4周有氧运动对肥胖儿童少年动脉粥样硬化致病相关因子的影响

林 云，陈文鹤

4周有氧运动对肥胖儿童少年动脉粥样硬化致病相关因子的影响

林 云，陈文鹤

目的：观察4周有氧运动对肥胖儿童少年运动减肥后体脂率、胰岛素、血脂、血管慢性炎症因子等动脉粥样硬化致病相关因子的影响。方法：以参加2011年上海巅峰运动减肥夏令营的30名肥胖儿童少年为研究对象，进行4周中小强度有氧运动为主结合适当饮食控制的减肥运动训练。分别于运动减肥的前一天和最后一天测试受试对象身高、体重、体脂率等身体形态指标及血液指标。结果：运动后肥胖儿童少年体脂率显著下降，空腹血清胰岛素、血脂水平与运动前相比均有明显改善，血清脂蛋白酯酶水平明显升高，脂酰辅酶A胆固醇酰基转移酶-2、肿瘤坏死因子-α、血管内皮细胞生长因子水平显著降低。结论：4周有氧运动可以明显降低肥胖儿童少年的肥胖程度、胰岛素水平，明显改善胰岛素敏感性和血脂代谢，一定程度上抑制血管内皮功能障碍及炎性病变，对预防肥胖青少年成年后发生动脉粥样硬化具有积极的作用。

肥胖儿童少年；有氧运动；脂代谢紊乱；胰岛素抵抗；血管慢性炎症；动脉粥样硬化

肥胖症是人体内脂肪堆积过多并伴有代谢紊乱的综合症。肥胖症患者多存在内分泌代谢功能紊乱，伴有血脂异常、胰岛素抵抗和血管慢性炎症等，这些因素与血管粥样硬化斑块的形成密切相关，对身心健康构成严重威胁。运动减肥是治疗肥胖症的科学有效方法，有氧运动通过氧化脂肪供能，减少体脂含量，从而达到减肥效果。近十年来，儿童少年肥胖症发病率迅猛上升，肥胖症不仅影响其儿童少年期的健康状况，更是成人期患动脉粥样硬化等心血管疾病的重要危险因素。动脉粥样硬化的低龄化趋势需要受到重识，干预儿童少年肥胖是预防成人血管疾病的重要任务。本研究通过为期4周的有氧运动，观察肥胖儿童少年运动减肥后体脂率、胰岛素、血脂、血管慢性炎症因子等动脉粥样硬化致病相关因子的变化，为运动减肥改善肥胖儿童少年代谢紊乱、一定程度上抑制血管内皮功能障碍及炎性病变、预防其成年后发生动脉粥样硬化提供参考。

作者单位：上海体育学院 运动科学学院，上海200438
Shanghai University of Sport，Shanghai 200438，China.

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

参加2011年上海巅峰运动减肥夏令营的30名肥胖儿童少年，入营前除了参加各自校内规定的体育课以外均无额外的体育锻炼，年龄为13.20±1.42岁，BMI为31.55 ±2.95，均为中国汉族人。其中，男性15名，年龄12.60± 1.40岁，女性15名，年龄13.80±1.21岁。入营前均接受专业医生体格检查和病史问询，确定无遗传病史，无吸烟史，无心血管、肝脏、肾脏、肺等疾病史，未曾使用减肥药物。本研究过程经上海体育学院伦理委员会批准，获受试者本人及家长同意并签署书面同意书。

1.2 研究方法

1.2.1 实验方法

采用有氧运动为主结合适当饮食控制的方法进行减肥，持续4周时间。运动项目主要包括羽毛球、乒乓球、篮球等球类运动以及慢跑、快走、游泳、功率自行车等。运动中由专业技术人员监控心率，确保运动强度在中小强度的有氧运动范围内。研究对象每天运动2次，每次2h，运动前、后各进行15～20min准备活动及整理活动。饮食控制以保证肥胖儿童少年每日总能量生理需要量为原则，根据受试对象的年龄、体重和基础代谢率计算其每天热能生理需要量，由专业营养师配餐。

1.2.2 指标测试

分别于运动减肥前一天和4周运动减肥的最后一天进行测试。采用日本COMBIWELLNESS公司Combi Fitness Station人体成分分析仪测定受试对象身高、体重、体脂率等身体形态指标；采集清晨空腹状态肘静脉血，室温静置30min后，以3 000r/min离心10min提取血清，将血清样本送至上海艾迪康医学检验中心检测，采用放射免疫法测定胰岛素，采用酶联免疫法测定脂酰辅酶A胆固醇酰基转移酶-2、脂蛋白酯酶、血管内皮细胞生长因子、肿瘤坏死因子-α。

1.2.3 数理统计

所有测得数据均用均数±标准差（X±SD）表示，采用SPSS 17.0软件进行统计与分析。运动减肥前、后各项指标变化的比较采用配对样本t检验。

2 研究结果

2.1 有氧运动后体脂率、胰岛素及RBC、MCH、HCT的变化

4周有氧运动后，男、女性肥胖儿童少年体脂率（Fat%）下降均十分显著（P＜0.01），其中男性体脂率下降7.71%±2.57%，女性体脂率下降5.11%±1.82%；血清胰岛素（INS）水平大幅度下降（P＜0.01），男性胰岛素下降61.04±38.12面 Pmol/L，女性胰岛素下降60.07± 29.31Pmol/L（表1）。

4周有氧运动后，肥胖儿童少年红细胞计数（RBC）、血红蛋白（HGB）、红细胞压积（HCT）均有所下降，但各项指标在运动前、后均处于正常参考范围内（表2）。

表1 本研究4周有氧运动后体脂率、胰岛素变化一览表Table 1 Effect of 4-Week Aerobic Exercise on Body Fat Percentage and Serum Insulin

表2 本研究4周有氧运动后RBC、MCH、HCT变化一览表Table 2 Effect of 4-Week Aerobic Exercise on RBC，MCH and HCT

2.2 有氧运动后血脂、ACAT 2、LPL的变化

4周有氧运动后，肥胖儿童少年甘油三酯（TG）、总胆固醇（TC）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）均非常显著性下降（P＜0.01），HDL-C/ LDL-C比值升高，且具有非常显著的统计学意义。受试对象脂酰辅酶A胆固醇酰基转移酶2（ACAT 2）水平显著下降（P＜0.01），其中男性下降146.42±161.40Pg/mL、女性下降82.42±149.05Pg/mL；脂蛋白酯酶（LPL）显著升高（P＜0.01），其中男性上升8.18±7.11ng/mL、女性上升5.43±6.84ng/mL。如表3所示。

2.3 有氧运动后 VEGF、TNF-α的变化

4周有氧运动后，男性肥胖儿童少年血管内皮生长因子（VEGF）非常显著性下降（P＜0.01），下降了45.00± 57.39Pg/mL；女性 VEGF亦显著下降（P＜0.05），下降了92.81±149.42Pg/mL；肥胖儿童少年肿瘤坏死因子-α（TNF-α）显著下降（P＜0.01），其中男性下降0.31±0.26 ng/mL、女性下降0.15±0.18ng/mL（表4）。

表3 本研究4周有氧运动后血脂、ACAT2、LPL变化一览表Table 3 Effect of 4-Week Aerobic Exercise on LiPid，ACAT2and LPL

表4 本研究4周有氧运动后VEGF、TNF-α变化一览表Table 4 Effect of 4-Week Aerobic Exercise on VEGF and TNF-α

3 分析与讨论

3.1 4周有氧运动对体脂率、胰岛素的影响

目前，肥胖已经成为公共健康的一大威胁。肥胖的发生与热量摄入过多、运动锻炼不足密切相关，当能量摄入大大超过消耗，多余的能量则转化为脂肪堆积于体内，导致体脂含量过高。长时间有氧运动能使脂肪分解增强，释放出的游离脂肪酸为骨骼肌所摄取，体内脂肪含量降低，故体脂率是评价肥胖程度和运动减肥效果的理想指标［2］。本研究中，男、女性肥胖儿童少年体脂率在4周有氧运动后均显著下降（P＜0.01），男性体脂率由47.61%± 6.17%下降至39.91%±6.76%，女性体脂率由43.89%± 5.11%下降至38.78%±4.19%，说明4周有氧运动能有效改善肥胖儿童少年的肥胖程度，取得较好的减肥效果。

胰岛素抵抗是一系列潜在的心血管高危因素的协同因素，可引起血脂、炎症和其他代谢障碍等成为动脉粥样硬化的诱发因素之一［4，15］。本运动减肥研究团队在2005至2010年间经过1 500多例肥胖儿童青少年运动减肥前后空腹血糖的测试 发 现［2，7，9］，4周有氧运动能使其空腹血糖水平下降，但该变化始终在正常血糖水平范围内，反映受试者尚处于肥胖症早期，机体可通过胰岛素的代偿性增高以维持血糖的正常和稳定。本研究中30名肥胖儿童青少年在运动减肥前胰岛素水平明显升高，肥胖儿童青少年已经存在胰岛素抵抗的倾向，但未发生明显的代谢紊乱。但毫无疑问的是，随着肥胖程度的加剧和肥胖时间的延续，如果这种状况得不到及时纠正，势必产生胰岛素抵抗，可能诱发动脉粥样硬化。经过4周有氧运动，本研究受试对象胰岛素水平大幅度下降（P＜0.01），男性胰岛素由107.17±34.28Pmol/L下降至46.13±18.51Pmol/L，女性由102.22±29.98Pmol/L下降至42.15±18.18Pmol/L，推测长时间有氧运动能改善胰岛素敏感性，运动减肥有助于减轻肥胖青少年胰岛素抵抗的发生风险。

4周有氧运动后，肥胖青少年RBC、HGB、HCT略有下降，但各项指标在运动前、后均处于正常参考范围内，反映了受试者不存在血液浓缩或稀释状态而影响各血液指标检测结果的准确性。

3.2 4周有氧运动对血脂、脂酰辅酶A-胆固醇酰基转移酶2、脂蛋白酯酶的影响

肥胖者普遍存在脂质代谢紊乱，而脂质代谢紊乱会引起血管内皮细胞上炎性细胞聚集，发生血管内皮舒缩、凝血、黏附功能障碍，使动脉粥样硬化发生的危险性提高［8］。4周有氧运动后，研究对象TG、TC、LDL-C均非常显著性下降（P＜0.01），反映运动减肥有效改善了肥胖儿童少年血脂代谢。HDL可以通过将胆固醇逆向运输到肝脏处理的方式来降低机体胆固醇水平，抵抗动脉粥样硬化［14，17］。本研究中，尽管运动后 HDL-C明显降低，但 HDL-C/LDLC比值升高具有非常显著的统计学意义，推测是由于运动减肥使胆固醇水平下降引起HDL降低，但HDL下降幅度明显小于LDL-C，说明运动减肥能有效改善血脂。

脂酰辅酶 A-胆固醇酰基转移酶2（Acyl-coenzyme A：cholesterol acyltransferase 2，ACAT 2）是一种位于细胞内质网上的膜蛋白，主要生理功能是催化游离胆固醇接受脂酰辅酶A的脂酰基形成胆固醇酯，对调节细胞内胆固醇代谢的平衡具有重要意义［12，19］。经过 ACAT 2的催化，胆固醇酯与甘油三酯、胆固醇、磷脂在微粒体甘油三酯转运蛋白的运送下装配成极低密度脂蛋白（VLDL），由肝脏分泌进入血液。VLDL以ApoB100为主要载脂蛋白，是VDL的前体，当过多的LDL进入动脉壁而超过其清除率时，可聚集在血管壁上形成斑块，诱发血管粥样硬化的形成［20］。有动物实验研究发现，给存在动脉粥样硬化的载脂蛋白E缺乏型小鼠敲除ACAT 2基因后，其动脉粥样硬化的病变程度较未敲除ACAT 2组得到抑制和缓解，且含ApoB的脂蛋白核心是甘油三酯而非胆固醇酯，提示由ACAT 2介导的胆固醇酯是动脉粥样硬化形成的重要环节［23］。不仅如此，泡沫细胞是动脉粥样硬化的典型损害之一，单核/巨噬细胞参与动脉粥样硬化的全过程，是在泡沫细胞形成过程中主要介导者。研究资料表明，在动脉粥样硬化形成过程中单核/巨噬细胞内的ACAT2转录及表达增加，ACAT 2活性上升，具备了更强大的将胆固醇和脂肪酸合成为胆固醇酯的能力，从而导致大量胆固醇酯在细胞内的沉积，促进泡沫细胞形成，从而加速动脉粥样硬化的发生发展［22］。在本研究中，经过4周有氧运动减肥，男性肥胖儿童少年ACAT 2下降非常显著（P＜0.01），由708.24±229.85 Pg/mL降至561.82±156.48Pg/mL，女性 ACAT2下降显著（P＜0.05），由610.61±195.23Pg/mL降至528.18 ±118.94Pg/mL。究其原因，可能是运动减肥使胆固醇水平大幅度下降而导致ACAT 2水平相应降低。有学者对高胆固醇喂食小鼠进行研究发现，抑制小鼠肝细胞和肠上皮细胞的ACAT 2酶活性，能使肝脏合成、分泌VLDL的能力显著降低，缓解了肥胖型脂肪肝的病变程度，对血管粥样斑块的形成也起到了抑制作用［11］。因此我们认为，高水平ACAT2是发生动脉粥样硬化的潜在危险因子，运动减肥能显著调节肥胖儿童少年ACAT 2水平，可能成为防治动脉粥样硬化顺理成章的思路。

脂蛋白酯酶（Lipoprotein Lipase，LPL）是甘油三酯代谢的限速酶，主要催化乳糜微粒和VLDL等脂蛋白中的甘油三酯水解，产生游离脂肪酸（FFA）［6］。LPL含量或活性改变可影响甘油三酯代谢形成特有的血脂异常，当LPL活性降低可能引起高脂蛋白血症，是动脉粥样硬化的重要危险因子。高脂蛋白血症通常伴有HDL水平降低、LDL、TG、TC水平升高，胆固醇含有较多的VLDL和乳糜微粒残粒易被巨噬细胞摄取，进入动脉壁沉着于粥样斑块内使巨噬细胞成为泡沫细胞，诱导动脉粥样硬化的发生［1］。有动物实验研究发现，转基因兔多部位过度表达LPL能使血液中VLDL、IDL、HDL下降，且该转基因兔的高胆固醇血症和动脉硬化被明显抑制［10］，说明LPL活性的提高具有降低甘油三酯、抑制动脉粥样硬化的作用。4周有氧运动使肥胖儿童少年LPL水平显著升高（P＜0.01），男性由27.65 ±26.2ng/ mL上升至35.82±27.9ng/mL，女性由19.75±18.22ng/mL上升至25.18±18.71ng/mL。由此推测，运动减肥后LPL水平升高，能促进VLDL中TG的水解，磷脂转移酶将游离的胆固醇及磷脂从VLDL表面转移到HDL，促进HDL的生成，从而抑制动脉硬化病变发展。

3.3 4周有氧运动对血管内皮生长因子、肿瘤坏死因子-α的影响

动脉粥样硬化是一种慢性炎性病变，炎性反应从粥样硬化早期的内皮功能紊乱开始，一直贯穿到最后斑块表面破裂并发血栓的所有阶段。多种炎症因子在病变的发生和进展过程中发挥了重要作用。肥胖是一种炎症状态，脂肪组织除了储存能量外，还参与了体内能量稳态调节过程，具有十分活跃的内分泌功能，脂肪组织分泌的炎症因子在粥样斑块形成的炎性进程中起着关键的作用。临床研究较多的与炎症反应有关的细胞因子，包括血管内皮生长因子、肿瘤坏死因子-α等。

血管内皮生长因子（Vascular Endothelial Growth Factor，VEGF）是一种可扩散的特异性促内皮细胞分裂剂，对内皮细胞的增殖、迁移和体内血管形成有促进作用。已有研究结果证实，肥胖患者VEGF分泌水平升高，尤其在内脏脂肪组织中的表达更多。VEGF是目前已知最强、最主要的诱导血管发生的生长因子，能诱导其他细胞因子的表达增强及表达VEGF受体的单核细胞的迁移。TNF、IL-1和IL-6等炎症介质及ox-LDL能上调VEGF在巨噬细胞和内皮细胞中的表达，而VEGF趋化单核/巨噬细胞在斑块部位进一步聚集，促进炎症病变发展［13］。由VEGF诱导的血管生成和血管通透性与血管舒张因子一氧化氮呈正相关［16］。VEGF能诱导血管紧张素转换酶mRNA的表达，促进血管紧张素Ⅱ的生成，协同诱导VEGF依赖性细胞生长和微血管内皮细胞形成管道，加速粥样硬化斑块的进展和程度［18］。经过4周有氧运动，男性肥胖儿童少年VEGF水平下降十分显著（P＜0.01），由497.57±300.74Pg/mL下降至452.57±267.53Pg/mL，女性 VEGF下降显著（P＜0.05），由408.11±157.63Pg/mL下降至315.30± 74.11Pg/mL。说明4周有氧运动能降低肥胖儿童少年VEGF水平。究其原因，可能是运动减肥增加脂肪分解供能，减小脂肪细胞体积而直接影响了脂肪细胞分泌VEGF的数量，说明运动减肥能改善肥胖青少年血管内皮功能，血管炎症状态得到改善。研究资料表明，有氧运动能降低血清可溶性细胞间黏附分子-1水平，改善血管内皮黏附功能，预防血管内皮功能的损伤［24］。尽管VEGF在血管炎症和重构中扮演着重要角色，促进动脉内膜下巨噬细胞的聚集和内膜的增厚，对动脉粥样硬化进程和斑块稳定性起重要推动作用，但长时间有氧运动能有效降低VEGF水平，抑制血管内皮非特异性炎性反应，保护血管内皮功能，有助于预防或减轻血管炎症反应及动脉粥样硬化的发生。

肿瘤坏死因子-α（Tumor Necrosis Factor-α，TNF-α）主要来自脂肪组织，特别是内脏脂肪组织中的巨噬细胞和脂肪细胞。脂肪组织巨噬细胞的含量与脂肪细胞体积、体重指数呈正相关，肥胖患者脂肪组织TNF-α均过度表达，TNF-α可作为一个潜在性的临床判断单纯性儿童肥胖生物学指标［5］。有资料显示，TNF-α在炎症反应中可以激活单核细胞对内皮细的黏附作用。TNF-α可以提高内皮细胞和平滑肌细胞核因子NF-κB活性，诱导细胞粘附分子E选择素、细胞间粘附分子1和血管粘附分子1过度表达，使粒细胞、单核细胞与内皮细胞在趋化作用下加速黏附，造成血管内皮功能障碍，并产生其他炎症介质和泡沫细胞，导致动脉内膜增厚、内皮功能紊乱［21］。4周有氧运动后，肥胖儿童少年TNF-α水平均显著下降（P＜0.01），其中男性由1.16±0.20ng/mL下降至0.83±0.12ng/mL，女性由1.03±0.15ng/mL下降至0.85±0.15ng/mL。可能是由运动减肥抑制脂肪细胞分泌TNF-α引起，同时运动使IL-10等抗炎因子水平升高，也可能抑制TNF-α的分泌［3］。总之，运动减肥降低了TNF-α水平，可能抑制其诱导缩血管活性物质的表达和减少一氧化氮的合成，从而改善血管内皮功能，在一定程度上抑制动脉血管壁的慢性炎性进程，降低肥胖青少年动脉粥样硬化易感性。

4 研究结论

4周有氧运动可以明显降低肥胖儿童少年的肥胖程度、胰岛素水平，明显改善胰岛素敏感性和血脂代谢，在一定程度上改善血管内皮功能、抑制血管慢性炎症病变，对预防肥胖儿童少年成年后发生动脉粥样硬化具有积极的作用。

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Effects of 4-Week Aerobic Exercise on Obese Children with Atherosclerosis Related Pathogenic Factors

LIN Yun，CHEN Wen-he

Objective：To observe the effect of weight reduction on the pathogenic factors of atherosclerosis in obese children through 4-week aerobic exercise.Methods：The subjects were 30 obese children，recruited from weight reduction camps during 2011in Shanghai and carried out 4-week small and medium intensity aerobic exercise combining with proper diet weight loss and exercise training.The height，weight，body fat Percentage，body shape index and blood index of subjects were measured before and after one day weight loss through exercise.Result：After 4 exercise，these obese children body fat Percentage and serum insulin of reduced significantly（P＜0.01）.The level of LPL and HDL-C/LDL-C increase while the level of TG，TC，HDL-C，LDL-C，ACAT2，VEGF and TNF-αreduces significantly（P＜0.01）.Conclusions：4-week weight reduction exercise with proper diet control effectively improves somatometric measurements，lipid metabolism and insulin resistance of obese children and adolescents，to a certain extent，as well as chronic inflammation of vascular，in order to Prevent atherosclerosis and metabolic syndrome after growing up.

obese children；aerobic exercise；lipid metabolic disorder；insulin resistance；chronic inflammation of vascular；atherosclerosis

G804.2

A

1002-9826（2012）04-0131-06

2011-12-25；

2012-06-10

上海市人类运动能力开发与保障重点实验室（上海体育学院）资助项目（11DZ2261100）；上海体育学院研究生科研创新项目（YJSCX201118）。

林云（1988-），女，江西赣州人，在读硕士研究生，主要研究方向为运动生理学、运动减肥，E-mail：linyun1224＠163.com；陈文鹤（1947-），男，上海人，教授，博士研究生导师，主要研究方向为运动生理学、运动减肥；Tel：（021）51253250，E-mail：wenhechen＠126.com。