有氧运动干预对肥胖人群心肺适能及代谢综合征指标的影响

张高飞,王琳琳,向云平,王二霞

(周口师范学院 体育学院,河南 周口 466000)

超重和肥胖已成为现今世界范围内严重威胁人类健康的公共健康问题.超重和肥胖人群呈不断增长趋势.根据2020年中国居民营养与慢性病状况报告显示,成年居民超重率和肥胖率分别为34.3%和16.4%[1].此外,就肥胖的主观认识率而言存在着一个更大的问题,即90%以上成年肥胖者没有意识到肥胖或得不到适当的管理[2].肥胖会增加过早死亡的风险,并且是高血压、高脂血症、2 型糖尿病、心血管疾病、脑卒中等多种代谢性并发症的主要危险因素[3].但并不是所有的肥胖者都会出现代谢性并发症(代谢异常肥胖者,Metabolically Unhealthy Obese,MUO).代谢健康肥胖者(Metabolically Healthy but Obese,MHO)[4]除肥胖指标外,没有如总胆固醇(Total Cholesterol,TC)、甘油三酯(Triglycerides,TG)、高密度脂蛋白胆固醇(High Density Lipoprotein Cholesterol,HDLC)以及血糖(Bloodglucose,BG)等标准化的分类标准,通常以代谢综合征指标和胰岛素抵抗指标为标准[5].

随着超重和肥胖人群不断增长,所引起的一系列健康问题逐渐凸显.预防或治疗肥胖症及其并发症在中国乃至世界范围内已成为亟须解决的社会问题.根据代谢健康状况针对肥胖人群的身体活动要素例如运动强度、运动类型、运动时间和运动频率等都没有得到充分有效的评估.从体育科学和预防医学角度来看,评估运动等身体活动因素对肥胖、心肺适能及代谢健康的影响非常有意义.本研究根据代谢健康状况观察12周有氧运动干预前后肥胖、心肺适能及代谢综合征指标的变化,并探析12周有氧运动干预对代谢健康肥胖人群和代谢不健康肥胖人群的运动学效果.

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

本研究的对象是82名年龄在40～60岁之间没有任何特殊疾病的中年肥胖女性.作为基本检查,对研究对象进行了基础身体测量、基础医学检查以及病史调查,将正在服用影响血压或体质量的药物,或服用影响碳水化合物、蛋白质和脂质代谢的药物的受试者排除在研究之外.

参考MS-CDS2004(中华医学会糖尿病学分会建议代谢综合征的诊断标准(2004版))对研究对象进行分类.空腹BG浓度≥6.1 mmol/L(1.10 g/L)或餐后2 h PG浓度≥7.8 mmol/L(1.40 g/L),收缩压(Systolic Blood Pressure,SBP)≥140 mmHg或舒张压(Diastolic Blood Pressure,DBP)≥90 mmHg(1 mmHg=(20 265/152)Pa),空腹血TG浓度≥1.7 mmol/L(1.50 g/L),空腹血HDLC浓度<1.0 mmol/L(0.39 g/L),腰围≥85 cm.代谢综合征发病指数(Metabolic Syndrome Incidence Index,MSII).基于上述风险因素计算,每符合一项加一分.代谢综合征发病指数>2分,归为MUO组;否则归为MHO组.肥胖的标准以世界卫生组织亚太地区标准为基础,体质量指数(Body Mass Index,BMI)≥25 kg/m2为肥胖,BMI<25 kg/m2为正常.研究对象的基本情况详见表1.

表1 研究对象的基本情况

1.2 分析项目和分析方法

身体形态指标包括身高、体质量、体质量指数、体脂率、腰围和腰臀比(Waist Hip Ratio,WHR).使用人体成分分析仪(InBody270,中国)测量身高、体质量、BMI、体脂率,使用卷尺测量腰围和臀围,并计算WHR.

测量血压前安静状态休息30 min,然后使用自动血压计(Jawon Medical,韩国)测量血压.测量两次血压,取平均值进行数据处理,两次测量的时间间隔为3 min.

分别在12周有氧运动干预前后的早晨,受试者在空腹状态下采集肘静脉血5 mL,并使用普通离心机分离血浆,然后将血清样本委托第三方检测机构美年大健康体检中心测定TC、TG、HDLC以及BG.

为了解 12 周有氧运动干预后胰岛β细胞功能和机体对血糖的调节能力,对所有受试者进行口服葡萄糖耐量试验(Oral Glucose Tolerance Test,OGTT).在口服无水葡萄糖(75 g)之前、30 min、60 min、90 min 和 120 min后分别采集受试者的静脉血,然后使用血糖分析仪(OneTouch Verio Flex,中国)测定BG.

心肺适能(cardio-respiratory fitness,CRF)使用运动跑台中的Bruce方案进行测定.考虑到测试的安全性,首先按年龄计算出每分钟最大心率,当目标心率达到最大心率的85%时测算单位时间单位体质量摄氧量V85.V85(次最大运动负荷测试)将用作心肺适能的指标.

1.3 运动计划

根据美国运动医学学会(American College of Sports Medicine,ACSM)关于肥胖症的运动处方建议,有氧运动计划总共实施12周,每周3次,每次60 min.运动强度控制:第 1～2周最大摄氧量强度的50%,第3～8周最大摄氧量强度的60%,第9～12周最大摄氧量强度的70%.

关于运动强度采用跑台Bruce方案测定,利用每分钟摄氧量和每分钟心率之间的个体回归方程,计算出最大摄氧量强度的50%～70%对应的每分钟心率.此外,考虑到参加运动计划后心肺适能水平的提高,运动计划实施6周后重新进行运动负荷试验,重新调整个体运动强度.

运动类型为快走和慢跑运动,运动前后分别进行10 min以静态拉伸和动态拉伸为主的热身活动和放松活动.

1.4 数据处理

所有数据均使用平均值±标准差表示,采用 Pearson相关分析分析组间和组内测量变量之间的相关性,采用双因素方差分析分析12周有氧运动干预前后的组间差异.使用 SPSS 25.0 在α=0.05 水平上检验所有统计数据的统计学意义.

2 研究结果

不同受试对象测量指标的相关性见表2.如表3所示,运动干预后MHO和MUO的体质量均出现显著性下降,且组间、时间和组之间无交互作用.体脂率、BMI、腰围和 WHR 也出现了与体质量相似的变化趋势.

表2 不同受试对象测量指标的相关性

表3 12周有氧运动干预前后的指标

运动干预后MHO和MUO的SBP和DBP均无明显下降,但组间均具有显著性差异,且时间和组之间无交互作用.值得注意的是,MUO组在12周有氧运动干预后SBP和DBP均出现了略微下降,虽然没有统计学上的显著性变化,但呈现出了积极的变化趋势.

运动干预后MHO和MUO的TC均显著降低,且组间、时间和组之间无交互作用.TG随着12周有氧运动干预并没有出现显著性变化,但组间、时间和组之间存在交互作用.

另一方面,运动干预后HDLC并没有出现显著性变化,但组间存在交互作用.代谢综合征发病率指数相对较低的 MHO 组显示出了较高的HDLC水平.运动干预后MHO和MUO的BG水平均出现了显著性降低,且组间、时间和组之间均出现了交互作用.即运动干预后MUO组BG水平较MHO组出现了更加显著性的下降.

运动干预前,MHO 组和MUO组血糖质量浓度随时间的变化均出现了显著性差异,并且组间、时间和组之间也存在交互作用(表4).通过对交互作用的事后分析发现,运动干预前两组血糖质量浓度在60 min测量时间点存在最大差异.MUO组血糖质量浓度在各测量时间点均呈现较高水平,即使在120 min下降至平均1.514 1 g/L,仍处于危险区间.另一方面,运动干预后MHO 组和MUO组血糖质量浓度随时间的变化均出现了显著性差异,且组间也存在交互作用,但时间和组之间不存在交互作用.血糖质量浓度的变化规律与运动干预前相似,但血糖质量浓度的波动幅度相对有所改善.即MUO组在60 min测量时间点上血糖质量浓度由运动干预前的最高水平平均1.731 2 g/L下降至运动干预后平均1.546 9 g/L.此外,与运动干预前120 min平均 1.514 1 g/L 相比,血糖质量浓度也实现了有效降低.

表4 OGTT不同测量时间的血糖质量浓度

3 分析与讨论

根据12周有氧运动干预对肥胖指标的影响可以发现,MHO组和MUO组均观察到有氧运动干预的积极效果,且组间无交互作用.总的来说,本研究中实施的有氧运动(步行和慢跑)可以有效减少体内脂肪[6].且与代谢健康状态无关.此外,两组体质量平均减约1 kg,体脂率减幅均在1%以内,运动干预的强度和数量相对较低,但这并不是观察不到两组之间存在明显差异的充分原因.根据能量动力学,即使采用较高的运动强度和数量,也不存在组间交互作用效应.

在12周的有氧运动干预计划后,心肺适能水平呈现出与肥胖指标相似的趋势,两组均显示出增加,并且未观察到交互作用.虽然本研究中进行的步行和慢跑锻炼并未达到有效提高心肺适能水平的适宜强度,但两组心肺适能水平均有所增加,表明步行和慢跑有助于提高心肺适能水平[7].尽管运动干预实施的强度不高,但心肺适能水平提高了.也可能因为本研究的对象平时没有进行有规律的运动.

血压指标显示出了与肥胖指数和心肺适能指标不同的变化趋势,MHO组的收缩压和舒张压均显示出轻微的升高,而MUO组的收缩压和舒张压则出现了降低的趋势.但是从两组的收缩压和舒张压的平均值都处于正常或不高来看,这种变化趋势不能看作是有意义的现象.另外,MUO组的收缩压和舒张压均高于MHO组这一现象被认为是肥胖指标和代谢综合征发病指数的结果,MUO组收缩压和舒张压的下降趋势虽然不是一个显著性变化,但这与之前关于运动对正常血压有积极影响的研究结果类似.

在有氧运动干预导致的血脂和血糖的变化中,TC和HDLC没有观察到交互作用,而TG和血糖中则观察到了显著水平的交互作用.首先,对于TG指标在MHO组运动干预前后基本没有差异,但在MUO组中观察到下降约0.030 g/L,与TC在运动干预前后0.012 g/L的下降相比,出现了大幅度的降低.一般来说,血液中的TG与乳糜微粒和 VLDL 胆固醇高度相关[8],因此认为这是由于肝脏生成的内脏脂肪减少所致.此外,血糖指标在MHO组有氧运动干预前后没有明显变化,但在MUO组下降了约0.06 g/L.这被认为是由于胰岛素敏感性和糖耐量机能的改善所致.运动效果在 MUO 组中比在 MHO组中更加明显.

在12周有氧运动干预前的口服葡萄糖耐量试验中,在所有测量时间、组间以及时间和组之间都观察到了显著性的交互作用.一般来说,这种现象是由于定期有氧运动可以提高胰岛素敏感性而改善葡萄糖耐量所致[9].在这项研究中可以观察到这种运动效果尤其是在健康状况相对较弱的群体中影响较大.此外,作为糖尿病诊断标准的之一的120 min血糖值也有所降低.

4 结 论

12周有氧运动干预对中年肥胖妇女反映肥胖的各项身体形态指标均产生了有利影响,心肺适能均具有改善作用,与代谢健康无关.对于代谢健康的肥胖人群,运动干预后未发现血压变化,但对于代谢不健康的肥胖人群,呈现出了积极的变化趋势.尤其是对代谢不健康的肥胖人群(MUO)在TG、血糖和糖耐量方面具有相对较大的运动学效果.