空腹有氧運(yùn)動(dòng)介入肥胖和糖尿病研究進(jìn)展

盧江安 張艷琳 李智雁 藍(lán)天嶼

(云南師范大學(xué)體育學(xué)院 云南昆明 650500)

目前，肥胖已經(jīng)成為全球化的問(wèn)題，2020年世界衛(wèi)生組織正式把肥胖列為疾病。我國(guó)人民也深受肥胖的折磨，雖然過(guò)去幾十年的經(jīng)濟(jì)騰飛帶給了我國(guó)人民前所未有的物質(zhì)富足，但是健康觀念尚未深入人心，高油、高鹽的傳統(tǒng)飲食與運(yùn)動(dòng)的缺乏，導(dǎo)致了目前高血壓、糖尿病、腦卒中等慢性病在我國(guó)肆虐的現(xiàn)狀。我國(guó)糖尿病人群患病率從1980 年0.67%上升至2017 年12.8%，其中患病60 歲以上人群占比從4.3%上升至30%［1］，患病率增高的同時(shí)，老年人占比顯著上升，并且呈現(xiàn)年輕化趨勢(shì)，這已經(jīng)成為我國(guó)未來(lái)社會(huì)健康發(fā)展的隱患。目前，人們已經(jīng)充分認(rèn)識(shí)到運(yùn)動(dòng)對(duì)于改善肥胖和糖尿病的益處，有氧運(yùn)動(dòng)、抗阻運(yùn)動(dòng)、HIIT 高頻率間歇運(yùn)動(dòng)和專項(xiàng)運(yùn)動(dòng)等都已經(jīng)開(kāi)始逐漸被大眾接受，但抗阻運(yùn)動(dòng)和專項(xiàng)運(yùn)動(dòng)需要專業(yè)場(chǎng)地、器械與專業(yè)的教練指導(dǎo)，成本相對(duì)較高，并不是所有人都能夠接受；HIIT運(yùn)動(dòng)雖然有效，但需要良好的運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)，否則無(wú)法達(dá)到相應(yīng)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度并且會(huì)因?yàn)殄e(cuò)誤動(dòng)作造成運(yùn)動(dòng)損傷；有氧運(yùn)動(dòng)是大家公認(rèn)的安全有效減肥手段，能有效改善血脂、血壓、身體形態(tài)和空腹血糖等指標(biāo)。自從肥胖導(dǎo)致的健康問(wèn)題出現(xiàn)以來(lái)，加上人們對(duì)美的追求，研究者一直在運(yùn)動(dòng)干預(yù)肥胖領(lǐng)域進(jìn)行各種嘗試。

近些年，隨著健美運(yùn)動(dòng)的興起，空腹有氧運(yùn)動(dòng)被國(guó)內(nèi)一線健美運(yùn)動(dòng)員及健身愛(ài)好者當(dāng)做減少頑固脂肪的利器而廣受推崇，空腹爬樓、空腹橢圓儀等被作為賽前刷脂的一種高效減脂方式。此外，空腹有氧也是近些年國(guó)外體育圈及運(yùn)動(dòng)醫(yī)療界的研究熱點(diǎn)，尤其是在糖尿病患者的運(yùn)動(dòng)干預(yù)方面，對(duì)于其機(jī)制、分子、表象的研究越發(fā)深入、全面，該文希望綜合國(guó)內(nèi)外研究，對(duì)空腹有氧運(yùn)動(dòng)介入肥胖和糖尿病及相關(guān)代謝性疾病研究進(jìn)展現(xiàn)狀做出總結(jié)，對(duì)其減少肥胖與延緩糖尿病機(jī)制做出具體的描述，為以后的研究提供一定指導(dǎo)。

1 空腹有氧機(jī)制及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

空腹有氧運(yùn)動(dòng)一般是指在空腹?fàn)顟B(tài)下（8h）進(jìn)行跑步、爬樓等有氧運(yùn)動(dòng)。一般認(rèn)為，人體的三大供能系統(tǒng)維持著人體運(yùn)動(dòng)的能量消耗，在ATP-CP與糖酵解系統(tǒng)之后，有氧氧化系統(tǒng)會(huì)帶動(dòng)脂肪開(kāi)始參與供能，而在長(zhǎng)時(shí)間空腹?fàn)顟B(tài)下，機(jī)體由于無(wú)外源性能源物質(zhì)攝入，糖原消耗幾近完全，會(huì)優(yōu)先分解脂肪，此時(shí)在空腹?fàn)顟B(tài)下，身體對(duì)脂肪的利用率更高。近期研究也表明，餐后一小時(shí)甘油三酯的消耗僅有空腹有氧狀態(tài)燃脂效果的50%，空腹有氧狀態(tài)下可以釋放更高水平的血甘油、脂肪酸，激發(fā)出更高的脂質(zhì)代謝水平。

空腹有氧在國(guó)外的研究十分熱門，研究方向遍布分子、生理機(jī)制、表象等，而且正是由于過(guò)去研究發(fā)現(xiàn)的空腹有氧的益處，使得它在國(guó)外作為預(yù)防和治療高血壓、高血脂、冠心病、糖尿病等慢性疾病的健康有效方法已經(jīng)應(yīng)用得十分成熟。在動(dòng)物研究方面：麥謝爾等人［2］用12月大小的wister大鼠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)空腹?fàn)顟B(tài)下實(shí)驗(yàn)對(duì)象減重效果明顯大于對(duì)照組；Smyers 等人［3］特地用低脂肪氧化能力和高脂肪氧化能力的大鼠進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，雖然體重減輕沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但是空腹有氧運(yùn)動(dòng)組的大鼠“減脂肪”能力明顯大于喂食組，Real-Hohn［4］的研究也證實(shí)了空腹有氧組相較于對(duì)照組減脂肪能力更加優(yōu)秀。在人體表象及生理機(jī)制研究方面：Samarmar［5］召集了23 名健康志愿者并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)混合運(yùn)動(dòng)組和空腹有氧組相比于其余單項(xiàng)運(yùn)動(dòng)組減肥效果更好。其中，空腹運(yùn)動(dòng)組減脂效果優(yōu)于混合運(yùn)動(dòng)組，這與何夢(mèng)曉［6］對(duì)肥胖男性進(jìn)行6周空腹有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)取得的結(jié)果一致；Kristin 對(duì)61 名健康志愿者進(jìn)行了8 周的運(yùn)動(dòng)干預(yù)后發(fā)現(xiàn)，空腹有氧運(yùn)動(dòng)形成的飽腹感有利于長(zhǎng)期減肥，這對(duì)人們的長(zhǎng)期減肥具有指導(dǎo)性意義。此外，胃腸功能、饑餓和食欲調(diào)節(jié)激素對(duì)低強(qiáng)度的活動(dòng)不敏感，這提示人們?nèi)绻胍〉酶玫膶?shí)驗(yàn)效果需要進(jìn)行一定程度上的高強(qiáng)度刺激；Gillen 在對(duì)16 名志愿者實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行活檢，發(fā)現(xiàn)空腹訓(xùn)練組誘導(dǎo)線粒體的能力增加，檸檬酸合酶和β-羥基輔酶a脫氫酶的最大活性增加；發(fā)現(xiàn)空腹有氧能夠有效降低肥胖人群身體形態(tài)、血壓等指標(biāo)，還可增強(qiáng)脂肪氧化能力，從而有效改善健康水平。Nencioni 發(fā)現(xiàn)，空腹可以改變癌癥因子。研究發(fā)現(xiàn)，空腹有氧能夠有效降低肥胖人群血糖、血壓、血脂、胰島素抵抗水平。綜上，從人體身體成分和生理指標(biāo)的角度來(lái)看，空腹有氧已經(jīng)具備足夠的優(yōu)點(diǎn)，可以堅(jiān)持使用。

2 空腹有氧對(duì)肥胖及糖尿病的益處

2.1 改善胰島素敏感性和胰島素抵抗

空腹?fàn)顟B(tài)下的葡萄糖及胰島素的變化是一件非常有趣且值得研究的事情。近些年，國(guó)內(nèi)外大量研究表明，空腹有氧運(yùn)動(dòng)可以提高胰島素敏感性，不同強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)干預(yù)方式會(huì)對(duì)血糖和胰島素濃度產(chǎn)生顯著影響。在訓(xùn)練有素的自行車運(yùn)動(dòng)員中，發(fā)現(xiàn)在禁食狀態(tài)下，高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)期間血糖和胰島素濃度升高（在86%的VO2峰值時(shí)，高于無(wú)氧閾值）；相比之下，在中等強(qiáng)度耐力運(yùn)動(dòng)期間（在79%的氧峰值時(shí)，低于無(wú)氧閾值），禁食與進(jìn)食狀態(tài)下的血糖和胰島素濃度相當(dāng)。因此，運(yùn)動(dòng)期間血糖水平的變化，至少部分取決于運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。

眾所周知，高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)與更大的腎上腺素和生長(zhǎng)激素合成/釋放相關(guān)，這將刺激肝臟葡萄糖輸出。由于葡萄糖產(chǎn)量高于葡萄糖利用（在骨骼肌細(xì)胞中）度，在高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)（高于無(wú)氧閾值）期間，血糖濃度可能會(huì)增加，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與血糖濃度呈現(xiàn)正相關(guān)。

有氧運(yùn)動(dòng)激活白細(xì)胞介素6（IL-6）和腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK），葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（GLUT4-mRNA）被IL-6激活，從而降低血糖，達(dá)到降低胰島素抵抗的效果。郭吟通過(guò)對(duì)上海巔峰訓(xùn)練營(yíng)126名肥胖青少年進(jìn)行為期4 周的運(yùn)動(dòng)干預(yù)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)有氧運(yùn)動(dòng)可以有效改善肥胖兒童青少年的身體形態(tài)，改善脂代謝紊亂和胰島素抵抗，預(yù)防代謝綜合征。貴樹康用跑臺(tái)對(duì)老鼠進(jìn)行8 周有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)，發(fā)現(xiàn)有氧運(yùn)動(dòng)能夠降低血清中胰島素和IGF-1 的濃度，顯著改善胰島素抵抗小鼠的胰島素敏感性。孫敏發(fā)現(xiàn)，胰島素抵抗與細(xì)胞外基質(zhì)蛋白（EMC）有關(guān)；王正清等人對(duì)糖尿病患者進(jìn)行為期12周的有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)，發(fā)現(xiàn)12周有氧運(yùn)動(dòng)可以有效改善IGR人群高血糖、低胰島素敏感性、胰島素抵抗等代謝異常狀態(tài)，調(diào)節(jié)胰島β細(xì)胞的分泌功能，減少心血管疾病的危險(xiǎn)因素，使62.4%糖調(diào)節(jié)受損（IGR）患者血糖恢復(fù)正常。Joseph 對(duì)154 名超重者進(jìn)行的研究發(fā)現(xiàn)每周170min的鍛煉，相比于120min的鍛煉可以更好地提高胰島素的敏感性，且胰島素敏感性與久坐之間存在一定關(guān)系。

2.2 改善肥胖、糖尿病及自主神經(jīng)功能

糖尿病是我國(guó)目前最嚴(yán)重的慢性代謝疾病，目前糖尿病尚且無(wú)法根治，因此，它又被稱為慢性癌癥。缺乏運(yùn)動(dòng)和不健康的飲食造成了肥胖，引發(fā)了相關(guān)心血管疾病與胰島素抵抗，這被認(rèn)為是糖尿病的主要原因與危險(xiǎn)因素。運(yùn)動(dòng)是治療T2D 的輔助手段，有氧運(yùn)動(dòng)在改善血糖控制和胰島素抵抗的同時(shí)，可對(duì)自主神經(jīng)功能產(chǎn)生積極作用。有關(guān)運(yùn)動(dòng)對(duì)T2D空腹時(shí)自主神經(jīng)功能影響的研究主要集中在有氧運(yùn)動(dòng)且結(jié)論較為一致，即長(zhǎng)期中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)可改善T2D 心臟自主調(diào)節(jié)和壓力反射功能。國(guó)內(nèi)采取有氧運(yùn)動(dòng)和抗阻訓(xùn)練對(duì)2 型糖尿病患者空腹和葡萄糖負(fù)荷時(shí)進(jìn)行自主神經(jīng)功能的影響研究，發(fā)現(xiàn)有氧能力、Framingham危險(xiǎn)評(píng)分改善?？崭褂醒踹\(yùn)動(dòng)可以對(duì)糖尿病患者的治療產(chǎn)生積極效果與積極反饋。理論與實(shí)踐證明，空腹有氧給減肥帶來(lái)的益處要大于普通有氧訓(xùn)練。這也與2020 年Jospe［2］實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同，通過(guò)參與者長(zhǎng)達(dá)12 個(gè)月的自我監(jiān)督實(shí)驗(yàn)，空腹有氧相比進(jìn)食后有氧，參與者體重下降更為明顯，而且因?yàn)檫@項(xiàng)實(shí)驗(yàn)是患者自我監(jiān)督進(jìn)行的，因此，也從側(cè)面反應(yīng)它的可持續(xù)性。

此外，禁食狀態(tài)下的耐力運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練顯著改善了基礎(chǔ)肌肉脂肪運(yùn)輸和氧化能力，其證據(jù)是基礎(chǔ)肌肉脂肪酸轉(zhuǎn)位酶CD36（FAT/CD36）蛋白和脂肪酸結(jié)合蛋白（FABP）含量顯著增加，在這方面優(yōu)于進(jìn)食狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練。Alexandra 通過(guò)對(duì)10400 余名參與者進(jìn)行了Meta 分析，最后發(fā)現(xiàn)空腹有氧組人群脂肪氧化能力加強(qiáng)。肥胖人群由于長(zhǎng)期的大量超額飲食，導(dǎo)致腸胃對(duì)食物的敏感性降低。研究顯示，空腹有氧運(yùn)動(dòng)能夠提升腸胃敏感性，但小強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)并不能提升，高強(qiáng)度空腹運(yùn)動(dòng)可以增加組織氧供，同時(shí)導(dǎo)致活性氧產(chǎn)生增多。Stanford在進(jìn)行了糖尿病大鼠模型運(yùn)動(dòng)干預(yù)實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)相比于父代，母代的鍛煉尤其重要，母代的鍛煉可以顯著提高后代代謝能力，這種運(yùn)動(dòng)干預(yù)產(chǎn)生的良好葡萄糖耐受性可以通過(guò)母體向后代傳播，從而對(duì)抗肥胖和糖尿病。Michael 在對(duì)過(guò)往的研究進(jìn)行Meta 分析后得出，有氧鍛煉可以有效改善糖尿病病癥的結(jié)論。Alissa 對(duì)30 名肥胖患者進(jìn)行了12 周隨機(jī)有氧實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在耐力運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后，葡萄糖鈉共轉(zhuǎn)運(yùn)體2（SGLT2）受到抑制，空腹血糖升高，（SGLT2）抑制后胰島素敏感性升高，提示葡萄糖鈉共轉(zhuǎn)運(yùn)體2（SGLT2）影響了胰島素敏感性的提高。

有氧運(yùn)動(dòng)在改善血糖控制和胰島素抵抗的同時(shí)，可對(duì)自主神經(jīng)功能產(chǎn)生積極作用。長(zhǎng)期中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)可改善2 型糖尿?。═2D）心臟自主調(diào)節(jié)和壓力反射功能。國(guó)內(nèi)采取有氧運(yùn)動(dòng)和抗阻訓(xùn)練對(duì)T2D患者空腹和葡萄糖負(fù)荷時(shí)進(jìn)行自主神經(jīng)功能的影響研究，通過(guò)對(duì)873名肥胖學(xué)生與健康學(xué)生進(jìn)行了分組實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示高水平的心肺健康功能可以抵消高血脂帶來(lái)的危害，如果實(shí)在減不了肥，那提升心肺能力也許是個(gè)不錯(cuò)的選擇。Ferland 召集了10 名T2D 患者進(jìn)行隨機(jī)分組實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，空腹有氧運(yùn)動(dòng)組在實(shí)驗(yàn)后能量代謝產(chǎn)生了良好影響。2017 年，F(xiàn)ereshteh 等人［7］召集83 名非酒精性脂肪肝患者進(jìn)行空腹運(yùn)動(dòng)干預(yù)后發(fā)現(xiàn)空腹運(yùn)動(dòng)可以有效改善相關(guān)病癥。Su-Jong等人通過(guò)對(duì)美國(guó)108例參與者進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)樂(lè)觀的心理態(tài)度對(duì)胰島素抵抗產(chǎn)生了積極的效果，筆者猜想可能是心情愉悅時(shí)機(jī)體會(huì)產(chǎn)生某些激活胰島素功能的因素，如降低皮質(zhì)醇，增強(qiáng)抵抗性等。大量的研究表明，有氧運(yùn)動(dòng)可以降低肥胖人群及代謝疾病人群的胰島素抵抗，研究對(duì)象包括大學(xué)生、肥胖患者、早期糖尿病患者和老年糖尿病患者等均取得了良好的改善效果。Karen 在對(duì)職員制進(jìn)行空腹有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)全身葡萄糖耐量和胰島素敏感性得到了顯著改善。

肥胖人群心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)功能（ANS）的心率變異性產(chǎn)生了變化，心率變異性能夠反映神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)心臟的控制與調(diào)節(jié)作用，反應(yīng)心臟逐次竇性心搏之間和心動(dòng)周期的變異程度，該特征是人體神經(jīng)體液和心血管系統(tǒng)共同調(diào)節(jié)的結(jié)果。體重過(guò)大的肥胖者患心血管疾病、高血壓和2型糖尿病等慢性疾病的概率增加，死亡風(fēng)險(xiǎn)也高于正常體重者。肥胖者的自主神經(jīng)系統(tǒng)紊亂已成為健康領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)，研究發(fā)現(xiàn)，肥胖者體重增加10%，副交感神經(jīng)調(diào)節(jié)功能降低；而肥胖或超重者減重10%，副交感神經(jīng)功能提高，體重的增加，導(dǎo)致副交感神經(jīng)被抑制，交感神經(jīng)增強(qiáng)，心臟節(jié)律的平衡被打破，這很可能是由肥胖者自身自主神經(jīng)功能的紊亂引起的，是引發(fā)心血管疾病的重要原因。關(guān)玉明等人對(duì)青少年肥胖人群的心率變異性和迷走神經(jīng)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)心率變異性降低的人群，對(duì)應(yīng)的迷走神經(jīng)功能也隨之降低。高阿寧觀察了70 名肥胖兒童肥胖指數(shù)與心率變異性關(guān)系后發(fā)現(xiàn)，肥胖兒童可能會(huì)因?yàn)楦吒视腿ィ═G）而造成自主神經(jīng)損害。張京楊等人通過(guò)對(duì)260名肥胖兒童觀察后，發(fā)現(xiàn)肥胖兒童的脂質(zhì)代謝指標(biāo)含量與心率變異指標(biāo)、機(jī)體的脂質(zhì)細(xì)胞因子、機(jī)體的脂肪細(xì)胞因子等指標(biāo)均具有明顯的相關(guān)性。

綜上可見(jiàn)，肥胖兒童心率變異性和機(jī)體的脂質(zhì)代謝具有密切關(guān)聯(lián)，而機(jī)體的過(guò)度肥胖可以導(dǎo)致心臟功能的異常。研究表明，代謝影響著人體內(nèi)多種通路，Mark 在前人實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了一種假設(shè)，輕斷食能夠改善神經(jīng)反應(yīng)力和大腦健康，提升大腦應(yīng)對(duì)損傷和疾病的抵抗性。同時(shí)，基于以上長(zhǎng)期對(duì)飲食與大腦神經(jīng)方面的研究，他提出一個(gè)猜想，過(guò)度的食物攝入會(huì)損害某些與代謝相關(guān)的通路，從而影響人們的認(rèn)知與神經(jīng)功能。Mikhail 發(fā)現(xiàn)，拉帕霉素與空腹有氧運(yùn)動(dòng)結(jié)合可達(dá)到抗衰老效果。Jenna通過(guò)活檢發(fā)現(xiàn)，空腹訓(xùn)練誘導(dǎo)的線粒體能力增加，檸檬酸合酶和β-羥基輔酶a 脫氫酶的最大活性增加。

3 問(wèn)題及展望

空腹有氧運(yùn)動(dòng)在國(guó)外作為治療糖尿病及相關(guān)代謝性疾病、心血管疾病和肥胖的運(yùn)動(dòng)干預(yù)方法已經(jīng)十分普及，其運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與運(yùn)動(dòng)方式的選擇需要根據(jù)患者與受試者的具體情況與目的具體分析，患者可以進(jìn)行空腹跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)，也可以進(jìn)行室外空腹跑步或者散步，空腹爬樓對(duì)健康人而言也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。本身空腹有氧的優(yōu)點(diǎn)很多，諸如之前提到的高度密脂蛋白、腸胃敏感性、胰島素敏感性、低密度脂蛋白，血壓、血脂、胰島素抵抗、體脂率、腰圍等的降低。

除了具備眾多改善身體狀況的優(yōu)點(diǎn)外，空腹有氧的性價(jià)比也十分突出。經(jīng)濟(jì)方面，相比于抗阻和專項(xiàng)運(yùn)動(dòng)需要完整的場(chǎng)地與專業(yè)的器械，空腹有氧僅需要一臺(tái)簡(jiǎn)單的跑步機(jī)甚至家用單車就可以進(jìn)行；時(shí)間方面，早晨起后半小時(shí)也不會(huì)占據(jù)過(guò)多時(shí)間；強(qiáng)度方面，相較于其他的劇烈運(yùn)動(dòng)，更加適合老年人。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的空腹有氧研究較少，多引用國(guó)外研究，研究不夠深入，目前現(xiàn)有的研究集中在生理及表象層面，在分子及機(jī)制層面尚未進(jìn)行更多的研究，它的運(yùn)動(dòng)干預(yù)機(jī)制概念依舊模糊，希望在未來(lái)有更多的研究者可以進(jìn)行更多深入的研究。