不同运动方式对肥胖青少年身体成分、炎症因子和运动能力的影响

陈 琼，曹 杰，赵立君，易 南

（1.吉林大学体育学院术科教研室，吉林 长春 130012；2.北京体育职业学院体育基础教研室，北京 100070）

近年来青少年肥胖发生率呈现上升态势，其原因与营养过剩和缺乏体力活动等不良生活方式有密切关联。肥胖能够导致运动能力下降并影响生活质量，且儿童青少年肥胖也是成年后心血管疾病、糖尿病和代谢综合征发病的危险因素［1］。肥胖患者存在慢性炎症反应，C－反应蛋白（C－reaction protein，CRP）、肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor－α，TNF－α）和白细胞介素6 （interleukin－6，IL－6）等是炎症反应的标志物。最近研究［2］显示：炎症因子IL－18在肥胖发病机制中起着更为关键的作用。运动康复疗法是治疗肥胖的重要非药物手段，对肥胖的防治具有重要作用，但针对肥胖青少年的个性化运动处方 （运动类型、运动时间、运动强度和运动频率等）尚未明确。先前往往只强调单一的有氧运动方式［3］，近年来研究［4］显示：抗阻运动对于促进青少年生长发育和改善体适能具有有氧运动不可替代的作用，但不同运动方式的作用效果比较尚无报道。本研究以肥胖青少年为受试对象，观察8周有氧运动 （aerobic exercise，AE）、抗阻运动 （strength training，ST）和有氧运动联合抗阻运动 （AE＋ST）对身体成分、运动能力及炎症因子表达的影响，比较不同方式运动的干预效果，为制定个性化的运动处方提供依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象 选取吉林省长春市某中学60名男生。纳入标准：年龄13～17岁，体质量指数（body mass index，BMI）≥25kg·m－2［5］的单纯性肥胖者。排除标准：继发性肥胖 （Cushing综合征、原发性甲状腺功能减退症和下丘脑性肥胖等）、药物引起的肥胖 （抗精神病药和糖皮质激素等）、心血管疾病、代谢性疾病和骨关节疾病患者及长期吸烟、酗酒者。将受试者随机分为AE组、ST组、AE＋ST组和对照组 （Control组），每组15名。对照组受试者保持日常生活习惯，AE组受试者进行8周AE，ST组受试者进行8周ST，AE＋ST组受试者进行8周AE＋ST。

1.2 主要仪器和试剂 身体成分测量仪 （Inbody 3.0），酶标仪（Model 680），功率自行车（Monark 839E），运动心肺测试系统 （CortexⅡ），遥测心率表（Polar S800）。血清IL－6、IL－18、TNF－α和CRP试剂盒购自南京建成生物有限公司。

1.3 实验设计 所有受试者进行身体形态学测量（身高、体质量和身体成分）；抽取静脉血测定血清炎症因子 （IL－6、IL－18、TNF－α和 CRP）的表达水平；采用功率自行车测定运动能力。测试结束后第3天，AE组、ST组及AE＋ST组受试者参加8周运动处方干预，对照组受试者在家长监督下维持日常生活习惯不变。末次运动后48h再次测定上述指标。

1.4 形态学指标测定 BMI测定：常规测量身高、体质量，计算BMI，BMI＝体质量 （kg）／身高2（m2）。体成分测定：嘱受试者测试前48h清淡饮食，禁止剧烈运动，次日晨 （6：30～7：30）空腹状态下利用身体成分测量仪测量体成分，指标包括去脂体质量 （fat free mass，FFM）、脂肪质量 （fat mass，FM）和体脂百分比 （percent of body fat，BF%）。

1.5 血清中炎症因子表达水平的测定 清晨空腹取静脉血5mL，离心后提取血清。酶联免疫吸附法 （ELISA）法测定血清中CRP、IL－18、IL－6和TNF－α表达水平。批内和批间变异系数均＜8%。

1.6 运动能力测定 利用功率自行车进行递增负荷运动试验，整个过程在心电监护和医师陪同下进行。先进行5～10min准备活动，然后进行适应性蹬车3min（10W），随后进行递增负荷运动试验：起始负荷为25W，每2min递增25W，保持60r·min－1的转速。利用运动心肺测试系统测定摄氧量 （VO2）、CO2呼出量 （VCO2）和呼吸商（RQ＝VCO2／VO2）等，用遥测心率表记录心率。终止试验的标准：①心率＞180min－1；②RQ＞1.05；③受试者力竭。此时的VO2值即为受试者的最大摄氧量 （maximal oxgen uptake，VO2max），同时记录力竭时间 （exhaust time，ET）和最大功率 （maximal power，MP）。

1.7 运动处方 AE组、ST组和AE＋ST组受试者进行为期8周的运动处方干预，每周3次，每次训练包含5～10min准备活动 （慢跑和拉伸）、40min正式训练和10min整理运动。AE组受试者运动方式为有氧运动 （跑步），强度为60%VO2max对应的心率 （用遥测心率表监控）。ST组受试者进行抗阻运动，训练内容依据美国运动医学会（ACSM）针对儿童青少年的抗阻运动指南［6］，训练内容由8节运动组成1个循环 （组），包括仰卧起坐、俯卧挺伸、提铃耸肩、坐姿胸部推举、哑铃弯举、坐姿划船、坐姿腿屈伸和坐姿下拉。所有动作均在综合力量练习器上完成，每组8～12个最大重复次数 （repetition maximum，RM），完成2～3组，每节运动之间间歇1～2min，组间间歇3～5min。AE＋ST组受试者先进行抗阻运动再进行有氧运动，时间各为20min。受试者在家长陪同下由体育教师、健身指导员和科研人员对训练过程进行严格监控。

1.8 统计学分析 采用SPSS 15.0统计软件进行统计学分析。各组受试者年龄、身高、体质量、BMI、FM、FFM、BF%、IL－6、IL－18、TNF－α、CRP、VO2max、ET和MP水平均以表示，试验前后各指标比较采用配对t检验，组间比较采用单因素方差分析。以α＝0.05为检验水准。

2 结 果

2.1 各组受试者年龄、身高、体质量和BMI 试验前，4组受试者年龄、身高、体质量和BMI比较差异均无统计学意义 （P＞0.05），组间具有可比性。试验后，组内比较：AE组、AE＋ST组受试者体质量和BMI均低于实验前 （P＜0.05或P＜0.01）；组间比较：AE组、AE＋ST组受试者体质量和BMI均低于对照组 （P＜0.05或P＜0.01）。见表1。

表1 试验前后各组受试者年龄、身高、体质量和BMITab.1 Ages，heights，body weights，and BMI of subjects in various groups before and after test （n＝5，）

表1 试验前后各组受试者年龄、身高、体质量和BMITab.1 Ages，heights，body weights，and BMI of subjects in various groups before and after test （n＝5，）

＊ P＜0.05，＊＊ P＜0.01 vs before test in same group；△P＜0.05，△△P＜0.01 vs after test in control group.

Group Age（year） Height（l／m） Body weight（m／kg） BMI（kg·m－2）Control Before test 14.4±3.2 1.67±0.04 75.4±8.2 27.0±3.3 After test 14.4±3.2 1.67±0.04 77.6±6.1 27.8±2.7 AE Before test 14.1±3.1 1.68±0.04 78.6±7.5 27.8±3.0 After test 14.1±3.1 1.68±0.04 72.2±6.7＊△ 25.5±3.1＊＊△△ST Before test 13.9±2.2 1.66±0.05 76.4±8.3 27.9±3.3 After test 13.9±2.2 1.66±0.05 77.4±6.2 28.3±2.7 AE＋ST Before test 14.2±3.8 1.67±0.05 79.2±5.9 28.4±2.8 After test 14.2±3.8 1.67±0.05 74.8±6.9＊＊△△ 26.7±2.6＊＊△△

2.2 各组受试者身体成分 试验前，4组受试者身体成分比较差异无统计学意义 （P＞0.05）。试验后，组内比较：AE组受试者FM和BF%低于试验前 （P＜0.05）；ST组受试者FFM高于试验前而BF%低于实验前 （P＜0.05）；AE＋ST组受试者FM和BF%低于试验前 （P＜0.01），FFM高于试验前 （P＜0.05）。组间比较：AE组受试者FM和BF%低于对照组 （P＜0.05）；ST组受试者FFM高于对照组而BF%低于对照组 （P＜0.05）；AE＋ST组受试者FM和BF%低于对照组 （P＜0.01），FFM 高于对照组 （P＜0.05）。见表2。

表2 试验前后各组受试者身体成分Tab.2 Body composition of subjects in various groups before and after test （n＝15，）

＊ P＜0.05，＊＊ P＜0.01 vs before test in same group；△P＜0.05，△△P＜0.01 vs after test in control group.

Group FM（m／kg） FFM（m／kg） BF%（η／%）Control Before test 19.1±4.9 56.3±10.3 25.7±7.3 After test 21.8±4.1 55.8±6.2 26.9±5.0 AE Before test 20.5±4.3 58.1±9.8 26.5±4.2 After test 17.2±2.4＊△ 55.0±7.6 23.1±4.3＊△ST Before test 20.2±3.9 56.2±8.5 26.7±5.7 Aftre test 18.2±3.8 59.2±6.5＊△ 23.7±5.6＊△AE＋ST Before test 22.7±3.0 56.5±5.9 28.8±3.9 After test 16.6±2.5＊＊△△ 58.3±4.6＊△ 22.4±3.7＊＊△△

2.3 各组受试者血清炎症因子表达水平 试验前，4组受试者炎症因子表达水平比较差异无统计学意义 （P＞0.05）。试验后组内比较：AE组、AE＋ST组受试者IL－18表达水平低于试验前 （P＜0.01）；ST组受试者TNF－α表达水平高于试验前（P＜0.01）；试验后组间比较：AE组、AE＋ST组受试者IL－18表达水平低于对照组 （P＜0.01）；ST组受试者TNF－α表达水平高于对照组 （P＜0.01）；AE＋ST组受试者IL－18表达水平低于AE组 （P＜0.01）。见表3。

表3 试验前后各组受试者血清炎症因子表达水平Tab.3 Expression levels of inflammatory factors of subjects in various groups before and after test （）

表3 试验前后各组受试者血清炎症因子表达水平Tab.3 Expression levels of inflammatory factors of subjects in various groups before and after test （）

＊ P＜0.01 vs before test in same group；△P＜0.01 vs after test in control group；#P＜0.01 vs after test in AE group.

Group IL－6［ρB／（ng·L－1）］IL－18［ρB／（ng·L－1）］TNF－α［ρB／（ng·L－1）］CRP［ρB／（mg·L－1）］AE Before test 3.5±0.8 185.6±15.8 3.8±1.1 3.6±1.2 After test 3.6±0.9 145.3±17.6＊△ 3.9±1.2 3.8±1.4 ST Before test 3.8±1.0 178.5±20.5 3.7±1.0 4.0±1.5 After test 3.8±0.9 185.7±21.6 4.6±1.1＊△ 3.9±1.2 AE＋ST Before test 3.6±0.8 192.8±19.8 3.7±0.9 4.1±1.6 After test 3.7±0.7 121.6±16.2＊△# 4.0±1.3 3.8±1.1 Control Before test 3.6±0.8 171.8±24.6 3.8±0.8 4.0±1.7 After test 3.7±1.1 179.9±20.8 3.7±1.0 4.0±1.5

2.4 各组受试者运动能力 试验前，4组受试者运动能力指标 （VO2max、ET和 MP）组间比较差异无统计学意义 （P＞0.05）。试验后组内比较：AE组、AE＋ST组受试者VO2max、ET和MP水平高于试验前 （P＜0.01）；试验后组间比较：AE组、AE＋ST组受试者VO2max、ET和MP水平高于高于对照组 （P＜0.01）。见表4。

表4 试验前后各组受试者运动能力Tab．4 Exercise capacity of subjects in various groups before and after test （）

表4 试验前后各组受试者运动能力Tab．4 Exercise capacity of subjects in various groups before and after test （）

＊ P＜0．05，＊＊ P＜0．01 vs before test in same group；△P＜0．05，△△P＜0．01 vs after test in control group．

Group VO2max（mL·kg－1·min－1） ET（t／s） MP（P／W）Control Before test 31．1±4．3 559±101 141±15 After test 30．8±3．9 566±961 36±12 AE Before test 30．6±3．5 568±89 139±12 After test 34．8±3．8＊△ 651±92＊△ 158±18＊△ST Before test 31．5±4．5 585±98 135±17 After test 32．6±4．0 610±115 140±11 AE＋ST Before test 31．2±3．8 579±108 138±14 After test 35．5±3．6＊△ 672±115＊△ 163±12＊△

3 讨 论

运动是减肥的手段之一，可对体质量和身体成分产生积极的影响。本研究结果显示：试验后AE组受试者体质量和BMI均下降，而ST组受试者则无明显变化，提示有氧运动是减重的主要运动方式。进一步对身体成分分析发现：AE组受试者FM和BF%下降，而ST组受试者FFM升高、BF%下降，说明有氧运动和抗阻运动均可改善体成分，但机制不同，有氧运动通过降低FM而抗阻运动则通过增加瘦体质量达到降低BF%的效果。研究［7］显示：ST可促进肌肉蛋白质合成，相对于脂肪瘦体质量具有更高的基础代谢率，因此增加瘦体质量可增加机体总的能量消耗，其长远效应是脂肪质量降低、保持理想体质量。此外，AE＋ST组受试者体质量、BMI、FM和BF%下降，FFM水平增加，提示联合运动对身体成分的改善效果优于单一运动。新近的研究［8］指出：脂肪组织具有内分泌功能，可分泌多种脂肪因子和炎症因子。脂肪堆积必然造成炎症因子分泌水平增加，因此肥胖患者常伴有慢性炎症反应，血中炎症因子浓度升高。血清IL－6、TNF－α和CRP水平是炎症反应的传统标志物。研究［9－11］证实：长期运动可改善炎症反应状态，但不同方式运动对炎症因子的影响存在差异，肥胖患者经过1年有氧运动后血清IL－6、TNF－α和CRP水平降低，而抗阻运动的效果尚无定论。本研究中，与试验前比较，各组受试者血清IL－6和CRP水平在试验后均无明显变化，可能与运动干预时间过短 （8周）有关联。ST组和AE＋ST组受试者血清TNF－α水平在试验后稍有升高，可能是抗阻运动诱导的肌肉微损伤以及运动性疲劳造成的［12］。研究［12］证明：运动性肌肉损伤在抗阻运动后可持续24～72h，而本研究的观测时间点是在末次运动后48h，此时血清TNF－α水平尚未恢复至安静值。

最新的研究［13］显示：IL－18在肥胖和代谢综合征的发病机制中起着更为关键的作用，是肥胖和代谢综合征患者的独立危险因素。IL－18能够激活并放大炎症反应，过量表达IL－18的转基因大鼠可出现胰岛素抵抗、心脏和血管重塑甚至发生心力衰竭。研究［14］显示：有氧运动可下调健康者、2型糖尿病和肥胖患者血清IL－18水平；但也有学者得出阴性结果［15］。本研究结果显示：AE组和AE＋ST组受试者实验后血清IL－18水平均明显下降，AE＋ST组受试者血清IL－18水平低于AE组，而ST组受试者则无明显变化，提示单纯AE和AE联合ST均能够明显改善肥胖患者慢性炎症反应状态，而且联合运动的效果更佳，可能与身体成分的改变有关联，具体机制尚待进一步研究。

本研究结果显示：AE组和AE＋ST组受试者运动干预后进行递增负荷运动实验，VO2max、ET和MP均明显升高，提示AE联合ST和单纯AE在改善炎症反应状态和身体成分的同时提高了患者的运动能力和生活质量。新近的研究［16］显示：与其他心血管危险因素比较，运动能力与心血管疾病患者死亡率的相关性更高，因此是肥胖患者预后的强预测因子。

综上所述，不同运动方式对肥胖青少年身体成分、炎症因子和运动能力的作用效果不同，3种运动方式均可改善身体成分，但只有单一AE和AE联合ST可明显改善慢性炎症反应状态并提高运动能力，而且AE联合ST的效果优于单纯AE和单纯ST。本研究结果提示：积极改善生活方式和长期坚持规律AE以及ST是肥胖青少年非药物治疗的重要手段，同时也是临床治疗的有益补充。

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