短期主食限制与主食替代饮食模式对肥胖人群代谢水平的影响

钟玉莲，陈希民，陈月晓，马姗婕，桂兰兰，王少康

(1.东南大学公共卫生学院营养与食品卫生学系 环境医学工程教育部重点实验室，江苏 南京 210009； 2.北京市营养源研究所，北京 100069)

随着居民总体身体活动量的逐年下降和膳食模式的改变，中国居民超重和肥胖的患病率快速增长，已成为严重的公共卫生问题[1]。《中国居民膳食指南科学研究报告》[2]显示，18岁及以上居民超重率和肥胖率分别为34.3%和16.4%，成年居民超重或肥胖已经超过一半(50.7%)，且肥胖率上升速度大于超重率。研究显示，肥胖人群发生2型糖尿病的风险是正常体重人群的4.03倍，身体质量指数 (body mass index, BMI) 每增加5 kg·m-2，可增加27%的冠心病发病风险，增加绝经期女性16%的乳腺癌发病风险。

降低肥胖居民相关疾病发病风险的重要方法是通过膳食和运动控制能量摄入和降低体重，如低能量饮食、低碳饮食、生酮饮食或间歇性禁食等调整代谢的手段，其中常见的称重法、配餐法等因为成本较高、实施方式复杂导致受试者依从性较低。随着便利营养食品的研发普及，替代饮食方法已经逐渐成为部分肥胖人群控制能量摄入的选择之一。目前，有关替代饮食对肥胖人群健康和代谢影响的研究较少，且缺乏与普通的主食控制方案效果优劣比较的有效数据，同时针对肥胖的研究更多集中于产品或配方本身，在实际应用中未形成合理的膳食方案。因此本研究同时制定主食控制和主食替代饮食方案，比较短期主食限制与主食替代对肥胖人群体重及代谢水平的影响，为肥胖人群长期饮食方案的制定、改善和推广提供数据支持。

1 对象与方法

1.1 研究对象

在北京城区参考以下标准招募30名受试者：BMI≥28 kg·m-2；无严重肝、肾、消化道疾病及糖尿病并发症；未使用降低血脂、血糖及体重的相关药物及膳食补充剂，且满足以下其中两项：(1) 中心性肥胖：男性腰围≥90 cm，女性腰围≥85 cm；(2) 5.18 mmol·L-1≤总胆固醇(total cholesterol，TC)水平≤6.21 mmol·L-1；(3) 1.70 mmol·L-1≤甘油三酯(triglyceride，TG)水平≤2.25 mmol·L-1；(4)高密度脂蛋白(high- density lipoprotein，HDL)水平：男性<0.96 mmol·L-1，女性<0.90 mmol·L-1；(5) 3.40 mmol·L-1≤低密度脂蛋白(low- density lipoprotein，LDL)水平≤4.10 mmol·L-1；(6) 空腹血糖(glucose，GLU)水平≥6.1 mmol·L-1；(7) 糖 化血红蛋白(glycosylated hemoglobin type A1c，HbA1c)水平>6%；(8) 肝、肾功能正常。

1.2 分组

采用随机数字表法将受试者分为对照组和试验组，每组15人，其中男性10人，女性5人。干预前两组基线数据差异无统计学意义(P>0.05)。

1.3 伦理审批

本研究通过中国临床注册试验伦理委员会审批，所有受试者均提供书面知情同意书，伦理审查文号ChiECRCT20200292，临床注册号ChiCTR2100050070。

1.4 饮食及生活方式指导

所有受试者在干预前均接受关于生活方式改变计划的书面和口头指导，并在干预期间定期指导。

1.4.1 饮食干预 对照组和试验组均根据指导调整膳食。对照组遵循主食控制方案：控制每日主食(米饭、面条等)摄入量在200 g之内。试验组遵循主食替代方案：(1) 每日早、晚各1份蛋白营养粉[每份提供能量142.80 kcal(1 kcal=4.186 8 kJ)，蛋白质22.08 g，脂肪3.12 g，碳水化合物4.45 g]代替早晚两餐主食，午餐主食摄入量控制在100 g之内；(2) 三餐之间各给予1份果蔬植物粉(每份提供能量23.70 kcal，蛋白质0.08 g，脂肪0.45 g，碳水化合物1.21 g)维持饱腹感；(3) 每日补充鱼油凝胶糖果5.64 g(相当于添加EPA 432 mg，DHA 276 mg)。干预期间蔬菜、水果、肉类摄入参考《中国居民膳食指南(2016)》推荐摄入量，同时推荐禽类、水产等作为蛋白质来源，限制五花肉、油炸食品等高脂肪食品摄入。上述产品由自然阳光(上海)日用品有限公司提供。

干预期间每3天开展1次24 h膳食回顾调查，通过“大营家营养师”软件(北京绘营数据科技有限公司提供)计算膳食中总能量、碳水化合物、脂肪、蛋白质摄入量。控制受试者每日碳水化合物摄入量在50 ～150 g·d-1范围内，能量总摄入控制在900～1 500 kcal范围内。干预周期为30 d。

1.4.2 运动干预方式 所有受试者遵循指导建立良好运动习惯，使用计步器记录每日步行数，目标为每天至少6 000步或每周中等强度运动，如上楼梯、慢走、慢跑、骑自行车等有氧运动每周运动总时长在150 min以上(仅累加单次10 min以上运动时间)。

1.5 检测指标

采用美国贝克曼全自动生化仪AU5800检测受试者干预前后TC、TG、HDL、LDL、GLU、HbA1c、载脂蛋白A1(apolipoprotein A1，ApoA1)、载脂蛋白B1(apolipoprotein B1，ApoB1)、高敏C- 反应蛋白(high sensitivity C- reaction protein，hs- CRP)水平；采用γ- 放射免疫计数器XH- 6080检测血清胰岛素(insulin，Ins)含量；采用ELISA酶联免疫吸附试验检测氧化低密度脂蛋白(oxidized low- density lipoprotein, Ox- LDL)和髓过氧化物酶(myeloperoxidase，MPO)含量；采用人体成分分析仪Inbody 720检测受试者体脂率和肌肉量百分比。

a 与对照组比较，P<0.05图1 两组受试者体重变化的比较

a 与对照组比较，P<0.05图2 两组受试者腰围变化的比较

a 与对照组比较，P<0.05图3 两组受试者臀围变化的比较

1.6 质量控制

体检由北京市营养源研究所联合九华健康体检中心进行，整个体检过程均有严格的质量控制措施。

1.7 统计学处理

数据采用EXCEL表格进行整理，采用SPSS 18.0软件分析处理，满足正态分布的计量资料采用均数±标准差描述，不满足正态分布的计量资料采用中位数(最小值～最大值)表示。满足正态分布和方差齐性的计量资料，组间比较采用t检验；不满足正态分布和方差齐性的计量资料，组间比较采用秩和检验。双侧P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结 果

2.1 受试者基本情况

经均衡性检验，两组受试者BMI、体重、腰围、臀围、血压、血脂、血糖、及心血管相关风险指标均处于同一水平。在干预期间受试者均未出现异常反应。两组受试者基线值比较见表1。

表1 两组受试者基线值的比较

2.2 膳食情况

两组能量、碳水化合物、胆固醇和饱和脂肪酸的摄入量均处于相同水平，差异无统计学意义(P>0.05)；试验组受试者蛋白质的摄入量显著高于对照组(P<0.05)，试验组受试者脂肪摄入量下降，但差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 两组受试者营养素摄入的比较

2.3 体格、血液指标

2.3.1 体重、腰围、臀围 对照组和试验组受试者BMI、体重、腰围、臀围和体脂率呈下降趋势，但试验组BMI、体重、腰围、臀围和体脂率下降幅度更大(P<0.05)；对照组肌肉量呈现增加趋势，且高于试验组，但差异无统计学意义(P>0.05)。见图1～3。

2.3.2 血压 对照组和试验组受试者干预后收缩压与舒张压均呈下降趋势，且两种干预方式对收缩压的作用更显著；两组比较收缩压和舒张压下降幅度差异无统计学意义(P>0.05)。见表3。

2.3.3 血脂 对照组和试验组TC、TG均呈下降趋势，且试验组TC、TG下降幅度高于对照组，但差异无统计学意义(P>0.05)；两组HDL、LDL呈下降趋势，试验组HDL下降幅度高于对照组，LDL下降幅度低于对照组，但差异均无统计学意义(P>0.05)。对照组ApoA1升高、ApoB1降低，试验组ApoA1无变化、ApoB1降低，但差异均无统计学意义(P>0.05)。见表3。

2.3.4 血糖 干预后对照组和试验组受试者空腹血糖均降低，两组HbA1c均呈下降趋势，且试验组受试者空腹血糖和HbA1c下降幅度高于对照组，但差异无统计学意义(P>0.05)。试验组空腹胰岛素下降幅度大于对照组，但差异无统计学意义(P>0.05)。见表3。

2.3.5 其他代谢风险指标 干预后对照组和试验组受试者血清Ox- LDL均呈增加趋势，试验组Ox- LDL增加幅度低于对照组，但差异无统计学意义(P>0.05)；两组血清hs- CRP和MPO均呈下降趋势，试验组hs- CRP降低幅度显著高于对照组(P<0.05)，而试验组和对照组MPO下降幅度差异无统计学意义(P>0.05)。见表3。

表3 两组受试者代谢风险指标变化的比较

3 讨 论

肥胖被认为是发达国家和发展中国家都面临的一个严重且快速增长的公共卫生问题[3- 4]。根据世界卫生组织(WHO)的报告，2016年全球有39%的成年男性和40%的成年女性超重，11%的成年男性和15%的成年女性肥胖[5]。研究显示，肥胖会增加人群高血压、心血管疾病、糖尿病、高胆固醇、癌症、呼吸系统疾病和肌肉骨骼疾病等的发病风险，且一旦超过超重阈值，死亡率也会逐渐增加[5- 8]。饮食调整是肥胖治疗的核心,对低碳水化合物饮食和低脂肪饮食两种干预方式进行比较[9- 11]发现，低碳水化合物饮食比低脂肪饮食更能有效降低体重和心血管危险因素，肥胖人群的胰岛素抵抗状态会使受试者更难接受低脂肪饮食模式，从而导致减重失败；且在相同胰岛抵抗状态下，低碳水化合物饮食受试者的依从性和减重效果均优于低脂饮食[12]。在控制能量摄入的同时，运动既可增加能量消耗，也可改善体内胰岛素抵抗状态[13]，在减重过程中也发挥重要作用，目前大多数国家推荐每天至少锻炼30 min或每周锻炼150 min，每周锻炼时间增加24 min可提高7%的减重效果[14]。对肥胖人群来说，有氧运动能量消耗高于其他方式运动[15]，减重效果显著优于阻力运动[16]，且在降低心血管疾病风险[17]，调节血压[18]、血糖[19- 20]方面效果显著。本研究在既往成果的基础上，以控制主食总摄入量和蛋白营养粉替代主食两种方式制定饮食方案并结合运动，探索两种方式对体重的作用。研究发现，两组人群每日能量、碳水化合物均处于同一摄入水平，而通过蛋白粉替代的方式能够一定程度上增加人体蛋白质的摄入，同时减少脂肪的摄入量。肥胖人群使用替代主食方案比主食控制方案在体重、腰围、臀围、体脂率控制方面效果更佳，可能与蛋白粉替代主食的方式操作性简便、依从性更高有关。肥胖人群在14 d内体重、腰围等迅速下降，而15 d后效果减弱，同时体脂率随之下降，说明两种低碳水化合物饮食方式结合运动均能够减少体内脂肪含量，降低中心性肥胖的危险性，达到减重目的。

肥胖，尤其是中心性肥胖会增加胰岛素抵抗、糖尿病、血脂异常、血脂代谢、非酒精性脂肪肝等代谢疾病的患病风险。体内脂肪组织既是能量储存主要场所，也是生物活性物质的分泌场所[21]，过多的脂肪堆积或功能障碍导致脂肪来源的分泌因子失调，改变葡萄糖和脂质稳态及炎症反应对代谢疾病的发生发展具有潜在影响[22- 23]。既往研究证实，长期低碳水化合物饮食在改善血糖和胰岛素水平的同时，可降低2型糖尿病患者血清TC、TG和CRP，升高血清HDL水平[24- 27]。膳食中脂肪、饱和脂肪和碳水化合物摄入量越高，血压越高，而蛋白质摄入量越高，则血压越低[28]。低碳水化合物饮食可降低自发性高血压大鼠的血压，而不会产生胰岛素抵抗现象，也不会改变心脏、骨骼肌或心血管系统中胰岛素介导的信号[29]。Ox- LDL通过诱导内皮细胞活化和功能障碍、巨噬细胞泡沫细胞形成、平滑肌细胞迁移和增殖等多种机制促进动脉粥样硬化斑块的形成和发展[30]；CRP是敏感的炎症标志物，在糖尿病、肥胖和代谢综合征患者血清中均处于较高水平，可作为胰岛素抵抗发展的标志物；MPO在引起血管内皮细胞功能损伤的同时，将LDL转化为Ox- LDL，选择性修饰ApoA1，影响胆固醇的摄入及排出，促进胆固醇在血管壁的沉积[31]。本研究筛选血糖轻度异常或血脂边缘性升高的肥胖人群作为研究对象，降低了饮食干预期间受试者严重的代谢异常风险，并选择Ox- LDL、hs- CRP、MPO 3种反映心血管危险的指标进行研究。结果表明，主食控制和蛋白粉主食替代两种饮食模式对受试者代谢具有积极的作用，两组受试者干预后血糖显著下降，与既往研究一致，其他代谢指标前后比较虽差异无统计学意义，但血脂、血压及心血管风险指标呈下降或改善趋势，这可能与干预周期较短有关。两种干预方式比较，蛋白粉主食替代饮食模式对血脂、血糖及Ox- LDL、hs- CRP的作用效果更优，与其降低体重、体脂、腰围的效果更优相关联；而两组血压降低效果一致。

饮食指导和饮食的自我监测对肥胖人群控制和维持体重具有重要的作用，而自我监测易受食物多样性、复杂性和生活事件的影响，且容易形成心理压力[32]，而新食品或饮料的研发与消费，为饮食的自我监测提供了新的思路[33]。既往研究中，单一产品或原料对肥胖的作用局限性较大，未能提供实际应用时膳食搭配的方案。本研究以蛋白营养粉替代主食制定整体饮食方案，更有利于消费者自我监测。由于干预时间较短，两组受试者的依从性均较好，操作性和依从性的相关关系及区别须进一步长期干预试验进行研究。

综上所述，短期主食限制和主食替代方案对肥胖人群体重控制和代谢均有效，而采用蛋白营养粉替代主食的饮食模式在降低体重、腰围、臀围、体脂率和调节空腹血脂、血糖代谢水平及降低心血管疾病风险方面效果更佳。