運動干預對肥胖青少年睡眠與體力活動的影響

韓尚潔 韓 雪 段 卉 高 紅

1．山西醫(yī)科大學體育教學部（運動康復系），山西 太原 030001；

2．山西醫(yī)科大學第二醫(yī)院，山西 太原 030001

超重和肥胖是兒童與青少年時期最常見的慢性疾病，并且與各種負面的身體和社會心理等因素有關(guān)。由于全球范圍內(nèi)兒童與青少年超重和肥胖的患病率日益增加，并且肥胖是全球死亡的第五大風險，世界衛(wèi)生組織（WHO）已將兒童青少年肥胖視為21世紀公共衛(wèi)生領(lǐng)域最嚴重的挑戰(zhàn)之一。目前，有大量的流行病學證據(jù)表明兒童青少年的肥胖與睡眠時間有關(guān)。睡眠障礙在超重和肥胖兒童青少年中很常見，包括較高的睡眠呼吸障礙和阻塞性睡眠呼吸暫停，夜間更為頻繁的覺醒和睡眠效率低下。同時，超重和肥胖的青少年也表現(xiàn)出較高的睡前行為問題，如晚睡時間，多變的睡眠時間表及睡前的屏幕時間。流行病學數(shù)據(jù)表明，運動是最重要的促進睡眠和提高睡眠質(zhì)量的行為因素。身體活動和睡眠水平應被視為維持青少年健康生活方式的核心組成部分。一項針對健康成年男性的研究發(fā)現(xiàn)，每日高劑量的有氧運動持續(xù)13周會增加睡眠時間并提升睡眠效率，然而，探索運動訓練干預青少年睡眠和身體活動之間關(guān)系的研究很少，其結(jié)果也很模糊，且大多研究依賴于對睡眠的主觀評估。而當父母報告或自我報告時，睡眠和身體活動往往被高估，因而應當提倡對睡眠進行客觀評估。本研究的目的是評估14周運動訓練計劃對肥胖青少年的睡眠持續(xù)時間，睡眠質(zhì)量及身體活動水平等方面的影響。采用作為睡眠相關(guān)疾病診斷金標準的多導睡眠圖監(jiān)測（PSG）與活動監(jiān)測加速度計客觀記錄睡眠相關(guān)結(jié)果。

1 研究對象與方法

1．1 對象

本研究包括太原市兩所初中的28名肥胖青少年（單純性肥胖），參與者使用預先校準的便攜式天平秤稱重，精確至0.1kg（穿著短褲和T恤，赤腳），使用人體測量儀將身高取近0.1cm。然后計算BMI。肥胖依據(jù)國家衛(wèi)計委（2018）特定臨界點定義。參與研究的肥胖青少年年齡為13.7±0.72歲，BMI指數(shù)為34.1±3.8 kg/m2，男性與女性各14人。研究于2021年3月至2021年6月進行。由兒科專業(yè)人員進行完整的臨床檢查并排除所有受試者的運動禁忌癥。所有參與者只參加以學校為基礎(chǔ)的體育教育課程，包括相同強度的課間操等身體活動。參與者及其父母收到了對實驗的口頭描述，并填寫了書面知情同意書，要求參與者不要改變飲食習慣并參加了為期14周的額外運動訓練課程，并在運動訓練后重新評估。

1．2 方法

兒科醫(yī)生與肥胖青少年參與者一起進行基線評估，以驗證參與研究者的資格。在獲得了同意后，在1周內(nèi)安排睡眠研究，隨后進行運動干預，接受活動監(jiān)測。

1.2.1 運動訓練安排

實驗組參加了為期14周的運動訓練計劃，包括每周3次60分鐘的體育活動并受到監(jiān)督，旨在實現(xiàn)每周160-180分鐘的中高強度運動建議。運動訓練在星期一、三、五放學后進行，在60分鐘的運動期間，參與者逐步實現(xiàn)30分鐘的連續(xù)有氧運動（騎腳踏車，跑步機）和20分鐘的阻力訓練（阻力帶訓練和適應性下蹲和俯臥撐訓練等），最后進行10分鐘的拉伸運動。通過對應于所需VO2max百分比（65%～75%）的心率監(jiān)測運動強度。

1.2.2 多導睡眠圖測試

在睡眠實驗室中進行全夜多導睡眠圖監(jiān)測（PSG）。由其父母或法定監(jiān)護人陪同。PSG使用連續(xù)采集以下記錄：眼電圖（三通道），腦電圖（EEG;三通道），肌電圖（單通道）和心電圖（單通道）。使用與口腔和鼻部熱敏電阻信號測量相關(guān)的鼻壓氣流。根據(jù)美國睡眠醫(yī)學會的標準對睡眠階段和呼吸事件進行評分，用腹部和胸部帶監(jiān)測呼吸努力。呼吸暫停被定義為氣流完全停止至少10秒，呼吸不足為鼻壓信號減少50%或減少30%至50%，氧飽和度下降至少4%或腦電圖喚醒。

1.2.3 加速度計測試

通過Sense Wear Armband（SWA）活動監(jiān)測器（Body Media Inc.，Pittsburgh，PA）評估每日身體活動和睡眠。該裝置是一種多傳感器身體監(jiān)測器，依靠模式識別方法進行能量消耗和身體活動評估。它使用一系列非侵入性生物識別傳感器來連續(xù)測量不同的物理參數(shù)：即熱通量、皮膚電反應、皮膚溫度、近體溫度和運動，由雙軸加速度計確定。來自傳感器的數(shù)據(jù)以及性別、年齡、身高、體重等被納入專有算法以估計能量消耗和身體活動持續(xù)時間，同時用于記錄喚醒和睡眠。參與者穿著活動監(jiān)視器7天，并被指示全天佩戴活動臂章，除了淋浴或進行任何可能使活動監(jiān)視器潮濕的活動。所有參與者事先不知道監(jiān)測器測量了身體活動和睡眠情況。參與者在7天期間填寫睡眠日記，以確保記錄的睡眠時間與主觀報告的睡眠時間一致。有研究發(fā)現(xiàn)SWA在組水平上與PSG表現(xiàn)出良好的一致性，因此，本研究利用SWA從另一側(cè)面反應參與者的睡眠情況，同時使用SWA旨在報告運動干預后7天內(nèi)的身體活動水平及能量消耗。

2 結(jié)果

2．1 多導睡眠圖結(jié)果

從PSG獲得的數(shù)據(jù)列于（表1），多導睡眠描記法顯示女性肥胖青少年總睡眠時間（TST）和快速眼動睡眠（REM）與非快速眼動睡眠（NREM）在運動干預14周后有顯著的變化P值均＜0.05，其中TST與REM減少，而NREM睡眠增加。睡眠質(zhì)量（睡眠效率指數(shù)）與呼吸暫停-低通氣指數(shù)AHI在運動干預后數(shù)值有所降低，但未達到顯著水平（P=0.078，P=0.232）。

表1 多導睡眠圖測試結(jié)果

經(jīng)14周運動訓練方案干預后，男性肥胖青少年TST、REM、NREM均有顯著的變化P值均＜0.05，其中TST與REM增加，而NREM睡眠減少。睡眠質(zhì)量（睡眠效率指數(shù)）與呼吸暫?！屯庵笖?shù)AHI在運動干預后數(shù)值有所降低，但未達到顯著水平（（P=0.084，P=0.151）。

一項針對健康兒童急性運動對睡眠模式的影響的研究結(jié)果顯示，睡眠結(jié)構(gòu)和連續(xù)性的變化取決于運動強度，高強度運動導致慢波睡眠增加。但是在本研究中發(fā)現(xiàn)中等強度運動對不同性別的肥胖青少年的睡眠均有顯著效應，這可能是由于研究對象的異質(zhì)的結(jié)果，同時也說明對于肥胖青少年而言中等強度的長時間的運動負荷對于減脂與改善睡眠是有益的。已有研究顯示運動訓練增加慢波睡眠（即特別是階段N3）并減少REM睡眠，本研究結(jié)果與之前在健康成人中報告的REM睡眠預期減少和慢波睡眠增加相符。

有研究指出慢波睡眠和與腦能量代謝直接相關(guān)。而睡眠腦電圖不是身體恢復的衡量標準，而只是大腦功能的指標。因此，NREM睡眠的增加應當是受到肥胖青少年運動后大腦的生理變化的影響。在本研究中在與肥胖青少的訪談中發(fā)現(xiàn)他們在運動后報告了疲勞和增加的睡眠需求。運動后易產(chǎn)生的腦部的磷酸肌酸儲備的快速消耗，并在隨后的蘇醒時間內(nèi)表現(xiàn)為腦能量儲備補充不足，NREM睡眠的增加可能起到補償作用，以緩解這種不足。當然，這種機制與機理還需要未來更深一步的研究。在本研究中呼吸暫?！屯庵笖?shù)在運動干預后數(shù)值有所改善，但未達到顯著水平。有研究指出頸部的脂肪組織可能會增加咽部的負荷，進而壓縮氣道，從而產(chǎn)生睡眠呼吸暫停。目前，有越來越多的證據(jù)表明體育活動對睡眠呼吸暫停有積極作用。一種可能的機制是運動導致脂肪組織的重新分布，從而減少延遲向頸部或胸部移位的液體，這已被證明有助于睡眠呼吸暫停的發(fā)病機制，體重降低可以減少睡眠期間呼吸事件的數(shù)量。此外，雖然如持續(xù)氣道正壓通氣（CPAP）和口腔器具也是治療睡眠呼吸暫停的可行方式，然而有些患者不能耐受這些治療，因此睡眠呼吸暫停的一線臨床治療之一是減輕體重，其中運動是最為經(jīng)濟且有益于健康的有效方法。

2．2 加速度計結(jié)果

表2 加速度計測量結(jié)果

不同性別的肥胖青少年在14周運動訓練方案干預后平均每天步數(shù)有顯著的增加（P值均＜0.05），客觀測量的結(jié)果表明運動干預對肥胖青少年身體活動模式得到了改善。女性肥胖青少年的平均每日MET代謝當量有非常顯著的提高（P＜0.01），男性肥胖青少年每日MET代謝當量有顯著的提高（P＜0.05），加速度計測試的總睡眠時間（分鐘）有顯著增加（P＜0.05）。

青少年身體活動與睡眠持續(xù)時間和睡眠質(zhì)量有關(guān)，而短期睡眠喪失已被證明可以減少白天的整體自發(fā)性體力活動，每周參加超過3.5小時體力活動的青少年睡眠效率更高，總體睡眠時間更長。這與本研究顯示肥胖青少年運動訓練后體力活動增加，加速度計測量的總睡眠時間增加相符。加速度計測量的睡眠的改善可能是自發(fā)性體力活動水平增加的結(jié)果。因此，我們的結(jié)果顯示未來需要加強肥胖青少年運動鍛煉，并加以監(jiān)督以確保在干預期后維持這些健康行為。

3 結(jié)語

本研究結(jié)果顯示，14周運動干預可顯著增加PSG測量的肥胖青少年總睡眠時間，非快速眼動睡眠時間增加，即慢波睡眠增加?？焖傺蹌铀邷p少，且對睡眠效率指數(shù)有良好的影響，并對呼吸暫停-低通氣指數(shù)有所改善。