心肺耐力与代谢综合征的剂量—效应关系研究

林家仕，严 翊，苏 浩，赵 岩，郭 娴，谢敏豪

(1.集美大学体育学院，福建 厦门 361021;2.北京体育大学运动人体科学学院，北京 100084)

随着人们生活水平的提高，代谢综合征(MS)的发病率快速增长，并伴随着其他心血管疾病的发病率显著上升，目前已成为世界公认的公共性卫生问题。国外大量的横断面调查研究认为［1］，中等至大强度的体力活动有利于降低代谢综合征的发病率，并表现出剂量—效应关系。因此学者们［2-4］认为代谢综合征与心肺耐力水平之间存在着密切关系。目前，我国针对心肺耐力水平与代谢综合征相关性的研究仍然较少。本文通过对40—49 岁的中年人群进行横断面调查，探讨心肺耐力水平与代谢综合征相关风险因素之间的剂量—效应关系，为论证心肺耐力在改善代谢综合征提供实验依据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

所有的受试对象要求无严重的心血管和肺脏方面的症状，其年龄为40—49 岁城市居民的中年男性246 名。

1.2 研究方法

1.2.1 心肺耐力(CRF) 测试：

以VO2max 作为CRF 的评定标准，采用两种测试方法:1)直接测定法:根据ACSM 测试手册第八版［5］，以25W 为起始负荷，蹬骑3 min;之后每级递增25 W，每级持续蹬骑2 min。要求受试者在蹬骑时保持在60 转/min，直至力竭。2)间接测定法:在递增负荷运动测试中，对于无法达到力竭状态的受试对象要求在停止运动时心率至少要达到最大心率(220-年龄)的85 %以上，RPE 值≥17 以上时采用Astrand-Rhyming 法间接推算最大摄氧量，对于心率低于最大心率的85 %以下者予以剔除。直接测定的VO2max值与间接测定值的相关系数为0.87［6］。

1.2.2 生化指标测试

测试受试者空腹状态下总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)和血糖。采用北京利德曼生化股份有限公司生产试剂盒与日立产7020 全自动生化分析仪进行测试。要求受试者空腹12 h 以上，于上午8 点抽取空腹静脉血3 ml，放入VACUETTE 产促凝管中静置1 h，放入离心机中采用3 000 转/min离心15 min 分离血清，放入1 ml tube 管中，在-20℃保存待测。TC 与TG 采用终点法进行测试;HDL-C与LDL-C 采用直接测定法进行测试。

1.2.3 MS 风险因素的界定标准

根据中国成人血脂异常防治指南［7］对MS 的标准界定为符合下列4 项中的3 项即判断为MS:1)中心性肥胖:BMI≥25.0 kg/m2为超重;或腰围男＞90 cm;2)糖尿病或空腹血糖受损:空腹血糖(FBG)≥6.1 mmol/L，或餐后2 h 血糖≥7.8 mmol/L 及已确认为糖尿病并治疗者;3)高血压:SBP≥140 mmHg，DBP≥90 mmHg，及已确认为高血压并治疗者;4)血脂异常:甘油三酯(TG)≥1.7 mmol/L，HDL-C＜1.04 mmol/L。

1.2.4 数据统计

所有的数据经SPSS16.0 统计软件包进行统计学处理，结果用均数±标准差(D)表示。采用3 分位法将VO2max 划分为低、中、高三等级，采用oneway ANOVA 分析不同等级CRF 与相关风险指标之间的差异性;采用Logistic 回归分析CVD 相关风险因素在体力活动消耗量和CRF 各等级中的风险优势比(Odds Ratios)，并给出以95 %一致性界限的上下限置信区间(CI)。

2 结果与分析

2.1 受试对象问卷调查和心肺耐力测试情况

参与问卷调查的受试对象总共493 名，通过问卷调查排除了因年龄、职业以及存在明显心血管疾病的受试对象92 名。在进行VO2max 测试期间，依据运动测试终止标准和其他客观原因，最后用来分析的有效受试对象样本量为246 名，其中达到力竭状态的样本量为205 名，并采用直接测定VO2max 的方法得到VO2max 数据;由于受试对象均为中年人，年龄较大，其中有65(23.3 %)名受试对象在递增负荷运动中无法达到力竭状态，本实验中以其运动即刻心率是否超过其理论最大心率(220-年龄)的85 %为界定标准，只有超过其最大心率的85 %的样本量被定为有效数据，最后剩余41(16.7 %)个样本量数据采用Astrand-Rhyming 法间接推算最大摄氧量(图1)。

2.2 CRF 等级与MS 相关风险因素分析

2.2.1 CRF 等级与构成MS 相关风险因素和比例分布情况分析

以VO2max 作为CRF 的评价标准，通过三分位法，将CRF 划分为低、中等和高水平，其值分别为16.4～29 (ml/kg/min)、29.05～34.21(ml/kg/min)和34.23～51.12 (ml/kg/min)，从表1 数据分析发现，各组之间除了吸烟和饮酒比例相差不大之外，MS相关风险因素在不同组别之间显示出明显的剂量—效应关系。低水平CRF 组MS、肥胖、高血压异常和高血糖比例最高，高水平CRF 组比例最少，并且高水平CRF 组各种风险因素的比例仅为低水平组的一半左右，方差分析组间肥胖呈非常显著性差异(P＜0.01)，而MS、高血压和高血糖呈显著性差异(P＜0.05)。血脂异常一项虽然未显示剂量—效应关系，但是高水平CRF 组血脂异常比例也明显低于低水平CRF 组，表明高水平CRF 有利于MS 相关风险因素的改善。

通过对不同水平CRF 组满足MS 相关风险因素数目统计数据分析发现，随着CRF 水平的提高，不具有MS风险因素和满足1 项风险因素的比例逐渐上升;而满足2 项或3 项以上风险因素的比例却逐渐下降，不同组别之间的MS 数目比例显示出明显的剂量—效应关系，MS相关风险因素数目比例分布进一步表明了高水平CRF有利于MS 相关风险因素的改善。

图1 参与VO2max 测试的受试对象情况示意图

表1 CRF 等级与MS 相关风险因素分布情况一览表

续 表

2.2.2 CRF 等级与影响MS 相关风险因素情况分析

通过对不同等级CRF 水平组进行方差分析发现，所有的指标均随着CRF 水平的提升而出现不同程度的改善，显示出明显的剂量—效应关系。其中BMI、腰围和舒张压呈非常显著性差异(P＜0.01)，其余的呈显著性差异(P＜0.05);通过组间比较发现中等和高水平CRF 组的BMI 和腰围与低水平CRF组比较呈非常显著性差异(P＜0.01)，虽然高水平CRF 组的BMI 和腰围均小于中等水平CRF 组，然而两组比较却无显著性差异，表明只要中等以上的CRF 就足可以有效地降低BMI 和腰围。通过组间比较发现，高水平CRF 组的收缩压和舒张压显著低于低水平CRF 组(P＜0.01)，表明CRF 水平越高，越有利于改善血压水平;通过对各层次血脂比较发现，中等水平CRF 组的血脂水平虽然低于(HDL-C 相反)低水平CRF 组，然而均无显著性差异，而高水平的CRF 组与低水平CRF 组比较时，除了LDL-C 外，其余指标均呈现显著性差异(P＜0.05)，表明高水平CRF 更利于降低血脂水平。通过对各组间FBG比较发现，中等和高水平CRF 组均显著低于低水平CRF 组，呈显著性差异(P＜0.05)。以上的分析不仅表明了MS 各风险因素随着CRF 水平的提高而不断改善，CRF 与MS 各风险因素之间呈现出剂量—效应关系，更表明了CRF 比PA 更有利于改善MS 各风险因素(表2、图2—图11)。

表2 CRF 等级与生理生化指标情况一览表

2.2.3 CRF 与构成MS 相关风险因素的风险比值分析

通过对CRF 等级的影响MS 的各相关风险因素进行OR 值分析发现，随着CRF 水平的提高，影响MS的各相关风险因素OR 值均产生一定趋势的下降，其中趋势较为明显的BMI 为1、0.861、0.801;SBP 为1、0.981、0.873;TG 为1、0.872、0.813;HDL-C 为1、0.873、0.337;FBP 为1、0.821、0.702;表明高水平的CRF 组人群，其BMI、SBP、TG、HDL-C 和FBP 与低水平的CRF 组相比，其风险下降至0.337～0.873，其趋势效果较为显著。而腰围和舒张压虽然也存在着风险降低的趋势，但是不太显著(表3)。

图2 CRF 等级与BMI 剂量—效应关系示意图

图3 CRF 等级与腰围剂量—效应关系示意图

图4 CRF 等级与臀围剂量—效应关系示意图

图5 CRF 等级与SBP 剂量—效应关系示意图

图6 CRF 等级与DBP 剂量—效应关系示意图

图7 CRF 等级与TC 剂量—效应关系示意图

图8 CRF 等级与TG 剂量—效应关系示意图

图9 CRF 等级与HDL-C 剂量—效应关系示意图

图10 CRF 等级与LDL-C 剂量—效应关系示意图

图11 CRF 等级与血糖剂量—效应关系示意图

表3 CRF 与构成MS 的相关风险因素OR 值分析一览表

3 讨论

很多学者通过对CRF 于MS 的相关风险因素之间的剂量～效应关系进行研究后发现，CRF 水平与MS 相关风险之间存在着剂量—效应关系，MS 的风险值随着CRF 水平的提高而逐渐下降。但是对于高水平的CRF 可以引起MS 的风险值下降多少，目前的研究范围也比较大。Laaksonen［8］通过对男性受试对象进行为期4年的跟踪后发现，将VO2max 水平分为三个层次，处于最高层次人群的MS 风险值仅为最低层次人群的75%。Carnethon［9］通过进行15年的跟踪发现，低水平CRF 人群的高血压、糖尿病以及MS发病率的风险值是高水平CRF 的3～6 倍。更有甚者，Hassinen［10］的研究中发现，低水平CRF 人群的MS 相关风险因素达到了高水平人群的10 倍以上。本文作者认为其原因一方面可能是不同的研究对于CRF 的分层有所不同。如Lakka［11］通过研究1 609名年龄为42—60 岁的受试对象CRF 与代谢综合症的相关性时发现，男性的 CRF (VO2max)＜29.1 ml.kg/min时，其代谢综合症的风险是CRF 最高层次(VO2max)＞35.5 ml.kg/min 的7 倍。有的学者采用三分位法、四分位法，有的根据ACSM 的标准进行划分，这必然造成低水平和高水平CRF 之间的风险值有所差别。但是无论其风险值下降多少，至少对于CRF 能有效降低MS 的风险值上面存在着共识。

CRF 与MS 的相关风险因素的剂量—效应关系不仅表现在横断面的调查中，而且在干预性的研究中也得到一致的研究结果。Brien［12］通过不同MS 界定标准对18—49 岁的692 名男性和608 名女性进行研究时发现，中等至高水平的CRF 人群的MS 风险因素值低于低水平CRF 人群，按NCEP ATPⅢ进行界定时，其低水平CRF 到高水平CRF 的MS 风险值分别为:1、0.37(0.18～0.72)、0.26(0.12～0.57);按照IDF 标准进行界定时，其风险值分别为:1、0.41(0.22～0.77)、0.36(0.18～0.73);认为CRF 与MS相关风险之间呈剂量—效应关系。Hassinen［10］通过对671 男性和676 名女性进行横断面调查后发现，CRF 与MS 之间存在着反相关关系，CRF 水平最低的人群，其MS 的风险是中等和高水平CRF 人群的2.9和4.7 倍。LaMonte［13］通过对9 007 名无MS 症状的中年男性进行为期5.7年的跟踪后发现，有1 346 名男性出现MS 症状，并且低、中、高水平的CRF 人群，其MS 发病率的风险比率分别为1、0.74(0.65～0.84)和0.47(0.40～0.54)，具有中等和高水平CRF的人群，其MS 风险值下降了20 %～26 %和53 %～63 %。提示低水平的CRF 是预测MS 发病率的一项独立指标。Hassinen［14］通过对3 000 名中年男女进行为期4年的干预跟踪后发现，VO2max 与MS 有着很高的反相关关系，将CRF 分为三层，最低的一层的风险为10.2～10.8 倍，中等一层的风险为2.9～4.7倍。本文研究的结果与以上学者们的研究结果一致，即随着CRF 水平的提高，MS 的相关风险因素(BMI、腰围、收缩压、舒张压、TG、HDL—C、FBG)的风险比值逐渐降低，CRF 与MS 的相关风险因素之间呈现出剂量—效应关系，但是不同风险指标下降的程度有所差别，对腰围和血压的影响程度较小，对血脂的风险影响较大，其中高水平CRF 人群的HDL-C 风险值仅为低水平CRF 人群的0.337(0.122～0.932)。

4 结论

1)CRF 水平与MS 发病率和相关风险因素呈剂量～效应关系，即随着CRF 水平的提高，MS 发病率和相关风险因素呈降低趋势。

2)高水平CRF 有利于改善MS 相关风险因素，CRF 是预测MS 发病率和相关风险因素的重要因素。

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