不同强度有氧运动对代谢综合征患者心血管危险因子的干预效果分析

张崇龙，赵 刚

（1.廊坊师范学院体育学院，河北廊坊065000；2.深圳大学师范学院体育系，广东深圳518060）

不同强度有氧运动对代谢综合征患者心血管危险因子的干预效果分析

张崇龙1，赵 刚2

（1.廊坊师范学院体育学院，河北廊坊065000；2.深圳大学师范学院体育系，广东深圳518060）

目的：为了探究不同强度有氧运动对代谢综合征患者心血管危险因子的影响。方法：以26名中年女性代谢综合征患者为对象，进行实验研究。实验分为中等强度有氧运动组（n＝9）、高强度有氧运动组（n＝9）和对照组（n＝8），为期12周，每周5次，在跑步机上进行慢跑＋走的运动干预。采用心率储备（heart rate reserve：%HRR）设定运动强度。中等强度为40%～60%HRR，高强度为60%～80%HRR，采用Polar Heart Rate Analyzer（Polar Electro OY，Filand）对运动过程中的心率进行监控。结果：1）实验后，中等强度有氧运动组和高强度有氧运动组的体重、体脂率、腰围、收缩期血压、舒张期血压、总胆固醇、中性脂肪、LDL-c、空腹血糖等指标均显著降低，HDL-c显著升高。中等强度运动组与高强度运动组组间差异不显著。而对照组实验前后各项指标均无显著变化。2）中等强度有氧运动组和高强度有氧运动组的空腹胰岛素、胰岛素抵抗指数、肾素、血管紧张素Ⅱ、C-反应蛋白与实验前相比，均显著降低，对照组未发生显著变化。中等强度有氧运动组和高强度有氧运动组未发生显著性差异。结论：有氧运动对改善代谢综合征患者的心血管危险因子具有积极作用，中等强度有氧运动与高强度有氧运动效果不存在显著差异。由于高强度有氧运动容易引起身心疲劳，存在一定的运动风险，建议代谢综合征患者采用中等强度有氧运动进行练习。

有氧运动；运动强度；代谢综合征；心血管危险因子

研究表明，代谢综合征导致的2型糖尿病，主要是由胰岛素抵抗所导致的［1］。在高胰岛素状态下，骨骼肌细胞吸收葡糖糖水平下降，肝葡萄糖生成增加，导致内糖能障碍。脂肪组织细胞内，脂蛋白胆固醇合成及分泌增加，导致血脂异常。与此同时，交感神经系统活动减弱及钠潴留，引起高血压［2］。尽管肾素－血管紧张素Ⅱ系统（renin-angiotensinⅡsystem：RAS）在维持血管紧张度及心脏正常机能中扮演重要的角色，但在代谢综合征条件下，RAS活性化增强，使血管收缩强化，导致血压升高［3］。有研究表明，在RAS活性化得以抑制的情况下，心血管疾病发生的几率大幅度减小［4］。

从代谢综合征的特征来看，一旦发生胰岛素抵抗，C-反应蛋白（C-reactive protein：CRP）水平显著增加。CRP合成增加与发生动脉硬化及心血管疾病的危险直接相关［5］。胰岛素抵抗不仅是诱发代谢综合征的重要因素，也与RAS活性化及CRP合成增加等心血管疾病发生的危险因素高度相关。运动不仅能改善胰岛素抵抗，提高胰岛素在骨骼肌和脂肪组织内的效能，还能起到减少RAS活性、改善动脉硬化、抑制血管内炎症以及降低CRP浓度等作用。有研究表明，运动强度越大，心血管疾病危险因子降低越明显［6］。

到目前为止，中等强度有氧运动对由代谢综合征导致的心血管疾病危险因子预防和治疗的相关研究正在进行，而对高强度有氧运动的相关研究尚不多见。此外，不同运动强度对代谢综合征患者的胰岛素抵抗以及RAS、CRP等的影响研究也并不多见。特别是对于预防和治疗心血管疾病危险因子来说，何种强度的有氧运动更为适合？到目前为止仍不确定，存在不同的观点。到底是中等强度有氧运动更为合理，还是高强度有氧运动更有效果，尚需进一步探究。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

美国成人胆固醇治疗教育计划（National Education Cholesterol Program Adult Treatment PanelⅢ：NECP ATP-Ⅲ）在发布的报告书中提出，腹部肥胖、高血压、空腹血糖障碍、高脂血症、高密度脂蛋白减少等心血管危险因子中，同时具备3项以上，可判定为代谢综合征人群［7］。依据2000年世界卫生组织西太平洋支部的标准，女性满足腰围≥80 cm，甘油三酯≥150 mg／dl，高密度脂蛋白胆固醇≤50 mg／dl，血压≥130、85 mmHg，空腹血糖≥110 mg／dl等3项指标以上者，即可被诊断为代谢综合征患者。以2015年在深圳大学附属医院被确诊为代谢综合征的26名中年女性患者为研究对象，随机分为高强度有氧运动组（n＝9）、中等强度有氧运动组（n＝9）和对照组（n＝8）。所有受试者均无严重并发症。受试者均志愿参加本研究，实验前6个月无规律性运动史，无重大疾病及运动禁忌。2组受试者的基本情况及身体形态指标无统计意义上差异。具体情况见表1。

表1 受试者基本情况及形态指标

1.2 研究方法

1.2.1 实验设计 实验设计采用2×2（组别×时间）混合设计。独立变量为组别与时间，从属变量为体重、腰围、体脂率、血脂四项、收缩期血压、舒张期血压、空腹血糖、胰岛素、胰岛素抵抗指数、肾素、血管紧张素Ⅱ、CRP。

1.2.2 实验实施 募集和筛选已确诊为代谢综合征的26名中年女性患者作为研究对象，并签订实验同意书。实验前告知研究目的和意义，说明实验过程中的注意事项。将实验对象随机分为中等强度有氧运动组（n＝9）、高强度有氧运动组组（n＝9）和对照组（n＝8）。运动内容由准备活动（10 min）、走步＋慢跑运动（40 min）和放松运动（10 min）组成。运动组利用跑步机进行为期12周的走步结合慢跑运动。运动频率为每周5次，每次1 h，时间固定在晚上7时～8时。目标心率采用Karvonen（1957）公式：［靶心率＝运动强度×（最大心率－安静心率）＋安静心率］进行计算，最大心率计算方法：220－年龄。中等强度运动组的心率控制在HRR40～60%，高强度运动组心率控制在HRR60～80%，运动过程中采用Polar Heart Rate Analyzer（Polar Electro OY，Filand）进行心率监控。以每周坚持运动3次以上者为有效对象。对照组不进行运动干预。实验前后测试两组对象的身体形态（体重、腰围、体脂率、收缩期血压、舒张期血压）、血脂四项（TC，TG，HDL-c，LDL-c）、空腹血糖、胰岛素、胰岛素抵抗指数、肾素、血管紧张素Ⅱ、CRP。

1.2.3 采血与血液分析 实验前后，分别在清晨8时左右，空腹8～10 h状态下，采肘关节处静脉血10 m l，立刻进行冷冻处理。血清在高速冷冻离心机内经3000转／min离心10 min后，采用日产全自动生化分析仪（Olymplus，Au400，Japan），对血清中血脂四项、空腹血糖和胰岛素、肾素、血管紧张素、CRP进行分析。空腹血糖采用葡萄糖氧化酶法；空腹胰岛素采用化学发光法分析。血脂四项采用酶法分析。肾素、血管紧张素采用化学发光法分析。CRP采用高敏感散射比浊法进行分析。

1.2.4 胰岛素抵抗指数测定 胰岛素抵抗性采用HOMA-IR（The homeostastics model assessment of insulin resistance）模型进行评价，公式如下：HOMAIR：［fasting plasma insulin（uU／ml）×fasting plasma glucose（mmol／l）］／22.5。

1.2.5 身高、体重、体脂率测定 研究对象的身高、体重、体脂率采用韩国产inbody 3.0身体成分分析仪进行测量。

1.2.6 腰围的测定 受试者自然站立，在呼气状态下，采用没有弹性、最小刻度为1 mm的软尺，在腋中线髂嵴和第12肋下缘连线的中点，沿水平方向围绕腹部一周，紧贴而不压迫皮肤进行测量。测量值精确到1 mm。

1.2.7 数据处理 实验采集数据运用ANOVA进行双因素方差分析（Two-way ANOVA），标准差用（M（SD）表示，独立样本与配对样本采用t-test检验，显著性差异水平取P＜0.05。

2 研究结果

2.1 代谢综合症患者身体构成及血压变化

实验前，3组测试对象的身体形态及血压指标不存在统计学意义差异（P＞0.05）。试验后，中等强度有氧运动组：体重（P＜0.01）、体脂率（P＜0.001）、腰围（P＜0.001）显著减少；收缩期血压（P＜0.001）、舒张期血压（P＜0.05）显著降低；高强度有氧运动组体重（P＜0.01）、体脂率（P＜0.01）、腰围（P＜0.001）显著减少；收缩期血压（P＜0.01）、舒张期血压（P＜0.05）显著降低；中等强度组与高强度组各项指标无显著性差异。

对照组实验前后各项指标未发生统计学意义变化，见表2。

表2 代谢综合征患者身体形态及血压变化

2.2 代谢综合征患者血脂变化

实验前，3组测试对象的总胆固醇、中性脂肪、低密度脂蛋白胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇（Tc，Tg，LDL-c，HDL-c）不存在统计学意义差异（P＞0.05）。实验后，中等强度有氧运动组与高强度有氧运动组的均显著降低，Tc（P＜0.05）、Tg（P＜0.05）、LDL-c（P＜0.05）。HDL-c显著升高（P＜0.05）；中等强度组与高强度组血脂四项指标均未发生显著性差异。

对照组实验前后各项指标未发生统计学意义变化见表3。

表3 代谢综合征患者血脂变化

2.3 代谢综合征患者血糖与胰岛素抵抗性变化

实验前，3组测试对象的空腹血糖、胰岛素、胰岛素抵抗指数不存在统计学意义差异（P＞0.05）。实验后，中等强度有氧运动组空腹血糖（P＜0.001）、空腹胰岛素（P＜0.05）、胰岛素抵抗指数（P＜0.01）显著降低；高强度有氧运动组空腹血糖（P＜0.001）、空腹胰岛素（P＜0.001）、胰岛素抵抗指数（P＜0.01）显著降低；中等强度组与高强度组各项指标无显著性差异。

对照组实验前后各项指标未发生统计学意义变化见表4。

表4 代谢综合征患者血糖与胰岛素抵抗性变化

2.4 代谢综合征患者肾素、血管紧张素Ⅱ、CRP的变化

实验前，3组测试对象的肾素、血管紧张素Ⅱ、CRP不存在统计学意义差异（P＞0.05）。实验后，中等强度有氧运动组肾素（P＜0.001）、血管紧张素Ⅱ（P＜0.05）、CRP（P＜0.05）显著降低；高强度有氧运动组肾素（P＜0.001）、血管紧张素Ⅱ（P＜0.001）、CRP（P＜0.01）显著降低；中等强度组与高强度组各项指标无显著性差异。

对照组实验前后各项指标未发生统计学意义变化，见表5。

表5 代谢综合征患者肾素、血管紧张素Ⅱ、CRP的变化

＃＃＃P＜0.001）。

3 分析与讨论

3.1 不同强度有氧运动对代谢综合征患者的身体形态及血压的影响

代谢综合征成因较为复杂，常常伴有腹部肥胖、高血压、Ⅱ型糖尿病，与血脂异常等心血管危险因子密切相关。特别是向心性腹部肥胖，内脏脂肪过量储存，间接引起胰岛素抵抗，是代谢综合征的重要危险因素。研究结果表明，与运动前相比，运动后实验对象的体重、体脂率、腰围显著降低。中等强度与高强度组间无显著性差异。与本研究结果相似研究有韩国学者朴洙宪以肥胖女性为研究对象，进行12周强度为60%VO2max，80%VO2max的走步实验，结果表明体重、体脂率和腰围明显下降［8］。Jassen等以肥胖女性为研究对象，研究发现中等强度及其以上有氧运动对减少体脂，改善肥胖指标的影响无显著性差异［9］。

高血压是血管收缩因子增加、血管扩张因子减少诱发的状态。在代谢综合征状态下，胰岛素的血管扩张作用受到抑制，与在胰岛素抵抗性作用下，导致交感神经亢进有关［10］。本研究结果表明，与运动前相比，代谢综合征患者的收缩压和扩张压显著降低。中等强度与高强度有氧运动的作用效果无显著性差异。Arakawa等以中年女性为研究对象，进行为期10周的40%～60%VO2max的有氧运动，实验结束后，血压显著降低［11］。Dengel等以中年男性为研究对象，进行为期6个月的HRmax50%～70%，和HRmax70%以上的有氧运动，结果表明，运动使血压显著降低［12］。上述研究结果与本研究一致。在运动与血压反应关联中，尽管运动强度不同，都表现为在运动中血压上升、运动后血压下降。通过运动使交感神经活动强度减弱，改善神经和体液系统的调节机能。

3.2 不同强度有氧运动对代谢综合征患者血脂的影响

血脂异常的主要特征是血液中中性脂肪、LDL-c浓度较高和HDL-c减少。由于中性脂肪含量增加，导致脂蛋白酵解酶活性下降，低密度脂蛋白胆固醇（LDL）生成增加，以及抗动脉硬化、抗炎症作用的高密度脂蛋白胆固醇（HDL）减少。同时，血中游离脂肪酸增加，肝内葡萄糖和VLDL过多生成。中性脂肪增加又刺激胆固醇转运酶活性化，促使大量VLDL结合胆固醇，使LDL-c浓度增加。HDL-c的主要作用是把血液内多余的磷脂和胆固醇以及末梢组织中和附在动脉内膜上的胆固醇向肝脏运转，经肝脏的分解排至体外，降低血清胆固醇过高和动脉硬化的风险。有研究显示，血液中LDL-c越多，HDL-c越少，血糖代谢障碍就越严重［13］。目前，规律的运动对于减少Ⅱ型糖尿病患者的血中总胆固醇（TG）、中性脂肪（Tc）、LDL-c和增加HDL-c，改善代谢障碍，预防动脉硬化及过早死亡等方面具有的重要作用已被广泛证实。在运动与高脂血的影响效果评价研究中发现，血中总胆固醇减少6.3%，LDL-c减少10.1%，HDL-c的浓度就会增加5%。研究者Ligtenberg等针对Ⅱ型糖尿病患者进行短期间自行车实验研究后发现，受试者血中中性脂肪显著降低。研究者Ziogas等选择60%～80%强度的运动有利于降低TG和LDL-c。研究者Spate-Douglas＆Keyser以女性为研究对象，进行为期12周的HRR60%和HRR80%的有氧运动，实验后结果表明，Tc，LDL-c显著减少和HDL-c显著增加。研究者Kraus以血脂异常患者为研究对象，进行为期6个月40%～60%VO2max和65%～80%VO2max的有氧运动，血脂情况得到明显改善。还有研究认为，中等强度以上有氧运动能够降低TG，改善LPL活性，增加HDL，增强骨骼肌。中等强度与中等强度以上的作用效果无显著性差异。本研究结果表明，中等强度和高强度有氧运动均降低TG，Tc，LDL水平和增加HDL水平。中等强度有氧运动和高强度有氧运动不存在显著性差异，这与上述研究结果一致。

3.3 不同强度有氧运动对代谢综合征患者胰岛素抵抗的影响

空腹血糖障碍，及空腹血糖水平升高状态下，代谢综合征和Ⅱ型糖尿病发病率增高。高血糖一般伴随胰岛素抵抗。Himsworth在1936年发现一部分糖尿病患者与其他胰岛素衰竭型糖尿病患者相比，血液中胰岛素浓度很高，但胰岛素敏感性低下，因而提出了非感受性胰岛素的概念。1960年，Yalow和Berson发现许多糖尿病患者血液中胰岛素的浓度比正常人还高，以后引发了学术界和医学界对胰岛素抵抗的关注。胰岛素抵抗是胰岛素生理效能不能正常发挥作用下，为了抑制血糖过高，在补偿机制的作用下，血液中胰岛素水平过高的现象。关于胰岛素抵抗的机制，目前尚无定论。学者们纷纷从“胰岛素DNA损伤”“应激反应”“炎症”以及糖脂代谢紊乱等角度进行解释说明。其中糖脂代谢紊乱是最为典型的学说。在高脂血、高血糖的环境下，大量的游离脂肪酸抑制血糖氧化，一方面抑制骨骼肌对葡萄糖的吸收合成糖原；一方面血浆中血糖过高，在代偿机制下，刺激胰岛β细胞分泌大量的胰岛素，当胰岛素分泌超过特定负荷时，会降低胰岛素生物效应以及造成胰岛β细胞功能损害，导致胰岛素抵抗。

许多研究表明，运动与胰岛素抵抗具有相关关系。运动具有降低血浆胰岛素浓度的作用。Kamejiro等对8名Ⅱ型糖尿病患者进行为期13天、每天20～30min、50%最大摄氧量的有氧运动，结果发现运动后血浆中胰岛素减少40μU／dl［14］。Houmard研究认为长时间的运动导致血糖减少，肌糖原肝糖原逐渐枯竭，胰岛素对葡萄糖反应的敏感度下降，导致胰岛素水平下降［15］。Mingrone等研究认为可能是由于通过运动降低甘油三酯和血糖水平，间接提高胰岛素的活性。金妍洙研究发现12周强度为最大摄氧量的40%～85%的有氧运动后，HOMA-IR减少［16］；郑日浩研究发现12周的走步运动对降低Ⅱ型糖尿病患者的身体指数和提高胰岛素敏感度具有显著的作用［17］。何万东研究认为运动对血糖的调节机制是由于运动初期，胰岛素水平相对较低，随着运动时间的增加，大量肌糖原分解为葡萄糖以满足运动对能量的需要，为了抑制血液中逐渐升高的血糖水平，胰岛β细胞逐渐分泌大量的胰岛素，使血糖维持在一定水平［18］。运动导致胰岛素活性增加，也是降低血糖的原因之一。Houmard以中年男女为研究对象，进行为期6个月的40%～60%VO2max和65%～80%VO2max的有氧运动，胰岛素感受性显著提高。本研究结果表明，与运动前相比，运动后胰岛素抵抗得以明显改善。中等强度与高强度运动效果无显著差异。

3.4 不同强度有氧运动对代谢综合征患者肾素─血管紧张素系统（renin-angiotensinⅡsystem：RAS）的影响

肾素、血管紧张素Ⅱ是对心血管系统和心脏生理机能具有调节作用的激素。在维持血压和血管紧张度有着重要的调节作用。但是RAS过度活性化引起心血管疾病和血管合并症等。此外，RAS的活性化会使细胞内的PI3-K通道抑制胰岛素的代谢作用，诱发胰岛素抵抗。血管紧张素Ⅱ通过激活血管紧张素Ⅰ型受体（AT1R）导致血管收缩，通过激活血管紧张素Ⅱ型受体（AT2R）引起血管舒张，在骨骼肌的微循环系统中这两种受体都有表达。在抑制血管紧张素Ⅱ对血管收缩作用的条件下，可以增加骨骼肌对葡萄糖的摄取和提高胰岛素的敏感性。因此，抑制RAS的活性化对于降低代谢综合征患者的心血管疾病发病风险具有重要的作用。本研究结果显示，中等强度的有氧运动和高强度的有氧运动均能降低肾素和血管紧张素Ⅱ水平，中等强度与高强度的运动效果不存在显著性差异。允美术以高血压患者为研究对象，进行为期12周，强度为HR-max50%的有氧运动，结果发现肾素、血管紧张素Ⅱ水平显著降低［19］。从研究结果上看，中等强度以上的有氧运动能够降低肾素、血管紧张素Ⅱ水平。运动虽然可以刺激交感神经兴奋，促进儿茶酚胺的分泌，但是随着运动时间的增加，逐渐提高植物神经系统的调节能力，降低肾素的分泌水平。通过进行中等强度或高强度的有氧运动对降低代谢综合征患者RAS水平，降低心血管疾病发病危险具有重要的作用。

3.5 不同强度有氧运动对代谢综合征患者C-反应蛋白（CRP）的影响

CRP是反应血栓生成、血管损伤等相关炎症反应的敏感指标。在肝脏中，由抗肿瘤因子（TNF-α）、细胞白介素6（IL-6）等细胞因子合成。近年来在心血管疾病研究中，炎症反应越来越受到关注。CRP在心肌梗死、脑卒中等的早期诊断以及炎症反应、术后反应等方面具有广泛的应用。特别是在胰岛素抵抗情况下，肝脏中胰岛素调节急性期反应蛋白能力受到抑制，CRP水平急剧上升。此外，还有研究发现，CRP的合成增加，还与腹部肥胖、中性脂肪增加以及HLD-c减少等有关。反之，CRP浓度降低，与体脂率降低和具有抗炎症作用的HLD-c水平升高密切相关。Goldhammer等以冠状动脉疾病患者为研究对象，进行为期12周、运动强度为HRmax70%～80%的有氧运动，运动后发现CRP水平显著降低。Mattusch等研究发现，尽管与中等强度运动相比，高强度运动导致血中更高水平的CRP，但持续一定时间的高强度运动后，血清中的CRP浓度仍然降低。本研究结果表明，中等强度和高强度的有氧运动都使CRP浓度下降，但中等强度和高强度的运动效果没有显著性差异。研究认为运动后CRP的减少与体脂率降低、HLD-c和胰岛素抵抗改善有关。中等强度和高强度的有氧运动对于抑制代谢综合征患者的心血管炎症反应水平具有显著的效果。

4 结论

中等强度和高强度的有氧运动对于改善代谢综合征患者的身体构成、降低血压，改善血脂和胰岛素抵抗，抑制RAS活性、降低CRP水平具有显著效果。但中等强度和高强度的运动效果不存在显著差异。中等强度以上的有氧运动对预防和治疗代谢综合征患者的心血管系统疾病具有显著的效果。基于安全性考虑，建议代谢综合征患者采用中等强度的有氧运动进行干预。

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责任编辑：郭长寿

Effects of Aerobic Exercise Intensity on Cardiovascular Risk Factors in Patients with Metabolic Syndrome

ZHANG Chonglong1，ZHAO Gang2
（1.School of Physical Education，Langfang Normal University，Langfang 065000，Hebei，China；2.P.E.Department of Normal College，Shenzhen University，Shenzhen 518060，Guangdong，China）

The purpose is to investigate the effects of aerobic exercise intensity on cardiovascular risk factors in patients with metabolic syndrome.The subjects were middle-aged women with metabolic syndrome.The subjects were randomly divided into three groups：moderate-intensity group（n＝9，40%～60%HRR），high-intensity group（n＝9，40%～60% HRR），and control group（n＝8）.The groups were invited to participate in an exercise program consisting of a treadmill running or walking for 12 weeks with frequency of 5 times per week.The following results were found：firstly，the weight，percent body fat，waist circumstance，systolic blood pressure，diastolic blood pressure，fasting glucose，Tc，Tg and LDL-c were significantly decreased in both moderate and high-intensity exercise groups after treatment，but the HDL-c levels were significantly increased.There were no differences between moderate-intensity exercise group and high-intensity exercise group.There were no significant changes in the indexes of control group before and after the experiment.Second ly，The insulin，insulin resistance，renin-angiotensin Ⅱ levels，C-reactive protein were significantly decreased than those after treatment in both moderate and high-intensity aerobic exercise and those of the control group had no changes.There were no obvious differences between moderate-intensity exercise group and high-intensity exercise group.Conclusions：Aerobic exercise has a positive effect on cardiovascular risk factors in patients with metabolic syndrome，and moderate and high-intensity aerobic exercises have no remarkable differences.Because the high-intensity aerobic exercise can easily lead to physical and mental fatigue，which has a certain risk of exercise，it is suggested that patients with metabolic syndrome should be treated with moderate intensity aerobic exercise.

aerobic exercise；exercise intensity；metabolic syndrome；cardiovascular risk factors

G804.55

A

1004－0560（2016）05－0068－07

2016-08-25；

2016-09-23

深圳大学人文社会青年教师扶持项目（16QNFC23）。

张崇龙（1987—），男，助教，硕士，主要研究方向为体育教育训练学。

赵 刚（1981—），男，讲师，博士，主要研究方向为运动生理学、民族传统体育学，E－mail：zhaogangasdf＠163.com。