高强度有氧间隔训练对肥胖青少年血管内皮功能的影响及机制

王珅，廖静雯，黄俊豪，王丹，胡敏，李海

(1广州体育学院运动康复教研室，广州510500；2中山大学附属第一医院)

肥胖是公认的高血压、冠心病、糖尿病等慢性疾病的危险因素[1，2]。近年来，我国青少年肥胖发生率呈快速上升趋势，已引起社会广泛关注。肥胖不但会给青少年学习以及生活造成一定程度的困扰，且会对青少年的未来健康产生无法估量的危害[3，4]。相关研究报道，青少年肥胖不仅会对其心血管、内分泌等系统产生慢性损害，还会增加青少年成年后冠心病、糖尿病等相关疾病的发生风险[5，6]。研究证实，血管内皮功能在心血管病变的发生、发展过程中起着至关重要的作用[7]。活动锻炼是目前肥胖防治方案中的重要组成部分。大量研究显示，有氧运动可明显改善肥胖者的脂肪分布，改善血管内皮功能[8]，减少代谢综合征相关危险因素。高强度间隔训练是在传统持续有氧运动基础上发展的一种新的运动模式[9]，近年来已开始应用于运动康复治疗，但其对肥胖者的心血管功能特别是血管内皮功能影响的研究较少。本研究观察了高强度有氧间隔训练对肥胖青少年血管内皮功能的影响，现分析结果并探讨其机制，旨在为临床将高强度有氧间隔训练引入肥胖青少年心血管疾病的防治提供依据。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选取2016年2月～2017年8月广州体育学院实验中心招募的单纯型肥胖青少年106例，剔除16例资料不全者，将剩余90例纳入本研究。纳入标准[10]：①符合《中国学龄儿童青少年超重、肥胖筛查体重指数值分类标准》中单纯型肥胖的判定标准；②年龄8～16岁；③无心血管疾病史；④入组前6个月内未接受任何激素类药物治疗。排除标准：①合并肝、肾等重要脏器功能严重障碍者；②有吸烟史者；③平时有规律运动习惯者；④依从性较差者。其中，男54例、女36例，年龄9～16(13.21±1.28)岁，BMI 28～33(30.70±2.11)。将90例肥胖青少年随机分为高强度有氧间隔组和低强度有氧组，每组45例。本研究已获广州体育学院和中山大学附属第一医院伦理委员会批准，入组青少年监护人均签署知情同意书。

1.2 训练方法 低强度有氧组行低强度有氧运动，具体形式为散步，每次30 min，3次/周，共12周。高强度有氧间隔组行高强度有氧间隔训练。具体方法：先进行4组高强度有氧运动(主要形式为跑步)，使心率达到最大摄氧量心率(指人体进行最大强度运动时机体无力继续支撑接下来运动时的心率)的85%并维持4 min，每组运动间隔穿插3 min主动恢复运动，使心率达最大摄氧量心率的40%～60%。每周训练3次，持续12周。每次训练前后均有5 min热身和放松活动，整个运动时间为40 min左右。

1.3 相关指标观察

1.3.1 血流介导的内皮依赖性血管舒张程度(FMD) 两组训练前及训练后分别取仰卧位，于右侧肘关节上方5 cm处行肱动脉血流彩超检查，先纵向扫描安静状态下动脉舒张末期基础内径(D1)，随后用血压计臂带束缚于肘关节下加压至250 mmHg，维持3 min后迅速减压，测定1 min内反应性充血后的内径(D2)。FMD=(D2-D1)/D1×100%[11]。

1.3.2 BMI 两组训练后分别测量两组身高(cm)、体质量(kg)，计算BMI。BMI=体质量/身高2。

1.3.3 血清TC、TG、LDL-C、CRP、TNF-α水平 两组训练前及训练后分别抽取空腹静脉血，分离血清，采用全自动生化分析仪和酶比色法检测血清TC、TG和LDL-C，采用全自动生化分析仪和酶联免疫吸附法检测血清CRP、TNF-α。所有操作严格按仪器和试剂盒说明进行。

2 结果

2.1 两组FMD比较 高强度有氧间隔组及低强度有氧组训练后FMD分别为(13.01±2.77)%、(10.58±2.05)%，均高于训练前[(8.40±1.40)%、(8.39±1.43)%,P均<0.05]；高强度有氧间隔组训练后FMD高于低强度有氧组(P<0.05)。

2.2 两组BMI比较 高强度有氧间隔组、低强度有氧组训练前BMI分别为30.73±2.11、30.68±2.10，训练后BMI分别为28.65±1.88、30.73±2.11。高强度有氧间隔组训练后BMI低于训练前，且低于低强度有氧组(P均<0.05)。低强度有氧组训练前后比较差异无统计学意义(P>0.05)。

2.3 两组血清TC、TG、LDL-C水平比较 高强度有氧间隔组训练后血清TC、TG、LDL-C水平低于训练前，亦低于低强度有氧组训练后(P均<0.05)。低强度有氧组训练前后血清TC、TG、LDL-C水平比较差异均无统计学意义(P均>0.05)。见表1。

2.4 两组血清CRP、TNF-α水平比较 两组训练后血清CRP、TNF-α水平均低于训练前(P均<0.05)。训练后高强度有氧间隔组血清CRP、TNF-α水平明显低于低强度有氧组(P均<0.05)。见表2。

表1 两组训练前后血清TC、TG、LDL-C水平比较

注：与同组训练前比较，*P<0.05；与低强度有氧组训练后比较，#P<0.05。

表2 两组训练前后血清CRP、TNF-α水平比较

注：与同组训练前比较，*P<0.05；与低强度有氧组训练后比较，#P<0.05。

2.5 肥胖青少年FMD与BMI、TC、TG、LDL-C、CRP、TNF-α的关系 Pearson相关分析显示，90例肥胖青少年FMD与BMI、CRP、TNF-α均呈负相关关系(r分别为-0.583、-0.513、-0.632，P均<0.05)，但与TC、TG、LDL-C均无明显相关性(P均>0.05)。

3 讨论

目前，临床上针对青少年肥胖主要采用生活方式干预，其中最重要的是有氧运动。高强度有氧间隔训练方法是在传统持续有氧运动基础上发展的一种可提高有氧运动能力的运动模式，只需较少的运动时间即可达到能量消耗目标，由于运动时间较短、存在间歇，更容易被接受[12，13]。FMD是反映全身内皮依赖性血管舒张功能的常用指标，其数值越高代表血管内皮功能越好。本研究结果显示，训练后高强度有氧间隔组与低强度有氧组FMD水平均明显高于训练前，且高强度有氧间隔组FMD高于低强度有氧组，提示高强度有氧间隔训练可明显改善肥胖青少年的血管内皮功能，进而改善其心血管功能。

为明确高强度有氧间隔训练改善肥胖者血管内皮功能的机制，本研究比较了两组训练前后BMI、血脂(TG、TC、LDL-C)和血清炎症因子(CRP、TNF-α)水平，结果显示高强度有氧间隔组训练后BMI及血清TC、TG、LDL-C、CRP、TNF-α水平均低于训练前，亦低于低强度有氧组；而低强度有氧组训练前后上述指标无明显变化，证实高强度有氧间隔训练可更有效减轻体质量、调节血脂。 Pearson相关分析显示，肥胖青少年FMD与BMI、CRP、TNF-α均呈负相关关系。提示肥胖青少年血管内皮功能与肥胖程度及炎症因子表达水平有关；高强度有氧间隔训练可通过降低内脏脂肪含量和BMI，进一步降低血清炎症因子，进而改善血管内皮功能。研究证实，高强度有氧间隔运动可提高人体脂肪代谢酶活性，促进脂肪分解及利用，同时对脂肪合成具有明显抑制作用，可进一步消除体内累积的脂肪、改善糖脂代谢状态[14,15]；在高强度有氧运动刺激下，机体末梢动脉会释放内皮生物活性物质，促使末梢动脉血流量增加并导致血管壁剪切力改变，刺激内皮细胞释放血管舒张因子，从而改善血管舒张功能。本研究结果显示，肥胖青少年FMD与血清CRP、TNF-α呈负相关关系，进一步解释了炎症在肥胖导致血管内皮功能障碍中发挥重要作用。本研究结果显示，肥胖青少年FMD与血脂水平无关，可能与本研究样本量较小、且入组者血脂均在正常范围有关。

综上所述，高强度有氧间隔训练可显著改善肥胖青少年的血管内皮功能，其机制可能为该训练方式能更好地调节血脂、减轻炎症反应。

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