4周有氧运动对肥胖儿童青少年身体形态、血脂和血胰岛素的影响

郭吟 陈佩杰 陈文鹤

上海体育学院运动科学学院（上海 200438）

随着生活水平的提高和生活方式的改变，儿童青少年肥胖发生率快速增长。儿童青少年肥胖一方面受到遗传因素的影响，另一方面，不良的饮食习惯和运动量不足更促进了肥胖的发生、发展［1］。调查显示，儿童青少年期肥胖会增加其成年肥胖的危险度。40%的肥胖儿童将成为肥胖青少年，75%～80%的肥胖青少年成人后仍将肥胖［2］。肥胖不仅影响儿童青少年的健康，对心血管、呼吸功能产生长期的慢性损伤，延续至成人期产生持续危害，还容易引起高血压、糖尿病、冠心病等相关疾病［3］，成为发生代谢综合症的主要危险因素［4］。已有研究发现，肥胖儿童青少年可能已经存在脂代谢紊乱和胰岛素抵抗［5］。适宜的有氧运动可提高脂肪代谢酶活性，促进脂肪分解与利用，抑制脂肪合成，从而逐渐消除体内堆积的脂肪，改善脂代谢。同时，运动可使机体的机能能力得到一定程度的提高，促进健康。适宜的运动是否可以改善肥胖儿童青少年脂代谢紊乱和改善胰岛素抵抗尚缺乏深入研究。本研究以126名肥胖儿童青少年为研究对象，4周内采用球类、游泳、健身操等多样化、趣味性、长时间中小强度的有氧运动方式，观察运动前后其身体形态指标和血液生化指标以及血胰岛素的变化，为肥胖儿童青少年运动减肥提供实验依据。

1 对象与方法

1.1 研究对象

2007～2009年参加上海巅峰运动减肥夏令营、缺乏体育活动的126名（男64名，女62名）体脂率＞30%［6］的肥胖青少年，年龄8～17岁。经体格检查和运动负荷试验，排除心血管系统功能不全者。所有受试者与家长在实验前均签署知情同意书。按性别和年龄分别分为男、女儿童组（8～12岁）和男、女少年组（13～17岁）4组。

1.2 测试指标与方法

1.2.1 身体形态指标及测定方法

分别于入营前和4周运动减肥后出营时测量受试者身体形态指标，包括身高、体重、脂肪体重、腰围、臀围、大腿围、体脂率，并计算身高体重指数[ body mass index，BMI，体重（kg）/身高（m）2]、腰围身高比、臀围身高比和大腿围身高比。身高、体重、脂肪体重、体脂率测量采用日本COMBI WELLNESS公司的Combi Fitness Station人体成分分析仪，围度测量采用皮尺法。两次身体形态指标测定由同一人完成。

测试腰围时，受试者自然站立，两臂交叉抱于胸前，两足并拢。将带尺经脐上0.5 cm处水平环绕一周，取呼气结束时的测量值。测试臀围时取臀大肌最突起处的水平周长。大腿围取臀纹线最低点水平环绕一周的长度。

1.2.2 血液生化指标及测定方法

分别于入营第1天和出营前1天清晨，空腹采集受试者同侧肘静脉血3 ml，测定胰岛素（FIN）、血糖（FBG）和血脂四项，即总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）和低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C），计算HDL-C/LDL-C比值。采血使用一次性负压静脉血样采集器，血液采集后室温静置30 min，而后以2500 r/min离心15 min提取血清，将血清样本送上海长海医院血液生化检验科测试。

1.3 运动减肥的操作程序

入营第1天进行运动负荷试验和体格检查，包括常规身体形态、安静血压、安静心率、坐位体前屈、闭眼站立时间、简单反应时、肺活量、安静心电图。结合受试者的健康状况和运动负荷试验结果，确定其运动强度，以心率为运动强度监控指标，靶心率=安静心率+心率储备×20%～40%（心率储备=最高心率－安静心率）［7］。

为减轻运动对肥胖儿童青少年下肢关节的不良影响，选择以游泳为主结合快走、慢跑、健美操、篮球、羽毛球等运动项目。每天运动2次，每次运动持续时间2～2.5 h，每30 min运动后休息5 min。每次运动前进行15～20 min准备活动，运动后进行5～10 min整理活动，以防止运动损伤和肌肉酸痛的发生。遵循循序渐进的原则，使运动强度和持续时间逐步达到运动处方的设计要求。运动中不限量供应配制的含钠、钾、钙等离子的运动饮料。每周运动6天，安排一次旅游或参观访问。由专职教练指导具体运动，专业医务人员实施运动医务监督，并利用polar表遥测心率实时监控运动强度，以保障安全，有效地进行运动减肥。

根据年龄、体重，利用Harris-Benedict公式估算受试者基础代谢率，计算其每日总热能生理需要，由专业营养师制定个体化的食谱方案。保证足量蛋白质供给，适当减少高脂肪、高热量食物的摄入，增加蔬菜和水果供应。碳水化合物约占总能量的55%～65%，蛋白质约占10%～15%，脂肪约占20%～35%［8］。一日三餐热量配备比例约为3:4:3。注意必需脂肪酸、必需氨基酸、维生素等营养素的供给。

1.4 统计学分析

统计血液指标时，剔除了有明显问题的个别指标，如发生溶血和无法解释的明显不正常指标等，因此，男性儿童组减少6例，女性儿童组减少1例。减肥后测试指标的变化幅度=∣减肥后数值－减肥前数值∣，变化率 = （减肥后数值－减肥前数值）÷减肥前数值×100%。所有测试数据均采用均数±标准差（Mean±SD）表示，使用SPSS13.0统计软件包对减肥前后数据进行配对t检验分析，P < 0.05为差别具有显著性意义，P < 0.01为差别具有非常显著性意义。

2 结果

2.1 运动减肥前后形态指标的变化

如表1和表2所示，4周运动减肥后，无论男性还是女性肥胖儿童青少年，其体重、BMI、体脂率、脂肪体重、腰围、臀围、大腿围、腰围身高比、臀围身高比、大腿围身高比均较减肥前显著下降（P < 0.01）。4周后，男性儿童组身高从（150.66±10.73）cm 增 加 到（151.10±10.84）cm，有非常显著统计学意义（P < 0.01）。男性少年组、女性儿童组、女性少年组身高显著增加（P < 0.05）。

4周运动减肥后，受试者体脂率下降和脂肪体重变化最明显。男性儿童组体脂率下降了26.00%，男性少年组下降了23.27%。女性下降幅度略低于男性，女性儿童组下降了21.72%，女性少年组下降了20.37%。围度方面，腰围变化最大，其下降幅度排序为女性少年组（18.60%）>男性儿童组（14.65%）>女性儿童组（14.46%）>男性少年组（12.68%）；其次是大腿围，其下降率依次为男性儿童（13.60%）、男性少年（8.41%）、女性儿童（11.94%）、女性少年（10.70%）；臀围下降幅度分别为男性儿童（10.29%）、男性少年（8.21%）、女性儿童（6.64%）、女性少年（8.04%）。

表1 肥胖儿童组运动减肥前后身体形态指标的变化

表2 肥胖少年组运动减肥前后身体形态指标的变化

2.2 运动减肥前后血液指标的变化

表3和表4显示，运动减肥前男性少年组和女性儿童组FIN平均值超过正常范围，减肥后大幅度下降（P < 0.01），均值恢复至正常范围。肥胖儿童青少年TG、TC、LDL-C非常显著性下降（P < 0.01）；女性受试者和男性少年组FBG显著降低（P < 0.01），男性儿童组FBG从（4.6±0.5）mmol/L下降到（4.5±0.5）mmol/L，但无统计学意义。各组HDL-C变化均不明显（P > 0.05），而HDL-C/LDL-C比值升高有非常显著的统计学意义。

表3 肥胖儿童组运动减肥前后血液指标的变化

表4 肥胖少年组运动减肥前后血液指标的变化

3 讨论

3.1 运动减肥前后体重的变化

本实验中，运动减肥前后体脂率下降较体重更明显，说明采用长时间中小强度的有氧运动进行减肥对体内脂肪的动用效果明显。脂肪分解时必须要有充足的氧供应［9］，不能存在无氧代谢，因为无氧代谢产物乳酸可以抑制脂肪的动员和分解［10］。因此每次运动必须保证足够的持续时间。体内分解脂肪的酶的活性一般在运动后20分钟才逐渐提高［11］，随着运动时间延长，脂肪供能比例增加［12］，可以产生较好的减肥效果。

体脂率变化明显大于体重变化，这是由于缺乏体育活动的肥胖儿童青少年，运动过程中肌肉运动不同程度地增加肌肉体积和重量［13］，使瘦体重增加，抵消了一部分因脂肪体重明显下降引起的体重变化。因此不能单纯根据体重变化评价运动减肥效果。体脂率变化更直观反映体内脂肪的增减情况。

我们在4周运动减肥过程中结合合理的饮食控制，受试者肥胖程度明显下降。根据营养学原则制定饮食方案，既保证了基本需要，又远远少于减肥前的摄入量。4周后，受试者体内脂肪减少，瘦体重有一定增长，表明运动减肥的强度和饮食控制量并不影响肥胖儿童青少年生长发育水平。

多年运动减肥实践表明，对于中、重度和极重度肥胖儿童青少年，减肥速度控制在4周5～10kg是安全可行的，经长期随访，绝大多数受试者均已降到并稳定保持在正常体重范围，且生长发育正常。4周运动减肥后，各组受试者身高增长均有显著性差异。尽管增长幅度有限，但由于儿童青少年处于生长发育的旺盛时期，一致性的身高变化易产生显著差异。

3.2 运动减肥后身体围度的变化

本实验中，腰围变化最明显，大腿围次之，臀围再次。围度下降率的差异表明运动过程中体内脂肪的动员存在部位差异。体内不同部位脂肪在相同的体温条件下熔点不同，臀部和大腿部脂肪除作为能量储存之外，尚有机械缓冲的作用［14］，一般熔点较高，甚至在正常体温下仍是固态，因而这些部位的脂肪动员速率较慢；运动中体内脂肪动员的程度不同可能还与其在运动中的体温差异有关。腰腹部位于人体的中心部位，温度相对较高［15］，而臀部和腿部远离中心部位，温度较低。有研究通过红外热像分析正常青年体表温度分布［16］，测出青年男女腹部温度分别为34.8±0.6℃和34.9±0.9℃，而股后区温度低于腹部，为34.2±0.5℃和33.5±0.7℃。肥胖者由于皮下脂肪丰富，体表温度略低于正常体重的人［17］，但同样存在部位差异；脂肪动员的部位差异还可能与其血液供应有关。与臀部和大腿部比较，腹部脂肪组织血液供应最丰富，动用最容易，因此，臀部和大腿部皮下脂肪动用稍慢于腹部脂肪。

3.3 运动减肥效果评价指标的排序

分析运动减肥前后身体形态指标变化的程度可知，体脂率变化最明显。体重与BMI变化一致。儿童青少年正处于生长发育的旺盛时期，瘦体重增加可能使体重变化低于体脂率变化。因此，我们认为评价运动减肥效果和评定肥胖程度应首选体脂率，BMI不是评价肥胖程度和运动减肥效果的理想指标。

腰围比、臀围比和腰臀比被认为是评价身体形态的常用指标［18］，腰围和臀围绝对值在评价身体形态中已很少应用。因为腰围、臀围与身高相关，腰围/身高、臀围/身高比值可反映身体形态变化。因此腰围身高比和臀围身高比是评价身体形态的有意义的指标。腰臀比显然不能很好评价身体形态［19］。大多数肥胖青少年腰臀比在正常值范围内，而其它多项指标与正常人相比存在明显差别［20］。本实验的受试者运动减肥后腰臀比明显下降，这可能与腹部脂肪动用明显快于臀部脂肪，运动减肥后腰围下降明显而臀围变化落后于腰围有关。尽管腰臀比变化明显，也不说明减肥效果与身体形态的明显改善。

3.4 运动减肥对空腹血糖、血胰岛素、血脂的影响

肥胖者由于摄食过多，血糖容易升高［21］。血糖高引起胰岛素分泌增加［22］，使肥胖者血胰岛素浓度高于正常人。肥胖初始阶段，体内通过分泌胰岛素调节血糖，使血糖仍维持在正常水平［23］。而胰岛素含量持续增加，可能导致其分泌功能和生物学效应进一步降低，直至出现胰岛素抵抗（Insulin Resistance，IR）［24］及代谢综合征。本研究中，126名肥胖儿童青少年减肥前空腹血糖均在正常范围，血糖水平通过升高胰岛素得以维持正常。入营时肥胖儿童青少年空腹血胰岛素明显升高，说明肥胖儿童青少年已经存在胰岛素抵抗的现象。4周运动减肥后，胰岛素浓度显著下降，原本异常的男性少年组和女性儿童组胰岛素水平降至正常范围，敏感性改善。研究显示，胰岛素敏感性改善多与有氧代谢能力提高同时发生［25］。这进一步证明，运动减肥使胰岛素功能良好变化对于调节改善糖代谢，降低并发糖尿病的危险性，改善IR有重要意义。

肥胖者常伴有血TG、LDL-C升高，HDL-C下降［26］。过高的LDL-C和过低的HDL-C都不利于脂肪的运输和利用。长时间运动可以降低血清TG、LDL-C，提高HDL-C的水平，改善血脂代谢［27］。本研究中，4周运动减肥后，肥胖儿童青少年TG、TC、LDL-C显著下降，但HDL-C变化不明显。适当延长运动减肥时间，对改善HDL-C可能有明显效果。判断运动减肥后血脂的改善情况还需同时参考HDL-C/LDL-C比值。本研究的肥胖儿童青少年HDL-C/LDL-C比值升高有统计学意义，说明运动减肥对改善血脂有效。

4 结论

肥胖儿童青少年已经存在一定程度的脂类代谢紊乱倾向和胰岛素抵抗倾向，为期4周中小强度的运动减肥结合适量饮食控制明显降低了肥胖儿童青少年血胰岛素水平，不同程度地改善了其血脂和各项身体形态指标，其中体脂率和脂肪体重下降最显著，可作为评价减肥效果的首选指标。肥胖儿童青少年早期运动干预对促进其健康具有重要意义。

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