4周有氧運(yùn)動(dòng)對肥胖青少年胰島素抵抗及炎癥因子的影響

劉 敏， 馮連世， 王曉慧

(1.上海體育學(xué)院附屬競技體育學(xué)校，上海200438；2.國家體育總局體育科學(xué)研究所，北京100061；3.上海體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)科學(xué)學(xué)院，上海200438)

·運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)·

4周有氧運(yùn)動(dòng)對肥胖青少年胰島素抵抗及炎癥因子的影響

劉 敏1， 馮連世2， 王曉慧3

(1.上海體育學(xué)院附屬競技體育學(xué)校，上海200438；2.國家體育總局體育科學(xué)研究所，北京100061；3.上海體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)科學(xué)學(xué)院，上海200438)

目的：觀察4周有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)對肥胖青少年胰島素抵抗及炎癥因子的影響,探討肥胖及炎癥因子在胰島素抵抗發(fā)生發(fā)展過程中的作用。方法：對31名肥胖青少年進(jìn)行為期4周的有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù),測試干預(yù)前后身體形態(tài)、空腹胰島素、空腹血糖及血清主要炎癥因子等指標(biāo)。結(jié)果：受試體重、BM I、體脂率、腰圍、腰臀比、腰圍身高比等指標(biāo)出現(xiàn)了非常顯著性下降（P＜0.01）；FINS、HOMA-IR、HOMA-β、IAI等指標(biāo)均出現(xiàn)非常顯著性變化（P＜0.01）,FBG出現(xiàn)顯著性下降（P＜0.05）；hs-CRP及IL-6發(fā)生非常顯著性下降（P＜0.01）,TNF-α出現(xiàn)顯著性下降（P＜0.05）,IL-1出現(xiàn)下降但不顯著。結(jié)論：肥胖青少年已存在胰島素抵抗和低度炎癥等問題,4周有氧運(yùn)動(dòng)可以明顯改善脂肪過度堆積狀況及胰島素抵抗,提高胰島素敏感性,同時(shí)具有良好的抗炎效應(yīng)。

肥胖青少年；有氧運(yùn)動(dòng)；胰島素抵抗；炎癥因子

Author’s address1.Competitive Sport School Affiliated to Shanghai University of Sport，Shanghai 200438，China；2.Sport Science Center，the State General Adm inistration of Sports，Beijing 100061，China；3.School of Sport Science，Shanghai University of Sport，Shanghai200438，China

肥胖者體內(nèi)脂肪組織尤其是白色脂肪組織被巨噬細(xì)胞浸潤增加，合成并釋放多種促炎因子，使肥胖者處于低度慢性炎癥狀態(tài)。這種狀態(tài)是心血管疾病(Cardiovascular disease，CVD)、2型糖尿病(Type 2 Diabetes Mellitus，T2DM)等多種疾病的重要危險(xiǎn)因素［1-3］。隨著人們對肥胖者慢性炎癥狀態(tài)的認(rèn)識(shí)，炎癥學(xué)說在胰島素抵抗(Insulin Resistance，IR)、T2DM等的發(fā)病機(jī)制中備受關(guān)注。有氧運(yùn)動(dòng)作為一種應(yīng)激源對人體產(chǎn)生多種良性效應(yīng)，肥胖者通過運(yùn)動(dòng)減肥不僅達(dá)到了降低體重的目的而且增強(qiáng)了體質(zhì)、強(qiáng)健了體魄。眾多研究證實(shí)，運(yùn)動(dòng)具有良好的抗炎作用［4-6］。本文旨在通過4周有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)肥胖青少年，觀察其身體形態(tài)、血清炎癥因子、IR相關(guān)指標(biāo)的變化情況并探討其內(nèi)在聯(lián)系。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象 31名參加2013、2014年由上海巔峰體育管理有限公司組織的全封閉式減肥夏令營營員，年齡在13～17周歲、BM I為33.5±4.3的肥胖青少年，其中男性14名，女性17名(表1)。各年齡段肥胖標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)中國肥胖問題工作組于2004年制定的中國學(xué)齡兒童青少年超重、肥胖篩查體重指數(shù)值分類標(biāo)準(zhǔn)［7］。研究對象經(jīng)體格檢查、病史調(diào)查及運(yùn)動(dòng)負(fù)荷實(shí)驗(yàn)，排除對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響的疾病患者。實(shí)驗(yàn)前與研究對象及其法定監(jiān)護(hù)人簽署知情同意書，告知受試實(shí)驗(yàn)期間的安排及注意事項(xiàng)。

表1 受試基本情況Table 1 The Basic Information of Research Objects

1.2 研究方法

1.2.1 運(yùn)動(dòng)及飲食方案 以心率作為運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度監(jiān)控指標(biāo)，運(yùn)動(dòng)過程中用Polar表記錄、控制運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度在靶心率范圍內(nèi)。靶心率范圍參考卡沃南氏公式(The Karvonen Formula)［8］，受試每天上下午分別進(jìn)行2 h的有氧運(yùn)動(dòng)，其中包括準(zhǔn)備活動(dòng)(10～15 m in)以及整理活動(dòng)(5～10 m in)，運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目包括游泳、快走、有氧操、體育游戲等。根據(jù)體重、基礎(chǔ)代謝率等計(jì)算每天熱能需求量，制定個(gè)體化飲食方案。一日三餐熱量配備比例約為3：4：3［9］。尤其注意必需氨基酸、脂肪酸和維生素的供給，配置含電解質(zhì)的運(yùn)動(dòng)飲料。

1.2.2 測試指標(biāo)及設(shè)備 4周有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)前后一天分別進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)測試。體重、身高、身體圍度等由經(jīng)過培訓(xùn)并認(rèn)證合格的測試人員使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)方法進(jìn)行測量。使用身高、體重值計(jì)算BM I值［BM I=體重(kg)/身高(m)2］，身體成分采用雙能X射線吸收法測量，測試設(shè)備為美國產(chǎn)GE Lunar Prodigy。測試前按照儀器使用要求進(jìn)行預(yù)熱和校準(zhǔn)。

受試分別于有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)前后一天晨起空腹?fàn)顟B(tài)下用促凝管采集肘靜脈血6 m L，分離血清。血清委托第三方檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)艾迪康醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)中心進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)檢測。具體指標(biāo)有空腹胰島素(FINS)、空腹血糖(FBG)、白細(xì)胞介素1(IL-1)、超敏C反應(yīng)蛋白(hs-CRP)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)、白細(xì)胞介素6(IL-6)。其中采用HK法測量FBG，采用化學(xué)發(fā)光法測量FINS，采用免疫比濁法測量hs-CRP，采用免疫法測量TNF-α，采用ELISA法測量IL-6。

使用FINS、FBG計(jì)算胰島素抵抗指數(shù)(HOMAIR)、胰島素分泌指數(shù)(HOMA-β)、李光偉胰島素敏感指數(shù)(IAI)，具體計(jì)算方法如下：

1.2.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 所有數(shù)據(jù)均采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件對減肥前后數(shù)據(jù)進(jìn)行配對樣本t檢驗(yàn)。以P＜0.05表示具有顯著性意義，P＜0.01表示具有非常顯著性意義。

2 研究結(jié)果

2.1 4周有氧運(yùn)動(dòng)對受試身體形態(tài)的影響 4周有氧運(yùn)動(dòng)后受試主要身體形態(tài)學(xué)指標(biāo)均出現(xiàn)了明顯的變化，其中體重(Weight)、BM I、體脂率(Fat%)、腰圍(Waist Circum ference，WC)、腰臀比(Waist-to-Hip ratio，WHR)、腰圍身高比(Waist-to-Heigh Ratio，WHtR)等指標(biāo)出現(xiàn)了非常顯著性下降(P＜0.01)(表2)。

表2 實(shí)驗(yàn)前后受試身體形態(tài)學(xué)指標(biāo)比較Table 2 Com parison of Body M orphology Indexes before and after Aerobic Exercise Intervention

2.2 4周有氧運(yùn)動(dòng)對受試糖代謝相關(guān)指標(biāo)的影響經(jīng)過4周有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)，受試的FINS、HOMA-IR、HOMA-β、IAI等指標(biāo)均出現(xiàn)高度顯著性變化(P＜0.01)，F(xiàn)BG也出現(xiàn)了顯著性降低(P＜0.05)(表3)。

表3 實(shí)驗(yàn)前后受試糖代謝相關(guān)指標(biāo)比較Table 3 Com parison of G lucose M etabolism in the Objects before and after Aerobic Exercise Intervention

2.3 4周有氧運(yùn)動(dòng)對受試炎癥因子的影響 4周有氧運(yùn)動(dòng)后受試外周血炎癥因子出現(xiàn)不同程度的變化，其中hs-CRP及IL-6發(fā)生高度顯著性下降(P＜0.01)，TNF-α出現(xiàn)顯著性下降(P＜0.05)，IL-1出現(xiàn)下降但不具有顯著性(表4)。

表4 實(shí)驗(yàn)前后受試外周血炎癥因子比較Table 4 Com parison of Peripheral Inflamm atory Factors of the Subjects before and after Aerobic Exercise Intervention

3 討論

近年隨著人們生活條件的不斷改善，兒童青少年受高熱量食物攝入量增加、久坐及體力活動(dòng)減少等因素影響，超重及肥胖發(fā)病率迅速攀升，這已成為嚴(yán)峻的公共衛(wèi)生問題［10］。肥胖是代謝綜合征及多種慢性疾病的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，可引發(fā)一系列的健康問題。有氧運(yùn)動(dòng)結(jié)合適當(dāng)?shù)娘嬍晨刂剖浅幬锖褪中g(shù)治療外減控體重的有效干預(yù)手段［11-12］。本研究中經(jīng)過4周有氧運(yùn)動(dòng)，受試身體形態(tài)發(fā)生明顯改變，體脂率、BM I等均出現(xiàn)顯著性降低。WC、WHR、WHtR是腹型肥胖的簡易評價(jià)指標(biāo)，它能夠較好地反映腹部皮下和內(nèi)臟脂肪的堆積程度。經(jīng)4周有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)，受試這3項(xiàng)指標(biāo)均得到明顯改善。腹型肥胖較全身性肥胖或下半身肥胖，更易發(fā)生糖、脂代謝紊亂，高血壓等疾病，其原因是腹型肥胖可能直接影響脂肪酸和全身的脂代謝［13］。有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)有利于減少腹部脂肪堆積，改善中心性體質(zhì)分布，降低因腹部肥胖引發(fā)的代謝性疾病的風(fēng)險(xiǎn)。

過多的脂肪堆積容易誘發(fā)IR和糖代謝紊亂，進(jìn)而發(fā)展成為T2DM。研究發(fā)現(xiàn)，有80%的T2DM患者存在超重或肥胖現(xiàn)象［14］。本研究中有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)前的數(shù)據(jù)顯示受試已存在不同程度的空腹胰島素升高和IR等問題，HOMA-IR較高說明已存在IR現(xiàn)象，IAI較低說明胰島素敏感性下降，正是因?yàn)榇嬖贗R和胰島素敏感性下降才導(dǎo)致HOMA-β代償性升高。目前對于體脂堆積誘發(fā)IR的確切病理機(jī)制尚不完全明確，一般認(rèn)為由以下幾方面原因引起：①肥胖狀態(tài)下血漿游離脂肪酸增多，過多的游離脂肪酸對于抑制葡萄糖的利用、促進(jìn)糖異生、對β細(xì)胞的損傷均有一定的影響［15］。②脂肪因子的作用。脂肪因子如何作用于IR目前尚不完全明確，但隨著研究的深入，越來越多的證據(jù)表明脂肪組織通過自分泌、旁分泌和內(nèi)分泌的方式產(chǎn)生許多細(xì)胞因子和激素，在肥胖、IR和T2DM發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用［16］。③炎性因子影響細(xì)胞內(nèi)炎癥反應(yīng)的信號(hào)傳導(dǎo)，導(dǎo)致相關(guān)胰島素敏感細(xì)胞內(nèi)胰島素受體底物-1(Insulin receptor substeate-1，IRS-1)絲氨酸磷酸化，抑制酪氨酸磷酸化導(dǎo)致胰島素信號(hào)傳導(dǎo)受阻并最終誘發(fā)IR［17］。本研究觀察到在脂肪堆積程度得到改善的同時(shí)，受試FINS、FBG均出現(xiàn)顯著性下降，同時(shí)HOMA-IR、HOMA-β、IAI均得到不同程度的改善，提示經(jīng)過4周有氧運(yùn)動(dòng)受試IR得到顯著性改善。

當(dāng)機(jī)體處于超重或肥胖時(shí)，脂肪組織分泌的多種脂肪因子可以引發(fā)、介導(dǎo)或參與炎癥反應(yīng)，另外脂肪過度堆積時(shí)脂肪組織被巨噬細(xì)胞浸潤，促使產(chǎn)生并釋放促炎相關(guān)因子(如IL-1、TNF-α、IL-6)，IL-6刺激肝臟合成分泌CRP，使血漿內(nèi)的TNF-α、IL-6、IL-1、CRP水平升高，卻又低于傳統(tǒng)意義上的炎癥水平［18］，故有學(xué)者提出肥胖是一種慢性低度炎癥狀態(tài)。目前越來越多的證據(jù)表明，脂肪組織慢性炎癥可能在肥胖相關(guān)的代謝功能障礙的發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用［19-20］。眾多研究結(jié)果［5，21］顯示，規(guī)律性有氧運(yùn)動(dòng)具有良好的抗炎效應(yīng)。本研究中實(shí)驗(yàn)前已觀察到受試處于低度炎癥狀態(tài)，經(jīng)4周有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)后受試TNF-α、IL-6、hs-CRP等主要炎癥因子得到明顯改善，證實(shí)有氧運(yùn)動(dòng)具有良好的抗炎效應(yīng)。本研究中IL-1略有下降但無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但有研究觀察到IL-1的亞型IL-1β與肥胖和IR存在相關(guān)性，與肥胖相關(guān)的IR發(fā)生發(fā)展存在密切聯(lián)系［22］，提示IL-1β可能與肥胖和IR關(guān)系更為密切。

4 結(jié)束語

肥胖青少年已存在胰島素抵抗和低度炎癥等問題；4周有氧運(yùn)動(dòng)可以明顯改善脂肪堆積狀況及胰島素抵抗，提高胰島素敏感性，同時(shí)具有良好的抗炎效應(yīng)。

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Effect of Four-week Aerobic Exercise Intervention on Insulin Resistance and Inflammatory Factors in Obese Adolescents

∥LIU M in1，F(xiàn)ENG Lianshi2，WANG Xiaohui3

Purpose：It is to observe the effect of 4-week aerobic exercise intervention on insulin resistance(HR)and inflammatory factors in obese adolescents and to explore the obesity and inflammatory factors in its effect on the development of insulin resistance.Methods：Aerobic exercise intervention was exerted on 31 obese adolescents to test changes before and after the intervention in body morphology，F(xiàn)INS，F(xiàn)BG and major serum inflammatory factors.Results：1)The body weight，BM I，F(xiàn)at percentage，WC，WHR and WHtR were significantly reduced after the four-week aerobic exercise intervention；2)After the 4-week aerobic exercise intervention，the indexes FINS，HOMA-IR，HOMA-βand IAIwere highly significantly changed.3)FBG was reduced significantly while there was a very significant decline for hs-CRP and IL-6.4)There was a significant decrease for TNF-a；while therewas a reduction found in IL-1.Conclusions：The obese adolescents have some problems such as insulin resistance and lowgrade inflammation.The four-week aerobic exercise can obviously improve the excessive fat accumulation，improve the insulin resistance，and promote the insulin sensitivity；in themeanwhile it has a good anti-inflammatory effect.

obese adolescent；aerobic exercise；insulin resistance；inflammatory factor

G804.2

A

1000 -5498（2015）03 -0087 -03

2014 -11 -13；

2015 -01 -06

上海市體育局科技綜合計(jì)劃項(xiàng)目(14ZH028)；上海體育學(xué)院研究生教育創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目(xsxr2013024)

劉敏(1981 -)，男，山東臨朐人，上海體育學(xué)院助理研究員，博士研究生；Tel.：(021)51253295，E- mail：liuminm2008@163.com

馮連世(1964 -)，男，山東臨清人，國家體育總局研究員，博士，博士生導(dǎo)師；Tel.：(010)87182555，E- mail：fengls98@126.com