運(yùn)動(dòng)應(yīng)答效率在增進(jìn)人體健康方面的作用

邊鵬飛 徐盛嘉 趙寒治 孟凡華

（陸軍工程大學(xué) 軍事基礎(chǔ)系，江蘇 南京 211101）

在過去 30 年中，肥胖現(xiàn)象越來越普遍。在 1980 年至2008 年間，全球平均體重指數(shù)（BMI）增加了0.4，導(dǎo)致約14.4 億成年人被歸類為超重（BMI≥25），5.03 億成年人被歸類為肥胖（BMI≥30）[1]。這些增長(zhǎng)在西方國家最為明顯，美國 35%的成年人被歸類為肥胖，英國和澳大利亞緊隨其后[1]。肥胖是許多并發(fā)癥的主要原因，包括心血管疾病，II型糖尿病，血脂異常和癌癥[2]。因此，肥胖增加了全球醫(yī)療保健的重大負(fù)擔(dān)，與治療肥胖及其相關(guān)疾病相關(guān)的成本預(yù)計(jì)將在美國每年增加660 億美元，英國到2030 年每年增加20億英鎊。因此，需要尋求更好地預(yù)防和治療肥胖[2]。

然而，至今這些努力幾乎沒有阻止日益增加的肥胖率。在某種程度上，這是由于肥胖原因的復(fù)雜、多因素所致，雖然人們很容易相信肥胖只是一種相對(duì)過度攝入的能量，但支撐這種情況的原因可能是多種多樣的。這些包括增加的糖攝入量、腸道微生物群的改變、遺傳、以及社會(huì)、文化和環(huán)境影響[3]。然而，最近肥胖率爆發(fā)的常見原因是缺乏運(yùn)動(dòng)。肥胖的增加伴隨著運(yùn)動(dòng)的顯著減少，而熱量攝入沒有變化，這表明缺乏運(yùn)動(dòng)可能是導(dǎo)致肥胖率上升的主要原因。此外，增加運(yùn)動(dòng)會(huì)增加熱量消耗并促進(jìn)脂肪減少，這表明運(yùn)動(dòng)在預(yù)防和治療肥胖及其相關(guān)的并發(fā)癥方面可能是重要的[4]。

除了運(yùn)動(dòng)和肥胖之間的反向關(guān)系，運(yùn)動(dòng)還降低了許多其他慢性疾病的風(fēng)險(xiǎn)，包括癌癥和心血管疾病，并且已經(jīng)證明治療II 型糖尿病的有效性，運(yùn)動(dòng)的積極健康益處可能大于藥物治療，特別是心血管疾病[5]。

因此，運(yùn)動(dòng)具有重要、廣泛的促進(jìn)健康的方面作用，有助于降低慢性病和肥胖的風(fēng)險(xiǎn)，并可作為這些問題的治療手段[4]。盡管如此，在過去 30 年中，肥胖和其他慢性疾病發(fā)病率的大幅增加，與運(yùn)動(dòng)率的降低有關(guān)[2]。因此，運(yùn)動(dòng)的減少與全球肥胖的增加之間存在合理的關(guān)系。人們似乎意識(shí)到這一點(diǎn)，許多人表示，參與運(yùn)動(dòng)的動(dòng)機(jī)源于希望加強(qiáng)體重管理和減少與年齡相關(guān)的衰退[6]。但目前許多成年人根本不參加任何運(yùn)動(dòng)，且未能達(dá)到指南的標(biāo)準(zhǔn)[2]。同樣，其原因是多方面的，包括缺乏信心，時(shí)間壓力和缺乏興趣等。所有這些因素似乎都導(dǎo)致了對(duì)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練計(jì)劃的不了解和不堅(jiān)持，從而導(dǎo)致肥胖和慢性疾病的發(fā)病率增加[7]。

為了消除阻礙堅(jiān)持運(yùn)動(dòng)的因素，提出運(yùn)動(dòng)應(yīng)答效率的概念，即個(gè)體與最有可能在最短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)最佳健康改善的相匹配的訓(xùn)練類型。從這個(gè)角度來看，運(yùn)動(dòng)應(yīng)答效率可以被描述為個(gè)體與訓(xùn)練類型的適當(dāng)匹配，從而對(duì)人體產(chǎn)生積極響應(yīng)。因此，探索運(yùn)動(dòng)應(yīng)答效率的概念可能提供一種可行的策略，能夠積極促進(jìn)對(duì)抗肥胖和降低慢性疾病率。

1 運(yùn)動(dòng)應(yīng)答的個(gè)體差異

訓(xùn)練類型多種多樣。然而，無論采用哪種方式，運(yùn)動(dòng)都可以被概念化為連續(xù)統(tǒng)一體，從較低強(qiáng)度，較長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的運(yùn)動(dòng)到較高強(qiáng)度，較短持續(xù)時(shí)間的運(yùn)動(dòng)[8]。這些不同的運(yùn)動(dòng)刺激已經(jīng)表現(xiàn)出廣泛的健康促進(jìn)作用，包括脂肪組織的減少、葡萄糖代謝的增加、血壓的降低和骨礦物質(zhì)密度的增加[8]。越來越多的短時(shí)高強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)被證明可以促進(jìn)健康和體重管理[9]，盡管這種高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)于部分人可能難以接受。

鑒于運(yùn)動(dòng)對(duì)健康有廣泛的益處，人們很容易相信運(yùn)動(dòng)對(duì)所有人都有益處，并且對(duì)這種運(yùn)動(dòng)有適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，可預(yù)測(cè)的適應(yīng)性應(yīng)答。然而，最近的研究對(duì)這些長(zhǎng)期存在的觀念提出了質(zhì)疑[10]?，F(xiàn)在有大量證據(jù)表明，對(duì)任何特定的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練計(jì)劃都有個(gè)體差異。例如，研究了20 周有氧訓(xùn)練計(jì)劃中的個(gè)體間差異，訓(xùn)練引起的VO2max變化范圍從大約100 ml/min 的下降到超過1,000ml/ min 的增加[11]。雖然大多數(shù)受試者在訓(xùn)練計(jì)劃后表現(xiàn)出對(duì)給定工作負(fù)荷的心率（HR）應(yīng)答降低，但大約100 名個(gè)體（約14%的受試者）表現(xiàn)出HR 應(yīng)答的增加，表明身體健康狀況的下降。此外，在分析來自6 種不同運(yùn)動(dòng)干預(yù)措施的匯總數(shù)據(jù)時(shí)，Bouchard 等人[11]報(bào)道，運(yùn)動(dòng)后，8%的受試者空腹胰島素有不良變化，12%有收縮壓的不利變化，10%有甘油三酯增加，13%有高密度脂蛋白減少，可能會(huì)增加疾病風(fēng)險(xiǎn)的不良應(yīng)答。最后，對(duì)于對(duì)抗肥胖的特殊興趣，運(yùn)動(dòng)期間消耗的能量以及隨后的運(yùn)動(dòng)對(duì)食欲的影響存在顯著的變化[12]。

表現(xiàn)出運(yùn)動(dòng)后風(fēng)險(xiǎn)因素增加的個(gè)體稱為不良應(yīng)答者，而那些在測(cè)量的適應(yīng)度變量中沒有顯示出可測(cè)量改善的個(gè)體稱為無應(yīng)答者。運(yùn)動(dòng)應(yīng)答存在異質(zhì)性可能是由于測(cè)量誤差和隨機(jī)的日常變化，并且可能與臨床無關(guān)。在最近的一篇綜述中[13]，表明運(yùn)動(dòng)無應(yīng)答者，即表現(xiàn)出對(duì)運(yùn)動(dòng)無益應(yīng)答的個(gè)體可能不存在。然而，當(dāng)涉及疾病相關(guān)指標(biāo)的變化時(shí)，例如心肺健康和空腹胰島素，似乎并非所有運(yùn)動(dòng)都對(duì)所有人產(chǎn)生相同的有益效果。

2 運(yùn)動(dòng)應(yīng)答異質(zhì)性和缺乏運(yùn)動(dòng)應(yīng)答的原因

個(gè)人運(yùn)動(dòng)應(yīng)答的驅(qū)動(dòng)因素是廣泛而多樣的。運(yùn)動(dòng)應(yīng)答通常通過比較給定測(cè)量的干預(yù)前和干預(yù)后的評(píng)分來確定。然而，對(duì)于任何測(cè)量來說，固有的是技術(shù)誤差和隨機(jī)的受試者內(nèi)的差異，真實(shí)的驅(qū)動(dòng)因素是遺傳、環(huán)境或表觀遺傳[14]。作為遺傳因素影響的一個(gè)例子，單核苷酸多態(tài)性（single-nucleotide polymorphism, SNP）已經(jīng)被證明會(huì)影響老年受試者對(duì)抗阻訓(xùn)練的適應(yīng)性應(yīng)答[15]。對(duì)運(yùn)動(dòng)適應(yīng)的環(huán)境影響的一個(gè)例子是壓力，經(jīng)歷過高水平生活壓力的個(gè)體可能表現(xiàn)出對(duì)訓(xùn)練刺激的適應(yīng)性降低[16]。最后，作為表觀遺傳修飾和翻譯控制機(jī)制的例證，microRNA 可以調(diào)節(jié)對(duì)運(yùn)動(dòng)的適應(yīng)性應(yīng)答，或者通過使DNA 內(nèi)的特定點(diǎn)更易于翻譯，或者通過抑制翻譯或在翻譯發(fā)生之前引起降解來控制信使RNA[17]。

測(cè)量特異性運(yùn)動(dòng)的非應(yīng)答者或低應(yīng)答者的存在可能存在問題，因?yàn)樗砻饕粋€(gè)人群可能從運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中獲得很少或沒有獲益。運(yùn)動(dòng)的這種低應(yīng)答既是一種感覺模式，也特定于測(cè)量指標(biāo)，表明改變運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練類型、強(qiáng)度、體積或持續(xù)時(shí)間，或額外的測(cè)量，可能有助于降低運(yùn)動(dòng)的不應(yīng)答。

研究探討了不止一種訓(xùn)練類型的運(yùn)動(dòng)應(yīng)答。 Hautala等[18]對(duì)73 名參與者在隨機(jī)交叉設(shè)計(jì)中進(jìn)行了單獨(dú)的耐力和抗阻訓(xùn)練計(jì)劃，并確定在兩次干預(yù)后最大攝氧量（VO2peak）的改善。在有氧（范圍-5%-22%）和抗阻（范圍-8% - 16%）訓(xùn)練之后，VO2peak 改善存在個(gè)體差異，說明某些受試者在特定訓(xùn)練類型后沒有表現(xiàn)出任何改善。然而，在有氧訓(xùn)練后具有最低VO2peak改善的受試者在抗阻訓(xùn)練后表現(xiàn)出更大的改善。

此外，當(dāng)增加測(cè)量次數(shù)時(shí)，運(yùn)動(dòng)不應(yīng)答似乎消失。Karavirta 等[19]說明，雖然少數(shù)受試者在組合的有氧和力量訓(xùn)練計(jì)劃后表現(xiàn)出VO2peak或肌肉最大自主收縮方面的負(fù)面訓(xùn)練應(yīng)答，但沒有受試者表現(xiàn)出對(duì)兩者的負(fù)面應(yīng)答。同樣，Bonafiglia 等人[20]讓個(gè)體接受耐力和短跑間歇訓(xùn)練，確定訓(xùn)練后VO2peak，乳酸閾值和心率的改善。雖然一些受試者表現(xiàn)出對(duì)這些指標(biāo)中的一種沒有應(yīng)答，但很少（耐力訓(xùn)練后5%，短跑間歇訓(xùn)練后24%）存在無應(yīng)答者。

3 運(yùn)動(dòng)應(yīng)答的效率及提高途徑

鑒于之前的研究，很明顯并非所有人都表現(xiàn)出對(duì)每種訓(xùn)練類型的有利適應(yīng)性，說明并非所有人都從推薦的運(yùn)動(dòng)指南中獲得相同的益處，并且并非都獲得相同的減少疾病風(fēng)險(xiǎn)因素。相反，將個(gè)人與他們最有可能獲得有益適應(yīng)的訓(xùn)練類型相匹配可能會(huì)更有利。目前，這種方法通常是通過反復(fù)試驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)的，通過進(jìn)行持續(xù)數(shù)周或數(shù)月的運(yùn)動(dòng)干預(yù)，發(fā)現(xiàn)是否有所改善。如有，則繼續(xù)干預(yù)，如果沒有，則可以嘗試不同的訓(xùn)練類型。然而，這種方法在消耗過多時(shí)間。鑒于缺乏運(yùn)動(dòng)堅(jiān)持的一個(gè)原因是時(shí)間壓力，這種方法并不可行。此外，許多目前沒有達(dá)到運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)的人對(duì)運(yùn)動(dòng)感到焦慮和不自信，未能證明改善可能進(jìn)一步降低個(gè)人信心和興趣，限制未來進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的潛力。

最近的證據(jù)表明，通過增加訓(xùn)練量，強(qiáng)度或持續(xù)時(shí)間，可以減少運(yùn)動(dòng)的無應(yīng)答或低應(yīng)答[13]，然而，在高危人群中，增加運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的可能性很低且難以接受[21]，而由于缺乏可用的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，增加的運(yùn)動(dòng)量和持續(xù)時(shí)間也不太可能成功。相反，通過將個(gè)體與他們表現(xiàn)出最大適應(yīng)潛力的訓(xùn)練類型相匹配可能有效，包括：（1）能在較短的時(shí)間內(nèi)減少疾病風(fēng)險(xiǎn)因素。鑒于缺乏時(shí)間經(jīng)常被認(rèn)為是不遵守鍛煉指南的原因，如果能夠通過有針對(duì)性的訓(xùn)練在更短的時(shí)間內(nèi)推動(dòng)更大的改進(jìn)，將是非常有益的。（2）能更好地促進(jìn)運(yùn)動(dòng)堅(jiān)持。來自營養(yǎng)遺傳學(xué)領(lǐng)域的研究表明，當(dāng)個(gè)體接受個(gè)性化的飲食干預(yù)時(shí)，他們更有可能在更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)堅(jiān)持這種運(yùn)動(dòng)干預(yù)[21]。此外，通過增加從運(yùn)動(dòng)中獲得的改善，個(gè)人所實(shí)現(xiàn)的滿足和享受可能會(huì)增加，從而進(jìn)一步促進(jìn)長(zhǎng)期的運(yùn)動(dòng)堅(jiān)持。

仍需完全闡明哪些變量可以預(yù)測(cè)最有效的訓(xùn)練類型。從肥胖的角度來看，Leońska[22]最近的研究探索了SNP 對(duì)一組未經(jīng)訓(xùn)練的女性受試者的脂肪量變化和有氧適應(yīng)性改善的影響，在為期12 周的有氧訓(xùn)練計(jì)劃后，有75%的受試者體重減輕，脂肪量減少，特別是肥胖風(fēng)險(xiǎn)等位基因數(shù)量較多的受試者在訓(xùn)練后往往脂肪減少[23]。然而，目前，雖然我們了解各種 SNP 響適應(yīng)性，減脂和健康生物標(biāo)志物對(duì)訓(xùn)練的應(yīng)答，如先前討論的肥胖相關(guān)SNP，但目前很少有研究試圖利用這些信息來為訓(xùn)練計(jì)劃設(shè)計(jì)提供信息[24]。此外，Bordoni等人[25]對(duì)遺傳變異與身體成分或肥胖之間的關(guān)系研究也可能受到測(cè)量特征的影響，例如水合狀態(tài)修改了基因型和身體成分之間的關(guān)系，使得難以準(zhǔn)確量化這些SNP 的影響。

Jones[26]利用總基因型評(píng)分將受試者分類，分為更有利地響應(yīng)大運(yùn)動(dòng)量，中等強(qiáng)度的抗阻訓(xùn)練者，和更有利地響應(yīng)小運(yùn)動(dòng)量，高強(qiáng)度抗阻訓(xùn)練者。然后將受試者隨機(jī)分組，在8 周的訓(xùn)練干預(yù)中接受“匹配的”（即與其基因型分?jǐn)?shù)匹配的訓(xùn)練）或“不匹配”訓(xùn)練。與不匹配組相比，匹配訓(xùn)練組中的受試者在力量測(cè)試和耐力測(cè)試方面顯著改進(jìn)。此外，83%的訓(xùn)練干預(yù)高應(yīng)答者來自匹配組，而 82%的低應(yīng)答者和非應(yīng)答者來自不匹配的訓(xùn)練組。研究結(jié)果表明，遺傳信息可能在適應(yīng)性應(yīng)答與訓(xùn)練類型相匹配方面具有前景。

已經(jīng)報(bào)道了與有氧訓(xùn)練相關(guān)的類似結(jié)果。Timmons 等人[27]在訓(xùn)練干預(yù)前發(fā)現(xiàn)了一個(gè)由29 個(gè)RNA 組成的特殊分子標(biāo)記，其預(yù)測(cè)了在訓(xùn)練干預(yù)后 VO2max的改善。同樣，Davidsen等人[28]在12 周的阻力訓(xùn)練計(jì)劃之后，發(fā)現(xiàn)了4 種在低應(yīng)答者和高應(yīng)答者之間差異表達(dá)的miRNA，進(jìn)一步證實(shí)了個(gè)體與未來最具應(yīng)答性的訓(xùn)練類型相匹配。

目前，初步研究表明，基線遺傳和miRNA 標(biāo)記的組合可能能夠預(yù)測(cè)特定干預(yù)的訓(xùn)練應(yīng)答的程度。這提高了預(yù)期對(duì)特定干預(yù)措施應(yīng)答較低的個(gè)體進(jìn)行單獨(dú)干預(yù)的可能性，預(yù)計(jì)這些干預(yù)措施將表現(xiàn)出更大的改善，從而獲得更多的健康益處。遺傳信息可能提供幫助，但需要更多深入研究。

4 結(jié)論

運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖和疾病風(fēng)險(xiǎn)和治療的廣泛和良好的健康益處，但個(gè)體對(duì)不同運(yùn)動(dòng)的應(yīng)答存在差異，運(yùn)動(dòng)應(yīng)答效率可將個(gè)體與其最有可能獲得最大改進(jìn)的訓(xùn)練類型相匹配，增加運(yùn)動(dòng)對(duì)疾病的保護(hù)作用并促進(jìn)長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)堅(jiān)持。這是一種節(jié)約時(shí)間的方法，可以最大限度地提高高危人群的健康狀況，抵消與久坐不動(dòng)的生活方式相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)。基因型匹配訓(xùn)練可以增強(qiáng)訓(xùn)練適應(yīng)性，生物標(biāo)記物、包括甲基化、miRNA 和遺傳學(xué)指標(biāo)，可以在干預(yù)前加強(qiáng)對(duì)訓(xùn)練反應(yīng)程度的預(yù)測(cè)，從而允許訓(xùn)練方案的早期個(gè)性化設(shè)計(jì)。需要進(jìn)一步的研究來探索這種方法在訓(xùn)練誘導(dǎo)的結(jié)果和高危人群的運(yùn)動(dòng)堅(jiān)持方面的效果。