有氧運動干預對肥胖人群心肺適能及代謝綜合征指標的影響

張高飛,王琳琳,向云平,王二霞

(周口師范學院 體育學院,河南 周口 466000)

超重和肥胖已成為現今世界范圍內嚴重威脅人類健康的公共健康問題.超重和肥胖人群呈不斷增長趨勢.根據2020年中國居民營養與慢性病狀況報告顯示,成年居民超重率和肥胖率分別為34.3%和16.4%[1].此外,就肥胖的主觀認識率而言存在著一個更大的問題,即90%以上成年肥胖者沒有意識到肥胖或得不到適當的管理[2].肥胖會增加過早死亡的風險,并且是高血壓、高脂血癥、2 型糖尿病、心血管疾病、腦卒中等多種代謝性并發癥的主要危險因素[3].但并不是所有的肥胖者都會出現代謝性并發癥(代謝異常肥胖者,Metabolically Unhealthy Obese,MUO).代謝健康肥胖者(Metabolically Healthy but Obese,MHO)[4]除肥胖指標外,沒有如總膽固醇(Total Cholesterol,TC)、甘油三酯(Triglycerides,TG)、高密度脂蛋白膽固醇(High Density Lipoprotein Cholesterol,HDLC)以及血糖(Bloodglucose,BG)等標準化的分類標準,通常以代謝綜合征指標和胰島素抵抗指標為標準[5].

隨著超重和肥胖人群不斷增長,所引起的一系列健康問題逐漸凸顯.預防或治療肥胖癥及其并發癥在中國乃至世界范圍內已成為亟須解決的社會問題.根據代謝健康狀況針對肥胖人群的身體活動要素例如運動強度、運動類型、運動時間和運動頻率等都沒有得到充分有效的評估.從體育科學和預防醫學角度來看,評估運動等身體活動因素對肥胖、心肺適能及代謝健康的影響非常有意義.本研究根據代謝健康狀況觀察12周有氧運動干預前后肥胖、心肺適能及代謝綜合征指標的變化,并探析12周有氧運動干預對代謝健康肥胖人群和代謝不健康肥胖人群的運動學效果.

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

本研究的對象是82名年齡在40～60歲之間沒有任何特殊疾病的中年肥胖女性.作為基本檢查,對研究對象進行了基礎身體測量、基礎醫學檢查以及病史調查,將正在服用影響血壓或體質量的藥物,或服用影響碳水化合物、蛋白質和脂質代謝的藥物的受試者排除在研究之外.

參考MS-CDS2004(中華醫學會糖尿病學分會建議代謝綜合征的診斷標準(2004版))對研究對象進行分類.空腹BG濃度≥6.1 mmol/L(1.10 g/L)或餐后2 h PG濃度≥7.8 mmol/L(1.40 g/L),收縮壓(Systolic Blood Pressure,SBP)≥140 mmHg或舒張壓(Diastolic Blood Pressure,DBP)≥90 mmHg(1 mmHg=(20 265/152)Pa),空腹血TG濃度≥1.7 mmol/L(1.50 g/L),空腹血HDLC濃度<1.0 mmol/L(0.39 g/L),腰圍≥85 cm.代謝綜合征發病指數(Metabolic Syndrome Incidence Index,MSII).基于上述風險因素計算,每符合一項加一分.代謝綜合征發病指數>2分,歸為MUO組;否則歸為MHO組.肥胖的標準以世界衛生組織亞太地區標準為基礎,體質量指數(Body Mass Index,BMI)≥25 kg/m2為肥胖,BMI<25 kg/m2為正常.研究對象的基本情況詳見表1.

表1 研究對象的基本情況

1.2 分析項目和分析方法

身體形態指標包括身高、體質量、體質量指數、體脂率、腰圍和腰臀比(Waist Hip Ratio,WHR).使用人體成分分析儀(InBody270,中國)測量身高、體質量、BMI、體脂率,使用卷尺測量腰圍和臀圍,并計算WHR.

測量血壓前安靜狀態休息30 min,然后使用自動血壓計(Jawon Medical,韓國)測量血壓.測量兩次血壓,取平均值進行數據處理,兩次測量的時間間隔為3 min.

分別在12周有氧運動干預前后的早晨,受試者在空腹狀態下采集肘靜脈血5 mL,并使用普通離心機分離血漿,然后將血清樣本委托第三方檢測機構美年大健康體檢中心測定TC、TG、HDLC以及BG.

為了解 12 周有氧運動干預后胰島β細胞功能和機體對血糖的調節能力,對所有受試者進行口服葡萄糖耐量試驗(Oral Glucose Tolerance Test,OGTT).在口服無水葡萄糖(75 g)之前、30 min、60 min、90 min 和 120 min后分別采集受試者的靜脈血,然后使用血糖分析儀(OneTouch Verio Flex,中國)測定BG.

心肺適能(cardio-respiratory fitness,CRF)使用運動跑臺中的Bruce方案進行測定.考慮到測試的安全性,首先按年齡計算出每分鐘最大心率,當目標心率達到最大心率的85%時測算單位時間單位體質量攝氧量V85.V85(次最大運動負荷測試)將用作心肺適能的指標.

1.3 運動計劃

根據美國運動醫學學會(American College of Sports Medicine,ACSM)關于肥胖癥的運動處方建議,有氧運動計劃總共實施12周,每周3次,每次60 min.運動強度控制:第 1～2周最大攝氧量強度的50%,第3～8周最大攝氧量強度的60%,第9～12周最大攝氧量強度的70%.

關于運動強度采用跑臺Bruce方案測定,利用每分鐘攝氧量和每分鐘心率之間的個體回歸方程,計算出最大攝氧量強度的50%～70%對應的每分鐘心率.此外,考慮到參加運動計劃后心肺適能水平的提高,運動計劃實施6周后重新進行運動負荷試驗,重新調整個體運動強度.

運動類型為快走和慢跑運動,運動前后分別進行10 min以靜態拉伸和動態拉伸為主的熱身活動和放松活動.

1.4 數據處理

所有數據均使用平均值±標準差表示,采用 Pearson相關分析分析組間和組內測量變量之間的相關性,采用雙因素方差分析分析12周有氧運動干預前后的組間差異.使用 SPSS 25.0 在α=0.05 水平上檢驗所有統計數據的統計學意義.

2 研究結果

不同受試對象測量指標的相關性見表2.如表3所示,運動干預后MHO和MUO的體質量均出現顯著性下降,且組間、時間和組之間無交互作用.體脂率、BMI、腰圍和 WHR 也出現了與體質量相似的變化趨勢.

表2 不同受試對象測量指標的相關性

表3 12周有氧運動干預前后的指標

運動干預后MHO和MUO的SBP和DBP均無明顯下降,但組間均具有顯著性差異,且時間和組之間無交互作用.值得注意的是,MUO組在12周有氧運動干預后SBP和DBP均出現了略微下降,雖然沒有統計學上的顯著性變化,但呈現出了積極的變化趨勢.

運動干預后MHO和MUO的TC均顯著降低,且組間、時間和組之間無交互作用.TG隨著12周有氧運動干預并沒有出現顯著性變化,但組間、時間和組之間存在交互作用.

另一方面,運動干預后HDLC并沒有出現顯著性變化,但組間存在交互作用.代謝綜合征發病率指數相對較低的 MHO 組顯示出了較高的HDLC水平.運動干預后MHO和MUO的BG水平均出現了顯著性降低,且組間、時間和組之間均出現了交互作用.即運動干預后MUO組BG水平較MHO組出現了更加顯著性的下降.

運動干預前,MHO 組和MUO組血糖質量濃度隨時間的變化均出現了顯著性差異,并且組間、時間和組之間也存在交互作用(表4).通過對交互作用的事后分析發現,運動干預前兩組血糖質量濃度在60 min測量時間點存在最大差異.MUO組血糖質量濃度在各測量時間點均呈現較高水平,即使在120 min下降至平均1.514 1 g/L,仍處于危險區間.另一方面,運動干預后MHO 組和MUO組血糖質量濃度隨時間的變化均出現了顯著性差異,且組間也存在交互作用,但時間和組之間不存在交互作用.血糖質量濃度的變化規律與運動干預前相似,但血糖質量濃度的波動幅度相對有所改善.即MUO組在60 min測量時間點上血糖質量濃度由運動干預前的最高水平平均1.731 2 g/L下降至運動干預后平均1.546 9 g/L.此外,與運動干預前120 min平均 1.514 1 g/L 相比,血糖質量濃度也實現了有效降低.

表4 OGTT不同測量時間的血糖質量濃度

3 分析與討論

根據12周有氧運動干預對肥胖指標的影響可以發現,MHO組和MUO組均觀察到有氧運動干預的積極效果,且組間無交互作用.總的來說,本研究中實施的有氧運動(步行和慢跑)可以有效減少體內脂肪[6].且與代謝健康狀態無關.此外,兩組體質量平均減約1 kg,體脂率減幅均在1%以內,運動干預的強度和數量相對較低,但這并不是觀察不到兩組之間存在明顯差異的充分原因.根據能量動力學,即使采用較高的運動強度和數量,也不存在組間交互作用效應.

在12周的有氧運動干預計劃后,心肺適能水平呈現出與肥胖指標相似的趨勢,兩組均顯示出增加,并且未觀察到交互作用.雖然本研究中進行的步行和慢跑鍛煉并未達到有效提高心肺適能水平的適宜強度,但兩組心肺適能水平均有所增加,表明步行和慢跑有助于提高心肺適能水平[7].盡管運動干預實施的強度不高,但心肺適能水平提高了.也可能因為本研究的對象平時沒有進行有規律的運動.

血壓指標顯示出了與肥胖指數和心肺適能指標不同的變化趨勢,MHO組的收縮壓和舒張壓均顯示出輕微的升高,而MUO組的收縮壓和舒張壓則出現了降低的趨勢.但是從兩組的收縮壓和舒張壓的平均值都處于正常或不高來看,這種變化趨勢不能看作是有意義的現象.另外,MUO組的收縮壓和舒張壓均高于MHO組這一現象被認為是肥胖指標和代謝綜合征發病指數的結果,MUO組收縮壓和舒張壓的下降趨勢雖然不是一個顯著性變化,但這與之前關于運動對正常血壓有積極影響的研究結果類似.

在有氧運動干預導致的血脂和血糖的變化中,TC和HDLC沒有觀察到交互作用,而TG和血糖中則觀察到了顯著水平的交互作用.首先,對于TG指標在MHO組運動干預前后基本沒有差異,但在MUO組中觀察到下降約0.030 g/L,與TC在運動干預前后0.012 g/L的下降相比,出現了大幅度的降低.一般來說,血液中的TG與乳糜微粒和 VLDL 膽固醇高度相關[8],因此認為這是由于肝臟生成的內臟脂肪減少所致.此外,血糖指標在MHO組有氧運動干預前后沒有明顯變化,但在MUO組下降了約0.06 g/L.這被認為是由于胰島素敏感性和糖耐量機能的改善所致.運動效果在 MUO 組中比在 MHO組中更加明顯.

在12周有氧運動干預前的口服葡萄糖耐量試驗中,在所有測量時間、組間以及時間和組之間都觀察到了顯著性的交互作用.一般來說,這種現象是由于定期有氧運動可以提高胰島素敏感性而改善葡萄糖耐量所致[9].在這項研究中可以觀察到這種運動效果尤其是在健康狀況相對較弱的群體中影響較大.此外,作為糖尿病診斷標準的之一的120 min血糖值也有所降低.

4 結 論

12周有氧運動干預對中年肥胖婦女反映肥胖的各項身體形態指標均產生了有利影響,心肺適能均具有改善作用,與代謝健康無關.對于代謝健康的肥胖人群,運動干預后未發現血壓變化,但對于代謝不健康的肥胖人群,呈現出了積極的變化趨勢.尤其是對代謝不健康的肥胖人群(MUO)在TG、血糖和糖耐量方面具有相對較大的運動學效果.