低氧訓練對肥胖患者應激激素水平的影響

毛明瀟 綜述 李世云，2 審校

1.遵義醫科大學，貴州 遵義 563000；

2.成都大學附屬醫院，四川 成都 610036

低氧運動是指患者暴露于低氧環境或者在低氧環境下進行運動鍛煉，如使用面罩呼吸或停留在低氧艙或低氧帳篷，吸入12%～15%氧濃度模擬2 600～4 300 m海拔，進行暴露和鍛煉達到治療目的[1-2]的一種運動治療。已有研究發現，低氧運動作為一種應激因素可以引起體內包括促腎上腺皮質激素(adreno corticotropic hormone，ACTH)、皮質醇、促甲狀腺激素(thyroid stimulating hormone，TSH)、甲狀腺激素、去甲腎上腺素、腎上腺素、泌乳素在內的多種應激相關激素的改變，通過調節糖脂代謝發揮減重的作用，該文就低氧運動對肥胖人群應激激素水平的影響進行綜述。

1 低氧運動對ACTH、皮質醇的影響

下丘腦-垂體-腎上腺皮質系統是機體應對外界刺激，維持內環境穩定的一個主要應激系統。當機體受到外來應急刺激(如運動、低氧)時，ACTH 增加，皮質醇相應增加。糖皮質激素(皮質醇)通過加強糖原、脂肪和蛋白質的分解，為機體提供能量。HILL 等[3]對12 名18～30 歲適當鍛煉的健康男性進行研究，每天進行強度分別為40%VO2max、60%VO2max或80%VO2max運動30 min 共3 d。在運動前休息30 min 和運動結束后立即分別采集血標本進行激素水平測定，發現皮質醇在60%VO2max強度的運動中升高39.9%，在80%VO2max升高83.1%；ACTH 在60%VO2max強度的運動中下降15.6%，在80%VO2max強度的運動中下降17.2%，可見中高強度的運動能夠明顯增加皮質醇的分泌，這是因為運動可以刺激下丘腦分泌促皮質釋放激素(CRH)，CRH 刺激垂體前葉釋放ACTH，ACTH 刺激腎上腺皮質釋放皮質醇。但過高的皮質醇水平會向垂體前葉發出減少ACTH 分泌的信號，進而抑制ACTH 的分泌，同理，ACTH 和/或皮質醇水平的增加可以向下丘腦發出信號，進而減少CRH 的分泌。COOKE 等[4]對15 名健康人群(實驗組9 名、對照組6 名)進行研究，使其分別在11%O2的低氧環境和常壓常氧環境下進行強度分別為40%VO2max(10 min)、50%VO2max(60 min)、60%VO2max(10 min)、70%VO2max(10 min)每天90 min 共3 d的運動，在休息時(T1)、運動前45 min(T2)、運動后立即(T3)、運動后60 min(T4)采集血樣，結果發現皮質醇在T1 為(467±117)nmol/L，T2 為(477±166) nmol/L，T3 為(734±165) nmol/L，T4 為(632±207) nmol/L；常氧環境下皮 質醇在T1 為(562±98) nmol/L，T2 為(397±80) nmol/L，T3 為(344±159) nmol/L，T4 為(363±117)nmol/L，表明與常氧運動相比，低氧運動所致皮質醇水平升高更明顯。表明在低氧條件下進行中高強度的運動能夠引起皮質醇的分泌增加。有研究提出，肥胖可能會導致皮質醇水平的升高，這可能是因為下丘腦-垂體-腎上腺軸(the hypothalamic pituitary adrenal axis，HPA or HTPA axis)的異常調節所致，也可能是某些外周因素所導致的[5-6]，但有研究卻發現肥胖患者體內皮質醇的反應是降低的。GWENDOLYN等[7]對19名男性志愿者進行研究，根據BMI將其分為正常組(BMI＜25 kg/m2)、1 度肥胖組(BMI 25～34.9 kg/m2)、2、3度肥胖組((BMI＞35 kg/m2)，使其進行運動強度為85%～95% 10RM (10-repetition maximum，最大反復次數)的抵抗運動。在運動前、運動中、運動后、恢復期間(運動后50 min、運動后70 min、運動后110 min)采集血樣，結果發現運動前各組之間的皮質醇水平無顯著差異，隨著時間的推移皮質醇逐漸上升，2、3度肥胖組的皮質醇水平始終低于1 度肥胖組和正常組，在運動后70 min、運動后110 min 2、3 度肥胖組的皮質醇顯著低于1 度肥胖組和正常組。由此可見，正常人群與輕度肥胖患者皮質醇水平的變化無顯著差異，中重度肥胖所表現出的總體較低的皮質醇水平可能是由于肥胖個體中皮質醇濃度長期較高和反應減弱所導致的[8]。但是關于低氧運動對肥胖患者ACTH、皮質醇水平影響的相關文獻較少，還待進一步研究。

2 低氧運動對TSH、甲狀腺激素的影響

下丘腦-垂體-甲狀腺系統作為機體中重要的內分泌系統之一，對應激(如運動)也會做出相應的反應，有研究表明，只要達到或大于運動強度為最大耗氧量的60%(60%VO2max)或高于乳酸鹽閾值的短期分級運動(≤20 min)就會導致TSH 水平升高[9-10]。隨著TSH升高，可以看到總T4(TT4)和游離T4(FT4)的增加，但是總T3(TT3)和游離T3(FT3)卻減少。CILOGLU等[9]對60 名20～26歲的男性運動員進行研究，使其通過強度分別為45%HRmax (運動時間3 min)、70%HRmax(運動時間3 min)和90%HRmax(運動時間3 min)的運動9 min，在運動前、運動后(每次運動強度運動3 min后打斷30 s取血樣)進行激素測定，TSH、TT4和FT4在不同的運動強度中均升高，TT3和FT3在輕度、中等強度運動下持續升高，在高等強度運動下降低。TSH、TT4和FT4的升高可能是由于運動所導致的血液濃縮引起的，TT3 和FT3 的降低可能是因為T4 到T3 的轉換率降低或者靶組織對其攝取增加。PEERI等[11]對17名20～24歲的健康男性進行研究，使其分別在1 200 m處(氧濃度為21%)、2 750 m處(氧濃度為15%)、3 250 m處(氧濃度為14%)和3 750 m處(氧濃度為13%)進行運動強度為70%HRmax 的跑步機運動30 min，在運動前、運動后立即、運動結束后1 h采集血樣進行激素測定，結果發現T4在1 200 m處(常氧)和2 750 m高度時升高顯著，而TSH和T3 沒有顯著變化。關于TSH，在不同的研究中發現了TSH的下降[12-13]和上升[14-16]，這可能和缺氧的嚴重程度和持續時間有關，該研究中TSH沒有顯著變化，可能是因為模擬缺氧的程度不夠或運動時間較短；關于甲狀腺激素，低氧作為應激源可以促進甲狀腺激素的升高，但具體機制仍未明確，可能是由于甲狀腺素結合球蛋白的結合親和力增加[17]，也可能是因為與氧氣需求增加相關的基礎代謝率(BMR)的增加。

雖然說運動和低氧會影響TSH、甲狀腺激素水平的變化，但變化幅度并不大，對于肥胖患者來說亦是如此。KOUIDRAT 等[18]對34 例甲狀腺功能正常的肥胖患者進行研究，使其進行運動強度為70%～80%HRmax 的運動3 個月，在運動前，運動后(3 個月后)進行激素測定，結果發現肥胖患者除了體質量、體脂明顯降低外，TSH 和甲狀腺激素并沒有顯著變化，這在一定程度上說明了肥胖患者進行減重治療并不會引起甲狀腺功能的顯著變化。但是低氧運動對肥胖患者TSH和甲狀腺激素的影響還未可知。

3 低氧運動對去甲腎上腺素、腎上腺素的影響

交感-腎上腺髓質系統在機體應激反應中也發揮著重要作用，當機體受到應激時，交感神經系統被激活，進而刺激腎上腺髓質釋放去甲腎上腺素、腎上腺素和多巴胺，使心率增快、心肌收縮力增強、心輸出量增加，提高中樞神經系統的興奮性，使機體適應周圍環境的變化。WOODS等[19]對14名平均年齡在22～35歲的軍人進行研究，使其在常壓常氧(NN)、常壓缺氧(NH)、低壓缺氧(HH)、真正高海拔(GHA)4種環境下分別進行運動強度為40%VO2max(5 min)、45%VO2max(5 min)、50%VO2max(5 min)、55%VO2max(105 min)的自行車運動120 min，在運動前(T0)、運動后立即(T120)、運動后2 h (T240)采集血樣，結果發現3種低氧環境下去甲腎上腺素、腎上腺素的靜息值(T0)均大于常壓常氧環境下去甲腎上腺素、腎上腺素的靜息值(T0)，且運動后激素水平升高更明顯，這些現象在GHA環境下更為顯著。這說明運動均會導致去甲腎上腺素、腎上腺素水平的升高，而低氧運動所致激素水平的升高更加明顯；與模擬低氧環境(NH、HH)相比，真正的低氧環境(GHA)下激素水平的變化更加顯著。

去甲腎上腺素濃度是交感神經活動的指標，腎上腺素濃度是腎上腺髓質反映的指標[20]，兩者之間的變化可能存在著差異。MAZZEO等[21]對7名平均年齡在23 歲左右的健康男性進行研究，使其分別在海平面、到達4 300 m(氧濃度為12%)的4 h 內和到達4 300 m的21 d 后進行運動強度為50%VO2max的運動45 min，共3 次，分別在運動前、運動后15 min、運動后30 min和運動后45 min 采集血樣，結果發現急性缺氧和慢性缺氧下去甲腎上腺素和腎上腺素的升高并不一致，兩者存在分離現象，在急性缺氧環境下運動時，腎上腺素升高明顯，在慢性缺氧環境下運動時，去甲腎上腺素升高明顯。這說明急性缺氧和慢性缺氧對去甲腎上腺素和腎上腺素水平的影響存在差異。有研究表明，與體質量正常的人群相比，肥胖人群的交感神經活性是較低的[22-26]。兒茶酚胺通過刺激腎上腺素受體b1 和b2 來促進脂肪的分解，相反，兒茶酚胺通過刺激腎上腺素受體a2來抑制脂肪的分解[27]，肥胖人群脂肪組織不易分解可歸因于腎上腺素受體b1、b2的減少和a2受體的活性增加。HARANT等[28]對9名體質量指數為(35.6±3.9)kg/m2范圍內的肥胖人群進行研究，使其進行運動強度為50%VO2的自行車運動2 h，在運動前、運動60 min、運動90 min、運動120 min、運動后20 min采集血樣，結果發現去甲腎上腺素、腎上腺素均顯著升高，并且發現在肥胖人群的脂肪細胞中運動誘導腎上腺素受體b1 活性增強，脂肪分解作用顯著增加。雖然肥胖人群中腎上腺素受體b1活性增強，脂肪分解作用增加，但其活性仍低于體質量正常人群。JABBOUR 等[23]對31 名未成年男性進行研究，將其分為肥胖組(9名)、超重組(11名)、體質量正常組(11名)三組，讓其進行短跑運動，在休息時、熱身后10 min、運動后立即和運動后20 min 采集血樣，結果發現3 組中腎上腺素、去甲腎上腺素均升高，體質量正常組所測得的腎上腺素、去甲腎上腺素水平在“運動后立即”這個時間點顯著高于肥胖組和超重組。這說明在肥胖人群體內腎上腺素、去甲腎上腺素的反應較為遲鈍，其中一個原因可能是皮質醇濃度在肥胖人群中較高，而皮質醇在一定程度上對腎上腺素的活性具有減弱作用；另一個原因可能是脂肪組織所分泌的細胞因子與兒茶酚胺的減少有關。關于低氧運動對肥胖患者去甲腎上腺素、腎上腺素水平的影響等研究較少。

4 低氧訓練對泌乳素的影響

泌乳素由腦垂體分泌，在促進泌乳、性激素分泌方面發揮著重要作用，除此之外，泌乳素還參與應激反應，在應激狀態下，血中泌乳素濃度升高，且往往與ACTH的增高一起出現。有關運動對泌乳素的研究結果較一致，大多數研究均發現運動訓練會導致泌乳素水平的增高，其增加幅度與體力活動強度成正比，有研究發現，劇烈的高強度無氧運動(即高強度間歇訓練)導致的催乳素反應比低強度有氧運動強[29]。泌乳素分泌的高峰一般出現在運動結束后。DALY等[30]對22名平均年齡為24歲左右的男性運動員進行研究，讓其進行VO2max的增加速度≤0.15 L/min的運動，直至自覺疲勞(約84.3 min)而停止，分別在運動前(B0)、運動后立即(F0)、運動后30 min (F30)、運動后60 min(F60)、運動后90 min(F90)、距B0 24 h 時(P24)采集血樣，結果發現泌乳素在F0 達到高峰(25 μg/L)，表明泌乳素在“運動后立即”這一時間點水平最高。低氧環境下運動所致泌乳素水平的變化與在海平面進行運動所致泌乳素水平的變化有不同之處。KNUDTZON等[31]對10 位健康女性進行研究，使其分別在海平面、模擬海拔2 438 m、3 658 m和4 572 m的低氧艙里進行運動強度為44.9%～65.6%VO2max的亞最大運動(submaximum exercise) 10 min，完成后再進行最大運動(maximum exercise) 3～5 min，分別在靜息時、最大運動后立即、最大運動后20 min時采取血樣，結果發現低氧環境下的靜息泌乳素水平要低于常氧環境下的靜息泌乳素血清水平，在3 658 m和4 572 m達到統計學意義，運動可以促使泌乳素分泌增加，并在“最大運動后20 min”這個時間點達到最高水平。由此可見，低氧環境可以抑制靜息時泌乳素的釋放，但是低氧運動后泌乳素的升高要大于常氧運動。泌乳素在運動結束后繼續升高，這個結果與DALY 等[30]的研究相矛盾，這可能是因為如果運動強度足夠大，但是持續時間很短，則催乳素峰值反應可能會在運動結束后一段時間內發生。有關運動與肥胖患者泌乳素水平的相關研究較少，但有研究指出肥胖患者體內的泌乳素釋放機制是受損的，這可能與下丘腦-垂體系統的功能障礙有關[32-33]。

5 結語

總之，運動和低氧均會引起機體應激激素水平的變化，與常氧環境下的運動訓練相比，低氧下的運動訓練所致應激激素水平的變化更明顯，但大部分研究均是針對健康人群而言。與體質量正常的人群相比，肥胖患者應激激素對應激源的反應活性相對較低。眾多研究發現低氧療法在減重方面有著較為明顯的效果[34-36]，但關于低氧運動影響肥胖患者應激激素水平變化的研究相對較少，其減重具體機制尚不明確。低氧訓練對肥胖患者應激激素水平的影響可能是低氧療法減重的重要機制，尚待進一步研究。