低氧訓(xùn)練對肥胖患者應(yīng)激激素水平的影響

毛明瀟 綜述 李世云，2 審校

1.遵義醫(yī)科大學(xué)，貴州 遵義 563000；

2.成都大學(xué)附屬醫(yī)院，四川 成都 610036

低氧運(yùn)動是指患者暴露于低氧環(huán)境或者在低氧環(huán)境下進(jìn)行運(yùn)動鍛煉，如使用面罩呼吸或停留在低氧艙或低氧帳篷，吸入12%～15%氧濃度模擬2 600～4 300 m海拔，進(jìn)行暴露和鍛煉達(dá)到治療目的[1-2]的一種運(yùn)動治療。已有研究發(fā)現(xiàn)，低氧運(yùn)動作為一種應(yīng)激因素可以引起體內(nèi)包括促腎上腺皮質(zhì)激素(adreno corticotropic hormone，ACTH)、皮質(zhì)醇、促甲狀腺激素(thyroid stimulating hormone，TSH)、甲狀腺激素、去甲腎上腺素、腎上腺素、泌乳素在內(nèi)的多種應(yīng)激相關(guān)激素的改變，通過調(diào)節(jié)糖脂代謝發(fā)揮減重的作用，該文就低氧運(yùn)動對肥胖人群應(yīng)激激素水平的影響進(jìn)行綜述。

1 低氧運(yùn)動對ACTH、皮質(zhì)醇的影響

下丘腦-垂體-腎上腺皮質(zhì)系統(tǒng)是機(jī)體應(yīng)對外界刺激，維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的一個主要應(yīng)激系統(tǒng)。當(dāng)機(jī)體受到外來應(yīng)急刺激(如運(yùn)動、低氧)時，ACTH 增加，皮質(zhì)醇相應(yīng)增加。糖皮質(zhì)激素(皮質(zhì)醇)通過加強(qiáng)糖原、脂肪和蛋白質(zhì)的分解，為機(jī)體提供能量。HILL 等[3]對12 名18～30 歲適當(dāng)鍛煉的健康男性進(jìn)行研究，每天進(jìn)行強(qiáng)度分別為40%VO2max、60%VO2max或80%VO2max運(yùn)動30 min 共3 d。在運(yùn)動前休息30 min 和運(yùn)動結(jié)束后立即分別采集血標(biāo)本進(jìn)行激素水平測定，發(fā)現(xiàn)皮質(zhì)醇在60%VO2max強(qiáng)度的運(yùn)動中升高39.9%，在80%VO2max升高83.1%；ACTH 在60%VO2max強(qiáng)度的運(yùn)動中下降15.6%，在80%VO2max強(qiáng)度的運(yùn)動中下降17.2%，可見中高強(qiáng)度的運(yùn)動能夠明顯增加皮質(zhì)醇的分泌，這是因?yàn)檫\(yùn)動可以刺激下丘腦分泌促皮質(zhì)釋放激素(CRH)，CRH 刺激垂體前葉釋放ACTH，ACTH 刺激腎上腺皮質(zhì)釋放皮質(zhì)醇。但過高的皮質(zhì)醇水平會向垂體前葉發(fā)出減少ACTH 分泌的信號，進(jìn)而抑制ACTH 的分泌，同理，ACTH 和/或皮質(zhì)醇水平的增加可以向下丘腦發(fā)出信號，進(jìn)而減少CRH 的分泌。COOKE 等[4]對15 名健康人群(實(shí)驗(yàn)組9 名、對照組6 名)進(jìn)行研究，使其分別在11%O2的低氧環(huán)境和常壓常氧環(huán)境下進(jìn)行強(qiáng)度分別為40%VO2max(10 min)、50%VO2max(60 min)、60%VO2max(10 min)、70%VO2max(10 min)每天90 min 共3 d的運(yùn)動，在休息時(T1)、運(yùn)動前45 min(T2)、運(yùn)動后立即(T3)、運(yùn)動后60 min(T4)采集血樣，結(jié)果發(fā)現(xiàn)皮質(zhì)醇在T1 為(467±117)nmol/L，T2 為(477±166) nmol/L，T3 為(734±165) nmol/L，T4 為(632±207) nmol/L；常氧環(huán)境下皮 質(zhì)醇在T1 為(562±98) nmol/L，T2 為(397±80) nmol/L，T3 為(344±159) nmol/L，T4 為(363±117)nmol/L，表明與常氧運(yùn)動相比，低氧運(yùn)動所致皮質(zhì)醇水平升高更明顯。表明在低氧條件下進(jìn)行中高強(qiáng)度的運(yùn)動能夠引起皮質(zhì)醇的分泌增加。有研究提出，肥胖可能會導(dǎo)致皮質(zhì)醇水平的升高，這可能是因?yàn)橄虑鹉X-垂體-腎上腺軸(the hypothalamic pituitary adrenal axis，HPA or HTPA axis)的異常調(diào)節(jié)所致，也可能是某些外周因素所導(dǎo)致的[5-6]，但有研究卻發(fā)現(xiàn)肥胖患者體內(nèi)皮質(zhì)醇的反應(yīng)是降低的。GWENDOLYN等[7]對19名男性志愿者進(jìn)行研究，根據(jù)BMI將其分為正常組(BMI＜25 kg/m2)、1 度肥胖組(BMI 25～34.9 kg/m2)、2、3度肥胖組((BMI＞35 kg/m2)，使其進(jìn)行運(yùn)動強(qiáng)度為85%～95% 10RM (10-repetition maximum，最大反復(fù)次數(shù))的抵抗運(yùn)動。在運(yùn)動前、運(yùn)動中、運(yùn)動后、恢復(fù)期間(運(yùn)動后50 min、運(yùn)動后70 min、運(yùn)動后110 min)采集血樣，結(jié)果發(fā)現(xiàn)運(yùn)動前各組之間的皮質(zhì)醇水平無顯著差異，隨著時間的推移皮質(zhì)醇逐漸上升，2、3度肥胖組的皮質(zhì)醇水平始終低于1 度肥胖組和正常組，在運(yùn)動后70 min、運(yùn)動后110 min 2、3 度肥胖組的皮質(zhì)醇顯著低于1 度肥胖組和正常組。由此可見，正常人群與輕度肥胖患者皮質(zhì)醇水平的變化無顯著差異，中重度肥胖所表現(xiàn)出的總體較低的皮質(zhì)醇水平可能是由于肥胖個體中皮質(zhì)醇濃度長期較高和反應(yīng)減弱所導(dǎo)致的[8]。但是關(guān)于低氧運(yùn)動對肥胖患者ACTH、皮質(zhì)醇水平影響的相關(guān)文獻(xiàn)較少，還待進(jìn)一步研究。

2 低氧運(yùn)動對TSH、甲狀腺激素的影響

下丘腦-垂體-甲狀腺系統(tǒng)作為機(jī)體中重要的內(nèi)分泌系統(tǒng)之一，對應(yīng)激(如運(yùn)動)也會做出相應(yīng)的反應(yīng)，有研究表明，只要達(dá)到或大于運(yùn)動強(qiáng)度為最大耗氧量的60%(60%VO2max)或高于乳酸鹽閾值的短期分級運(yùn)動(≤20 min)就會導(dǎo)致TSH 水平升高[9-10]。隨著TSH升高，可以看到總T4(TT4)和游離T4(FT4)的增加，但是總T3(TT3)和游離T3(FT3)卻減少。CILOGLU等[9]對60 名20～26歲的男性運(yùn)動員進(jìn)行研究，使其通過強(qiáng)度分別為45%HRmax (運(yùn)動時間3 min)、70%HRmax(運(yùn)動時間3 min)和90%HRmax(運(yùn)動時間3 min)的運(yùn)動9 min，在運(yùn)動前、運(yùn)動后(每次運(yùn)動強(qiáng)度運(yùn)動3 min后打斷30 s取血樣)進(jìn)行激素測定，TSH、TT4和FT4在不同的運(yùn)動強(qiáng)度中均升高，TT3和FT3在輕度、中等強(qiáng)度運(yùn)動下持續(xù)升高，在高等強(qiáng)度運(yùn)動下降低。TSH、TT4和FT4的升高可能是由于運(yùn)動所導(dǎo)致的血液濃縮引起的，TT3 和FT3 的降低可能是因?yàn)門4 到T3 的轉(zhuǎn)換率降低或者靶組織對其攝取增加。PEERI等[11]對17名20～24歲的健康男性進(jìn)行研究，使其分別在1 200 m處(氧濃度為21%)、2 750 m處(氧濃度為15%)、3 250 m處(氧濃度為14%)和3 750 m處(氧濃度為13%)進(jìn)行運(yùn)動強(qiáng)度為70%HRmax 的跑步機(jī)運(yùn)動30 min，在運(yùn)動前、運(yùn)動后立即、運(yùn)動結(jié)束后1 h采集血樣進(jìn)行激素測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)T4在1 200 m處(常氧)和2 750 m高度時升高顯著，而TSH和T3 沒有顯著變化。關(guān)于TSH，在不同的研究中發(fā)現(xiàn)了TSH的下降[12-13]和上升[14-16]，這可能和缺氧的嚴(yán)重程度和持續(xù)時間有關(guān)，該研究中TSH沒有顯著變化，可能是因?yàn)槟M缺氧的程度不夠或運(yùn)動時間較短；關(guān)于甲狀腺激素，低氧作為應(yīng)激源可以促進(jìn)甲狀腺激素的升高，但具體機(jī)制仍未明確，可能是由于甲狀腺素結(jié)合球蛋白的結(jié)合親和力增加[17]，也可能是因?yàn)榕c氧氣需求增加相關(guān)的基礎(chǔ)代謝率(BMR)的增加。

雖然說運(yùn)動和低氧會影響TSH、甲狀腺激素水平的變化，但變化幅度并不大，對于肥胖患者來說亦是如此。KOUIDRAT 等[18]對34 例甲狀腺功能正常的肥胖患者進(jìn)行研究，使其進(jìn)行運(yùn)動強(qiáng)度為70%～80%HRmax 的運(yùn)動3 個月，在運(yùn)動前，運(yùn)動后(3 個月后)進(jìn)行激素測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)肥胖患者除了體質(zhì)量、體脂明顯降低外，TSH 和甲狀腺激素并沒有顯著變化，這在一定程度上說明了肥胖患者進(jìn)行減重治療并不會引起甲狀腺功能的顯著變化。但是低氧運(yùn)動對肥胖患者TSH和甲狀腺激素的影響還未可知。

3 低氧運(yùn)動對去甲腎上腺素、腎上腺素的影響

交感-腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)在機(jī)體應(yīng)激反應(yīng)中也發(fā)揮著重要作用，當(dāng)機(jī)體受到應(yīng)激時，交感神經(jīng)系統(tǒng)被激活，進(jìn)而刺激腎上腺髓質(zhì)釋放去甲腎上腺素、腎上腺素和多巴胺，使心率增快、心肌收縮力增強(qiáng)、心輸出量增加，提高中樞神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性，使機(jī)體適應(yīng)周圍環(huán)境的變化。WOODS等[19]對14名平均年齡在22～35歲的軍人進(jìn)行研究，使其在常壓常氧(NN)、常壓缺氧(NH)、低壓缺氧(HH)、真正高海拔(GHA)4種環(huán)境下分別進(jìn)行運(yùn)動強(qiáng)度為40%VO2max(5 min)、45%VO2max(5 min)、50%VO2max(5 min)、55%VO2max(105 min)的自行車運(yùn)動120 min，在運(yùn)動前(T0)、運(yùn)動后立即(T120)、運(yùn)動后2 h (T240)采集血樣，結(jié)果發(fā)現(xiàn)3種低氧環(huán)境下去甲腎上腺素、腎上腺素的靜息值(T0)均大于常壓常氧環(huán)境下去甲腎上腺素、腎上腺素的靜息值(T0)，且運(yùn)動后激素水平升高更明顯，這些現(xiàn)象在GHA環(huán)境下更為顯著。這說明運(yùn)動均會導(dǎo)致去甲腎上腺素、腎上腺素水平的升高，而低氧運(yùn)動所致激素水平的升高更加明顯；與模擬低氧環(huán)境(NH、HH)相比，真正的低氧環(huán)境(GHA)下激素水平的變化更加顯著。

去甲腎上腺素濃度是交感神經(jīng)活動的指標(biāo)，腎上腺素濃度是腎上腺髓質(zhì)反映的指標(biāo)[20]，兩者之間的變化可能存在著差異。MAZZEO等[21]對7名平均年齡在23 歲左右的健康男性進(jìn)行研究，使其分別在海平面、到達(dá)4 300 m(氧濃度為12%)的4 h 內(nèi)和到達(dá)4 300 m的21 d 后進(jìn)行運(yùn)動強(qiáng)度為50%VO2max的運(yùn)動45 min，共3 次，分別在運(yùn)動前、運(yùn)動后15 min、運(yùn)動后30 min和運(yùn)動后45 min 采集血樣，結(jié)果發(fā)現(xiàn)急性缺氧和慢性缺氧下去甲腎上腺素和腎上腺素的升高并不一致，兩者存在分離現(xiàn)象，在急性缺氧環(huán)境下運(yùn)動時，腎上腺素升高明顯，在慢性缺氧環(huán)境下運(yùn)動時，去甲腎上腺素升高明顯。這說明急性缺氧和慢性缺氧對去甲腎上腺素和腎上腺素水平的影響存在差異。有研究表明，與體質(zhì)量正常的人群相比，肥胖人群的交感神經(jīng)活性是較低的[22-26]。兒茶酚胺通過刺激腎上腺素受體b1 和b2 來促進(jìn)脂肪的分解，相反，兒茶酚胺通過刺激腎上腺素受體a2來抑制脂肪的分解[27]，肥胖人群脂肪組織不易分解可歸因于腎上腺素受體b1、b2的減少和a2受體的活性增加。HARANT等[28]對9名體質(zhì)量指數(shù)為(35.6±3.9)kg/m2范圍內(nèi)的肥胖人群進(jìn)行研究，使其進(jìn)行運(yùn)動強(qiáng)度為50%VO2的自行車運(yùn)動2 h，在運(yùn)動前、運(yùn)動60 min、運(yùn)動90 min、運(yùn)動120 min、運(yùn)動后20 min采集血樣，結(jié)果發(fā)現(xiàn)去甲腎上腺素、腎上腺素均顯著升高，并且發(fā)現(xiàn)在肥胖人群的脂肪細(xì)胞中運(yùn)動誘導(dǎo)腎上腺素受體b1 活性增強(qiáng)，脂肪分解作用顯著增加。雖然肥胖人群中腎上腺素受體b1活性增強(qiáng)，脂肪分解作用增加，但其活性仍低于體質(zhì)量正常人群。JABBOUR 等[23]對31 名未成年男性進(jìn)行研究，將其分為肥胖組(9名)、超重組(11名)、體質(zhì)量正常組(11名)三組，讓其進(jìn)行短跑運(yùn)動，在休息時、熱身后10 min、運(yùn)動后立即和運(yùn)動后20 min 采集血樣，結(jié)果發(fā)現(xiàn)3 組中腎上腺素、去甲腎上腺素均升高，體質(zhì)量正常組所測得的腎上腺素、去甲腎上腺素水平在“運(yùn)動后立即”這個時間點(diǎn)顯著高于肥胖組和超重組。這說明在肥胖人群體內(nèi)腎上腺素、去甲腎上腺素的反應(yīng)較為遲鈍，其中一個原因可能是皮質(zhì)醇濃度在肥胖人群中較高，而皮質(zhì)醇在一定程度上對腎上腺素的活性具有減弱作用；另一個原因可能是脂肪組織所分泌的細(xì)胞因子與兒茶酚胺的減少有關(guān)。關(guān)于低氧運(yùn)動對肥胖患者去甲腎上腺素、腎上腺素水平的影響等研究較少。

4 低氧訓(xùn)練對泌乳素的影響

泌乳素由腦垂體分泌，在促進(jìn)泌乳、性激素分泌方面發(fā)揮著重要作用，除此之外，泌乳素還參與應(yīng)激反應(yīng)，在應(yīng)激狀態(tài)下，血中泌乳素濃度升高，且往往與ACTH的增高一起出現(xiàn)。有關(guān)運(yùn)動對泌乳素的研究結(jié)果較一致，大多數(shù)研究均發(fā)現(xiàn)運(yùn)動訓(xùn)練會導(dǎo)致泌乳素水平的增高，其增加幅度與體力活動強(qiáng)度成正比，有研究發(fā)現(xiàn)，劇烈的高強(qiáng)度無氧運(yùn)動(即高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練)導(dǎo)致的催乳素反應(yīng)比低強(qiáng)度有氧運(yùn)動強(qiáng)[29]。泌乳素分泌的高峰一般出現(xiàn)在運(yùn)動結(jié)束后。DALY等[30]對22名平均年齡為24歲左右的男性運(yùn)動員進(jìn)行研究，讓其進(jìn)行VO2max的增加速度≤0.15 L/min的運(yùn)動，直至自覺疲勞(約84.3 min)而停止，分別在運(yùn)動前(B0)、運(yùn)動后立即(F0)、運(yùn)動后30 min (F30)、運(yùn)動后60 min(F60)、運(yùn)動后90 min(F90)、距B0 24 h 時(P24)采集血樣，結(jié)果發(fā)現(xiàn)泌乳素在F0 達(dá)到高峰(25 μg/L)，表明泌乳素在“運(yùn)動后立即”這一時間點(diǎn)水平最高。低氧環(huán)境下運(yùn)動所致泌乳素水平的變化與在海平面進(jìn)行運(yùn)動所致泌乳素水平的變化有不同之處。KNUDTZON等[31]對10 位健康女性進(jìn)行研究，使其分別在海平面、模擬海拔2 438 m、3 658 m和4 572 m的低氧艙里進(jìn)行運(yùn)動強(qiáng)度為44.9%～65.6%VO2max的亞最大運(yùn)動(submaximum exercise) 10 min，完成后再進(jìn)行最大運(yùn)動(maximum exercise) 3～5 min，分別在靜息時、最大運(yùn)動后立即、最大運(yùn)動后20 min時采取血樣，結(jié)果發(fā)現(xiàn)低氧環(huán)境下的靜息泌乳素水平要低于常氧環(huán)境下的靜息泌乳素血清水平，在3 658 m和4 572 m達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，運(yùn)動可以促使泌乳素分泌增加，并在“最大運(yùn)動后20 min”這個時間點(diǎn)達(dá)到最高水平。由此可見，低氧環(huán)境可以抑制靜息時泌乳素的釋放，但是低氧運(yùn)動后泌乳素的升高要大于常氧運(yùn)動。泌乳素在運(yùn)動結(jié)束后繼續(xù)升高，這個結(jié)果與DALY 等[30]的研究相矛盾，這可能是因?yàn)槿绻\(yùn)動強(qiáng)度足夠大，但是持續(xù)時間很短，則催乳素峰值反應(yīng)可能會在運(yùn)動結(jié)束后一段時間內(nèi)發(fā)生。有關(guān)運(yùn)動與肥胖患者泌乳素水平的相關(guān)研究較少，但有研究指出肥胖患者體內(nèi)的泌乳素釋放機(jī)制是受損的，這可能與下丘腦-垂體系統(tǒng)的功能障礙有關(guān)[32-33]。

5 結(jié)語

總之，運(yùn)動和低氧均會引起機(jī)體應(yīng)激激素水平的變化，與常氧環(huán)境下的運(yùn)動訓(xùn)練相比，低氧下的運(yùn)動訓(xùn)練所致應(yīng)激激素水平的變化更明顯，但大部分研究均是針對健康人群而言。與體質(zhì)量正常的人群相比，肥胖患者應(yīng)激激素對應(yīng)激源的反應(yīng)活性相對較低。眾多研究發(fā)現(xiàn)低氧療法在減重方面有著較為明顯的效果[34-36]，但關(guān)于低氧運(yùn)動影響肥胖患者應(yīng)激激素水平變化的研究相對較少，其減重具體機(jī)制尚不明確。低氧訓(xùn)練對肥胖患者應(yīng)激激素水平的影響可能是低氧療法減重的重要機(jī)制，尚待進(jìn)一步研究。