五禽戏干预中年男性代谢综合征的效果及生物学机制探讨

孙红梅



五禽戏干预中年男性代谢综合征的效果及生物学机制探讨

孙红梅

目的：探讨五禽戏干预中年男性MS的效果及生物学机制。方法：选取30名中年男性MS患者随机分为对照组和五禽戏组，对照组保持原有生活规律不变，五禽戏组进行中高架势五禽戏干预，40～50 min/天，1次/天，5天/周，共6个月，分别在实验开始前一天、2个月、4个月和6个月五禽戏练习结束测试两组受试者的体质、血脂、血糖、自由基和脂肪细胞因子指标。结果：6个月五禽戏练习结束，五禽戏组受试者体质、血脂、血糖、脂肪细胞因子和自由基指标显著改善，且呈明显时间主效应。结论：中高架五禽戏练习属中等强度运动，可有效改善中年男性MS，且具有明显时间主效应，即练习周期长短与MS各危险组分改善呈明显剂量反应关系；五禽戏可通过降低炎症反应、减轻氧化应激、降低血液FFA等机制改善中年男性MS胰岛素受体和受体后水平的生物学作用，降低其IR。

五禽戏；男性；中年；代谢综合征；脂肪细胞因子；自由基；游离脂肪酸

代谢综合征(metabolic syndrome，MS)属生活方式疾病，是当前影响人类健康和生命的最主要非传染性疾病之一，其发病涉及到胰岛素抵抗(insulin resistance，IR)[14,36]、炎症反应[17,34]、氧化应激[12,13,31,38]、脂代谢紊乱[14,36]等，运动干预可有效改善MS患者各危险组分[16,20,24,36]。目前，有关运动干预MS的研究主要集中在运动干预MS各危险组分有效性上，有关运动学因素如运动强度、运动时间、运动项目等干预MS的系统研究较少[5]，且研究对象多为儿童、大学生、中年女性和老年人群[4]，对生活、工作压力相对更大的中年男性人群关注较少。基于此，本研究采用新编健身气功五禽戏对中年男性MS进行干预，综合分析五禽戏锻炼强度、锻炼时间对其的干预效果，并探讨五禽戏干预MS的生物学机制。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

根据2005年由国际糖尿病联盟(IDF)和美国心脏协会(ACC)、美国国立卫生研究院(NIH)、美国心肺血液研究所(NHLBI)联合发布的MS诊断标准，通过问卷发放，在山东日照市东港区选取30名40～50岁男性MS患者，随机分为对照组(15人)和五禽戏组(15人)，组间基本情况无显著性差异(P>0.05)。经病史询问和体检受试者无运动心血管疾病、自身免疫性疾病、神经肌肉性疾病、严重精神性疾病、恶性肿瘤及其他严重器质性疾病(如肝肾功能损坏等)及感染性疾病，经运动风险评估后可进行中等强度运动。告知其实验内容和注意事项，自愿签署知情同意书。

通过2005年国民体质调查中的体力活动问卷记录受试者实验期间体力活动(出行方式、职业性体力运动、工作时间和体育锻炼等)情况。经分析受试者除五禽戏干预外，其他体力活动无明显改变。

1.2 研究方法

1.2.1 运动方案

以受试者保持原有生活方式、饮食习惯和必要药物干预为基准，避免不良精神刺激。对照组保持原有生活规律不变；五禽戏组正式实验前先进行1周五禽戏功法学习，动作掌握后开始实验。五禽戏练习要求身体重心平稳，下肢主要处于屈、蹲状态，负荷较大。初学者身体柔韧性和下肢肌肉力量较差，练习低架势动作难度较大，故本研究主要采用中高架动作的五禽戏练习。根据陈文鹤等[1]、周雷等[8]、杨慧馨等[6]有关太极拳练习运动强度的确定方法以及健身气功五禽戏编创专家的意见，中高架势五禽戏练习时膝关节角度大致在130°～140°。受试者每天早上07：00～08：00在专业辅导员带领下跟随伴奏乐练习3遍，约40～50 min，加上开始的热身和伸展练习5～10 min，结束时的放松5～10 min，合计约1 h，每天1次，每周5天，共6个月。采用芬兰产Polar Rs 800型心率遥测仪监控中高架五禽戏练习时的运动心率。

1.2.2 血液样本采集

血液样本采集前24 h停止运动，禁烟酒，隔夜禁食12 h以上。各组受试者分别在实验开始前一天清晨9点、2个月五禽戏练习结束后次日晨9点、4个月五禽戏练习结束后次日晨9点和6个月五禽戏练习结束后次日晨9点，空腹抽取静脉血5 ml，其中一部分加肝素抗凝保存，另一部分室温静置30 min后，3 000 rpm离心15 min，取血清。所有标本置于-70℃冰箱保存备测。

1.2.3 指标测试

体质指标测试：身高、体重、腰围(WC)、臀围(HC)、收缩压(SBP)和舒张压(DBP)，由统一培训的测试人员分别在实验开始前一天上午10点以及2个月、4个月和6个月五禽戏练习结束后次日上午10点测量，并计算体质指数(BMI)和腰臀比(WHR)。测量方法参照《国民体质测定标准手册》。

血脂指标测试：总胆固醇(TC)、甘油三脂(TG)、游离脂肪酸(FFA)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)和低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)采用酶联免疫吸附法(ELISA)。

血糖指标测试：空腹血糖(FBG)和餐后2 h血糖(2hBG)采用葡萄糖氧化酶法；糖化血红蛋白(HbAtc)和空腹胰岛素(FINS)采用ELISA法，FINS浓度检测范围为8～140 μIU/ml。IR状态评价[10]：稳态模型的胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)评价胰岛素抵抗程度，计算公式为：HOMA-IR=FBG×FINS/22.5。

自由基指标测试：超氧化物歧化酶(SOD)采用黄嘌呤氧化酶法，谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)采用TBA反应法，丙二醛(MDA)采用硫代巴比妥酸法。

上述血脂、血糖和自由基指标测试的试剂盒均由南京建成生物工程研究所提供。

脂肪细胞因子指标测试：脂联素(ADP)、瘦素(LEP)、抵抗素(RES)和肿瘤坏死因子α(TNF-α)采用ELISA法。试剂盒均由上海西唐生物科技有限公司提供，ADP、LEP、RES和TNF-α浓度检测范围依次为1～200 μg/ml、0～50 μg/l、0.5～100 μg/l和0.5～100 μg/l。

其中，体质指标测试由山东体育学院日照校区实验中心协助完成，血液相关指标测试由山东省日照市妇幼保健院检验科协助完成。

1.2.4 统计分析

2 研究结果

组内不同时相比较，与五禽戏练习前比，2个月五禽戏练习结束LDL-C和FFA显著降低(P<0.05)，HDL-C显著升高(P<0.05)；4个月五禽戏练习结束BMI、SBP、TC、TG、LDL-C和FFA显著降低(P<0.05)，HDL-C显著升高(P<0.05)；6个月五禽戏练习结束BMI、TC、LDL-C和FFA极显著降低(P<0.01)，WHR、SBP、DBP和TG显著降低(P<0.05)，HDL-C极显著升高(P<0.01)。与五禽戏练习2个月比，4个月五禽戏练习结束HDL-C显著升高(P<0.05)，FFA显著降低(P<0.05)；6个月五禽戏练习结束BMI、WHR、SBP、DBP、TC、TG、LDL-C和FFA显著降低(P<0.05)，HDL-C显著升高(P<0.05)。与五禽戏练习4个月比，6个月五禽戏练习结束HDL-C显著升高(P<0.05)，FFA显著降低(P<0.05)。对照组各指标在不同时相均无显著变化(表1)。

表 1 本研究受试者体质和血脂指标测试结果一览表Table 1 The Results of the Subjects’ Index of Physical Fitness and Blood Lipid

注：组内不同时相比，与练习前比，*P<0.05，**P<0.01；与2个月练习结束比，※P<0.05，※※P<0.01；与4个月练习结束比，△P<0.05，△△P<0.01。组间同时相比，与对照组比，▲P<0.05，▲▲P<0.01。表2、表3同。

图 1 本研究五禽戏组受试者体质和血脂指标变化曲线图Figure 1. The Change of Wuqinxi Group’ s Index of Physical Fitness and Blood Lipid

组间同时相比较，与对照组比，五禽戏练习前两组指标均无显著性差异；2个月五禽戏练习结束LDL-C和FFA显著降低(P<0.05)，HDL-C显著升高(P<0.05)；4个月五禽戏练习结束BMI、SBP、TC、TG、LDL-C和FFA显著降低(P<0.05)，HDL-C显著升高(P<0.05)；6个月五禽戏练习结束BMI、TC、LDL-C和FFA极显著降低(P<0.01)，WHR、SBP、DBP和TG显著降低(P<0.05)，HDL-C极显著升高(P<0.01；表1)。

组内不同时相比较，与五禽戏练习前比，2个月五禽戏练习结束各指标均无显著变化；4个月五禽戏练习结束FBG、FINS和HOMA-IR显著降低(P<0.05)；6个月五禽戏练习结束FBG、2hFBG和 HbAtc显著降低(P<0.05)，FINS和HOMA-IR极显著降低(P<0.01)。与五禽戏练习2个月比，4个月五禽戏练习结束FINS和HOMA-IR显著降低(P<0.05)；6个月五禽戏练习结束FBG和 HbAtc显著降低(P<0.05)，FINS和HOMA-IR极显著降低(P<0.01)。与五禽戏练习4个月比，6个月五禽戏练习结束HOMA-IR显著降低(P<0.05；表2)。

表 2 本研究受试者血糖指标测试结果一览表Table 2 The Results of the Subjects’ Index of Blood Glucose

组间同时相比较，与对照组比，五禽戏练习前和2个月五禽戏练习结束两组指标均无显著性差异；4个月五禽戏练习结束FBG、FINS和HOMA-IR显著降低(P<0.05)；6个月五禽戏练习结束FBG、2hFBG和HbAtc显著降低(P<0.05)，FINS和HOMA-IR极显著降低(P<0.01；表2)。

组内不同时相比较，与五禽戏练习前比，2个月五禽戏练习结束ADP显著升高(P<0.05)，LEP、RES和TNF-α显著降低(P<0.05)；4个月五禽戏练习结束SOD、GSH-Px和ADP显著升高(P<0.05)，MDA、LEP、RES和TNF-α显著降低(P<0.05)；6个月五禽戏练习结束SOD、GSH-Px和ADP极显著升高(P<0.01)，MDA、LEP、RES和TNF-α极显著降低(P<0.01)。与五禽戏练习2个月比，4个月五禽戏练习结束SOD、GSH-Px和ADP显著升高(P<0.05)，MDA、LEP和RES显著降低(P<0.05)；6个月五禽戏练习结束SOD和GSH-Px极显著升高(P<0.01)，ADP显著升高(P<0.05)，MDA、LEP和RES极显著降低(P<0.01)，TNF-α显著降低(P<0.05)。与五禽戏练习4个月比，6个月五禽戏练习结束GSH-Px和ADP显著升高(P<0.05)，MDA、LEP、RES和TNF-α显著降低(P<0.05；表3)。

表 3 本研究受试者自由基和脂肪细胞因子指标测试结果一览表Table 3 The Results of the Subjects’ Index of Free Radical and Adipocytokines

图 2 本研究五禽戏组受试者血糖指标变化曲线图Figure 2. The Change of Wuqinxi Group’ s Index of Blood Glucose

图 3 本研究五禽戏组受试者HOMA-IR、脂肪细胞因子、自由基及FFA变化曲线图Figure 3. The Change of Wuqinxi Group’ s Index of HOMA-IR,Adipocytokines,Free Radical and FFA

组间同时相比较，与对照组比，2个月五禽戏练习结束ADP显著升高(P<0.05)，LEP、RES和TNF-α显著降低(P<0.05)；4个月五禽戏练习结束SOD和GSH-Px显著升高(P<0.05)，ADP极显著升高(P<0.01)，MDA显著降低(P<0.05)，LEP、RES和TNF-α极显著降低(P<0.01)；6个月五禽戏练习结束SOD、GSH-Px和ADP极显著升高(P<0.01)，MDA、LEP、RES和TNF-α极显著降低(P<0.01；表3)。

与6个月五禽戏练习前比，五禽戏组练习后△HOMA-IR与△ADP(P<0.01)、△SOD(P<0.05)和△GSH-Px(P<0.05)呈显著正相关，与△TNF-α(P<0.01)、△LEP(P<0.05)、△RES(P<0.05)、△MDA(P<0.05)和△FFA(P<0.05)呈显著负相关(表4)。

3 分析讨论

3.1 五禽戏干预中年男性MS的效果分析

MS病变核心是IR，不良生活方式(如缺乏运动、不合理膳食及劳逸过度等)是导致IR的主要原因之一，治疗性生活方式是治疗MS的有效措施。Hahn等[18]研究发现，老年MS高危患者2 h/周有氧运动可有效延缓MS发展。Miyatake等[23]研究提示，中等强度的体力活动可减少约2/3 MS发生。曾桂凤等[7]对MS患者进行4个月日本康复医学推荐的“代谢综合征运动疗法”后，MS相关指标显著改善。程芳洲等[2]对MS患者进行6个月运动干预后发现，其临床症状明显减轻。

表 4 本研究五禽戏组受试者HOMA-IR与脂肪细胞因子、自由基和FFA变化相关性一览表Table 4 The Correlation of HOMA-IR and Adipocytokines,Free Radical and FFA in Wuqinxi Group

注：△ 利用Transform计算生成的新变量(△+原变量名)，即指标6个月练习前、后差值(后测值减前测值)。

表1、表2显示，中年男性MS 6个月五禽戏干预后，其体质、血脂和血糖指标显著改善，核心病变IR明显降低，提示，五禽戏干预可有效改善中年男性MS各危险组分，减轻临床症状。这与Armin等和Raquel等的研究结果基本一致。Armin等[9]研究显示，在饮食控制的情况下，每周3次、每次30 min步行和15 min抗阻练习的运动干预可明显改善性腺机能减退的中年男性MS的各危险组分，降低IR，提高胰岛素敏感性。Raquel等[26]根据IDF、美国国家胆固醇教育计划(NCEP)成人治疗组第三次报告(ATP Ⅲ)和以向心性肥胖、血糖耐受为切入点修订的适用于亚洲人群的ATP Ⅲ中有关MS的判断标准，分析了来自the Shanghai Men’s Health Study(SMHS)的3 988名中国城市中年男性MS的相关研究数据发现，无论MS的判断标准如何，体力活动与MS发病率均呈负相关，体力活动缺乏是影响中年男性MS发病率的重要危险因素。参照美国运动医学学会按最大心率(HRmax)百分比划分的运动强度等级：<50%HRmax强度为小强度运动，50%～80%HRmax强度为中等强度运动，>80%HRmax强度为大强度运动。Miyatake等[23]、Gelaye等[15]、Carroll等[11]、Laaksonen等[21]、Irwin等[19]和Rector等[28]均证实，中等强度运动可降低MS危险性。本研究中采用的五禽戏是中高架势，整个实验周期内Polar表监测显示，五禽戏练习时受试者心率均在50%～70% HRmax(HRmax=220-年龄)范围，属中等强度运动，提示，采用中高架五禽戏干预中年男性MS是可行和有效的。

结合图1、图2各指标变化趋势及对表1、表2结果进行重复测量方差分析发现，五禽戏干预中年男性MS具有时间主效应，练习周期长短对其各危险组分改善具有显著影响。2个月五禽戏练习结束，除LDL-C、HDL-C和FFA有明显改善外，其他体质、血脂和血糖指标无显著变化；4个月五禽戏练习结束，除WHR、DBP、HbAtc和2hFBG外，其他体质、血脂和血糖指标均明显改善；6个月五禽戏练习结束，各体质、血脂和血糖指标改善更为明显。提示，不同五禽戏干预周期对中年男性MS的影响不同，五禽戏干预MS存在明显时间依赖性。这与国外研究证实的体力活动时间与MS各危险组分具有剂量反应关系相一致。Gelaye等[15]横断面调查发现，<150 min/周的休闲体力活动可使MS发病率降低21%，>150 min/周可使MS发病率降低42%。Miyatake等[23]研究发现，体力活动时间短于180 min/周可降低67%MS发生，超过180 min/周至少可降低86%MS发生。Carroll等[11]、Laaksonen等[21]和Irwin等[19]研究显示，与静坐相比，中等强度运动时间超过180 min/周能使MS发生率降低40%～86%。Rennie等[29]研究发现，高强度运动时间短于60 min/周可减少34%MS发生，60～90 min/周可减少27%MS发生，90～150 min/周可减少50%MS发生。Laaksonen等[21]研究显示，高强度运动时间超过60 min/周与不足10 min者比，MS减少63%。

3.2 五禽戏干预中年男性MS的生物学机制分析

MS与持续低度慢性炎症和氧化应激有密切关系[12,13,17,31,34,38]。MS的IR主要发生在胰岛素生物作用的受体和受体后水平，可出现在胰岛素信号传导的各个环节[14]。脂肪细胞因子如ADP、TNF-α、LEP和RES等分泌异常，是启动IR的关键诱因。ADP与IR呈负相关，有胰岛素致敏和抗炎作用，TNF-α、LEP和RES与IR呈正相关，有致IR和促炎作用[14,17,36]。

抗炎因子ADP可通过以下机制拮抗IR[22,33,37]：1)抑制TNF-α信号转导介导的炎症反应：IκB-α是TNF-α介导的炎症信号通路抑制性kappa B蛋白激酶/核转录因子kappa B(IKK/NF-κB)的抑制分子，ADP可激活环cAMP-PKA通路，抑制IκB-α降解，减弱TNF-α诱导的下游炎症分子活动，如白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-8(IL-8)及C反应蛋白(CRP)激活；2)通过腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)信号通路和提高过氧化物酶体增殖物激活型受体(PPAR)α活性等途径，阻断胰岛素受体底物(IRS)丝氨酸磷酸化，增强IRS酪氨酸的磷酸化水平[37]；3)ADP与受体结合后通过受体偶联的接头蛋白APPL1可刺激胰岛β细胞分泌胰岛素。

促炎因子TNF-α、LEP和RES可通过以下机制促进IR[27,32,35]：1)通过IKK/NF-κB、c-jun氨基末端激酶(JNK)通路及细胞因子信号抑制物-3(SOCS-3)通路等诱导IRS丝氨酸磷酸化，减弱IRS对下游磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)磷酸化的激活，干扰胰岛素信号经胰岛素受体/IRS/PI3K通路传导；2)下调脂肪细胞中葡萄糖转运因子-4(GLUT-4)、PPAR、IRS和ADP等的表达，加速其mRNA降解；3)增强氧化应激，使单核细胞氧自由基增加，致使IKK/NF-κB增强，TNF-α、IL-6和CRP等炎性因子增多，增多的炎性因子又可增强IKK/NF-κB，形成低度炎症正反馈环；4)抑制脂蛋白脂酶(LPL)活性，降低其mRNA表达，抑制脂肪细胞对外源脂质摄取，降低FFA合成关键酶如乙酰辅酶A羧化酶、脂肪酸合成酶等的mRNA水平，增加血FFA、TG和LDL；5)直接作用于胰岛β细胞生成环磷酸鸟苷，损伤其DNA。

促炎因子TNF-α、LEP和RES通过干扰胰岛素信号传导导致IR，抗炎因子ADP通过抑制促炎因子产生拮抗其负面影响，促炎因子和抗炎因子失衡在MS的IR中起重要病理作用。

高血糖可通过多元醇通路、细胞内晚期糖化终末产物(AGEs)、蛋白激酶C(PKC)激活、线粒体电子传递链过度生成超氧化物等途径[13,31,38]产生大量氧自由基，导致氧化应激。长期氧化应激可诱导IKK/NF-κB、JNK和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)之一p38 MAPK等应激敏感信号通路激活。其中，IKK/NF-κB可启动炎症反应，调节TNF-α等炎性因子及相关物的基因转录和蛋白质合成[25]；JNK和p38 MAPK可诱导IRS丝氨酸磷酸化，减少其对PI3K招募，干扰胰岛素受体/IRS/PI3K通路传导，减弱GLUT-4向细胞表面的募集。氧化应激还可抑制核蛋白与GLUT-4启动子的胰岛素反应元件间的结合，减弱3T3-L1脂肪细胞GLUT-4的表达[12]。此外，高FFA也是IR的重要诱因之一，其机制主要有[3,30]：1)脂肪细胞内FFA可激活IKK/NF-κB和JNK等，增强炎症反应，干扰胰岛素受体/IRS/PI3K信号通路；2)抑制葡萄糖酵解和氧化，影响胰岛β细胞代谢酶及离子通道，进而改变前胰岛素原启动子转录、活化，促进胰岛β细胞凋亡。

表1、表2、表4及图3的结果显示，受试中年男性MS患者6个月五禽戏练习后HOMA-IR下降；脂肪细胞因子ADP增多，TNF-α、LEP和RES减少；SOD和GSH-Px活性增强，MDA产生减少；FFA浓度降低；且△HOMA-IR与△ADP、△SOD和△GSH-Px显著正相关，与△TNF-α、△LEP、△RES、△MDA和△FFA显著负相关。提示，中年男性MS改善与脂肪细胞因子、氧化应激和FFA有密切关系。结合上述分析推测，五禽戏可通过改善炎症因子和抗炎因子间的平衡降低炎症反应；增强抗氧化能力减轻氧化应激；降低血液FFA等机制增强中年男性MS患者胰岛素受体和受体后水平的生物学作用，改善其IR。

4 结论

1.中高架五禽戏练习属中等强度运动，可有效改善中年男性MS，促进其康复。

2.五禽戏改善中年男性MS具有明显时间主效应，练习周期长短与各危险组分改善呈明显剂量反应关系。

3.五禽戏可通过降低炎症反应、减轻氧化应激、降低血液FFA等机制改善中年男性MS胰岛素受体和受体后水平的生物学作用，降低其IR。

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The Effect and Biological Mechanism of Wuqinxi’s Intervention on Middle-aged Men’s Metabolic Syndrome

SUN Hong-mei

Objective:To discuss the effect and biological mechanism of Wuqinxi’s intervention on middle-aged men’s metabolic syndrome.Methods:30 middle-aged male patients with metabolic syndrome were randomly divided into control group and Wuqinxi group.Control group’s subjects kept the original way of life unchanged.Wuqinxi group’s subjects practiced Wuqinxi which was moderate and high posture for 1 hour per day,5 days per week,which lasted for 6 months.The indices of physical fitness,blood lipid,blood glucose,adipocytokines and free radical were tested respectively before practicing Wuqinxi and after practicing Wuqinxi for 2 months,4 months and 6 months.Results:The indices of physical fitness,blood lipid,blood glucose,adipocytokines and free radical were significantly improved after practicing Wuqinxi for 6 months,which had a significant main time effect.Conclusions:Wuqinxi which was moderate and high posture was moderate intensity exercise and could effectively improve the middle-aged men’s metabolic syndrome,which had a significant main time effect,namely,there was a significant dose-response relationship between the time of practicing Wuqinxi and the improvement of metabolic syndrome’s dangerous components.The metabolic syndrome’s insulin resistance of the middle-aged men could be alleviated by reducing inflammatory reaction and oxidative stress and lowering blood free fatty acid after practicing Wuqinxi.

Wuqinxi;male;middle-aged;metabolicsyndrome;adipocytokines;freeradical;freefattyacid

2014-11-06；

2015-05-28

孙红梅(1980-)，女，山东临沂人，副教授，硕士，主要研究方向为运动与人体健康，Tel：(0633)8779031，E-mail：511633810@qq.com。

山东体育学院，山东 日照 276826 Shandong Institute of Physical Education，Rizhao 276826，China.

1002-9826(2015)04-0086-07

10.16470/j.csst.201504012

G852.904.5

A