20-29歲不同BMI青年人群瘦素對慢跑運動能耗的影響

湯夢瀾

20-29歲不同BMI青年人群瘦素對慢跑運動能耗的影響

湯夢瀾

成都體育學院，四川 成都，610041。

研究目的：探討瘦素對不同性別、不同BMI指數(shù)的20～29周歲人群在慢跑運動中能量消耗的影響，分析瘦素是如何對該人群的靜息能耗、慢跑能耗進行影響的；研究方法：選擇20名不同BMI的20～29歲年齡段人群為研究對象，通過文獻查閱、體質測試、ELISA檢測及數(shù)理統(tǒng)計等方法，對不同BMI人群的能量消耗狀況進行調查記錄；研究結果：20-29歲BMI超標女性血清瘦素含量高于BMI正常女性血清瘦素含量，20-29歲BMI超標男性血清瘦素含量低于BMI正常男性血清瘦素；瘦素含量與靜息能耗、慢跑能耗成負相關，即瘦素含量越高，靜息能耗、慢跑能耗越低；瘦素對不同BMI青年人群慢跑能耗的影響可能在性別上有差異。

瘦素；青年；慢跑；能耗

我國的體育事業(yè)正處在一個不斷發(fā)展與前進同時又在不斷摸索的階段，在“全民健身”的大方針下，民眾，尤其是青壯年，對身體健康愈發(fā)重視。讓年輕人這一龐大的社會主力軍群體少受病痛困擾、提高工作效率的最好方法無疑是體育鍛煉，當下針對青壯年體育鍛煉的相關研究也成為了熱點。與肥胖密切相關的瘦素由肥胖基因產生而又作用于脂肪細胞，同時作為人體血清中最重要的肥胖調節(jié)因子之一，可以有效地調節(jié)飲食與體重。由于個體差異，不同BMI指數(shù)的人血清中瘦素的含量也有所不同，這也影響著個體的能耗特點與體重差別，且其對肝臟脂肪代謝亦存在一定的影響。在人的生命進程中，青年階段是生命力最強的時期，人的各項指標都趨于優(yōu)良狀態(tài)，并且較為穩(wěn)定，相對于其他年齡階段而言，青年階段更容易通過適當?shù)母淖兩盍晳T、體育鍛煉等方式來保持健康，提高生活質量。20-29歲青年人群是當今社會生產力的主力軍，該年齡段的青年人為了實現(xiàn)自我理想或忙于生計時會將體育鍛煉放置于生活的最后一位，進而忽略了自己的健康狀況，當疾病找上門來的時候才發(fā)現(xiàn)為時已晚。但近幾年隨著體質健康問題不斷的上升乃至國家戰(zhàn)略計劃后，人們對于自己的身體健康也越發(fā)重視起來，而技術含量以及成本較低且便捷的慢跑運動則成為了人們首選的體育鍛煉方法。本項目通過測試，討論受試者血清中瘦素的含量與其在慢跑運動中的能耗特征之間的關系，并運用分析結果為受試者在日常生活中的體育鍛煉提出相應的意見和建議，幫助受試者改善健康狀況。

1 瘦 素

1.1 瘦素的發(fā)現(xiàn)

瘦素是一種由脂肪細胞分泌作用于下丘腦的激素，其主要作用是控制脂肪代謝量，維持人體能量攝入與消耗的動態(tài)平衡，協(xié)助其他組織控制人體的體重與代謝，因此肥胖或2-型糖尿病等慢性病可以由人體血清瘦素的高低水平來進行自我調節(jié)和控制。1950年，美國杰克森實驗室首次發(fā)現(xiàn)肥胖突變的小鼠，隨后在1966年，又無意中發(fā)現(xiàn)糖尿病突變的小鼠，并猜想肥胖（obesity）可能能夠合成一種用于抑制食欲的因子，這種食欲抑制因子通過血液循環(huán)輸送至全身進而抑制進食并達到控制能量攝入的效果[1]。直到20世紀初時，Zhang[2]等人的實驗發(fā)現(xiàn)瘦素屬于蛋白質類激素，進而為后續(xù)的相關研究提出了理論依據(jù)。

1.2 瘦素的作用

瘦素在調節(jié)葡萄糖代謝、升高體溫、降體重方面具有顯著效果[3]。當人體能量平衡或生理平衡被打破而變得肥胖或患上冠心病、高血壓等疾病時，血清瘦素含量是處于高水平狀態(tài)。瘦素與體內脂肪的含量、BMI均呈正相關性[4]。肥胖病人群體內的絕對血清瘦素水平是高的，而瘦素含量是存在晝夜差異的，及早晨人體血清瘦素含量與夜間瘦素含量有別。這表明不僅是瘦素的絕對水平在密切的影響著肥胖的發(fā)生與否，可能與人體血清瘦素含量的晝夜差也存在著相關聯(lián)系[11]。瘦素通過血液循環(huán)系統(tǒng)作用于各靶器官和靶細胞，可通過血腦屏障作用于大腦的下丘腦，相互關聯(lián)共同作用，降低食欲進而控制進食量，調節(jié)胰島素的分泌進而調控糖代謝、控制能量消耗來保持機體的能量平衡。人血清瘦素的受體也可利用其轉錄翻譯得來的蛋白進行負反饋調節(jié)[5]，如具有抑制食欲功能的α－黑素細胞刺激素（α-melanoma cell stimulating element，α-MSH）在受到血清瘦素產生的蛋白刺激時能夠加快其生物合成進而控制進食量，同時具抑制神經肽NPY、大麻素的活性與多肽基因的表達，起到抑制食欲的作用[6,7]。

有研究發(fā)現(xiàn)在人體其他組織也存在瘦素受體[8,9]，表明瘦素均可直接作用于這些部位，發(fā)揮多種生理及病理效應，但目前國內外科學家對瘦素的研究結果都沒能得出定論來闡述瘦素到底是怎么對人體各項機能進行調控的，還有待今后繼續(xù)探索[10]。值得深入研究的點在于：多數(shù)研究表明瘦素具有性別差異，女性瘦素水平都高于男性。一部分學者認為該差異是由于女性的特殊生理結構脂肪含量較高導致的；另一部分學者認為女性與男性瘦素含量的差異不僅是因為脂肪含量存在差異，也因為女性獨特的生理構造如乳房、臀部與下肢的脂肪含量高于男性等原因，以及女性生理周期或妊娠等，都是造成男女瘦素存在差異的原因，所以無論是否調整體脂肪含量，兩性都會存在瘦素差異[12]。

2 瘦素與運動

有研究表示，兩組受試者分別為年輕人和老年人，在保持靶心率的情況下每天運動1h，連續(xù)運動1周，1周后進行測試，發(fā)現(xiàn)兩組受試者體內的胰島素敏感程度都增強了，但血清中瘦素水平變化并不顯著；有科學家對專業(yè)運動員進行了超過半年的耐力訓練，對運動員訓練前安靜狀態(tài)下血清瘦素進行測試，對比訓練后運動員安靜狀態(tài)下血清瘦素的含量之后，發(fā)現(xiàn)前后并無變化。對比高強度對抗運動的運動員與普通健康人在安靜狀態(tài)下的瘦素水平，發(fā)現(xiàn)兩者差異很明顯；但在經過力量訓練之后卻沒有顯著的差異。不排除瘦素含量會因為年齡差異而存在不同，有學者讓年輕男性和老年男性分別都進行中等強度的訓練，結果顯示瘦素的水平與年齡無明顯差異[13]。有科學家試驗顯示，讓久坐的體脂率超標的女性從長期靜坐少動的狀態(tài)立即調整生活狀態(tài)至大運動量狀態(tài)，即每周3次以上且每次1h以上心率保持在70%最大心率的狀態(tài)，隨即將受試者的運動量緩慢加大，而后讓受試者進行為期3個月的有氧耐力性訓練，結果發(fā)現(xiàn)運動強度的改變對于瘦素水平的影響無顯著變化[14]。有專家指出，由于人體脂肪含量、肌肉含量、BMI值的改變是一個長時間的、適應性的過程，需堅持訓練不少于12周，即3個月的訓練會在一定程度上看到改變，而理論推測，當人體出現(xiàn)這種適應性改變的時候，體內的瘦素水平是會隨著體脂肪含量變化而變化的，但少于12周的訓練將不會引起機體內血清瘦素水平的變化。科學家讓一組沒有進行過任何訓練、無運動習慣、久坐少動且BMI值屬于肥胖范圍的男性突擊性的完成一次心率超過最大心率60%的有氧與無氧間歇訓練運動，發(fā)現(xiàn)前后瘦素水平無明顯差異。但有學者發(fā)現(xiàn)，正常成年男性大強度運動心率達到靶心率或最大攝氧量達到65%～85%的運動強度時，訓練前后血漿瘦素含量卻有顯著降低[15]。國內外學者對瘦素與運動間的關系做出過許許多多的研究，但是任何一項運動都會牽一發(fā)而動全身，會有許多因素來改變或影響瘦素與運動間相互的關系，故現(xiàn)在對于瘦素是如何作用于人體運動或運動時如何改變瘦素含量這兩者的研究都尚無準確定論。

3 瘦素與能耗

正常人每日消耗總能量是由許多部分組成，而每日靜息能耗在每日總能耗里所占的比例超過50%，故一些學者對靜息能耗與瘦素的關系進行了研究，但得到的結論卻各不相同。體力活動所占比例超過個體每日能量消耗的50%之多，有學者將瘦素與體育活動、運動訓練進行對比研究，發(fā)現(xiàn)運動能使瘦素水平下降，體脂減少，與體脂量減少呈正相關[16]。長期有規(guī)律且有效的有氧運動能夠很好地減脂塑形提高基礎代謝，對于生長發(fā)育過程中的學生群體而言不僅能夠提高身體素質還能從某些方面提高學業(yè)成績，李旭輝等[17]在研究青春期階段出現(xiàn)肥胖癥的學生群體時發(fā)現(xiàn)，遵循1周3次、1次1h以上中高強度體育鍛煉的訓練原則，青春期中學生的體脂率下降明顯，同時瘦素水平隨體脂含量減少而下降。但當瘦素含量上升到一定限度時，便出現(xiàn)了抵抗或耐受的現(xiàn)象。有科學家通過實驗發(fā)現(xiàn)，飼養(yǎng)正常大鼠，喂食高脂飼料一段時間后，測試其血清瘦素含量，發(fā)現(xiàn)含量增高且產生了瘦素耐受的現(xiàn)象，即此時大鼠體內瘦素的濃度并不能再進行調節(jié)作用了，并且發(fā)現(xiàn)肥胖RNA產生除了更多其他的受體蛋白[18,19]。T.Bobbert 等[20]認為，對于運動員而言，瘦素水平不能從一而論，他認為最優(yōu)秀運動員體內瘦素水平應當是最低的，但也有研究表示，這種說法并不能完全承認，因為優(yōu)秀運動員體內的其他激素水平會隨著其自身的訓練程度進行而產生無法確定的變化。即便是BMI超過正常值，但大部分專業(yè)運動員屬于肌肉型超重，其血清瘦素含量是否依舊遵從已知原則還有待進一步研究。

人體的能量代謝是個十分復雜的生理活動過程，目前關于性別、年齡、體重指數(shù)（BMI）等對能量消耗的影響依然沒有統(tǒng)一定論。Bourdin.M等[21]在研究專項訓練、性別、年齡和體重對跑步運動能量消耗的影響中，證明了體重是影響跑步運動能量消耗最重要的因素，也是決定能量消耗多少的因素；而跑步這一項運動因為低成本、效率高而備受當代青年人喜愛。超重或肥胖引起的相關疾病的危害已成為當今社會共同關注的健康問題，尤其是對于作為當代社會發(fā)展主力軍的青年人群，體育鍛煉越來越受到關注，青年人正在不斷地加入?yún)⑴c到體育鍛煉的大軍中來，如何科學的有效的鍛煉且明白我們身體各方面是如何調控、適應體育鍛煉已經成為各學者重點研究的問題。目前國內對于脂肪細胞因子在能量消耗方面的研究比較欠缺，本文可在該方面研究提供相關理論依據(jù)。

4 研究對象與方法

4.1 研究對象

研究對象為不同BMI指數(shù)的20-29歲青年，擬在成都市招募20名符合條件的志愿者行調研，并按不同BMI指數(shù)分組：男性正常組、超重組各5人；女性正常組、超重組各5人。對自愿參與試驗的人群進行篩選，并根據(jù)國家科技基礎性工作專項—“中國人能量消耗標準研究”中的試驗標準，選定相對應的BMI標準為：18.528.0肥胖；選定慢跑測試速度為7km/h，符合以下條件的成年人可成為本次研究的研究對象：

（1）年齡在20-29歲之間，身體健康，無心血管疾病、呼吸系統(tǒng)疾病、消化系統(tǒng)疾病、代謝性疾病、骨關節(jié)疾病、甲狀腺疾病、血液系統(tǒng)疾病、泌尿系統(tǒng)疾病，無身體活動受限（無步態(tài)障礙）

（2）不服用影響代謝的藥物，近期未接受藥物治療。

（3）無偏食、吸煙、酗酒等不良生活習慣。

（4）女性月經規(guī)律，無雌激素替代治療。無節(jié)食減肥行為。（注：懷孕女性不能參加研究）

（5）體重穩(wěn)定，符合如下條件。過去3 個月中體重改變（增加或減少）小于2.5kg。

4.2 研究方法

4.2.1 文獻資料法 在知網等上查詢、收集有關瘦素、瘦素與運動、瘦素與能量代謝的有關文獻、資料。

4.2.2 測試法 采用生理生化方式對受試者進行測試，測試項目包括血清瘦素含量、靜息能耗、慢跑運動能耗。為保證受試者隱私，試驗結果將用編號代替受試者姓名。

（1）血液生化檢查

血液生化檢查的目的：將“健康與身體活動問卷”調查初步篩選納入的志愿者再次進行篩選，進一步排出健康狀況不符合要求的人群。

主要檢查內容為血清瘦素含量，單位為g/l。

血樣采集要求：

a. 對受試者的要求：受試者空腹12h后，于清晨安靜狀態(tài)下取坐位抽取肘靜脈血；要求受試者在取血前24h內不參加任何形式劇烈運動，取血當天早晨不服用任何藥物，注意提醒女性受試者應避開月經期。

b. 采血器材：一次性靜脈采血真空管（分離膠/促凝劑管，規(guī)格8ml），一次性采血針。

c. 消毒、止血：以穿刺點為圓心，用蘸有碘伏的棉簽由內到外螺旋型涂抹，消毒范圍為直徑大約8～10cm，注意消毒過的地方一般不重復涂抹，在涂抹的過程中棉簽也要同時旋轉。如果手臂皮膚不足夠干凈的則需重新擦拭。消毒后，確保穿刺部位干燥，不要觸摸穿刺部位。達到采血量后，松開止血帶，以無菌棉簽壓住穿刺處，快速拔出針頭，受試者松拳并屈肘按壓5-10min。

d. 最低取血量：分離膠/促凝劑真空管血量4-5ml。

e. 離心血液分離血清與血漿，取得上層血清，進行ELISA血清成分測試（比較測試樣本與血清瘦素標準品的吸光度，可測得樣本中的血清瘦素含量）。

（2）靜息能耗測試

測試要求：

a. 受試者在測試前的24h禁止參加劇烈活動，未服用藥物，不能飲酒或喝咖啡、不能吸煙。

b. 受試者在測試前禁食12h。

c. 女性受試者，測試期應盡量避開月經周期。

測試環(huán)境：安靜室內測試，溫度20-25℃。

測試步驟：

a. 受試者取臥位安靜休息15min（包括佩戴呼吸面罩5min，以適應呼吸面罩）。

b. 使用Cortex Metamax 3B 心肺功能儀（提前預熱機器、機器穩(wěn)定）收集10min氣體。

c. 截取后5min 穩(wěn)定狀態(tài)下VO2（耗氧量）和VCO2（二氧化碳排出量）數(shù)據(jù)分析。穩(wěn)定狀態(tài)判定標準：VO2和VCO2變異系數(shù)≤10%。

注意事項：測試過程中，受試者保持清醒、全身放松、不說話、不隨意活動。

測試結束后記錄并整理數(shù)據(jù)。

（3）慢跑運動能耗測試

測試要求：

a. 受試者在測試前的24h未進行任何劇烈活動、未服用藥物、不能飲酒或喝咖啡、不能吸煙。

b. 女性受試者，測試期應盡量避開月經周期。

c. 受試者在測試前3h完成進餐（具體操作時，可要求受試者來試驗室前2.5h完成進餐，加上測試前的準備工作，大約在進餐3h后開始測試）。

d. 受試者在研究期間應保持體重穩(wěn)定。研究期間體重變化范圍控制在1kg之內。

e. 受試者在整個研究期間穿同一雙運動鞋參加測試。

能量消耗測試場地：室內測試，溫度20-25℃。

能量消耗測試器材：Cortex Metamax心肺功能儀、遙測心率儀、加速計、計時器、跑步機。

能量消耗測試方法與流程：

a. 每位受試者先保持安靜狀態(tài)5min后再開始運動測試。

b. 速度分級跑步速度分為8級，從低到高依次為2 km/h、3 km/h、4 km/h、5 km/h、6 km/h、7 km/h、8 km/h、9 km/h。

注意：受試者5-10 min熱身（一般牽伸）后，進行跑步能量消耗測試。

c. 運動時間：每級速度運動6min，運動時間共計48min。每級運動后休息5-15min（心率恢復到安靜水平）再開始下一級速度的測試。

d. 能量消耗測量：受試者佩戴Cortex Metamax心肺功能儀、加速計和遙測心率儀。鼓勵受試者在運動中不扶扶手。取完成每級運動的最后2min的平均攝氧量作為該級的能量消耗。

4.2.3 數(shù)理統(tǒng)計法 采用SPSS、Excel軟件對測試數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。對受試者數(shù)據(jù)進行Pearson相關系數(shù)分析，衡量瘦素與BMI、瘦素與慢跑能耗、瘦素與靜息能耗三組數(shù)據(jù)集合定距變量間的線性關系。

5 結果與分析

5.1 受試者基本情況

表1報告了受試者的基本情況，表2是按BMI分層的受試情況。

表1 受試者基本情況（平均數(shù)±標準差）

表2 受試者按BMI分層的情況（平均數(shù)±標準差）

5.2 受試者生理生化測試結果

表3列出了所有受試者的測試結果。

表3 各受試者測試值

表4報告了受試者以BMI分層分組各項測試的結果。

表4 受試者測試結果（平均數(shù)±標準差）

5.3 瘦素與能耗、BMI的關系

5.3.1 20名受試者瘦素與能耗的關系 圖1顯示20名受試者瘦素與靜息耗能測試結果的散布趨勢，其PEARSON相關系數(shù)為-0.58，呈顯著負相關（<0.01）。瘦素水平與體重、體脂率成正相關，即瘦素含量越高，體脂率也較高，由于靜息能耗的高低大多與人體的肌肉含量相關，體脂含量高的超重或肥胖人群靜息能耗會低于肌肉含量高的人群。即瘦素含量越高，靜息耗能越低。但不排除個體因素而引起的差異。

圖1 瘦素與靜息耗能的分布

圖2顯示20名受試者瘦素與慢跑耗能測試結果的散布趨勢，其PEARSON相關系數(shù)為-0.46，呈顯著負相關（<0.05）。因瘦素含量與體脂率、體重呈正相關，超重、肥胖人群易出現(xiàn)體脂率偏高的情況而出現(xiàn)運動中能耗不及正常人群的能耗程度，故瘦素越高，慢跑耗能越低。但依舊不排除因個體因素出現(xiàn)的偏差。

圖2 瘦素與慢跑耗能的分布

圖3顯示20名受試者瘦素與BMI值的散布趨勢，其PEARSON相關系數(shù)為-0.092，無顯著相關性（>0.05）。BMI不僅與體重相關，也和身高相關，故不能直接表明瘦素與BMI之間的相關性。

圖3 瘦素與BMI的分布

5.3.2 BMI、性別分層受試者的瘦素與慢跑能耗 從BMI正常組5位男性瘦素與慢跑能耗對應關系的散點圖（圖4）可以看到，兩者呈正相關，且離散程度小，可推測20-29歲正常BMI的男性血清中瘦素對于慢跑運動的能耗影響趨于不易改變的趨勢。

從BMI 超標5位男性瘦素與慢跑能耗對應關系的散點圖（圖5）可以看出，兩者呈正相關，且離散程度較大，可推測20-29歲BMI超標的男性血清中瘦素對于慢跑運動的能耗影響較正常BMI男性而言，易實現(xiàn)改變。但從圖4和圖5的線性關系看來，不能直觀的展現(xiàn)瘦素到底是怎么影響慢跑的變化。

圖4 正常BMI男性瘦素與慢跑能耗關系

圖5 超重BMI男性瘦素與慢跑能耗關系

從BMI正常的5位女性瘦素與慢跑能耗關系圖（圖6）可以看出，線性關系呈負相關，且離散程度較集中，可推測20-29歲女性血清中瘦素對慢跑能耗的影響不易改變，保持平穩(wěn)趨勢。

從BMI超標組5位女性瘦素與慢跑能耗對應關系的散點圖（圖7）可以看出，線性關系呈負相關，且與正常女性相比，超重女性組的離散程度較大，可推測20-29歲女性血清瘦素對慢跑能耗的影響較易改變。

圖6 正常BMI女性瘦素與慢跑能耗關系

圖7 超重BMI女性瘦素與慢跑能耗關系

圖4、圖5、圖6、圖7的線性關系可看出，男性受試者瘦素與能耗的關系趨勢為正，而相對女性則為負；男性BMI超標的受試者，離散度更大，而女性相對而言較為集中，說明男性在慢跑能耗上存在的差異性較大，相對女性而言更容易改善；結合女性獨有的生理特點及分散點可得出，女性在慢跑運動中的能耗相對集中，較不易改善其能耗狀態(tài)但可根據(jù)其身體情況對其制定相應的改善方案。

如前所述，眾多研究表明瘦素值與體脂量、體重呈正相關，表明體脂率越高，瘦素含量越高，但以BMI值界定的超重并不能表示受試者的體脂率的高低，受試者在超重的情況下不一定體脂率高，不排除存在肌肉型超重的情況。從本文試驗數(shù)據(jù)可看到，正常男性組瘦素值高于超重男性組，但正常女性超重組瘦素值卻低于超重女性組，可以做出推測：由于男性出現(xiàn)肌肉型超重的情況較多，雖然體重超重、BMI值屬于超標范疇，但體脂率并不高，故可能會出現(xiàn)超重男性組的瘦素含量反而比正常組男性的瘦素含量低的情況；相比女性由于生理特征的原因，超重女性在體重超重、BMI值超標的同時，也存在體脂率較高的現(xiàn)象，故超重組女性的瘦素值高于正常女性的瘦素值。

由于條件有限，本研究的樣本量較少，個體差異導致數(shù)據(jù)波動，作者對實驗結果的分析和解釋并不能完全反映真實情況，有待今后深入研究。

6 結 論

20-29歲BMI超標女性血清瘦素含量高于BMI正常女性血清瘦素含量，20-29歲BMI超標男性血清瘦素含量低于BMI正常男性血清瘦素。

瘦素含量與靜息能耗、慢跑能耗成負相關，即瘦素含量越高，靜息能耗、慢跑能耗越低。

瘦素對不同BMI青年人群慢跑能耗的影響可能在性別上有差異。

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Effect of Leptin on Energy Consumption of Jogging Exercise in Different BMI Youth Groups Aged 20-29

TANG Menglan

Chengdu Sport University, Chengdu Sichuan, 610041, China.

To explore the effect of leptin on energy consumption in jogging exercise in people aged 20 to 29 with different genders and BMI indices, to analyze how leptin affects the resting energy consumption and jogging energy consumption of the population; Through literature review, physical testing, ELISA testing and mathematical statistics, the energy consumption status of different BMI population was investigated and recorded, and the results showed that the serum leptin content of women with BMI exceeds 20-29 years of age was higher than the normal BMI err thin content of women. 20-29-year-old serotonin content is lower than BMI normal male serotonin content, leptin content and restenergy energy consumption, jogging energy consumption is negatively correlated, that is, the higher the leptin content, restenergy energy consumption, jogging energy consumption lower, leptin on different BMI young people jogging energy consumption may have a difference in gender.

Leptin; Youth; Jogging; Energy

G804.49

A

1007―6891（2020）05―0055―06

10.13932/j.cnki.sctykx.2020.05.12

2019-10-08

2019-10-15