疾病的發展中起因果作用，如心血管疾病、糖尿病、高血壓等[3]；已有研究表明[4]，脂肪組織、尤其是內臟脂肪具有代謝活性，脂肪組織產生和分泌的促炎與抗炎脂肪因子失衡可導致人體穩態失衡，對血液中Lipid（類脂脂質），Glu（血糖）、INS（胰島素）水平產生不良影響，干擾肝臟和腎臟等主要器官功能，對人體的健康產生較大危害。

體育鍛煉目前是公認的、有效減肥措施[5-8]，運動干預肥胖癥的主要機制是通過增加能量消耗減少體內脂肪，穩定類脂脂質，血糖和激素（如胰島素和脂肪組織產生的細胞因子）的濃度，并有益于能量代謝以及抗炎細胞因子的產生[9]，這對于提升體質健康水平有很好的效益。有報道證實，相當比例的肥胖青少年隨著年齡的增長，在成年后體重仍會超標[10]，女大學生處在生長發育的最后階段，積極減重和改善身體成分顯得尤為重要。

目前關于青年人肥胖的運動防治方法很多[11-13]，其中以FAT‐max最大脂肪氧化強度為代表的持續性有氧運動已經取得了比較理想的成果[14-15]，因此長時間中等強度有氧運動為主的運動干預方案得到普遍認可。但是亦有研究報道顯示抗阻訓練在加速脂肪轉換為肌肉中有更好的作用，如抗阻訓練后去脂體重的增加可以提高基礎代謝率、改善脂肪代謝速率，達到減少體脂肪的效果[4]。人們已經認同規律的體育鍛煉可以為肥胖人群帶來大量的健康益處，但尚不清楚哪種運動方式最有助于減少體脂肪及肥胖相關的合并癥。部分學者的研究指出[16]，有氧與抗阻相結合的鍛煉方案可能在改善體脂肪含量上效果更為明顯且運動干預后的胰島素敏感性有了更大的提高[17-18]。本研究基于FATmax強度設計有氧抗阻結合與單純有氧運動兩種運動干預方案，探討在鍛煉時間和頻率相同的情況下兩種不同方案減重干預效果，為提高運動減重干預的科學性和有效性提供理論和試驗依據。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

本研究受試者為肥胖女大學生60 名（年齡為18～20 歲），肥胖判定標準根據中國成人肥胖程度標準（BMI≥25 kg/m2，體脂百分比>32）[8]。

納入標準：無高血壓、心臟病等心血管疾病、肺功能障礙、無運動禁忌癥，能完成正常大學體育課程。

試驗前受試者均了解整個試驗過程的風險性，自愿簽署知情同意書。

所有受試者在完成基線測試后，隨機均等分為兩組：有氧抗阻結合組（E1 組）和FATmax 強度有氧組（E2 組），每組30 人，兩組受試者各自執行隔天一次的運動干預，為期12 周，共計46次運動干預。在試驗期間內，受試者不參與任何有組織的其他運動訓練。本試驗通過天津體育學院醫學倫理委員會批準。

1.2 試驗方法

1.2.1 觀察指標 本試驗對所有受試者進行基線測試；并且在12 周運動干預后全部接受相同的效果評估測試，主要指標如下。（1）依學生體質監測標準的方法測量[19]：身高、體重、腰圍、臀圍、計算BMI、腰臀比。（2）身體成分測定：使用 GE 雙能X 線骨密度測量儀（美國產）測定體脂率（%）、腹部脂肪，使用歐姆龍（HDS-2000）內臟脂肪檢測儀測定內臟脂肪量。（3）心功能測定：使用Aloka SSC-290型超聲心動儀測定：每搏出量（SV）、左室射血分數（LVEF）。（4）最大攝氧量測定：使用ergoline-k100 有氧功率自行車進行最大攝氧量的測定。受試者測驗前至少1 h 不應進食、飲水、吸煙；車座高度調整到測試對象放松落坐、下肢充分伸展時膝關節屈曲15°；受試者佩戴實時心率監測裝置，完成適應性騎行后選取PWC170 測試程序完成最大攝氧量測試，測試完成后儀器自動計算出最大攝氧量數值（ml/min/kg）。

1.2.2 FATmax 測定 在最大攝氧量測定試驗的48 h 以后，使用 h/p/cosmos Pulsar4.0 功率跑臺、Cortex MetaLyzer 3B 氣體分析儀、Cosmed 運動心肺功能測試系統、Tango 運動血壓計、PE-4000遙測心率表。

在充分的準備活動后，在運動跑臺以速度3.5 km/h，坡度1%開始遞增負荷試驗，每3 min速度遞增1 km/h直至速度7.5 km/h后保持不變；此后每3 min遞增2%坡度直至速度呼吸商達到1。

依 Achten 的 FATmax rate 判 定 公 式 1.67×VO2－1.67×CO2[20]，將每級負荷下測得VO2和VCO2帶入公式計算氧化的脂肪量，最大值為所對應的攝氧量即為FATmax。

1.2.3 制定減重運動處方 每周隔天訓練，持續12 周，共計46次。有氧抗阻結合組（E1），采用運動負荷控制在FATmax 強度下的抗阻與走跑組合的運動方式，抗阻動作包括：弓箭步走、平板支撐交替兩側斜撐、高抬腿走、跪臥撐、波比跳；每個抗阻運動中插入FATmax 強度跑。運動干預全程使用團隊心率監控設備確保運動強度維持在測定的FATmax 強度下，運動干預中累計20 min抗阻訓練、20 minFATmax強度有氧運動。單純有氧組（E2）：FATmax強度有氧走跑組合運動40 min。

1.2.4 試驗控制 為保證兩種運動干預方式的總運動量具有可比性，本研究在干預前進行了兩種運動方案執行期間的心率總和匹配（E1：FATmax 強度走跑20 min+抗阻20 min；E2：FATmax 強度有氧走跑組合運動40 min），運動干預全程對心率進行監測，并相應地調整E2組抗阻運動時的阻抗強度，以保證該組的運動總心率與FATmax強度下的總心率次數差異不超過10次/min[4，21]。

受試者在整個12 周運動干預過程內不改變其日常飲食。運動處方執行過程中注意試驗監控，每次鍛煉前，詢問受試者的狀態，是否有不舒服的情況，確保處方執行過程中受試者的安全。

1.2.5 數據處理 受試者完成運動干預前后同指標的測試，試驗數據通過SPSS 19.0 for Windows軟件應用T檢驗進行統計處理，統計結果表述方式為平均數、標準差，顯著性水平取P＜0.05。

2 研究結果

本研究的受試者全部順利完成了遞增負荷試驗，FATmax所對應的強度為7.08±1.81 km/h，FATmax 強度下心率值為135.12±6.76b/min（見表1）。此數據為運動干預方案制定中的有氧運動強度提供了試驗依據。

受試者試驗前后身體成分相關指標的變化、身體素質指標的變化和心肺機能變化見表2至表4。

表1 受試者FATmax測試結果（`X±S）Table 1 Test results FATmax subjects（）

表1 受試者FATmax測試結果（`X±S）Table 1 Test results FATmax subjects（）

心率/b·min-1RPE 速度/km·h-1 7.08±1.81 FAT‐maxRate/g·min-1 0.44±0.15 FATmax/ml·kg·min-1 17.78±3.33占VO2max的比例50.37±6.15135.12±6.7617±1.0

表2 受試者試驗前后身體成分相關指標的變化Table 2 Changes of body composition related indexes before and after experiment

表3 受試者試驗前后素質指標變化Table 3 Changes of body function index before and after experiment

表4 試驗前后受試者心肺機能的變化（X±S）Table 4 Changes of cardiopulmonary function（X±S）

3 討 論

持續性有氧運動一直被認為是安全有效的減肥運動形式[10]。隨著對減脂運動干預方案相關研究的不斷深入，運動方式及運動強度的選擇也逐漸多元化[11-13]。近年來，抗阻鍛煉因在提高肌力，增加瘦體重等方面的突出作用，受到肥胖干預研究者的更多關注[22]。單獨的抗阻練習、抗阻練習結合飲食控制、抗阻練習結合有氧練習等不同方案應用于肥胖人群的運動干預中[23]。目前，有關抗阻鍛煉對肥胖人群的干預效果結論尚不一致，這可能與干預方案的設計、干預周期以及評價手段等關鍵因素的不同有關。肥胖人群最佳抗阻鍛煉干預模式的形成還需要大量的試驗證據。

理論上講，從運動干預效果出發，以有氧運動與抗阻訓練相結合的干預方式在有效達到減脂效果的同時可能對人體健康的收益更大[24]。但相關的研究極為有限，且結論不一。有氧抗阻結合的運動模式對于肥胖人群的干預效果是否優于單一運動尚不清楚。MONTEIRO等人[4]以11～17歲青少年為受試對象進行抗阻有氧結合運動干預，結果在體脂%上具有顯著的改善，這與LEE[26]等人以青春期男性少年為受試對象的研究成果變化幅度相近。但同樣是抗阻有氧結合運動與單純有氧運動干預對比研究，SIGAL[25]等人報道盡管運動干預試驗過程中規定受試者每日減少250 kcal的能量攝入，但只觀察到單純有氧組體脂%的顯著降低。造成這種情況的原因可能有多種，如在其研究過程中，只提供并培訓了運動干預方案及訓練場地，干預過程中沒有安排專業人員指導與監督，這可能會大大降低干預效果。此外，目前絕大多數相關研究中對于抗阻有氧的組和干預方案與單純有氧或抗阻方案的運動強度或運動總量是否相當控制并不嚴格。其中，有氧訓練強度多以最大攝氧量的百分比設定，而抗阻訓練強度多以1RM 百分比設定，兩種訓練的運動總量很難比較。這可能是造成目前相關研究結論不一的重要原因。

有鑒于此，本研究以標準試驗室測試數據為基礎，較為新穎的設計了有氧抗阻結合運動及單純有氧運動干預實施方案。單純有氧組以測得的FATmax 強度進行鍛煉，要求受試者以FATmax 強度對應的速度進行走跑結合練習，并以FATmax強度對應的心率水平加以監控。有氧抗阻結合組的運動干預總時間及頻率與單純有氧組相同，但創新性地采用了同強度（FAT‐max強度）的抗阻組合與走跑結合的運動方式，即訓練中有氧與抗阻運動交替進行，每組抗阻訓練中插入走跑，兩種訓練成分均保持FATmax 強度，所用時間合計各占總時長的50%。為了使兩個運動干預組每次鍛煉期間的總運動量盡量相同，參考MONTEIRO 等人[4]的試驗方案，在前期的預試驗中我們觀測了兩組運動方案的整個運動期間的心率總和，并相應地調整負荷強度和持續時間。整個干預過程中安排具備中國運動處方師認證的專業人員進行運動強度監控。

通過12 周的運動干預，本研究從青年肥胖女性的身體成分、心肺功能以及身體素質變化等多角度對兩種運動干預方案的效果進行比較觀察。研究表明，FATmax 強度單純有氧運動、有氧抗阻結合運動均可以達到有效的減脂效果。其中，鍛煉后單純有氧組體脂百分比降幅3.51%，結合組降幅5.76%，且有氧抗阻結合組的鍛煉效果優于單純有氧組。眾所周知，有氧運動可以有效地改善肥胖人群的身體成分，長時間的有氧運動負荷刺激可以在降低體脂肪的同時促進肌肉形成。抗阻訓練能夠促進人體肌肉量的增加[27]，其與有氧訓練相結合時是否會加強這一效果研究結論尚不一致。MONTEIRO 等人[4]的研究也在強調運動總量相同的情況下對比了單純有氧運動和有氧抗阻結合運動的干預效果，其單純有氧運動組干預后的體脂下降幅度為3.6%，與我們的研究結果相當。但其有氧抗阻結合組的減脂優勢并未體現，干預后體脂下降幅度（2.9%）與單純有氧組并無明顯不同，且遠小于我們的研究結果。造成這一差異的原因可能與我們選擇了更加有利于的脂肪代謝的運動強度（Fatmax強度）有關，在抗阻訓練實施中我們仍然強調保持有效的Fatmax強度，這一做法可能加強了有氧抗阻組和鍛煉的減脂效應。

相比于BMI，腹部脂肪是青少年胰島素抵抗、心血管代謝性疾病的更重要的危險因子[28-29]。脂肪組織，尤其是內臟脂肪更具有代謝活性，其產生和分泌的促炎與抗炎脂肪因子的失衡可以導致人體穩態失衡，對血液中Lipid（類脂脂質），Glu（血中的葡萄糖）、INS（胰島素）水平產生影響[4]，進而影響肝臟和腎臟等主要器官功能，對人體的健康產生較大危害。因此，針對青少年腹部脂肪的有效的運動干預十分必要。本研究中，單純有氧鍛煉后受試者的腹部脂肪量和內臟脂肪量顯著降低，這與多數研究報道結果相似[4，25-26]。抗阻訓練是否可以減少腹部脂肪量目前的研究結論尚不一致。LEE等人[30]在研究綜述中認為這可能與不同體成分測量方法的敏感程度有關。我們在研究中采用了身體成分測定的金標準-雙能X線法，結果發現有氧抗阻結合鍛煉較單純有氧鍛煉能夠更大程度地降低青年肥胖女性的腹部脂肪。這一結果提示在運動減脂干預過程中，相同強度、時間的抗阻和有氧結合運動具有協同作用，與單純有氧運動的減脂相比效果更為理想，但是所涉及的機制尚需進一步深入研究。

除關注身體成分的變化外，本研究還對比觀察了兩組干預方案對受試者心肺功能和身體素質的影響。研究結果表明[31]，運動鍛煉能夠明顯改善肥胖人群的心肺功能。鍛煉后，兩組受試者的心臟搏出量、左室射血分數以及肺活量和最大攝氧量均顯著提高。比較而言，有氧抗阻結合組的改善效果大于單純有氧鍛煉組。此外，有氧抗阻結合鍛煉在提高受試者握力、下肢爆發力以及柔韌性方面的效果也更為突出。這提示我們對于肥胖青年女性的運動處方設計應適當增加抗阻訓練內容，組和性運動干預較單一有氧運動的效果可能更加全面、優勢更加明顯。

4 結 論

在時間和鍛煉頻率相同的情況下基于FATmax 設計的有氧抗阻結合與單純有氧運動的兩種運動干預方案都能顯著地減輕肥胖女大學生的體重和改善他們的身體成分；抗阻和有氧結合運動在降低腹部脂肪、內臟脂肪方面有更為顯著的作用；兩種運動方案都可以在減重的同時提升身體機能，但抗阻和有氧結合的方案提升肥胖者心臟功能和最大攝氧量更為明顯。