大学生隐形肥胖对身体素质的影响:体力活动的中介调节作用

柔荣荣, 吉丽慧, 张美珍

世界卫生组织明确指出肥胖已成为当今最严重的公共卫生问题之一。体力活动不足、久坐等不健康生活方式导致大学生肥胖检出率持续上升,身体素质持续下降[1]。身体质量指数(Body Mass Index,BMI)是一种相对简单、成本低、间接的肥胖测量指标[2],然而BMI仅反映体重和身高情况(kg/m2),并没有区分有无脂肪质量[3]。值得注意的是,根据BMI体重正常但BF%较高的个体(男性>20%,女性>30%)容易被人认为是“正常体重人群”,实则被称为隐形肥胖(Masked Obesity)或正常体重肥胖者(Normal Weight Obesity,NWO)[4]。Tian等[5]通过对中国249名18～24岁大学生进行流行病学研究认为,男性和女性隐形肥胖率分别为16.7%和45.3%。还有研究对279名大学生进行横断面调查发现高达25.5%的男性和40.1%的女性为NWO[6]。已有研究证实,隐形肥胖大学生骨骼肌含量、肌肉力量、心肺耐力等身体素质较正常体重非肥胖者低[5,6],而身体素质被认为与健康指标密切相关[7]。因此,如何降低隐形肥胖发生率并提高其身体素质成为体质健康领域的研究热点与焦点。

已有学者发现体力活动不足是引起肥胖的主要诱因之一[8]。一项针对448名大学生进行的横断面调查发现,更多的体力活动和更少的久坐时间往往意味着更好的心肺健康、肌肉力量、速度及灵敏素质[9]。Guo等[10]通过对中国495名女大学生进行横断面调查发现,较高的体力活动与更好的心肺健康和整体健康有关。但Huang等[11]通过对中国1 040名8～19岁学生进行流行病学研究指出,久坐时间与任何身体素质指标均无关联。Zhang等[12]对11～24岁年轻人研究中得出单独的体力活动水平对身体素质均无显著性影响。由此可见,不同体力活动强度对大学生身体成分及身体素质的影响尚未达成共识。这可能归因于体力活动评价方法的不同。但也有研究提出肥胖或者BMI并不是心血管疾病的独立危险因子,而是身体素质水平(Physical fitness level)[13]。有研究表明,体育活动与身体质量指数、腰围和体重呈负相关,饮食营养行为也与BF%显著负相关[8]。运动行为与体脂量、BF%和内脏脂肪面积呈显著负相关,但仅与NWO女性呈显著负相关[14]。有学者指出,体力活动较多但超重的人比体力活动较少但体重正常的人心血管疾病患病率和死亡率较低或类似[5]。隐形肥胖者体力活动对与身体素质的潜在影响还未得到深入的研究。因此,识别NWO可能会发现一个未知的风险群体,而了解与此现象相关的因素是帮助建立有效预防和干预策略的关键。

本研究运用ActiGraph加速度计评估隐形肥胖大学生的体力活动,尝试比较大学生不同体重人群体成分、体力活动、身体素质之间的差异,进一步通过中介效应模型探究大学生NWO不同体力活动强度是否会对体成分与身体素质之间起中介调节作用。

本研究拟验证以下研究假设:与NWNO大学生相比,NWO大学生身体素质更差,且隐形肥胖可能通过体力活动来对身体素质进行中介调节作用。

1 研究方法

1.1 研究对象

本实验募集142名18 ～ 24岁大学生为研究对象。要求受试者身体健康,且加速度计有效佩戴时间每周至少4天,每天至少480 min。最终纳入有效数据为107人(见表1)。所有受试者在测试前阅读并签署知情同意书。

1.2 数据采集

1.2.1 体成分测试使用校准的体成分测试仪器(Inbody230,首尔,韩国)获得受试者体重、BMI、BF%(体脂百分比)和骨骼肌质量等体成分参数[15]。

1.2.2 体力活动测试测试前,对ActiGraph加速度计(GT3X,ActiGraph,Pensacola,FL,USA)进行校准和设置,设置采样时间间隔为 60 s[16]。将加速度计佩戴在受试者右髋,要求其佩戴一周,除接触水的活动外,其余时间均需佩戴。通过软件Actilife(Version 6.11.9)对数据进行下载,查看数据是否合格。对于测量数据不符合要求或缺失的受试者,进行相应补测(见表2)。

1.2.3 身体素质测试在筛选身体素质测试指标的过程中,遵循“三性理论”(可靠性、有效性、客观性)的原则[18]。通过握力(kg)[19]、反向纵跳(cm)[20]、坐位体前屈(cm)[21]、闭眼单脚站立(s)[22]、5×5 m折返跑(s)[23]、安徒生测试(m)[24]分别评估受试者上肢力量、下肢力量、柔韧性、平衡能力、灵敏及速度、心肺耐力等身体素质。

1.3 数据处理

1.3.1 体成分测试评价以BMI(18.5≤BMI≤23.9 kg/m2)和 BF%(男性>20%,女性>30%)为划分标准,将其分为NWO组和NWNO组[4]。

1.3.2 体力活动水平评价Troiano等[25]提出鉴别标准,即连续60分钟count值为0时被认为是未佩戴状态,体力活动强度根据加速度计VM值来划分标准[26]。

1.3.3 身体素质测试评价受试者上肢力量、柔韧及平衡素质分别用握力、坐位体前屈、闭眼单脚站立用时的最大值评价;下肢力量则用3次纵跳平均起跳高度来评估;5×5 m折返跑的最短用时评估灵敏和速度素质;安徒生测试(Andersen test)所完成的距离评价其心肺耐力。然后计算各项测试的标准化值(z-score分数),并根据测试结果属于高优或低优指标确定综合身体素质得分(sum of physical fitness)[27]。

1.4 统计分析

本研究将所有测试数据根据均值±3个标准差作为异常值剔除标准,通过Kolmogorov-Smirnov验证是否服从正态分布。运用2×2独立设计的双因素方差分析检验不同肥胖类型与不同性别对身体素质指标的影响。若检验结果具有交互作用,则分性别,采用独立设计的单因素方差分析比较不同体重分组间的差异。通过独立样本t-test分体重组对比男女受试者身体素质指标的不同。所有统计分析都应用SPSS 21.0(SPSS Inc,IL,USA)软件,显著性标准定为一类误差概率不大于0.05。

运用Mplus7(Muthén &Muthén, Los Angeles, CA, USA)软件进行中介效应分析。要建立中介效应须满足以下条件。首先,自变量必须显著影响中介变量;第二,自变量必须显著影响因变量;第三,中介变量必须显著影响因变量。此外,如果模型中包含中介变量时,自变量对因变量的影响(即直接效应,directeffect)完全减弱,则中介器在自变量和因变量之间进行完全中介(fullmediation);当模型中包含中介变量时,如果自变量对因变量的影响仍然较小,则中介者在自变量和因变量之间进行部分中介(partialmediation)[28]。本研究结果中报告模型的直接效应、间接效应和总效应,以及模型解释的物理性能变量的方差比例。效应调解的比例由公式=100×间接效应/总效应计算[28]。

2 研究结果

2.1 NWNO和NWO对身体素质的影响

在107名受试者中,36%的男性和49%的女性属于隐形肥胖者(NWO)。研究结果表明,不论性别,NWO组体重、BMI、BF%、腰围均高于NWNO组(均P< 0.05);纵跳、5×5m折返跑、安徒生测试以及身体素质得分总表现较差于NWNO组(均P< 0.05)。与NWNO组相比,NWO组SB时间较高(P< 0.05),MPA时间较短(P< 0.05)。此外,女生不同体力活动时间无显著性差异(P> 0.05)(见表3)。

2.2 体力活动中介效应分析

本研究符合中介效应分析方法的三个标准[28],即(1)体重组和各因变量之间;(2)体重组和体力活动;(3)体重组和体力活动预测各因变量均具有显著性影响。构建体重组、体力活动、身体素质的关系模型,并进行模型拟合和修正,中介效应模型的直接效应、间接效应和总效应的系数如图所示(图1～图3)。

图1 男大学生LPA中介效应分析结果

图2 男大学生MPA中介效应分析结果

图3 男大学生VPA中介效应分析结果

在速度及灵敏素质方面,男生体重组对低强度体力活动有显著的正向影响(β= 0.572、P<0.001);低强度体力活动对5×5 m折返跑用时有显著的负向影响(β=-0.315、P=0.032)。由于低强度体力活动的中介影响,体重组对男生5×5m折返跑测试用时产生间接影响(β=-0.180、P=0.046、中介效应:18%)。说明低强度体力活动完全中介调节体重组与速度及灵敏素质的负相关关系。在心肺耐力素质方面,男生体重组对中强度体力活动有显著的正向影响(β= 0.572、P<0.001);中强度体力活动对安徒生测试成绩有显著的正向影响(β= 0.315、P=0.032)。通过中强度体力活动的中介影响,体重组对男生安徒生测试成绩产生间接影响(β=-0.180、P=0.046、中介效应:18%)。说明中强度体力活动完全中介调节体重组与心肺耐力素质的负相关关系。在身体素质方面,通过中强度体力活动的中介影响,体重组对男生身体素质产生间接影响(β=-0.134、P=0.041、中介效应:13.4%)。男生体重组对中强度体力活动也有显著的正向影响(β= 0.487、P<0.001);中强度体力活动对身体素质有显著的正向影响(β= 0.276、P=0.038)。说明体重组与身体素质的正相关关系由中强度体力活动完全中介调节。此外,我们发现高体力活动强度并不介导男生体重组与总PA的关联,且体力活动在女生体重组与身体素质之间不起中介调节作用。

3 分析与讨论

3.1 隐性肥胖、体力活动对身体素质的影响

本研究支持研究假设,隐形肥胖比例在性别间存在偏倚,女性比男性大学生隐形肥胖比例偏高。一项针对383名中国大学生的研究中显示,13.7%和27.5%的女生被归类为NWO[12]。Tian等[5]通过对中国249名18～24岁大学生进行流行病学研究显示,男性和女性隐形肥胖率分别为16.7%和45.3%。此外,还有研究对279名大学生进行横断面调查发现高达25.5%的男性和40.1%的女性为NWO[6]。这些均与本研究中大学生NWO比例类似,且表现出女大学生NWO比率更高的趋势,因此可能存在更大的潜在健康威胁。

本研究结果显示,隐形肥胖大学生身体素质指标表现更差,女性尤为明显。已有学者发现,体重过重和腰部脂肪增加会导致腹部肌肉耐力下降,下半身爆发力下降,心肺耐力能力降低[12,29]。最近一项针对中国249名18～24岁大学生进行流行病学研究显示,与正常体重大学生相比,患有NWO大学生的心肺耐力和爆发力较差[5]。这均与本研究结果类似。本研究还发现,女性在柔韧性测试中的表现优于男性,这与陈少青等人[30]研究结论类似。此外,本研究还表明,隐形肥胖大学生在身体素质z-score评分方面的表现比正常体重组差,这与Chen等[31]的研究结论基本一致。

本研究结果发现,低强度体力活动(NWNO:199.6 min/d VS.NWO:199.1 min/d)均在日常清醒时间占比最大,约为中强度体力活动(NWNO:68.7 min/d VS. NWO:59.5 min/d)、高强度体力活动(NWNO:5.6 min/d VS. NWO:4.3 min/d)之和的2～4倍。Zhang等[12]对11～24岁人群的研究显示,单独的体力活动水平对身体素质并无显著性影响。造成这一分歧的原因可能归因于体力活动水平评价方法的不同。因此若NWO学生想成为NWNO,应该关注健康生活方式的调整,特别是体力活动与饮食营养。

3.2 体力活动对隐性肥胖和身体素质的中介调节

本研究得出NWNO大学生身体素质优于NWO人群。进一步通过中介效应分析将体力活动作为中介变量,对不同强度体力活动在NWO身体素质方面的影响机制和路径进行验证,结果发现隐形肥胖对不同强度体力活动和身体素质具有负面影响。研究结果部分支持假设。正常体重肥胖者男生速度及灵敏速度素质的不同体重组间差异部分由低强度体力活动进行完全介导,而安徒生测试及身体素质总得分在中强度体力活动间起完全中介调节作用。

不难发现,NWO大学生身体素质存在潜在的健康隐患,这可能与其体力活动时间和强度有关。研究结果发现,低强度体力活动完全中介调节体重组与速度及灵敏素质的负相关关系,这可能归因于大学生大多以低强度体力活动为主。一天中低强度体力活动时间占比增加可能会进一步导致中强度体力活动与高强度体力活动时间占比减少。尽管研究发现,低强度体力活动对于大学生其他身体素质指标均无统计学意义。这一研究结果部分支持假设,但其影响均是积极的。因此,NWO大学生进行低强度体力活动时,也可对其身体素质产生有效健康效益。本研究也发现,中强度体力活动完全中介调节体重组与心肺耐力素质的负相关关系。以往研究表明,高强度体力活动与更好的心肺耐力素质相关[32],这与本研究结果存在分歧,这可能是因为中强度体力活动对于NWO大学生产生的健康效益会与高强度体力活动对NWNO大学生类似。

本研究结果进一步验证了体力活动对大学生的重要性,即较高的体力活动和更少的久坐时间的人群通常表现出更好的身体素质。然而,研究显示不同体力活动强度对大学生身体成分及身体素质的影响还尚未达成共识。本研究发现NWO与身体素质差有关,并且这种关系部分受到不同体力活动强度的完全中介调节作用。因此,低强度体力活动和中强度体力活动可能至少部分解释NWO大学生身体素质较差的原因。此外,与低强度与中强度体力活动相比,高强度体力活动与久坐行为的能耗差距大,可达到更好的健康效益。且有研究指出,高强度体力活动始终是改善身体成分和健康状况的更强预测因子[33]。然而令人出乎意料的是,本研究结果发现高体力活动强度并不介导男生体重组与身体素质的关联,这可能归因于体力活动强度大小的差异[34]。根据WHO建议成年人每周进行至少 150～300 min的中高强度有氧运动。对于大学生而言,一周累积的高强度体力活动剂量(NWNO:5.6 min/d VS. NWO:4.3 min/d)并未达到显著改变其身体素质的最低阈值。最近一项荟萃分析亦发现,学校PA干预对青少年身体素质改善无显著效果,主要是由于中高强度体力活动的比例与久坐时间和低强度体力活动相比过低[35],这与本研究得到的结果类似,但该结果在一定程度上与先前研究存在差异。这也提示我们,改善隐形肥胖人群的主要因素可能是由于体力活动强度的提高引起的其他指标的变化,进而对身体素质有所改善。因此,未来的PA指南可能会受益于在中高强度体力活动之外包括低强度体力活动的建议。

值得注意的是,在各个身体素质指标中,体力活动的完全中介效应只在男大学生群体中可以看出,然而在女大学生中,尽管无显著性统计学意义,但影响指向与男性相同。这可能是由于NWO女性除了三点一线生活,大多以久坐时间为主,从而导致进一步分析未能揭示体力活动强度与身体素质之间的相关性。结果显示:本研究部分时间处于疫情期,女生的中高强度体力活动时间低于男生,与先前研究结果一致[36]。引起中高强度体力活动时间的性别差异,可能是由于女生自我效能感低于男生,更加证实了本研究结果,即体力活动在女生体重组与身体素质之间不起中介调节作用。因此,未来研究分析可考虑增加样本含量以验证两个性别间的路径是否一致。此外,这种性别间的差异,也提醒我们男女大学生运动干预方案应有所不同。总之,低强度及中强度体力活动对NWO大学生的身体素质起完全中介作用。

本研究结果提示体育教师在组织体育活动时应重视体力活动强度,使久坐行为向低、中、高强度体力活动的适度转化。特别是隐形肥胖大学生需注重久坐行为向低强度及中强度体力活动的转化,此外还需高度重视高强度体力活动带来的对其身体素质的促进作用,进而降低其潜在健康风险。同时,研究结果亦提醒我们仅仅通过课堂教学可能不足以很好地改善隐形肥胖大学生的身体素质,还需增加课后高强度体力活动强度及锻炼方式的多样性。因此,本研究结果对公共卫生领域关注问题具有实践指导意义,也为运动促进健康的具体实践提供思路。

本研究亦存在一定的局限性。首先,本研究为横截面设计,得出的研究结果仅仅是相关性,而非因果关系。因此,未来可通过纵向研究来明确身体成分与身体素质间的关系。其次,未来研究还可以加大样本量,以期探索更深层次的问题。

4 结论与建议

4.1 结论

隐形肥胖者下肢爆发力、心肺耐力、速度和灵敏素质等较差,对身体具有潜在的健康隐患,且女性尤为突出。男大学生隐形肥胖者身体素质差在一定程度上是由低强度及中强度体力活动进行中介调节的,因此提高体力活动水平将可能更有助于降低隐形肥胖带来的危害。

4.2 建议

作为体育科研和教学工作者,应高度重视隐形肥胖人群潜在的健康隐患。在设计提高学生身体素质的运动处方时,不仅需关注通过提高体力活动水平来降低BMI和体脂百分比,还需结合训练过程中运动手段的专项性,提高隐性肥胖大学生身体素质,以期获得最大的健康收益。饮食习惯亦可能导致隐性肥胖,因此在未来的研究中还需考虑饮食这一因素,以期得到准确的研究结果。