肥胖症的危害

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有氧运动联合抗阻训练对男性肥胖青少年心血 [复制链接]

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青少年超重或肥胖是成年继发性肥胖及多种心血管疾病和代谢性疾病的重要原因。肥胖青少年可合并多个成人心血管危险因素,包括血脂异常、内皮功能紊乱、轻度炎症反应状态以及胰岛素抵抗等,从而引发早期血管损伤。相关研究发现,规律体力活动对儿童及青少年内皮功能、胰岛素抵抗以及炎症因子等均有积极作用。Christiansen等证实,成年肥胖患者体重减轻、体脂百分比下降与内皮功能及胰岛素抵抗改善存在关联,而Nassis等发现,胰岛素敏感性改善并不依赖于身体成分变化。有研究已证实,内脏脂肪作为身体重要成分之一,是肥胖患者心血管事件独立危险因素,与各种高代谢疾病综合征以及心血管疾病发病率高度正相关,因此通过各种手段减少机体内脏脂肪含量,对防治各种心血管疾病具有重要意义。基于此,本研究目的在于分析肥胖青少年心血管危险因素(包括炎症因子、血脂、胰岛素敏感性、内皮功能等)特征并观察12周处方运动(有氧运动联合抗阻训练)的干预效果及对身体成分(特别是内脏脂肪含量)的影响。

对象与方法

一、研究对象

于年7月至9月期间在河南省郑州市某中学初中部随机选取36例年龄13~17岁男性肥胖青少年(纳入肥胖组)以及36例年龄、性别相匹配的正常体重青少年(纳入对照组)作为研究对象,所有受试者均经本人、学校及家长(监护人)三方同意后自愿参加本研究。本研究肥胖/超重标准依据“中国肥胖问题工作组”制订的全国学龄儿童、青少年超重、肥胖筛查体重指数(bodymassindex,BMI)分类标准执行并排除继发性肥胖和药物性肥胖者,所有受试者均身体健康,无运动系统疾病、心血管疾病、代谢性疾病、炎症性疾病以及急、慢性感染等,无烟、酒等不良嗜好,除参加学校组织的体育课外无规律运动习惯。实验前向受试者及家长(监护人)说明本研究目的、实验流程以及可能存在的风险并签署知情同意书;另外本实验经郑州大学体育学院伦理委员会审核批准(批准文号:LL-05)。

实验过程中由于疲劳、肌肉酸痛等原因有2例受试者终止实验,家长拒绝继续实验者有3例,无故失联者3例,最终对照组、肥胖组分别有33例、31例纳入本研究。2组受试者年龄、身高、体重等一般资料情况见表1,表中数据经统计学比较?发现肥胖组体重和BMI均显著高于对照组水平?组间差异具有统计学意义(P0.05)。

二、实验设计

受试者入选后于清晨空腹状态下进入运动生理学,实验室依次进行以下测试,包括问卷调查、常规体格检查、身体形态学测定、血浆生化测定、血管内皮功能检测以及最大摄氧量(maximaloxygenuptake,VO2max)测定等。嘱受试者在测试前2~3d保证充足睡眠、清淡饮食,并避免剧烈运动。于实验室测试后次日开始,2组受试者除参加学校组织的体育课(2次/周)外,肥胖组受试者还需完成12周运动训练(即有氧运动联合抗阻训练)。整个实验过程中告知家长或监护人督促受试者保持规律饮食(不需节食)及日常生活习惯。于末次训练后48h所有受试者重返实验室并对以上参数进行重复测定。

三、身体形态学参数测定

采用中国产方舟Ⅲ型体质检测组件测定2组受试者身高、体重并计算BMI,其中电子体重秤最大称重kg,测量误差0.1kg,称重时要求排空大小便、轻装、赤足;选用美国GE公司产LunarProdigy型双能X线吸收仪测定身体成分,具体测定方法如下:受试者脱去外衣、鞋帽并摘除金属物品(如纽扣、手机、手表等)后仰卧于扫描床中央(人体中线与扫描床中线平行),测试指标包括总脂肪含量(totalfatmass,TFM)、腹部脂肪含量(abdominalfatmass,AFM)、内脏脂肪含量(visceralfatmassVFM)、去脂体重(Fat-freemass,FFM)、总体脂百分比(%TFM)及内脏脂肪百分比(%VFM)等。

四、血浆生化检测

空腹取静脉血5ml,离心取血清,采用日本产日立型全自动生化分析仪测定血糖(bloodglucose,BG)和血脂,后者包括甘油三酯(triglyceride,TG)、总胆固醇(totalcholesterol,TC)、高密度脂蛋白胆固醇(high-densitylipoproteincholesterol,HDL-C)和低密度脂蛋白胆固醇(low--densitylipoproteincholesterol,LDL-C);采用中国产GC1型全自动γ放射免疫分析仪测定血清胰岛素(insulin,Ins)水平,利用稳态模型评估法(homeostaticmodelassessment,HOMA)计算胰岛素抵抗指数(insulinresistanceindex。IRI),HOMA-IRI=BG×Ins/22.5;采用美国产BIO-RAD型酶标仪检测炎症因子水平,具体检测指标包括白细胞介素-1受体拮抗剂(interleukin-1receptorantagonist,IL-1Ra)、IL-8、肿瘤坏死因子-α(tumornecrosisfactor-α,TNF-α)、干扰素-γ-诱导蛋白10(interfelron-γ-inducibleprotein10,IP-10)、高敏C-反应蛋白(high-sensitiveC-reactiveprotein,CRP)、瘦素、脂联素等。

五、血管内皮功能检测

选用以色列产EndoPAT-0型内皮功能检测仪,检测时受试者取仰卧位,将充气袖带佩戴在非优势侧上臂部位,将2个指套状探针分别佩戴于双手食指上,检测仪会自动通过管道给探针指套充气,探针内传感器将指端动脉血管床血流信号传入检测系统;待指端血管床血流信号稳定15min后开始测定,通过软件计算反应性充血指数(reactivehyperemiaindex,RHI)并作为血管内皮功能参数。

六、VO2max测定

利用递增负荷跑台运动试验测定VO2max,通过德国产CortexⅡ型心肺功能测试系统检测受试者运动中摄氧量(oxygenupotake,VO2),采用芬兰产PolarS型遥测心率表记录受试者运动中心率水平。具体测试方案如下:起始负荷为5km/h,每2min递增1km/h,坡度始终为0°直至力竭。力竭判断标准:达到年龄预测最大心率[-年龄(岁)]或经再三鼓励受试者仍不能按规定强度完成运动。运动终止后的VO2峰值即为VO2max°整个VO2max测试过程在两名急诊科医师陪同及心电监护条件下进行。

七、运动处方

肥胖组受试者在严格监控及医肥胖组受试者在严格监控及医务监督下进行为期12周运动训练,每周运动3次,每次运动持续60min(不包括准备活动和整理运动)。具体训练方案如下:准备活动以肢体拉伸和慢跑运动为主,持续10min;正式训练包括40min有氧运动和20min抗阻训练(中间休息10min),有氧运动强度为60%~70%VO2max对应的心率,运动过程中使用芬兰产PolarS型遥测心率表进行连续心率监测,运动方式为跑步或蹬车等。抗阻训练内容依据美国运动医学会(AmericanCollegeofSportsMedicine,ACSM)针对儿童青少年抗阻训练指南设定,由3节运动组成1个循环(组),包括仰卧起坐、俯卧撑和蹲下起立,通过增加训练负荷(如受试者穿戴重力背心、绑沙袋等)控制运动强度为15~20RM(repetitionmaximun,最大重复次数),每节运动结束后间歇1min每组训练结束后间歇4min,共完成2~3组抗阻训练;整理运动以慢跑和肢体拉伸为主,持续10min。由体育教师、健身指导员和科研人员对受试者训练过程进行严格监控。

八、统计学分析

本研究所得计量数据以(x-±s)表示,2组受试者计量数据比较使用独立样本t检验。肥胖组运动前、后比较使用配对t检验,根据运动前、后VFM变化值(△VFM=运动后VFM-运动前VFM)将肥胖组进一步细分为VFM升高(△VFM≥0)和VFM降低(△VFM0)两个亚组,两亚组FM各参数变化量(△)比较采用独立样本t检验,P0.05表示差异具有统计学意义。

结果

一、2组受试者心血管危险因素比较以及12周运动干预效果观察

1.身体成分参数分析:实验前与对照组比较,发现肥胖组TFM、AFM、VFM、FFM、%TFM和%VFM均明显升高(P0.05)。实验后与实验前比较,发现肥胖组TFM和%TFM均明显降低(P0.05),FFM则显著增加(P0.05),VFM和%VFM无明显变化(P0.05);对照组TFM、AFM、VFM、FFM、%TFM和%VFM变化均无统计学意义(P0.05);实验后与对照组比较,发现肥胖组TFM、AFM、VFM、FFM、%TFM和%VFM仍显著升高(P0.05)。具体数据见表2。

2.炎症反应参数分析:实验前与对照组比较,发现肥胖组IL-1Ra、TNF-α、hs-CRP和瘦素均明显升高(P0.05),脂联素明显降低(P0.05)。实验后与实验前比较,发现肥胖组IL-1Ra和IP-10均明显降低(P0.05),对照组IL-1Ra、IL-8、TNF-α、IP-10、hs-CRP、瘦素及脂联素变化均无统计学意义(P0.05);实验后与对照组比较,发现肥胖组hs-CRP和瘦素仍显著升高(P0.05),脂联素仍显著降低(P0.05)。具体数据见表3。

3.血脂参数分析:实验前与对照组比较?发现肥胖组TG明显升高(P0.05),HDL-C明显降低(P0.05),实验后与实验前比较,发现2组受试者TGC、TC、LDL-c和HDL-c变化均无统计学意义(P0.05);实验后与对照组比较,发现肥胖组TG仍明显升高(P0.05),HDL-C仍显著降低(P0.05)。具体数据见表4。

4.胰岛素抵抗及血管内皮功能参数分析:实验前与对照组比较,发现肥胖组Ins及HOMA-IRI均明显升高(P0.05);实验后与实验前比较,发现肥胖组Ins和HOMA-IRI均明显降低(P0.05),对照组Ins、BG、HOMA-IRI及RHI变化均无统计学意义(P0.05);实验后与对照组比较,发现肥胖组Ins及HOMA-IRI仍显著升高(P0.05)。具体数据见表5。

二、VFM升高与降低亚组各参数变化量对比

与VFM升高亚组受试者比较,VFM降低亚组TC、TG、Ins和HOMA-IRI下调幅度均较显著,组间差异均具有统计学意义(P0.05),其他参数变化组间差异无统计学意义(P0.5)。具体数据见表6。

讨论

本研究主要发现包括:①与体重正常者比较,肥胖青少年存在炎症反应状态、脂代谢异常以及胰岛素抵抗,但其内皮功能与正常者无显著差异;②12周运动干预(未进行饮食干预)对肥胖青少年体重及BMI无明显影响,但能显著下调炎症因子水平、提高胰岛素敏感性,提示即使运动后体重未发生显著性变化,但运动干预仍能明显改善肥胖青少年心血管危险因素(但对血脂水平及内皮功能无明显影响);③运动干预后VFM减少者其血脂水平以及胰岛素抵抗明显改善。

一、肥胖青少年与正常体重者心血管危险因素比较

本研究中肥胖组受试者血清IL-1Ra、TNF-α、hs-CRP和瘦素水平均显著高于对照组,脂联素则明显低于对照组,提示肥胖青少年存在低度炎症反应状态,与Ferrari等针对超重儿童及青少年的流行病学调查结果基本一致。此外肥胖组血清Ins含量、HOMA-IRI和TG水平升高,而HDL-C降低,提示肥胖青少年还存在血脂异常和胰岛素抵抗等心血管危险因素。

另外本研究还发现?肥胖组和对照组RHI无显著性差异。Montero等研究同样证实,肥胖青少年血管反应性(vascularreactivity)与正常体重者并无明显差异;然而Kelly等对青少年使用Endo-PAT法测定RHI的有效性提出质疑,因此方法学问题可能是本研究得到阴性结果(即实验前2组受试者内皮功能无显著差异)的重要原因之一。Farpour-Lambert等研究后指出,利用血流介导的舒张反应(flowmediateddilatation,FMD)评价儿童青少年血管功能信效度更高,并发现肥胖儿童FMD显著低于正常体重者。

二、运动对肥胖青少年心血管危险因素的影响

本研究肥胖组受试者经12周运动(包括有氧运动及抗阻训练)后,发现其TFM和%TFM均明显降低,FFM明显增加,而体重、AFM及VFM均无显著变化。此外肥胖组炎症因子IL-1Ra和IP-10降低,说明经运动干预后机体炎症反应状态得到改善。IP-10作为趋化因子参与血管发生,因此该炎症因子水平下调提示规律运动有助于血管重塑;但本研究并未观察到其他表征炎症反应(如IL-8、TNF-α、hsCRP、瘦素、脂联素)和血脂水平(如TC、TG、LDL-C、HDL-C)的心血管危险因素在运动后发生显著性改变。Nassis等和Kelly等研究同样发现运动对肥胖儿童青少年炎症因子并无改善作用,究其原因可能与运动强度或运动时间不足、体重或内脏脂肪含量下降不明显等因素有关。关于运动对血脂水平的影响,不同研究结果不尽相同。Watts等报道,运动后人体TC及LDL-C水平无显著变化;而Kelly等则发现运动后HDL-C水平升高;Barnett等研究认为,血脂水平可能受生物节律变异以及女性月经周期等因素影响。另外本研究虽然要求受试者保持规律饮食习惯,但对每日所摄入营养素未作规定,因此也不能排除膳食(特别是脂肪摄入)因素干扰。

本研究肥胖组受试者运动后其血清胰岛素及HOMA-IRI均明显下降,提示机体胰岛素抵抗改善。Bell等针对肥胖儿童的研究发现,经12周运动训练后虽然受试对象身体成分无显著变化,但其胰岛素敏感性显著提高。随后的亚组分析结果显示,运动后VFM下降者胰岛素抵抗改善幅度较VFM增加或无变化者显著,提示检测内脏脂肪水平在评价肥胖青少年心血管危险因素以及运动干预效果具有重要作用。实验后肥胖组RHI无显著变化,提示运动训练对其内皮功能影响甚微。Farpour-Lambert等针对肥胖儿童的研究发现,运动训练后肥胖儿童BMI及脂肪含量显著下降,但其内皮功能并未改善,推测运动前肥胖组受试者内皮功能并无异常(与对照组无显著性差异)可能是运动后其内皮功能无显著变化的重要原因之一。

三、VFM亚组分析

Kelly等研究指出,入选肥胖/超重儿童经运动干预后其体重无显著变化,同时胰岛素抵抗及脂联素水平亦无明显改善,因此认为体重减轻本身并不是心血管危险因素改善的敏感指标。由于脂肪(特别是内脏脂肪)是肥胖患者独立心血管危险因素,本研究对VFM进一步分析后发现,12周运动干预并未明显改变肥胖组受试者VFM,其原因可能与VFM变化存在显著个体差异有关;随后按运动前、后VFM变化情况将肥胖组细分为VFM升高组(△VFM≥0)和VFM降低组(△VFM0)共2个亚组,结果发现肥胖组中运动后VFM降低者TC、TG、Ins及HOMA-IRI下调幅度均显著高于VFM升高者,提示内脏脂肪含量下降与血脂水平及胰岛素抵抗改善具有正相关性。

脂肪组织不仅储存能量,而且还能分泌多种炎症因子(如TNF-α、瘦素、脂联素等)并参与氧化应激、细胞凋亡等多种病理生理过程;此外脂肪堆积造成胰岛素抵抗并继发血清胰岛素升高。胰岛素和炎症因子可直接或间接激活交感神经,造成肥胖患者交感神经系统兴奋,而交感神经能经由胰岛素和β-肾上腺素受体信号途径诱导脂肪组织进一步堆积,并形成恶性循环。因此脂肪(特别是内脏脂肪)变化在运动改善肥胖患者炎症反应及胰岛素抵抗中具有重要意义,然而本研究未发现VFM降低亚组炎症因子水平改善,其具体机制尚不清楚。

需要指出的是,本研究未纳入女性受试者,同时样本量也较少。Lee等认为,有关运动对心血管危险因素影响的研究结论不一可能与性别因素有关。因此今后研究应扩大样本量并纳入不同性别肥胖青少年,以进一步探索心血管危险因素的性别差异以及运动的干预效果,为制订个体化运动方案提供理论与实践依据。

综上所述,本研究结果表明,12周有氧运动联合抗阻训练能减轻肥胖男性青少年炎症反应及胰岛素抵抗;此外运动后VFM减少者其血脂水平及胰岛素敏感性明显改善。由于运动是改善心血管危险因素的重要非药物治疗手段,因此应鼓励肥胖青少年积极参加并长期坚持规律的运动训练。

参考文献:略

作者:郅季炘

单位:郑州大学体育学院

来源:中华物理医学与康复杂志

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