16周有氧运动对NAFLD患者肝功能和血清胆红素的影响*

吴国梁,李 娜,肖国强

(1.广西科技师范学院体育学院,广西来宾546199；2.华南师范大学体育科学学院,广东广州510631)

16周有氧运动对NAFLD患者肝功能和血清胆红素的影响*

吴国梁1,李 娜1,肖国强2

(1.广西科技师范学院体育学院,广西来宾546199；2.华南师范大学体育科学学院,广东广州510631)

通过观察有氧运动对NAFLD患者胆红素的影响,探讨有氧运动对NAFLD的作用机制。得出：中等强度有氧运动能有效消耗体脂,降低NAFLD患者体重和BMI指数,改善肝损伤和血脂代谢紊乱；NAFLD患者的高胆红素血症主要是由脂代谢紊乱引起的氧应激导致血红蛋白生成增加所致；有氧运动可通过改善NAFLD患者脂代谢,降低血红蛋白、血清胆红素水平,对于促进肝细胞功能障碍和损伤的恢复有效。

有氧运动；饮食控制；胆红素；血红蛋白

血清胆红素水平是衡量肝脏功能的重要指标之一,在非酒精性脂肪肝(nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)发病过程中常伴随胆红素偏高的问题。以有氧运动为基础治疗手段的综合治疗是目前NAFLD病最有效的治疗方法。相关研究成果显示,中等运动强度可以有效减轻体重,降低体脂,改善组织细胞的氧供应,是大多研究者采用的运动强度。目前对NAFLD运动疗法的相关研究较多,但关于有氧运动对NAFLD患者胆红素影响的相关研究却不多,对其机制、临床意义及有氧运动对其影响尚不清楚。本研究通过对NAFLD患者进行16周的中等强度有氧运动干预和饮食控制,观察有氧运动对NAFLD患者胆红素的影响,探讨有氧运动在NAFLD治疗中的作用机制,为临床上非酒精性脂肪肝的预防与治疗提供新的研究思路和方向。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

随机抽取柳州自来水公司患非酒精性脂肪肝志愿者24人,严格按照非酒精性脂肪性肝病诊断标准进行筛选。通过医学检查和问卷调查无严重心脑血管病、肾脏病、严重的高血压病和运动禁忌症,年龄(40±5),体重(82±8 Kg),其中女性6人,多为轻中度患者,患病时间5-15年不等,所有实验对象在本实验前6个月均无指导性规律运动。

1.2 研究方法

1.2.1 运动方案及饮食

采取健步走和太极拳综合练习。运动强度为中等,心率保持在60%～70%HRmax(HRmax=220-年龄),运用Polar表(RS400)进行控制。每天运动1个小时,一般在下午4-5点进行,每周练习4次,共16周。每次运动包括5min伸展练习和热身、30min健步走、20min太极拳及5min整理活动。实验期间,受试者在石基自来水公司食堂统一用餐,合理搭配饮食。

1.2.2 血液标本的采集与处理

分别于实验前1天、运动第8周末和运动第16周后1天采血6ml。血液指标测定前空腹12h,忌酒、高脂饮食。取所采集的血样1ml注入抗凝管备用,其余注入离心管中,置于室温25°C 30min后,经2000r/ min离心15min后获取血清,置于-80°C冰箱中保存,于实验结束后同一批次集中测定相关指标。3次测定条件(测定人员、测定仪器、测定时间)相同,同时测定体重和BMI指数。

1.2.3 测定指标和参考范围

血脂四项：甘油三脂(TG)、总胆固醇(CHOL)、高密脂蛋白胆固醇(HDL-C)、低密脂蛋白胆固醇(LDLC)。肝功能指标：天冬氨酸氨基转移酶(AST)、丙氨酸氨基转酶(ALT)、总胆红素(TBIL)、直接胆红素(DBIL),然后计算出间接胆红素(间接胆红素=总胆红素-直接胆红素)。血常规指标：红细胞数目(RBC)、血红蛋白(Hb)。

相关指标参考范围：TBIL：5.1-17.1umol/l；DBIL：0-6.0umol/l；IBIL：1.7-11.1umol/l；TG：0.56-1.70 mmol/l；CHOL：3.1-5.9mmol/l；LDL-C：2.0-3.1mmol/ l；HDL-C：0.4-2.0mmol/l；ALT：0-40u/l；AST：0-40u/l；RBC：4-5.5×1012/L(男)或3.5-5.0×1012/L(女)；Hb：120-160g/L(男)或110-150g/L(女)。

1.2.4 有氧运动有效性诊断标准

根据研究对象实验前后肝脏影像学特征进行定型比较,按以下标准确定有氧运动治疗的有效性。

(1)显效：中度脂肪肝变为正常或原为重度脂肪肝变为轻度或无脂肪肝。(2)有效：轻度脂肪肝变为正常、中度脂肪肝变为轻度脂肪肝或重度脂肪肝变为中度脂肪肝。(3)无效：治疗前后无变化或加重。

1.2.5 数理统计法

所有计量资料均以平均数±标准差(X±SD)表示,前后比较采用配对样本t检验,显著性水平取P＜0.05,非常显著性水平取P＜0.01。

2 研究结果

2.1 运动强度

表1 研究对象运动中的平均心率

运动中平均心率为127±12次,基本保持在该年龄段群体60%-70%HRmax的范围内,符合中等运动强度预期。

2.2 体重和BMI指数的变化

由表2可知,经过16周有氧运动,NAFLD患者的体重显著下降(P＜0.05),BMI指数下降也非常显著(P＜0.01)。

2.3 有氧运动对NAFLD的治疗效果

表3 16周有氧运动对NAFLD的有效性

根据NAFLD患者影像学变化,16周有氧运动对NAFLD的平均有效率为79%,其中对轻中度NAFLD的有效率为91%和80%,但重度NAFLD的有效率只有25%,与前两者相比较有显著性差异。

2.4 血脂4项的变化

表4 运动中血脂的变化(mmol/L)

运动过程中各血脂指标除HDL-C外均下降。8周时与实验前比较TG、LDL-C差异显著(P＜0.05)；16周时与实验前比较TG、CHOL、MCH差异非常显著(P＜0.01),LDL-C、HDL-C差异显著(P＜0.05)；运动16周与运动8周比较TG、CHOL差异非常显著(P＜0.01)。

2.5 肝功能指标的变化

表5 运动中肝功能指标的变化

在实验过程中,除AST上升外,其余指标均下降。运动8周与实验前比较TBIL、DBIL、IBIL差异非常显著(P＜0.01)；运动16周与实验前比较TBIL、DBIL、IBIL差异非常显著(P＜0.01)。AST在运动前后变化不明显。

2.6 红细胞和血红蛋白的变化

表6 运动中红细胞和血红蛋白的变化

在实验中,RBC和Hb均下降。运动8周与实验前比较RBC差异非常显著(P＜0.01),Hb差异显著(P＜0.05)；运动16周与实验前比较RBC和Hb差异非常显著(P＜0.01)。

3 分析与讨论

3.1 有氧运动对NAFLD患者体脂、血脂及肝脏影像、损伤指标的影响

NAFLD与体脂含量密切相关,体重或BMI指数超标时发病率大大增加,甚至在BMI指数正常的群体中也有一定的发病率。相关研究表明,有氧运动可以通过增加体脂的消耗,减轻体重和降低BMI指数,对肝脂肪有明显的改善效果。甚至有学者认为运动对NAFLD所表现出的有效性即使是在体重轻度减轻或是不变时,运动仍能显著减轻肝细胞的脂肪沉淀。由表2可知,本研究中NAFLD患者BMI平均水平高出正常范围,有氧运动16周后,体重和BMI显著下降。从肝脏造影结果(表3)来看,16周有氧运动后NAFLD患者肝细胞脂肪沉淀有较明显减轻,总有效率可达79%。

血脂代谢异常是NAFLD发病过程中显著特征之一。由表3可知,实验前TG、CHOL、LDL-C、均超出正常范围。有氧运动可以使体重减轻,消耗体脂,降低血脂,与肝内脂肪含量呈负相关,同时可增加胰岛素敏感性,对NAFLD的改善作用已经达成国际共识。在本实验中可以观察到,16周太极拳综合健步走运动后,NAFLD患者的血脂水平有显著下降,这与以往的研究结果基本一致。血清AST、ALT是反映肝细胞损伤程度的重要指标,NAFLD发病时常伴有AST、ALT升高,多数研究报道有氧运动可以使AST、ALT有效转归。由表5可知本研究中实验前ALT偏高,运动16周后显著降低,已基本转归至正常参考范围,可能是因为本实验中研究对象多为中轻度NAFLD患者,肝细胞受损并不严重,16周有氧运动后肝细胞损伤状况明显减轻。

3.2 有氧运动对NAFLD患者胆红素的影响

3.2.1 NAFLD对胆红素的影响

由表5可知,实验前研究对象TBIL和IBIL水平偏高。临床上认为以IBIL升高为特征的高胆红素血症与溶血有关,凋亡红细胞中血红蛋白(Hb)是胆红素的主要来源,Hb的升高在一定程度上导致胆红素生成量的增加。国内外曾多次报道NAFLD患者血红蛋白升高的现象,如胡学琴发现NAFLD患者RBC、Hb、HCT、MCV和MCH显著高于正常对照组。刘志元在实验中观察到NAFLD患者RBC、Hb显著高于正常对照组。Yu等则发现血红蛋白α亚单位的峰值在NAFLD患者中显著升高,认为血红蛋白升高是NAFLD的危险因素,或可用于NAFLD预测和诊断。苏大芝等在临床中也发现Hb水平NAFLD呈正相关关系,认为高Hb水平是独立于肥胖和代谢综合症的NAFLD的又一风险因素。由表6可知,本研究中也观察到实验前NAFLD患者RBC、Hb水平偏高,而Hb上升可能是造成胆红素水平上升的原因之一。另一方面,胆红素在生理条件下又是重要的抗氧化剂,给运动大鼠补充胆红素可以有效提高SOD的激活程度,降低MDA生成。国外学者也在研究中观察到生理范围内高胆红素现象与非酒精性脂肪肝的发病率成负相关。因此,可以推测胆红素的抗氧化作用所引起的保护性机制可能也是造成非酒精性脂肪肝患者血清胆红素水平轻度升高的原因之一,但具体机制尚需进一步研究证明。

促红细胞生成素(EPO)是重要的造血调节因子,人体内Hb的合成和红细胞的增殖主要受EPO的调节。NAFLD患者Hb升高的机制可能与EPO表达上调有关,从目前研究结果来看包括以下几个方面：一是肝脂肪化产生的物理挤压和脂肪毒性作用导致肝细胞缺血低氧。EPO主要受低氧诱导因子(HIF-1)的调控,常氧情况下HIF-1可以很快降解,当细胞内长期慢性缺氧时,HIF-1降解速度下降,表达升高的HIF-1与EPO基因位点相结合,使EPO基因表达上调促进EPO的分泌,促进骨髓红细胞的生成,生成更多的Hb。二是活性氧自由基(ROS)对EPO表达的增强作用。FFA可使线粒体产生大量的ROS,细胞内ROS达到一定浓度后会通过刺激原癌基因c-fos和c-jun的表达提高AP-1的活性,激活的AP-1可与EPO基因上的位点相结合,促进EPO表达上调。三是ROS对核转录因子(NF-KB)的诱导作用。低氧情况下细胞产生的大量ROS可激活NF-KB进入细胞核并与EPO基因上的位点相结合,促进EPO的转录。

肝细胞对胆红素的代谢由IBIL的摄取、转化为DBIL和排泄入胆道3个阶段组成,这3个阶段互相衔接,任何一个阶段发生障碍都会造成胆红素代谢紊乱。由表5可知,实验前ALT偏高,说明本研究中NAFLD患者肝细胞有一定程度的损伤,肝脏对胆红素的代谢功能必然会受到影响。肝细胞通过两种载体蛋白对IBIL进行摄取和转运：Y蛋白和Z蛋白。Y蛋白含量多,比Z蛋白对IBIL的亲和力强,是肝细胞摄取IBIL的主要载体蛋白；Z蛋白是一种脂肪酸结合蛋白,它与IBIL的亲合力较弱,而是优先结合游离脂肪酸(FFA)。通常情况下IBIL浓度较低时优先与Y蛋白结合,在IBIL浓度高时Z蛋白与IBIL的结合量才增加,而当FFA较多时可对Z蛋白摄取IBIL形成竞争性抑制。由表5可知,实验前IBIL、血脂偏高,DBIL基本正常,可以推断在NAFLD中IBIL生成增加时, Y蛋白摄取IBIL的能力已经饱和,Z蛋白可能因受FFA的竞争性抑制其摄取IBIL的能力并不能完全发挥,进而影响肝细胞对IBIL的代谢,导致IBIL升高。另一方面,IBIL在肝细胞内被酯化为DBIL的场所是滑面内质网,在NAFLD中肝细胞脂肪的堆积导致氧化应激进而引起内质网应激,使肝细胞的转化功能受损,而肝细胞对IBIL的摄取作用是可逆的,已经渗入肝细胞的IBIL如果无法被完全转化为DBIL,便可以返流入血,使血液中IBIL升高。而DBIL基本正常,说明肝细胞对胆红素的转化和排泄功能基本正常,这可能与本研究中NAFLD患者均为轻度有关。

3.2.2 有氧运动对NAFLD患者胆红素的影响

以往相关研究观察到有氧运动可以有效降低NAFLD血清胆红素水平。认为有氧运动,特别是中小强度有氧运动可以在提高机体功能的同时较好地供应组织对血液和氧气的需要,更有利于降低胰岛素抵抗和内质网的相关凋亡。但有氧运动对IBIL的影响报道较少。由前分析,在NAFLD患者中,机体生成和代谢胆红素能力的变化都会影响到血清胆红素的浓度,而有氧运动对胆红素的影响作用也可能发生在这两个阶段,而以上机制可能是有氧运动引起NAFLD血清胆红素水平下降的作用靶点。有氧运动对胆红素生成的改善机制可能包括：一是有氧运动对体脂有效消耗减轻了肝细胞内脂肪沉淀,使肝细胞因物理挤压和脂肪毒性导致的缺血缺氧状况得到缓解,氧浓度上升,HIF-1降解速度加快,EPO基因激活程度和EPO的生成也随之下降,血红蛋白生成减少,进而导致TBIL、IBIL生成量的减少；二是有氧运动对体脂的消耗促进FFA下降,减少了ROS的生成,使NF-KB的激活程度下降,进一步抑制了EPO基因的激活和转录,使Hb生成减少,导致IBIL生成下降；三是长期中等强度有氧运动能提高机体VEGF-A mRNA水平,使组织毛细血管增加,从而增加氧及能量物质的输送,进一步改善细胞内低氧状况,抑制HIF-1和EPO的表达,进而减少红细胞和Hb的生成,导致IBIL生成量减少。

另一方面,有氧运动对胆红素偏高的改善也有可能发生在胆红素代谢阶段：一是有氧运动可以有效改善肝细胞膜的破损和通透性,如王艳、费金秀、曹姣等分别在研究中发现有氧运动干预后NAFLD患者肝损伤指标有较好的转归变化,证明有氧运动对NAFLD肝细胞损伤有较好的改善效果,使受损肝细胞摄取和转化IBIL的能力得到恢复；二是有氧运动有效降低了血脂,减轻了肝细胞内FFA与IBIL对Z蛋白结合的竞争,使肝细胞摄取和转化IBIL的最大能力又重新恢复。本研究中也观察到16周有氧运动后TG、CHOL、LDL-c的显著性下降,但由于本研究中缺乏相关指标测定,其具体机制还需做进一步研究。

4 结论

(1)16周有氧运动能有效消耗体脂,降低NAFLD患者体重和BMI指数,改善肝损伤和血脂代谢紊乱。

(2)中轻度NAFLD患者的高胆红素血症主要是由脂代谢紊乱引起的氧应激造成的。

(3)16周有氧运动可通过改善NAFLD患者脂代谢,降低血红蛋白、血清胆红素水平,对于促进肝细胞功能障碍和损伤的恢复具有有效作用。

[1]黄健,黄群,陈小珠,等.非酒精性脂肪肝患者心脏舒张功能与肝功能的相关性[J].世界华人消化杂志,2009(3)：2198-2202.

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[3]费金秀,胡德友,潘云珍,等.运动疗法对脂肪肝的疗效观察[J].浙江预防医学,2006(3)：70,75.

Influence of 16-Week Aerobics Exercises on Liver Function and Serum Bilirubin of NAFLD Patients

WU Guoliang1,LI Na1,XIAO Guoqiang2
(1.Sport Dept.,Guangxi Technology Normal College,Laibin 546199,China；2.Sports Science Dept.,South China Normal Univ.,Guangzhou 510631,China)

Based on the observation of influence of aerobics exercises on the serum bilirubin of the NAFLD patients,the paper discusses the function mechanism of aerobics exercises on NAFLD.The paper proposes that moderate intensity aerobic exercises can effectively burn body fat,reduce the weight and BMIindex of NAFLDpatients and recover from liver damageand lipid metabolism disorders.High blood bilirubin of the NAFLD patients is mainly caused by hemoglobin increase caused by lipid metabolism disorders caused by oxygen stress.Aerobic exercise canimprove lipid metabolism of NAFLD patients.Lower hemoglobin and serum bilirubin level is helpful to promote the recovery of liver cell dysfunction and damage effectively.

aerobic exercise；diet control；bilirubin；hemoglobin

G804.55

：A

：1672-268X(2015)04-0063-04

2015-03-02)

广西教育厅高校科研资助项目(LX2014488),柳州师范高等专科学校科研基金资助项目(LSZ2013B005)。