运动训练对血脂谱的影响
2023-03-22贾娜黄铖夏辰兮综述汪芳审校
贾娜、黄铖、夏辰兮综述,汪芳审校
循环中的脂蛋白是一组由脂质和载脂蛋白(Apo)组成的可溶性生物大分子,其中脂质主要包括游离胆固醇、胆固醇酯、甘油三酯(TG)和磷脂等,是人体重要的能量来源和细胞结构的成分;Apo 主要包括ApoA1、ApoB、ApoC 和ApoE 等。Apo 最基本的功能包括维持脂蛋白结构的稳定性,作为脂蛋白被相应受体识别和结合的配体,以及调节脂蛋白代谢相关酶[如卵磷脂胆固醇酰基转移酶(LCAT)、脂蛋白脂肪酶(LPL)]的活性等,在脂蛋白代谢中起重要作用。利用超速离心和电泳可以将血浆脂蛋白分为若干类,根据脂蛋白的水合密度从低到高分为乳糜微粒(CM)、极低密度脂蛋白(VLDL)、中间密度脂蛋白(IDL)、低密度脂蛋白(LDL)、脂蛋白(a)、高密度脂蛋白(HDL)等。
临床常见的血脂异常包括总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、TG 升高,或高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)降低。LDL-C 有致动脉硬化作用,近年来,强化降LDL-C 治疗取得了明显降低冠心病死亡率的成效。HDL 对冠心病的保护是多因素和复杂的,也是研究者关注的重要靶点。高TG 本身对动脉硬化不起直接作用,动脉硬化可能与VLDL 和残粒或HDL 和LDL 的作用相关。
流行病调查提示,在一般人群中血脂异常的患病率约在30%~40%[1],即便在儿童和青少年中,血脂异常的患病率也高达20%[2]。改善血脂谱,可以降低冠心病发生风险。许多研究证实,有氧训练和抗阻训练均有助于调节血脂水平,促进胆固醇逆向转运,影响一些血脂代谢关键酶的活性,调节脂蛋白的合成、运输和分解代谢,从而降低冠心病发生风险。有关运动训练在血脂调节中作用的研究逐渐增多。本综述重点阐述不同类型的运动训练对血脂谱的影响。
1 血脂的代谢和转运
食物中的长链脂肪酸于十二指肠吸收,在小肠粘膜细胞合成为TG,并与胆固醇和Apo 一起被组装成CM,经淋巴循环后进入血中转运。CM 负责转运外源性的TG 和胆固醇,而VLDL 主要负责运输肝脏来源的TG。在毛细血管内皮细胞的脂筏部,脂蛋白在LPL 作用下分解为脂肪酸,给机体提供能量。短链和中链的脂肪酸结合蛋白后,通过门静脉转运到肝脏。肝细胞也可合成TG,并与ApoB、ApoE、磷脂和胆固醇组装成VLDL 后释放入血,这也被称为内源性转运途径。随后VLDL 中的TG 被水解,VLDL 转变成IDL 和LDL,LDL 将内源性胆固醇转运到外周组织利用。HDL 负责胆固醇逆向转运,即将外周的胆固醇转运至肝脏进行组装代谢,并经胆汁酸形式排出体外[3]。
2 运动中的代谢底物变化
机体在维持运动的过程中,需要有一定的能量供给,最主要的原料是脂肪和碳水化合物(相当于葡萄糖)。当人体运动时,主要有四种内源性的能量来源:来自肝糖原分解的葡萄糖、脂肪组织分解的游离脂肪酸、存在于VLDL 中的TG 和肌细胞内的甘油三酯(IMTG)。在进行不同类型、不同强度和不同时长的运动时,这些底物的氧化方式和能量供给占比不同。当运动强度很低,如25%峰值摄氧量(VO2)时,脂肪中的TG 开始水解成为脂肪酸,提供能量[4]。在中强度运动或耐力运动中,来自骨骼肌的IMTG 通过氧化提供绝大多数能量,糖氧化占比较少。当运动强度增加到60%~65% 峰值VO2,脂肪酸利用率达到最大,IMTG 的氧化率进一步上升[5]。继续提高运动强度后,碳水化合物氧化供能比重逐渐增加,脂肪酸氧化供能占比逐渐减小[6-7]。
3 有氧运动训练对血脂的影响
有氧运动是最常见的运动形式,不但深受大众喜爱,也是运动员训练中的重点。Kumagai 等[8]征集了10 名不吸烟也不饮酒的绝经前肥胖女性(年龄为32~49 岁),进行了为期6 个月的踏车训练(频率为每周3 次、每次60 min)。训练后,受试者的体重平均减轻了4.1 kg,HDL-C 水平升高8%,ApoB水平降低5%,TC/HDL-C 比值下降7%,变化显著。Varady 等[9]将女性受试者随机分为12 周的有氧运动组或力量训练组,结果发现,有氧运动组的峰值VO2提高了18%,但两组血脂变化不明显,有氧运动组LDL-C 和TC 仅下降3%,ApoA1 增加6%,ApoA1/ApoB 比值升高。国内学者对肥胖青少年的研究发现,有氧训练可降低血清TC、TG 和LDL-C,升高HDL-C,但改善幅度在各个研究中略有不同[10-11]。一项纳入37 项研究、共计2 208 例糖尿病患者的Meta 分析显示,与不做运动组相比,有氧训练组TC降低20.24 mg/ml,TG 降低19.34 mg/dl,LDL-C 降低11.88 mg/dl[12]。另外一项纳入25 项研究的系统性评价指出,每周进行120 min 以上或热量总消耗大于900 kcal 的有氧运动,才能提高HDL-C[13]。这些均提示有氧运动可改善血脂水平。
有些研究进一步分析了运动强度和运动时长对血脂谱的影响。陈静等[14]在80 例糖尿病前期男性中,发现短期高强度有氧训练组较常规有氧训练组血糖下降明显,虽然TC、TG、LDL-C 水平轻微下降,但未达统计学意义。王玥等[15]观察到,中等强度运动和低强度运动均可明显降低冠心病患者的血TC 和TG 水平,而中强度运动组TC 和TG 降幅更大。Kraus 等[16]将111 例轻至中度血脂异常且有久坐习惯的超重者,随机分为对照组和三个有氧训练组:高总量/高强度组、低总量/高强度组和低总量/中强度组。结果显示,高总量/高强度组的血脂变化明显优于低运动总量组和对照组;低运动总量组的血脂改善又优于对照组。这提示与运动强度相比,有氧运动的总量对脂蛋白谱的影响较大。一项纳入188 例中年男性的随机研究中,受试者进行了长达1 年的运动训练,结果显示,相比不运动组,运动组的ApoB 浓度降低7.4%,ApoB/ApoA1 比值降低10.8%,LDL-C/HDL-C 比值降低13.8%[17],提示长期运动也对改善血脂有益。另外也有一些研究存在不一致的结论[18-19],并未发现运动后血脂有明显改善。这些差异很可能是由于运动持续时间、运动强度和受试者的基础状态不同所致。另外,早期一些研究样本量太小,也可能降低了其效应值。
4 耐力运动训练对血脂的影响
耐力训练是有氧训练中相对特殊的类型,通常不需要很高的运动强度,但是运动持续时间较长。Heath 等[20]发现10 名中年男性经过为期29 周、强度为50%~85%峰值VO2的训练,HDL-C 水平和HDL-C/LDL-C 比值显著升高,TC、LDL-C 和TG浓度降低。Greene 等[21]发现12 周、强度为70% 峰值VO2的耐力训练使超重和肥胖男性的HDL-C 升高了9%;虽然超重和肥胖女性的HDL-C 未显著升高,但女性HDL 亚组成分发生了改变。以上研究提示,耐力训练对血脂的影响可能取决于训练时长、性别、基线状态或其他不可控因素。
也有学者研究耐力运动时血脂谱的即刻变化。Kłapcińska 等[22]在跑步开始后的首个12 h 和24 h 检测血脂水平,发现TG 降低60%、LDL-C/HDL-C 比值降低26%、TC/HDL-C 比值降低24%、TG/HDL-C比值降低75%,动脉粥样硬化负荷也显著降低;跑步结束后的48 h 内,上述指标缓慢回升。HDL-C水平升高13%~26%,并于48 h 后恢复至基线水平。随着运动停止,在恢复期,TC/HDL-C、LDL-C/HDL-C 和TG/HDL-C 比值以及动脉粥样硬化指数又开始升高。在一项分析超级马拉松运动员脂质代谢变化的研究中,跑步者于跑步后立即检测血脂水平,发现TG、LDL-C 和TC/HDL-C 比值分别降低30%、8%和8%。TG 和TC/LDL-C 比值在比赛后2 d 恢复到基线水平,LDL-C 在比赛后9 d 恢复至基线水平。HDL-C 在比赛后立即增加5%,并在比赛后2~9 d下降[23]。
由于胆固醇的逆向转运非常重要,具有动脉粥样硬化保护功能,也有人研究耐力运动对胆固醇逆向转运的影响。Vaisberg 等[24]对14 名马拉松运动员在马拉松前、马拉松时和马拉松后72 h 的状态进行了对比。结果发现,在长跑当中,ApoB 和TG分别升高12%和62%,磷脂、TG 和游离胆固醇向HDL 的转移率更高。这种变化在长跑结束后立即减少,72 h 后恢复至基线水平。还有研究发现,在跑步中,跑步者的ApoB 水平降低,LDL/ApoB 比值升高,且与运动距离成正比,提示在跑步中LDL 亚型分布可能发生了变化[25-26]。
5 抗阻训练对血脂的影响
抗阻训练,也称力量训练,是年轻人喜爱的运动类型,也可有效延缓老年人的肌肉流失,改善代谢。一项男女均有参与的纵向研究中,经过16 周力量训练后,女性胆固醇下降9.5%,LDL-C 下降17.9%,TG 下降28.3%,TC 下降14.3%;男性LDL-C 下降16.2%,TC/HDL-C 下降21.6%,LDL-C/HDL-C 比值下降28.9%[27]。Ghanbari-Niaki 等[28]将20 名女学生随机分为四组:对照组、40%、60%和80%的1 次最大负荷重复(1RM)强度的力量训练组,发现抗阻运动可降低极低密度脂蛋白胆固醇(VLDL-C),而HDL-C、LDL-C 和TC 的变化并不显著。
中国一项纳入152 例高脂血症中年女性的研究中,研究对象被随机分入中等强度(60% 1RM)和低强度(30% 1RM)的抗阻训练组。两组患者在12 周训练后,TC、TG、LDL-C 水平均明显下降,但是中等强度组血脂降幅更大[29]。一项纳入67 例老年糖尿病患者的研究将患者分为3 组:促进肌肉肥大的抗阻训练组(70% 1RM,10~12 次,2 组)、改善肌肉耐力的抗阻训练组(40% 1RM,20~30 次,2 组)和对照组。结果表明,两个训练组的TC、TG 和LDL-C 均有所下降,HDL-C 均有所提高。但只有促进肌肉肥大的抗阻训练组,TG 和HDL-C 较治疗之前有显著变化,较对照组也有显著变化[30]。
6 有氧训练联合其他训练和治疗对血脂的影响
有氧训练联合抗阻训练是否可以取得更显著的效果,目前证据不多。Ratajczak 等[31]在34 名肥胖女性中进行了3 个月耐力训练和耐力-力量训练,结果提示,两种训练都能改善血脂谱;耐力训练组中,TC 降低6.2%,HDL-C 升高9.1%;而耐力-力量训练组中,HDL-C 升高8.5%。一项纳入14 例冠心病患者的研究结果表明,由力量训练和有氧训练组成的8 个月联合训练方案,可使TC 降低9.4%,TG 降低18.6%,ApoA1 升高11.2%;然而,在停止训练3 个月后,这种正向影响就会发生逆转,提示坚持长期锻炼的重要性[32]。在一项中国研究中,40 例冠心病合并脑卒中患者接受了12 周包含有氧训练、力量训练、柔韧平衡训练的全面训练干预;相比对照组,12 周联合训练组的血压、TC、TG、LDL-C 均明显下降,HDL-C 升高[33]。与单独的有氧训练相比,联合训练模式虽未体现出降脂的叠加效应,但可以提高肌肉力量。在一项针对60 例冠心病合并糖尿病患者的研究中,患者被分为有氧训练组、联合训练组(有氧训练+抗阻训练)和对照组,进行为期12 周的训练;结果发现,有氧训练组和联合训练组的TC、TG 和LDL-C 均显著下降。对照组血脂略下降,差异无统计学意义[34]。
一项针对981 例血脂异常老年患者的研究探索了运动配合药物治疗的降脂效果,将研究对象分为运动训练组、他汀类药物组及运动+他汀类药物组,发现运动训练组和运动+他汀类药物组的胆固醇下降更为明显,且体重指数(BMI)、收缩压和舒张压也显著降低,而他汀类药物组的血脂水平有所下降,BMI 和血压的变化不明显[35]。
还有一些研究探索了运动训练配合营养干预的效果。一些研究提示,运动和饮食控制均会影响LDL 水平[36-37]。Weiss 等[38]发现热量限制、有氧耐力训练或两者结合这三种干预方式均对血脂有显著改善作用,非HDL-C 和TG 水平均降低。因此,为了获得显著的降脂效果,建议运动训练与生活方式调整、饮食结构变化、药物治疗相结合。
7 日常体力活动(PA)对血脂的影响
PA 指每日生活状态下的体力活动,是非计划、非针对性的,通常分为四大类型:职业性PA、交通性PA、家务劳动和娱乐休闲性PA。一项针对中国健康女性的研究发现,适度的职业性PA 带来的能量消耗对降低TG 和升高HDL-C 有重要影响[39]。Hioki等[40]的研究发现,无论在年轻人还是老年人中,高强度PA 组的脂肪含量均明显低于低强度PA 组和中等强度PA 组。来自巴西的ELSA-Brasil 研究发现,中等强度和高强度PA 或PA 时间≥150 min/周均与高HDL-C 和低TG 水平相关;中等强度PA 组HDL-C 升高0.01 mmol/L,TG 降低0.01 mmol/L;高强度PA组HDL-C升高0.02 mmol/L,TG降低0.01 mmol/L。PA 时间每周≥150 min,HDL-C 升高0.01 mmol/L,TG 降低0.01 mmol/L[41]。来自澳大利亚的ORISCAVLUX 研究发现,在1 331 例18~70 岁的一般人群中,中~大量PA 组的HDL-C 水平更高,LDL-C 和TG水平更低[42]。
8 小结
在冠心病的传统危险因素中,除了高血压、糖尿病、吸烟和肥胖,血脂异常也是公认的重要危险因素。发现和干预血脂异常,以达到一级和二级预防的目的,是冠心病防治的重要手段。研究证实,无论有氧训练、抗阻训练还是PA 均可对血脂谱产生积极影响。因此,应鼓励人们坚持运动锻炼、坚持健康生活方式、提高机体体适能,以改善血脂谱、维持身体健康。对于合并血脂异常的冠心病或糖尿病患者,除了运动锻炼以外,还应配合药物治疗和生活方式调整,降低冠心病发病率和相关事件。未来的研究应更加注重探讨影响血脂的不同因素之间的协同效应。
利益冲突:所有作者均声明不存在利益冲突