基于FATmax 理论的中年男性代谢综合征患者运动干预处方的研究

姜 岩，谭思洁，李庆雯

代谢综合征（metabolic syndorme，MS）是一组人体内多种物质代谢发生紊乱，进而呈现出病理状态的的症候群，其主要表现为多种危险因素的聚集，如中心性肥胖、高血压、高血糖、脂代谢异常等，而代谢综合征引起的冠心病、中风、痛风、肾功能不全及周围动脉硬化的风险明显高于单纯的高血压和糖尿病[1-3]。有关代谢综合征运动康复的研究已初具规模，多数专家认为，代谢综合征患者通过适当的运动，控制体重对病情的改善有一定的效果[4-6]。但适当的运动如何把控，运动强度范围的界定，仍然存在很多问题。若期望取得更加理想的干预效果，还应针对代谢综合征患者自身的病情特点，建立个性化的、安全有效的运动方案。FATmax（maximal fat oxidation，FATmax），是指在单位时间内脂肪代谢出现峰值所对应的强度[7-8]，多项研究已经证实该强度下的运动干预可有效控制体重，这也是代谢综合征患者病情控制的最大诉求。理论上，FATmax 运动不仅能界定适宜中年男性代谢综合征患者的精准化运动强度，而且对中年男性代谢综合征患者的糖脂代谢可能具有更好的改善作用[9]。所以，基于FATmax 理论，为中年男性代谢综合征患者制定强度适宜的运动处方，观察其干预效果，即为本试验研究的意义之所在。

1 研究对象与方法

1.1 受试者

选取30 名50~59 岁的男性代谢综合征患者，纳入标准：参考中国糖尿病学会代谢综合征诊断标准[10]，由三甲医院确诊；无运动禁忌症，平时有锻炼习惯，但未参加规范有组织的锻炼。随机分为FATmax 试验组（15 人）和对照组（15 人）。向患者详细讲解试验内容以及参与运动干预的注意事项，试验组自愿承诺全程参与运动干预，对照组配合完成前后2 次数据采集以及试验期间继续保护锻炼习惯，所有受试者均自愿签署知情同意书。本试验通过天津体育学院伦理委员会批准。

1.2 试验方法

1.2.1 身体状态指标测定 常规体质测量方法，采集受试者身高、体重，并计算体重指数（BMI）。使用双能X 线吸收测量法（DEXA），测试受试者全身组织成分得出体脂%（美GE 双能X射线骨密度仪）。使用超声内脏脂肪测试装置，测量受试者的腹部脂肪和内脏脂肪（日本OMRON HDS-2000）。

1.2.2 血生化指标测试 血液指标的采样时间均为晨起空腹，由专业医护人员取空腹血，保存于符合条件的采血管，并送检。血脂4 项包括甘油三酯（TG）、总胆固醇（TC）、高密度脂蛋白（HDL）和低密度脂蛋白（LDL）；口服葡萄糖耐量试验（OGTT）包括空腹血糖（FPG）、空腹胰岛素（FINS）、2 h后血糖（2 hPG）和2 h 后胰岛素（2 hINS），并计算胰岛素抵抗（IR）；测量瘦素（LEP）、脂蛋白脂肪酶（LPL）和脂联素（ADP）。

1.2.3 FATmax 运动试验 本研究中，FATmax运动试验在运动跑台上进行（德国h/p/cosmos），采用渐增负荷的试验方案，初始负荷为2.7 km/h 和1%坡度，热身3 min。使用运动心肺功能测试系统（意大利Cosmed）进行氧气摄入及二氧化碳呼出检测，以及运动过程中血压的变化由运动血压计监控（SunTech Tango M2）。正式测试过程为4 km/h 和1%坡度，每3 min 增加1 km/h，直至测出FATmax Rate，在测试过程中，每隔15 s，记录HR、VO2、RQ 等。记录每一负荷级别 2 min 后平均每 15 s 的 VO2与VCO2，带入公式（Achten 改良脂肪氧化计算公式：1.67×VO2-1.67×VCO2）计算脂肪氧化量，获得最大值为FATmax Rate。

1.3 FATmax运动干预处方的制定

根据递增负荷FATmax 运动试验的结果确定运动强度，结合FATmax 所对应的心率及受试者生理、心理特点，制定适合中年男性代谢综合征患者的运动方案。共执行12周的运动干预，运动处方具体方案见表1。

训练前受试者进行培训，熟悉处方各项的动作要领，每周三次，晚餐后一小时7 点至8 点，运动形式采用多形式的走路锻炼和敏捷性步伐练习，增加趣味性，群体性锻炼相互鼓励相互竞争，保证中年男性代谢综合征患者的训练参与依从性。

1.4 运动干预及试验控制

12 周运动干预过程中，受试者佩戴mioAlpha 心率表监控实时心率[靶心率（101±9.2）b/min]，同时使用 RPE 量表监控。每次运动前均对受试者进行询问，身体情况处于相对稳定状态是试验效果和安全的基础，并根据运动过程中受试者的具体情况进行微调整，试验期间所有受试者均不做膳食控制，部分受试者继续维持原剂量用药。

1.5 统计学处理

采用Spss22.0 软件，以平均数、标准差表示。FATmax 组与对照组之间进行独立样本T检验，FATmax组与对照组干预前后进行组内配对样本T检验，显著性定为0.05和0.01。

2 结 果

通过对受试者为期12 周的运动干预，除对照组1 名受试者因个人原因中途退出外，试验组对照组共计29 人全部顺利完成运动方案的内容，受试者基本情况（平均年龄59.07±3.19，身高169.57±6.01，体重76.54±9.39）。经相关测试后，受试者均未出现身体损伤的状况。经过对数据进行整理分析，现得出以下结果。

表1 中年男性代谢综合征患者FATmax运动干预处方Table1 Prescription of FATmax Exercise Intervention for Middleaged Male Patients with Metabolic Syndrome

2.1 中年男性代谢综合征患者FATmax递增负荷试验测试结果

受试者均顺利完成FATmax 运动试验，且并未出现感觉不适的情况。根据FRAYN 和ACHTEN[7-8]的判定方式，中年男性代谢综合征患者的平均最大脂肪氧化率（FATmax Rate）为（0.49±0.16）g/min，其对应的摄氧量（FATmax）占（43.46%±8.74%）VO2max，对应的平均心率为（101±9.2）b/min。

2.2 干预前后试验组和对照组代谢综合征各征状变化的结果比较

经12 周FATmax 强度的运动干预后，受试者舒张压、2 h 后血糖、总胆固醇明显下降（P<0.01），空腹血糖、甘油三酯和高密度脂蛋白也有一定程度的改善（P<0.05），对照组各指标差异无统计学意义，说明该强度的运动干预对其代谢综合征各征状具有改善作用（见表2）。

2.3 干预前后试验组和对照组体脂及脂代谢情况变化的结果比较

经12 周FATmax 强度运动干预后，受试者体脂及脂代谢方面收获了较好的干预效果（见表3和表4）。

2.4 干预前后试验组和对照组糖代谢情况变化的结果比较

经12 周FATmax 强度运动干预后，受试者糖代谢方面均有所变化（见表5）。

3 讨 论

代谢综合征是一个多危险因素的症候群，需要同时满足在血压、血脂、血糖及BMI 4 项中3 项及3 项以上的超标才可判定为代谢综合征，且患者糖脂代谢的紊乱，又是代谢综合征病发的核心问题[11]。本试验基于FATmax 理论特点，针对运动干预中提高患者脂肪氧化效率进行运动处方的设计，进而影响其脂代谢的相关调控，最后达到糖脂代谢综合改善的训练目的，经12 周运动干预后，患者的代谢综合征各症状均出现不同程度的改善。

表2 12周运动干预后试验组和对照组代谢综合征各征状的变化（M±SD）Table2 Changes of the Metabolic Syndrome in the Experimental Group and the Control Group after 12 Weeks of Exercise Intervention

表3 12周运动干预后试验组和对照组体脂的变化Table3 Changes of Body Fat in the Experimental Group and the Control Group after 12 Weeks of Exercise Intervention

表4 12周运动干预后试验组和对照组脂代谢情况的变化Table4 Changes of Lipid Metabolism in the Experimental Group and the Control Group after 12 Weeks of Exercise Intervention

表5 12周运动干预后试验组和对照组糖代谢情况的变化Table5 Changes of Glucose Metabolism in the Experimental Group and the Control Group after 12 Weeks of Exercise Intervention

慢性病运动干预中，运动处方的强度为干预效果的关键因素之一，得益于FATmax 更加精准化的运动强度，即单位时间内脂肪代谢峰值所对应的强度，使其在减脂方面具有一定的优势，同时我们对每一位患者进行了FATmax 运动测试，力求运动处方的精准化及个性化，该组患者的平均最大脂肪氧化率（FATmax Rate）为（0.49±0.16）g/min，其对应的摄氧量（FATmax）占（43.46%±8.74%）VO2max，对应的平均心率为（101±9.2）b/min。依据此强度设计运动处方并进行12 周的运动干预后，腹部脂肪组内有所下降（P<0.05），内脏脂肪组内组间均出现不同程度的改善（P<0.01），体脂%（见表4）同样有所下降（P<0.05）（见表4）。体脂%超标、腹部脂肪及内脏脂肪的堆积，十分容易造成糖脂代谢的功能性失调，其原因为超量的游离脂肪酸经过门静脉系统进入到肝脏，促进糖异生和肝糖原的合成，造成脂蛋白以及脂质的代谢紊乱，此时机体会增加胰岛素的分泌，到后期胰岛素分泌过多，会降低肝脂肪酶以及脂蛋白酶的活性，从而加剧脂代谢紊乱的发生[12-13]。虽然腹部脂肪、内脏脂肪和体脂%3 项相对宏观的指标在FATmax 精准的运动强度影响下发生了改变，但是作为代谢综合征检测指标之一的BMI，却在本次运动干预中尚未产生明显的改善（见表3）。综合考虑试验前每个患者的各项数据，原因可能是代谢综合征患者的各症状存在差异，BMI指数达到肥胖的患者仅占总人数的26%，超重患者为66%，所以单纯的体重明显下降的患者人数并不多，而且12 周的干预周期，可能适当增加干预周期会在此方面出现更明显的效果。

（2）多项研究已经证实，瘦素、脂联素与脂蛋白脂肪酶密切参与了人体内相关脂代谢的生化反应，而相对更加直观的指标便是患者血脂4项。其中，患者的总胆固醇、甘油三酯及高密度脂蛋白（见表5）均出现了一定程度的改善（P<0.05）。采用FAT‐max 强度运动可以使减肥者脂肪的氧化率达到最大，这已经在患有代谢紊乱的成年人身上得到证实[14-15]，并且一定周期的FATmax 强度的训练对患者甘油三酯、低密度脂蛋白等血脂指标具有明显的降低作用[16-17]，本研究的结果也与上述发现相符。其原因可能是，运动干预加速了脂肪细胞的分解供能，高密度脂蛋白会与血清胆固醇（CHO）相结合，胆固醇的逆向转运由高密度脂蛋白介导，消除外周组织胆固醇的沉积，控制脂蛋白脂肪酶的化学修饰，抑制其氧化，防止进入细胞造成脂肪积聚，并且还可以将其通过血液循环送入到肝脏，进行分解供能。再者，本研究设计的运动处方除严格遵照FATmax 强度外，还设计了一定量针对下肢及腰腹部肌肉力量的训练动作，患者甘油三酯的改善原因便来源于此，甘油三酯做为人体重要的供能物质，可长时间的氧化供能，尤其对于骨骼肌细胞，并且甘油三酯与高密度脂蛋白成负相关，甘油三酯的升高会抑制高密度脂蛋白的生成。有研究表明，瘦素水平的改善主要是由于机体脂肪含量的下降引起的，运动可以产生机体脂肪含量下降的效果，可以作为瘦素水平降低的原因之一[18-19]，所以瘦素水平的降低对胰岛素抵抗的改善有积极作用。脂联素对改善胰岛素抵抗同样有着十分重要的作用，血浆中脂联素水平上升，可以加重胰岛素的抵抗作用[20]。代谢综合征患者机体中脂联素水平的提高[21]，可以有效改善病情，而且脂联素可能具有直接增加胰岛素敏感性的效果[22]。关于脂联素对运动反应的机制尚不明确，可能是由于运动加快了游离脂肪酸的摄取以及氧化，机体内游离脂肪酸浓度的下降引起了脂联素分泌的增加，或者可能运动提高了AMPK 的活性，从而使能量代谢速度加快，为了满足机体的能量代谢，体内脂肪的氧化速度也会有所加快，脂肪氧化速度的加快会导致机体中脂肪的含量下降，这将促进脂联素的分泌。本研究中，患者的瘦素脂联素水平试验前后产生了一定的变化，支持了运动可以改善胰岛素抵抗，进而影响瘦素脂联素2种与胰岛素抵抗相关联的激素水平的观点，但是具体的调节机制，运动处方的干预试验尚不足以精确论证。

（3）胰岛素抵抗是反应人体糖代谢的重要指标之一，不仅能够诱导2 型糖尿病的发生，还是导致心血管疾病以及其他并发症的关键危险因素[23-4]。近年来有研究表明，神经系统的病变也与胰岛素抵抗关联密切[23]。而代谢综合征的发病原因可能来源于胰岛素抵抗以及胰岛素分泌缺陷，这也是引起代谢综合征患者糖代谢异常的中心环节[25]。基于FATmax 的理论特点，本试验设计运动处方强度为该人群最大脂肪氧化强度，单位时间内的运动训练可以提高受试者脂肪氧化效率，达到最优的减脂效果。同时，人体内糖脂代谢的相关反应过程以及物质基础相辅相成，从而使患者血糖、胰岛素及胰岛素抵抗等相关指标得到改善。其原因可能是，强度适宜的运动可以改善胰岛素抵抗，增加肌糖原的合成，增加骨骼肌的质量，加快骨骼肌中的血流速度，增加骨骼中胰岛素受体的数量，使肌糖原的利用率得到改善，增加了胰岛素的敏感性[26]。

（4）研究表明，肥胖人群出现高血压症状的概率是正常人的3 倍[27]，其原因在于他们体内堆积了过量的脂肪，导致血管内壁上附着大量脂肪，造成血管内径的减小，血液流动时阻力加大，而且长时间的脂肪堆积还会导致血管出现硬化，进而加大外周阻力，使血压增高。高血压患者普遍存在运动时间不足、运动量偏少的问题，据调查发现体育锻炼≥30 min/天高血压的患病风险是不锻炼或体育锻炼<30 min/天的0.61 倍[28]。而本试验设计的运动处方，基于FATmax 理论更加有针对性的训练，患者的舒张压出现了明显降低（P<0.01）（见表3），其原因可能来源于患者体重减轻及体脂下降。有研究发现，血压会随着低密度脂蛋白/高密度脂蛋白比值的降低而降低[29]，进而对患者的血压起到一定的促进作用。因为运动使纤维蛋白溶解作用加强，从而有效抑制血栓的形成，降低高血压引发脑溢血的风险，同时增加血管弹性，降低血液粘稠度，使红细胞变形能力增强，其在血管狭窄处的通过性增强，血流在体循环中更加畅通。血压异常患者一般不宜较大负荷的运动量，所以本试验运动处方严格限定了（43.46%±8.74%）VO2max 的运动强度，在保证训练时间和强度的同时有效地规避了运动风险的发生，患者经运动干预后未出现合并症且血压下降，证明FATmax 强度的运动对中年男性代谢综合征患者血压方面具有一定的改善作用。

4 结 论

（1）本研究基于FATmax 理论，精确探讨了中年男性代谢综合征患者脂肪氧化的运动强度，其对应的平均心率为（101±9.2）b/min，速度为（3.91±0.64）km/h，占（43.46%±8.74%）VO2max，此数据为建立中年男性代谢综合征患者运动干预方案提供了重要依据。（2）本研究中，运动处方的设计特别关注了患者腰腹部肥胖的问题，加入了调动腰腹部活动的动作设计，患者经12 周运动干预后，腹部脂肪、体脂%均有所下降（P<0.05），内脏脂肪下降尤为明显（P<0.01），说明本运动处方结合FATmax 理论充分达到了运动减脂的效果。（3）本研究结合FATmax 强度，有所侧重地针对患者糖脂代谢设计运动处方，经12 周运动干预后，患者瘦素、脂联素、总胆固醇、胰岛素抵抗水平降低有统计学意义（P<0.01），甘油三酯、高密度脂蛋白、血糖及胰岛素等水平也有所改变（P<0.05），证实了该强度下的运动干预对中年男性代谢综合征患者的病情进展起到一定的控制与延缓作用。