个体化运动时长对青中年代谢综合征患者代谢及心肺耐力效果评价

刘海浪 徐琢 徐海燕 张清

223300 淮安,南京医科大学附属淮安第一医院心内科

代谢综合征是一组心血管危险因素,包括血压升高、血脂异常、血糖控制受损和腹型肥胖,可增加2型糖尿病和心血管疾病风险,加重心血管代谢性疾病负担[1]。文献报道,遗传背景、胰岛素抵抗、肥胖、睡眠障碍、炎症、身体昼夜节律紊乱等在代谢综合征的发生发展中起重要作用,而吸烟、饮酒、熬夜、高盐高糖、长时间久坐、身体活动减少等不良生活方式也促进了代谢紊乱的发生[2]。心血管代谢联盟一致认为,代谢综合征的治疗应优先考虑治疗性生活方式的改变,包括健康的饮食和规律的体育锻炼[3]。既往已有众多有关代谢综合征患者运动强度、运动时间和运动方式的研究,证实每周150 min中等强度的有氧运动可改善代谢指标,提升心肺耐力等[4-7],而对更长运动时间研究极少。最近Lee等[8]研究发现,相比指南推荐每周150 min的运动,每周300～600 min的中等强度运动可降低死亡风险26%～31%。而国人每周延长运动时长对代谢综合征患者的代谢及心肺耐力是否更为有效未见报道,为此,我们拟通过心肺运动试验(cardiopulmonary exercise test,CPET)制定个体化运动方案,研究不同时长的有氧运动对代谢综合征患者的代谢指标及心肺耐力等的影响。

1 对象和方法

1.1 研究对象及分组

本研究为前瞻性随机对照研究。收集2021年1月1日至2021年12月31日在南京医科大学附属淮安第一医院体检中心就诊,诊断为代谢综合征的患者105例,年龄30～50岁,平均(40.5±6.2)岁,包括男性82例、女性23例。其中高血压14例,服用血管紧张素转换酶抑制剂类降压药物;高脂血症105例,均服用非诺贝特0.1 g每日3次;所有患者均糖耐量异常,但未达糖尿病诊断标准,未服用药物降糖治疗;所有患者体质指数(body mass index,BMI)>24 kg/m2。考虑患者BMI高,既往无规律运动和锻炼习惯,不能耐受长时间的运动,根据CPET结果,在个体化运动方案基础上先进行适应性维持靶心率中等强度有氧运动30 min,每周5次,持续4周;4周后复测代谢指标和CPET,并将患者按随机数字表法分为维持靶心率中等强度运动30 min(T30)、40 min(T40)和50 min(T50)三组,每组35例,每周5次,继续运动8周;共12周后再次检测代谢指标和CPET。

1.2 纳入及排除标准

纳入标准:所有患者符合《中国2型糖尿病防治指南(2017年版)》中对代谢综合征的诊断标准,即包含以下5项中的3项及以上者:(1)腹型肥胖:腰围男性≥90 cm,女性≥85 cm;(2)高血糖:空腹血糖≥6.1 mmol/L或餐后2 h血糖≥7.8 mmol/L和(或)已确诊为糖尿病并接受治疗者;(3)高血压:血压≥130/85 mmHg和(或)已确诊为高血压并接受治疗者;(4)空腹三酰甘油≥1.70 mmol/L;(5)空腹高密度脂蛋白胆固醇<1.04 mmol/L。

排除标准:(1)继发性高血压;(2)主动脉夹层、冠心病、心力衰竭、心肌肥厚、心脏瓣膜病、脑卒中、糖尿病神经系统病变、急性肺栓塞、急性心肌炎;(3)急性肝肾功能不全、心律失常、急性感染等;(4)因急性病变等限制CPET;(5)慢性阻塞性肺疾病、支气管哮喘等肺部病变。

本研究已经我院医学伦理委员会审查通过(伦理批号:KY-2020-137-01)。所有患者均签署知情同意书。

1.3 CPET实施和心肺耐力指标获取

通过CPET获得心肺耐力相关指标。使用德国耶格心肺运动试验仪(型号:MasterScreenCPX,生产厂家:上海伟亚安医疗器械有限公司),采用功率自行车递增功率方案。静息阶段:连接好监护及面罩在功率自行车上静坐3 min;热身阶段:无功率踏车热身3 min,60转/min;递增负荷阶段:以每分钟增加15～25 W功率踏车6～12 min,维持60转/min;恢复阶段:无功率继续踏车,30转/min,持续5 min。期间通过传感器收集受试者每次吸入O2和呼出CO2的气体量,取10 s内平均值,同时收集静息摄氧量(VO2)、最大摄氧量(VO2max)、无氧阈值(VO2@AT)、氧脉搏(O2/HR)、代谢当量(METs)和二氧化碳通气效率斜率(VE/VCO2slope)等指标。

运动终止指征:(1)达到亚级量目标心率(男性:220-年龄,女性:210-年龄)×85%;(2)出现心电图缺血样动态改变;(3)血压过高(收缩压:男性>210 mmHg,女性>190 mmHg);(4)出现室性期前收缩、短阵室性心动过速、快心室率心房颤动等心律失常;(5)出现头晕、冷汗、晕厥前兆、下肢疼痛等症状或下肢疲劳无法继续;(6)严重下肢乏力。

1.4 运动处方及运动实施

根据CPET数据,采用靶心率法进行中等强度运动康复,靶心率=(最大心率-静息心率)×(50%～60%)+静息心率,根据FITT原则(Frequency,F,频率;Intensity,I,强度;Type,T,形式;Time,T,持续时间)制定处方:维持靶心率进行30 min的有氧踏车运动,每次运动前热身5 min,运动后整理5 min,每周5次,适应性运动4周;之后,T30/T40/T50三组分别维持靶心率进行30 min/40 min/50 min的有氧踏车运动,每周5次,继续8周。

1.5 代谢指标检测

清晨空腹抽取肘静脉血,用罗氏生化分析仪(型号:CedexBio,生产厂家:上海思默生物科技有限公司)检测空腹血糖、三酰甘油、高密度脂蛋白胆固醇等水平;早餐后2 h抽取肘静脉血,检测餐后血糖。

1.6 统计学方法

2 结果

2.1 运动4周前后基础资料、代谢和心肺耐力指标比较

与运动前比较,运动4周后入组患者的基础资料、代谢和心肺耐力指标均无显著变化,差异均无统计学意义(均为P>0.05),见表1。

表1 患者运动4周前后的基础资料、代谢和心肺耐力指标比较

2.2 运动4周后分组时T30/T40/T50三组的基础资料、代谢和心肺耐力指标比较

运动4周后T30/T40/T50分组,三组间的基础资料、代谢和心肺耐力指标比较,差异均无统计学意义(均为P>0.05),见表2。

表2 T30/T40/T50三组的基础资料、代谢及心肺耐力指标比较

2.3 继续运动8周前后T30/T40/T50三组的基础资料、代谢和心肺耐力指标比较

继续运动8周后,与分组时比较,T30/T40/T50三组的基础资料(收缩压、舒张压)、代谢指标(体重、BMI、腰围、血糖、血脂)和心肺耐力指标(静息心率、静息VO2、VO2max、VO2@AT、O2/HR、METs、VE/VCO2slope)均明显改善,差异均有统计学意义(均为P<0.05)。

2.4 继续运动8周后T30/T40/T50三组间的基础资料、代谢和心肺耐力指标比较

继续运动8周后,T30/T40/T50三组间的代谢指标和心肺耐力指标均随运动时长增加而呈更加改善趋势,除收缩压、空腹血糖外均有统计学差异(均为P<0.05),见表3。

表3 继续运动8周后T30/T40/T50三组间的基础资料、代谢和心肺耐力指标比较

3 讨论

我国心血管疾病负担持续加重,除着人口老龄化,代谢和行为等方面的不利因素也在持续增加[9-10]。因此,首要应行戒烟戒酒、低盐低脂低糖饮食、情绪稳定、增加身体活动等生活方式干预[2, 11]。研究证实,在健康饮食的基础上有氧运动能够降低代谢综合征患者的心血管疾病风险,其作用机制可能包括运动诱导的刺激,增加葡萄糖、游离脂肪酸等的摄取和氧化,以及线粒体和收缩蛋白的合成;通过降低循环中脂肪酸代谢物和糖化终产物的水平,以及改变肌细胞和免疫细胞的旁分泌,来改善全身炎症状态;机械力启动肌肉和血管重构以及血管一氧化氮可用性等,这些机制共同导致低密度脂蛋白、葡萄糖和炎症介质的血浆水平降低,并改善血管功能,从而改善代谢综合征患者的心血管预后[12]。排除年龄、性别、遗传背景和药物影响,制定不同运动频率、强度、时间及方式的个体化运动方案指导患者运动可能获益更加明显。

CPET在制定有氧运动训练处方和心脏康复方面发挥着重要作用[13]。直接测量的峰值摄氧量(VO2peak),被认为是评估心肺耐力和制定有氧运动处方的“黄金标准”[14-15]。既往众多研究显示,以CPET为基础制定个体化运动方案指导代谢综合征患者进行不同强度、不同类型运动方式等有氧运动可改善患者代谢水平及心肺耐力[7, 16]。而有关个体化运动时长对代谢综合征患者代谢及心肺耐力指标等影响的研究较少,王姗和何敏学[17]采用运动心肺活动靶心率方法,对BMI>28 kg/m2的代谢综合征患者进行短中长运动时长分别为20、30和40 min的有氧运动,发现可改善患者的生活质量、体脂参数及代谢水平,不过研究未纳入BMI 24～28 kg/m2的患者,同时对更长运动时长及对心肺耐力的效果未进行进一步研究。最近Lee等[8]研究发现,每周进行150～300 min剧烈运动或300～600 min中等强度运动相比其他长时程低强度或更长时间、更高强度的运动,降低心血管及全因死亡率更明显,而此运动时长是现有指南推荐时长的2～4倍[8]。对于代谢综合征的中国患者人群,不同时长的有氧运动对代谢指标及心肺耐力的研究报道极少。

本研究考虑患者BMI较高,可能难以耐受低强度长时间及高强度短时程的运动,同时为避免运动相关风险,故首先以CPET为指导制定个体化运动方案适应性运动4周,结果显示4周后患者各项指标有改善趋势,T30组在持续运动至12周后体重、BMI、腰围、血压、血脂血糖等代谢指标明显改善,与以往的研究结果基本一致[5, 17]。心肺耐力指标如VO2max、VO2@AT、METs、VE/VCO2slope也有显著改善,与王晓东等[7]的研究结果基本一致。在更长时间的T40和T50组中患者各项指标仍可进一步改善,标明更长时长的运动对代谢综合征患者是有意义的。已有研究显示,心肺耐力的提升可降低心血管发病率及死亡率[18],在我们的研究中发现相比每周150 min的中等强度的有氧运动,每周200 min甚至250 min运动对于代谢综合征患者更能改善代谢水平,提升心肺耐力,从而改善患者长期心血管预后。

众多研究显示,个体化运动方案的有氧运动能有效降低血压[19-21],本研究发现在T30/T40/T50三组中收缩压在持续运动8周后有持续降低趋势,不过无统计学意义,可能与入组患者例数较少、基础血压正常患者较多而高血压患者较少有关。同时发现空腹血糖也显示出类似效果,而餐后血糖却有显著改善,可能与国人以餐后血糖升高为主及入组例数较少及运动时长仍较短有关,相关机制及观察效果仍需要更多入组患者、更长运动时长、更深入的研究。

综上,本研究发现,对于代谢综合征BMI较大的患者可考虑适应性运动后再增加时长,每周进行150、200和250 min的持续有氧运动可显著降低腰围、血脂、餐后血糖等代谢指标,同时改善VO2max等心肺耐力指标,在每周250 min的运动中代谢及心肺耐力指标改善更为显著,推荐代谢综合征患者早期进行以CPET为指导的每周250 min有氧运动以获得更好的身体素质及健康水平。

利益冲突:无