12周FATmax強度運動對肥胖大學生體成分及肌氧飽和度的影響研究

肖 哲，楊 梅，朱 歡*,彭 永,周慧敏

(1.湖北民族大學 體育學院，湖北 恩施 445000；2.湖北恩施學院 音樂與體育學院，湖北 恩施 445000)

新冠疫情期間，我國高校體育課程教學主要以網(wǎng)絡授課為主，導致課堂體育教學和課外體力活動質量受到嚴重影響.加之飲食結構的變化，導致大學生肥胖發(fā)生率大幅增加.肥胖不僅是誘導高血壓、2型糖尿病、心梗等心血管疾病的危險因子，且導致機體運動能力顯著下降，使學生進行體力活動的能力下降，進一步使學生體力活動不足，依次形成“體力活動不足→肥胖→體力活動不足→……”的惡性循環(huán).有氧能力作為人體最基本的身體素質指標，與人體健康有著密切的關系，被視為第五大臨床生命特征[1].有氧能力也被稱為是心肺耐力，傳統(tǒng)的心肺耐力主要以最大攝氧量(maximal oxygen uptake，VO2max)、肺活量(vital capacity，VC)等指標為主.雖然這些指標能在一定程度上反應出人體的心肺耐力水平，但均存在一定的應用局限性.研究發(fā)現(xiàn)，肌氧飽和度(muscle oxygen saturation，SmO2)與機體有氧能力有著密切的關系，同時近紅外光譜肌氧測試技術操作簡單、方便及無創(chuàng)[2-3].但目前SmO2主要用于競技體育運動訓練與慢性病康復運動中強度的監(jiān)控，較少應用于有氧能力的評估，因此SmO2與有氧能力的變化是否具有一致性尚不明確.最大脂肪氧化(maximum fat oxidation，F(xiàn)ATmax)強度具有較好的減肥效果，且能提高機體運動能力[4].基于此，本研究通過對肥胖大學生進行12周的FATmax強度運動干預，比較SmO2與有氧能力的變化特點，為肥胖大學生科學運動減肥及有氧能力的評定提供新的思路與方法.

1 對象與方法

1.1 對象

以湖北民族大學非體育專業(yè)的在校學生為受試者招募對象，研究對象的招募條件同文獻4[4].60名肥胖大學生分成運動組和對照組，每組30人(本研究獲湖北民族大學倫理委員會批準，編號：2020037).兩組受試者基本情況如表1所示：

表1 研究對象基本情況(x±s，n=30)

1.2 方法

1.2.1 運動強度

FATmax強度的具體測試流程及計算方法參照同本團隊前期發(fā)表的論文[4-5].具體測試結果如表2所示：

表2 運動組FATmax強度測試情況(x±s，n=30)

1.2.2 運動形內(nèi)容、運動頻率、運動時間及運動周期

以跑步為運動內(nèi)容，共計12周.要求運動組受試者每周運動4次(周一、周三、周五、周日各1次).每次運動時，先進行15min作用的熱身運動，然后開始按照目標心率跑步(60min)，運動結束后進行15分鐘拉伸整理活動.學生可在規(guī)定的時間段(16：00～17：30、19：00～20：30)選擇一個時間段進行運動.對照組的學生不進行運動干預，保持之前的體力活動特點，試驗期間不進行規(guī)律性的體力活動.為了保證兩組受試者飲食計劃一致，由課題組的相關老師根據(jù)學校規(guī)定飲食特點制定相應的飲食計劃，并監(jiān)督完成.

1.3 測試指標及測試儀器、方法

1.3.1 身體成分

使用In Body 770高端專家型人體成分分析儀(韓國)對受試者體重、體脂率、BMI進行測試.

1.3.2 肌氧飽和度

SmO2、總蛋白、氧合蛋白、還原蛋白，測試儀器為Moxy近紅外光無線肌氧測試系統(tǒng)(美國)，測試部位為右側大腿股外側肌.

1.3.3 心肺適能與有氧耐力

VO2max、VC，其中VC的測試使用YYF-0008 電子肺活量測試儀完成，每位受試者吹3次，然后取平均值，VO2max由PFT Ergo運動心肺功能儀(意大利)及配套的功率自行車完成.

800/1000m及12min跑，其中800m為女生測試項目，1000m為男生測試項目，12min跑為男女共測項目.800/1000m、12min跑均在受試者被告知試驗目的的前提下測試，其中12min跑測試時受試者穿戴Polar團隊心率遙測儀(芬蘭)在12min時間內(nèi)所跑的最遠距離.800/1000m測試時，每位受試者由三位試驗人員同時手持秒表計時，取平均值作為測試成績.

1.4 統(tǒng)計學方法

使用SPSS 25.0對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，組內(nèi)的前后比較采取用配對樣本t檢驗，組間比較采用獨立樣本t檢驗，相關性比較運用皮爾遜相關分析檢驗，P<0.05表示差異顯著.

2 結果

2.1 兩組受試者試驗前后體成分的變化

試驗后，體重、體脂率、BMI呈現(xiàn)出組間和時間交互作用(P<0.05)，試驗后運動組各指標較試驗前和對照組均顯著下降(P<0.05)，如表3所示：

表3 兩組受試者試驗前后體成分的比較(x±s，n=28)

2.2 兩組受試者試驗前后肌氧飽和度的變化

試驗前后，SmO2、氧合蛋白、還原蛋白呈現(xiàn)出組間和時間交互作用(P<0.05).試驗后，運動組SmO2、氧合蛋白顯著高于試驗前和對照組(P<0.05)，

還原蛋白顯著低于試驗前和對照組(P<0.05)，如表4所示.

表4 兩組受試者試驗前后肌氧指標的變化

2.3 兩組受試者試驗前后心肺適能的變化

試驗前后，VO2max相對值、VC、12min跑距離、800/1000m用時具有組別和時間的交互作用(P<0.05)；試驗后，運動組VO2max相對值、VC、12min跑距離顯著高于試驗前及對照組(P<0.05)，800/1000m用時顯著低于試驗前及對照組(P<0.05)，如表5所示.

表5 兩組受試者試驗前后心肺適能指標的變化(x±s，n=28)

2.4 SmO2與耐力運動表現(xiàn)的相關性分析

由表6可知，SmO2與800/1000m呈負相關(P>0.05)，與12min跑距離呈正相關(P<0.05).

表6 SmO2與耐力運動表現(xiàn)的相關性分析

3 討論

3.1 12周FATmax強度運動對肥胖大學生體成分的影響分析

近年來，我國中學生、大學生體質健康都不斷下滑，其中體力活動不足是重要的因素[6-7]，尤其是2020年上半年新冠疫情期間線上教學使學生體力活動嚴重受限，學生體力活動的大幅度減少，導致肥胖發(fā)生急劇上升，身體素質大幅下滑，因此肥胖成為了新冠疫情的“后遺癥”.肥胖是誘導各種慢性病發(fā)生的獨立危險因子.與健康體重的受試者相比，超重患者的心血管疾病共患疾病風險增大2倍，I級肥胖風險增加5倍，II級和III級肥胖合并風險增加15倍[8]，而減重手術能降低肥胖患者59%主要的心血管事件發(fā)生風險[9].此外，肥胖還是導致大學生抑郁、自卑甚至自殺的重要因素.因此，后疫情時代大學生突出的肥胖問題將是影響身心健康的重要危險因子.研究證實，運動是健康、科學的減肥方式，能有效的降低心血管事件的發(fā)生風險，如每天30min的體力活動就能將心血管疾病發(fā)生的風險降低24%[10].雖然運動能通過減肥降脂降低心血管事件發(fā)生的風險，但最佳運動強度的制定一直以來都是影響運動減肥效果的難題.運動過程中隨著運動強度的增加，機體供能的方式會發(fā)生變化，并會出現(xiàn)最佳的脂肪氧化強度(FATmax強度)，該強度下運動減肥效果最佳.

目前，F(xiàn)ATmax強度在運動減肥、代謝性疾病患者康復等方面都有著重要的作用.研究表明，F(xiàn)ATmax強度運動能有效幫助9～10歲[11]、20～30歲[12]的肥胖人群實現(xiàn)減肥，并能顯著改善心肺機能和肌肉耐力.另外，國外的相關研究也表明，8～20周的FATmax訓練均能顯著降低肥胖受試者體重和體脂，同時還能增強肥胖者的心肺功能[13].此外，還有研究表明FATmax強度能通過減重降脂促進代謝性疾病、動脈硬化患者康復[14，15].本研究通過對肥胖大學生進行12周的FATmax運動干預，發(fā)現(xiàn)受試者體重、體脂及BMI均顯著下降，表明FATmax運動干預具有較好的減肥效果，是肥胖大學生實現(xiàn)科學減肥的有效方法.

3.2 12周FATmax強度運動對肥胖大學生SmO2的影響分析

SmO2是反映肌細胞需要氧-供氧平衡的指標，長期體育運動能改善機體供氧能力，提高SmO2.研究發(fā)現(xiàn)，16周瑜伽運動顯著提高女大學生肺活量、最大攝氧量及SmO2，促進有氧能力提升[15].另外，還有研究發(fā)現(xiàn)12周有氧運動能提高心肌梗死患者峰值攝氧量和SmO2，并降低運動過程中的SmO2下降幅度[16].本研究中，經(jīng)過12周FATmax強度運動干預后，受試者SmO2顯著提高，表明12周FATmax強度運動能顯著改善肥胖大學生肌肉攝氧能力，這與上述學者研究結果一致[15-16].此外，經(jīng)過12周的FATmax強度干預后，受試者VC，VO2max相對值顯著升高，800/1000m、12min跑成績均顯著改善，但VO2max絕對值未出現(xiàn)顯著變化.VO2max是評價心肺功能和有氧耐力的金指標，也是評定運動強度的重要指標.但VO2max受遺傳的因素較大，后天其他因素(如運動訓練)的可塑性較小，如體育運動提高VO2max的幅度僅為20%～30%.此外，VO2max與體重(肌肉量)也有著密切的關系.研究發(fā)現(xiàn)，VO2max與體重具有多重關系，尤其是對于肥胖群體，體重越大，VO2max絕對值就會越大，但單位體重的供氧量并不高，因此VO2max的絕對值并不能客觀的反映出機體的有氧耐力水平[17].VO2max相對值是VO2max絕對值與體重的比值，能反映出機體每公斤體重的攝氧能力.研究發(fā)現(xiàn)，1000m跑成績與相對最大攝氧量(VO2max)顯著正相關[18].此外，還有研究表明相對VO2max水平是決定5000m跑成績的關鍵因素[19].因此，VO2max的相對值更能反映出機體的有氧耐力表現(xiàn)，是評價有氧耐力表現(xiàn)較為客觀的指標.

雖然長期的有氧運動能提高機體SmO2，但目前SmO2主要用于運動強度和運動性疲勞的監(jiān)控[20-23]，較少應用于有氧能力的評定.最大攝氧量作為評價有氧能力的“金指標”，但存在測試復雜、測試儀器昂貴等問題，不能在大眾推廣普及，而近紅外光譜肌氧測試技術測試簡單方便，有利于在大眾推廣應用.在生理學基礎上，氧氣的供氧、能量物質的儲備、肌纖維的類型是影響有氧耐力的因素.SmO2反映了肌肉氧供和氧耗的動態(tài)平衡，是決定肌肉供氧能力和氧氣儲備能力的直接條件.SmO2越大說明肌細胞氧氣儲備能力越高，在運動過程中可以為肌纖維提供更多氧氣，為肌肉收縮提高更多的能量物質，因此SmO2與有氧耐力之間有著密切的關系，相關研究也證實了這一結論[24-26].蔡前鑫研究發(fā)現(xiàn)，SmO2與伸肌耐力指數(shù)、最大攝氧量、無氧閾攝氧量等有氧代謝能力指標之間存在明顯的相關性，可以用來反映機體有氧代謝能力[24].另外，還有研究發(fā)現(xiàn)皮劃艇運動員背闊肌、肱二頭肌和股外側肌峰值功率及200m、500m、1000m滑行用時與SmO2有著顯著的相關性，SmO2比VO2max更能預測皮劃艇運動員比賽成績[23].此外，還有研究發(fā)現(xiàn)SmO2、心臟結構、心臟結構、肺功能等是限制有氧項目青少年運動員VO2peak的主要因素[24].本研究，通過相關性分析發(fā)現(xiàn)，SmO2與肥胖大學生12min距離具有顯著的正相關，與800m/1000m具有負相關(P=0.056)，表明SmO2與肥胖大學生有氧能力的變化具的一致性，這與上述學者的研究結果一致.基于SmO2與肥胖大學生有氧能力的變化具有一致性，本研究認為SmO2在一定程度上可用于肥胖大學生有氧能力的評價，但該結論還有待于進一步研究證實.原因在于本研究主要以肥胖大學生為研究對象，而普通大學生SmO2與有氧能力的變化是否具有一致性有待于進一步研究明確.此外，本研究的樣本量偏少，需更大群體的樣本量支持支持這一結論.

4 結論

12周FATmax強度運動能顯著改善肥胖大學生體成分，提高SmO2及有氧耐力運動表現(xiàn)，SmO2在一定程度上可用于肥胖大學生有氧能力的評價.