肥胖与心血管疾病(cardiovascular diseases,CVDs)发生风险增加密切相关,尤其是儿童青少年肥胖严重影响成年后CVDs发生风险｡儿童青少年中心性肥胖(腹部脂肪堆积)与脂蛋白浓度､C-反应蛋白(C-reactive protein,CRP)水平､胰岛素抵抗(insulin resistance,IR)的增加以及动脉硬化和血压(blood pressure,BP)升高等心血管风险高度相关｡对于儿童青少年而言,最大摄氧量(maximal oxygen consumption,VO_2max)是衡量其心血管功能和健康体适能的一个重要指标｡VO_2max越大,心血管功能越好,随之,身体健康水平会越强｡以VO_2max为基础的心肺适能和体脂率(body fat rate,BFR)是反映身体健康的主要指标,而儿童青少年肥胖在引起血压升高和CVDs同时,也会对VO_2max带来影响｡运动训练可以改善身体成分,并降低CVDs风险,如降低肥胖儿童青少年的BFR和总胆固醇水平等｡同时,也通过增加VO_2max增强了肥胖儿童青少年的心肺适能｡表明运动干预对于改善肥胖和增强心肺适能具有重要影响｡前期研究大多集中在肥胖儿童青少年,而对其血压水平考虑不多,特别是对于高血压前期肥胖女青少年而言,没有进行在组合运动干预下身体成分､心血管风险因素及心肺适能变化的相关研究｡本研究目的是通过12周组合运动干预,来探讨运动干预对高血压前期肥胖女青少年身体成分､心血管风险因素及心肺适能的影响｡

1.1 研究对象

于2022年5—7月在山东曲阜市教育体育局和明德学校老师协助下,对14~16岁女生进行体格健康检查,共筛查出符合条件的肥胖女青少年48名,在48名女生不知情前提下运用随机数字表法分为试验组(24名)和对照组(24名)｡试验组因有2名女生不同意参与运动干预,另2名女生具有运动禁忌证,最后纳入20名女生｡

纳入标准:

(1) 年龄为14~16岁;

(2) 属于高血压前期[收缩压(systolic blood pressure,SBP)120~140mmHg(1mmHg=0.133 kPa),舒张压(diastolic blood pressure,DBP)80~90 mmHg];

(3)肥胖腰围(waist circumference,WC)>80 cm 和BMI>+2SD];

(3) 在过去6个月内每周课外体育活动时间<1h;

(4) 无心理疾病或者不适;

(5) 自愿参加本研究｡

排除标准:

(1) 有心血管､肺､肾上腺､垂体和甲状腺疾病;

(2) 对参与运动产生负面影响的肌肉骨骼损伤;

(3) 月经用药和体育锻炼异常;

(4) 有长期运动健身习惯;

(5) 各种运动禁忌证｡

所有参与者和监护人在研究前签署了书面知情同意书,并填写《基本情况问卷调查表》《运动风险筛查PARQ问卷》和《运动测试禁忌证排查表》,本研究已通过江苏师范大学伦理委员会审查(H2023-014)｡

1.2 研究方法

首先对所有受试者进行基线水平测试,主要包括身高､体质量､BFR､瘦体质量､血压､空腹血糖(fasting plasma glucose,FPG)､胰岛素及WC等｡试验组的整个干预过程持续12周,包括跳绳运动干预和跆拳道运动干预,而对照组在整个12周中不进行任何运动干预和其他饮食或者药物干预｡运动干预均在专业人员的监督和指导下开展｡受试者分别在12周运动干预前和运动干预后,禁食一夜后于次日早上8:00~9:00采集空腹静脉血进行实验室指标检测｡建议受试者保持原有的睡眠和休息方式,并且不允许服用任何药物和兴奋剂｡

1.3 运动干预方案

基于既往文献研究确定组合运动干预方案｡组合运动干预方案主要包括跳绳干预和跆拳道干预,每周训练5次(周一~周五,课外活动时间),每次训练50min;其中,周一､周三和周五进行跳绳训练干预,周二和周四进行跆拳道运动干预｡在所有的运动过程中,为了维持预期的训练强度,受试者心率(heart rate,HR)使用可穿戴的Polar心脏监测器(Electro Oy,Kempele,Finland)进行监测｡

1.3.1 跳绳运动干预分为热身(5min)､主要跳绳环节(40min变化跳绳)和放松运动(5min)｡热身和放松运动主要进行拉伸､散步和慢跑等运动｡在主要跳绳环节,共进行3个阶段的跳绳练习:第一阶段在第1~4周进行,主要进行单人跳绳练习(并步跳､开合跳､开合交叉跳､剪刀跳､跑步跳及踢毽式跳);第二阶段在第5~8周进行,主要进行双人跳绳练习(带人跳､同摇单双混合跳､同摇换位跳､胯下换手跳及同步单摇);第三阶段在第9~12周进行,主要进行多人跳绳练习(原地跳长绳､彩虹､两只小蜜蜂､乘风破浪及天罗地网)｡

采用Borg主观用力感觉评定量表(Rate of Perceived Exertion,RPE)评分(6~20分)和心率储备(heart rate reserve,HRR)对跳绳运动强度进行监测｡跳绳运动项目的强度每4周递增一次:第1~4周为RPE评分11~12分和HRR 40%~50%,第5~8周为RPE评分13~14分和HRR 51%~60%,第9~12 周为RP 评分15~16分和HRR61%~70%｡其中,RPE×10 即为相应的HR,而HRR=训练强度百分比×(最大HR-安静HR)+ 安静HR｡

1.3.2 通过跆拳道专家的示范和指导进行跆拳道运动干预｡依次进行热身､主要跆拳道运动和放松运动｡热身和最后放松阶段主要进行拉伸训练(各5min),跆拳道主体训练包括以下3个阶段(40min):第一阶段在第1~4周进行,主要进行跆拳道基本知识礼仪规范､精神,前踢､横踢､后踢､品势《太极一章》训练,同时进行腰腹力量､下肢力量､上肢力量及综合力量训练(10次×4组);第二阶段在第5~8周进行,主要进行跆拳道基本知识礼仪规范､精神,前踢､横踢､后踢､勾踢､下劈､品势《太极一章》训练,同时进行腰腹力量､下肢力量､上肢力量及综合力量训练(10次×4组);第三阶段在第9~12周进行,主要进行跆拳道基本知识礼仪规范､精神,下劈､勾踢､高位横踢､后踢､旋风踢､后旋踢､品势《太极一章》训练,同时进行腰腹力量､下肢力量､上肢力量及综合力量训练(10次×4组)｡

采用RPE评分和HRR对跆拳道运动强度进行监测,具体操作流程与跳绳运动强度检测相似｡

1.4 形态学特征及身体成分测量

受试者赤脚测量身高(cm)并精确到0.1cm,同时测量体质量(kg)｡受试者在测试前将身上的配饰､手表等摘下,脱去鞋袜尽量穿着轻便;测试时要求受试者双眼平视前方,自然站立在测试仪上｡计算其BMI,BMI=体质量/身高2(kg/m²)｡根据WHO标准,本研究中的受试者被归类为肥胖(BMI≥25.0kg/m²)｡测量受试者WC,并精确到0.1cm｡采用人体成分分析仪生物电阻抗分析测量身体成分,在测试前,要求受试者提前排便,穿着轻便衣服,脱去饰品(特别是贴身金属饰品),保持安静｡先对仪器平台和手柄消毒,让受试者用生理电解纸擦手､擦脚后赤脚站在仪器平台电极接触面上｡同时记录体质量､BFR和瘦体质量｡

1.5 血压与心血管风险因素检测

受试者静坐休息后,用自动电子血压计(HEM-7113 INT,Omron Corp.)测量其静息SBP和DBP,重复测量两次并取其平均值为静息SBP和DBP,每次测量时SBP与DBP的差值为脉压(pulse pressure,PP)｡受试者禁食一夜后,于次日早上8:00~9:00采集空腹静脉血,放入含有乙二胺四乙酸(EDTA)的试管中,离心15 min,血浆置于-80℃冰箱保存待分析,使用提供的试剂,按照生产商每个样品的说明进行操作｡使用葡萄糖紫外试剂盒检测FPG水平,采用酶联免疫吸附法测定血清胰岛素,胰岛素抵抗指数(homeostatic model assessment of insulin resistance,HOMA-IR),HOMAIR=空腹胰岛素(μU/mL)×FPG(mg/dL)/405｡

1.6 心肺耐力检测

用20m折返跑试验检测受试者的VO_2max,受试者热身后站在20m折返跑起跑线上,按照Leger的负荷方案,由慢到快在20m区间内进行折返跑,受试者从一个标记跑到对面20m处,按照预先录制好的音频,音乐节奏以每分钟为1级(等级=1),初始速度设定为8.5km/h,然后随着音乐节奏每增加1级,跑速增加0.5km/h｡当受试者不能维持音乐节奏所设定的速度而中途停止运动,或者受试者连续2次不能在音乐响起之前到达20m终端线,终止测试,以单程20m记录为1次(Lap),记录受试者最大完成次数(Laps)｡测试时受试者均佩戴Polar心率表(polarV800型),以监控实时HR变化｡通过公式计算最大跑速(maximal aerobic speed,MAS)和VO_2max:MAS=8+0.5×等级,VO_2max=31.025+3.238×MAS-3.248×年龄+0.1536×MAS×年龄｡

1.7 统计学方法

采用 SPSS 19.0 统计学软件对数据进行统计分析｡符合正态分布的计量资料以(x-±s)表示,组间比较采用独立样本t检验,组内两个时间点比较采用配对t检验｡以 P<0.05 为差异有统计学意义｡

2.1 对照组和试验组女生一般特征比较

两组女生年龄､身高､体质量比较,差异无统计学意义(P>0.05),见表1｡

2.2 对照组和试验组女生BFR､WC和BMI比较

组间比较:干预前,两组女生BFR､WC､BMI比较,差异无统计学意义(P>0.05)｡干预后,试验组女生BFR､WC低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);两组女生bmi比较,差异无统计学意义(p>0.05),见表2｡

组内比较:对照组女生干预前后BFR､WC､BMI比较,差异无统计学意义(P>0.05)｡试验组女生干预前后BMI比较,差异无统计学意义(P>0.05);与干预前相比,试验组女生干预后BFR､WC降低,差异有统计学意义(P<0.05),见表2｡

2.3 对照组和试验组女生血压比较

组间比较:干预前,两组女生 SBP､DBP､PP 比较,差异无统计学意义(P>0.05)｡干预后,试验组女生SBP､DBP低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);两组女生pp比较,差异无统计学意义(p>0.05),见表3｡

组内比较:对照组女生干预前后SBP､DBP､PP比较,差异无统计学意义(P>0.05)｡与干预前相比,试验组女生干预后SBP､DBP､PP降低,差异有统计学意义(P<0.05),见表3｡

2.4 对照组和试验组女生FPG､胰岛素､HOMA-IR比较

组间比较:干预前,两组女生FPG､胰岛素､HOMA-IR比较,差异无统计学意义(P>0.05)｡干预后,试验组女生FPG､胰岛素､HOMA-IR均低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05),见表4｡

组内比较:对照组女生干预前后FPG､胰岛素､HOMA-IR比较,差异无统计学意义(P>0.05)｡与干预前相比,试验组女生干预后FPG､胰岛素､HOMAIR均降低,差异有统计学意义(P<0.05),见表4｡

2.5 对照组和试验组女生 Laps､MAS､VO_2max 比较

组间比较:干预前,两组女生Laps､MAS､VO2max比较,差异无统计学意义(P>0.05)｡干预后,试验组女生Laps､MAS､VO2max均高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05),见表5｡

组内比较:对照组女生干预前后Laps､MAS､VO2max比较,差异无统计学意义(P>0.05)｡与干预前相比,试验组女生干预后女生 Laps､MAS､VO2max均升高,差异有统计学意义(P<0.05),见表5｡

2.6 肥胖女青少年 BFR､WC 与 VO_2max 的相关性分析

相关性分析结果显示,肥胖女青少年BFR､WC与VO2max呈负相关(r=-0.55,P<0.001;r=-0.41,P<0.001),见图1､2｡

目前,CVDs发病率非常普遍,尤其在低收入和中等收入国家,CVDs发病率更高｡引发CVDs的风险因素较多,主要包括吸烟､缺乏运动､不健康饮食､超重或肥胖､酗酒､高血压､糖尿病和血脂异常等｡其中,超重或肥胖与CVDs之间的关系日益引起关注｡GOH等研究认为,超重或肥胖是目前诱发死亡的主要因素之一,约占缺血性心脏病死亡人数的23%｡随着生活方式的改变,超重或肥胖儿童青少年数量越来越多,并且,超重或肥胖儿童青少年心脏代谢风险比健康体质量人群更为常见｡一般情况是超重或肥胖程度越严重,高密度脂蛋白胆固醇水平越低､SBP和DBP越高､三酰甘油和糖化血红蛋白水平升高风险就越大,这表明儿童青少年超重或肥胖能够在一定程度上增加其心脏代谢风险｡也有研究发现,2型糖尿病患者同时也存在肥胖､IR､高血糖､血脂异常､高血压､异位脂肪沉积和炎症等代谢风险因素,并且这些代谢风险因素也容易引起CVDs发生｡进一步表明超重或肥胖和2型糖尿病以及CVDs之间存在密切关联｡

目前,全球范围内肥胖儿童青少年数量急剧增加,其中,5~19岁儿童青少年肥胖患病率增加了约8倍,2~4岁儿童肥胖患病率增加了约1倍｡儿童青少年超重或肥胖能够诱发多种并发症风险发生,其中,有1/3儿童青少年存在IR风险,2/3儿童青少年存在非酒精性脂肪性肝炎(NAFLD)风险,高血压患病风险也增加了近5倍｡此外,儿童青少年肥胖还会诱发诸如行为和心理问题､骨组织疾病和睡眠呼吸暂停等并发症风险｡REILLY等研究进一步证实,儿童青少年肥胖更容易引起血脂异常､高血压､IR和代谢综合征以及CVDs等｡进一步研究发现,多达3/4超重或肥胖儿童青少年在成年后仍会发生超重或肥胖｡因此,改善儿童青少年超重或肥胖对CVDs风险预防具有积极意义,因为儿童青少年肥胖与成年后CVDs死亡风险的增加密切相关｡

肥胖儿童青少年代谢综合征患病率较高,其中儿童青少年肥胖与IR之间具有很强的关联性,儿童青少年较高IR与其代谢综合征患病风险增加密切相关,并且IR增高被看作是2型糖尿病发生的一个危险因素｡有研究发现,IR是2型糖尿病和动脉粥样硬化的重要风险因素,并与高血压､肥胖和血脂异常程度密切相关｡儿童2型糖尿病是IR不断发展的后续结果,主要由潜在的遗传易感性､过度饮食､持续快速体质量增加和不良生活方式所影响的｡VALAIYAPATHI等研究也发现,由超重或肥胖所引起的IR是导致2型糖尿病发生的单一风险因素,因此,控制儿童青少年肥胖对于抑制其IR的发展乃至2型糖尿病的发生至关重要｡研究进一步证实,肝脏､肌肉和 β 细胞中脂肪的过量堆积会增加这些器官的IR,同时,肥胖儿童心肌细胞内脂质含量增加,也会加重心肌IR｡研究也发现,超重或肥胖程度的减轻在IR降低过程中发挥了主要作用｡因此,通过减少儿童青少年腹部肥胖,可能对降低IR具有一定促进作用,从而能够减少肥胖儿童青少年患2型糖尿病的风险｡

本研究发现,12周组合运动训练后,高血压前期肥胖女青少年的BFR和WC明显减少,同时,HOMAIR也明显降低｡本研究中肥胖女青少年脂肪水平减少和随之HOMA-IR的降低,表明肥胖女青少年腹部脂肪量的减少可能在IR的降低中发挥了重要作用,这与之前的研究结果一致｡前期有研究发现,抗阻运动结合有氧运动训练能够有效减轻肥胖青春期女孩腹部脂肪｡SUNG等研究也发现,12周的跳绳运动能够明显减轻青春期女孩的腹部脂肪｡KIM等深入研究发现,12周的跳绳训练不但能够降低青春期女孩腹部肥胖水平,还能明显降低HOMA-IR｡本研究还发现,12周组合运动训练后,FPG和胰岛素水平也明显降低,FPG水平的降低可能在胰岛素敏感性的改善中发挥了重要作用｡这与之前的一项研究结果相吻合,该研究认为FPG水平的升高与胰岛素敏感度的降低密切相关,或许是FPG水平的升高进一步引起了IR增加,从而降低了胰岛素敏感性｡以上研究表明,组合运动干预能够减少肥胖女青少年的腹部脂肪及降低HOMA-IR,通过增加胰岛素敏感性从而减少了患2型糖尿病的风险｡

有研究发现,在8~13岁预先诊断为原发性高血压的儿童中大约1/5的儿童患有高血压,并且超重或肥胖儿童高血压患者数量更多,提示儿童超重或肥胖与高血压之间关系密切｡同时,儿童青少年肥胖程度和IR增加之间也存在密切关联,研究表明,儿童青少年肥胖和高血压以及IR之间存在高度相关性,儿童青少年时期的血压升高与成年后的高血压患病率密切相关,因此,早期干预儿童青少年高血压对预防成年后高血压具有积极意义｡除了药物干预治疗高血压外,体育运动也能够明显改善儿童青少年高血压,有效缓解儿童青少年高血压患病率｡KIM等研究发现,12周跳绳运动能够有效减轻肥胖青少年的血压水平｡YANG等研究也发现,运动干预能够降低肥胖儿童青少年的SBP和DBP水平｡本研究结果显示,对于试验组而言,无论是与干预前相比较,还是与对照组相比较,试验组12周组合运动干预后SBP均明显降低,其幅度达将近7mmHg｡前期研究也发现,血压降低2mmHg在临床上就能对CVDs预防产生重要影响｡提示12周组合运动干预能够降低高血压前期肥胖女青少年的CVDs风险｡LEITÃO等研究发现,组合运动干预能够使老年高血压女性SBP下降5.37%,DBP下降5.67%｡并且也有研究发现,运动干预在减少高血压人群腹部脂肪量的同时,也能在一定程度上起到降低肥胖高血压人群血压的作用｡进一步研究发现,跳绳运动干预能够明显改善高血压前期肥胖女青少年SBP(约6mmHg)､腹部脂肪水平等,SBP的降低可能是因为跳绳运动干预明显改善了脂肪组织产生的脂肪炎症性因素和一氧化氮生物利用度｡因此,鉴于腹部肥胖､高血压及CVDs间的关系,减少腹部肥胖可能是降低肥胖儿童青少年血压和降低成年后高血压等CVDs风险的一个治疗靶点｡

对于儿童青少年而言,VO_2max是衡量其心血管功能和健康体适能的一个重要指标｡VO2max越大,心血管功能越好,随之,身体健康水平会越高｡以VO_2max为基础的心肺适能和以BFR为核心的身体成分是重要的健康指标,而儿童青少年肥胖在引起血压升高和CVDs风险同时,也会对其VO_2max带来影响｡SMOUTER等进一步研究发现,儿童青少年的BFR越大,其VO_2max会越小,表明儿童青少年的VO_2max与其BFR呈负相关｡本研究结果也发现,高血压前期肥胖女青少年的BFR和VO_2max呈负相关,WC和VO_2max也呈负相关｡因此,对于肥胖儿童青少年而言,减少其BFR,尤其是腹部脂肪水平,能够在一定程度上增加其VO_2max,从而也能够增强心肺适能和身体健康水平｡LUCAS等研究发现,12周的运动干预能够明显降低肥胖儿童的脂肪水平,同时,也通过增加其VO_2max增强了肥胖儿童的心肺适能｡表明运动干预对于改善儿童青少年肥胖和增强心肺适能具有重要影响｡本研究发现,与干预前相比,试验组12周组合运动干预后Laps､MAS和VO_2max明显增加;试验组12周组合运动干预后Laps､MAS和VO_2max也明显高于对照组,与前期研究结果相吻合｡表明运动干预在降低肥胖儿童青少年脂肪水平同时,也明显增强了其VO_2max水平和运动能力,此外,也能够进一步改善心血管代谢风险因素｡以上研究表明,对于肥胖青少年而言,其脂肪水平的高低能够影响其VO_2max,通过组合运动干预能够进一步改善肥胖青少年脂肪水平,从而增强其心肺适能和运动能力｡

综上所述,12周组合运动干预可降低肥胖女青少年的BFR､WC､SBP､FPG､胰岛素及HOMA-IR,而使其VO_2max明显增加｡组合运动干预通过降低肥胖女青少年的脂肪水平进一步改善了其身体成分和心血管风险因素,从而也增加了其心肺适能｡在对肥胖儿童青少年运动干预过程中,不宜采取统一的､千篇一律的干预方式,建议要根据肥胖儿童青少年的年龄特点､身心发展特征,采取充满激情和儿童感兴趣的组合运动干预去改善儿童青少年的超重或肥胖情况｡最重要的是要根据儿童青少年的兴趣和爱好,制订个性化减肥运动处方｡

本研究局限性主要体现在一是样本量小,在一定程度上影响了研究结果的精确度,二是试验条件所限,对于心肺耐力的监测手段只能采取简单方法推算｡跳绳运动对于高中生而言是充满乐趣的一项运动,同时,跆拳道运动是充满激情和挑战的运动项目,将此两者结合起来对肥胖学生进行干预,肥胖青少年会增强其运动锻炼的坚持性｡本研究通过12周跳绳结合跆拳道组合运动干预,验证了跳绳运动和跆拳道运动组合成的复合运动处方对肥胖学生干预的影响,为制订个性化减肥运动处方提供了试验数据和借鉴｡

参考文献：略

作者：王凯 徐百超 王朝昕 苏健蛟

单位：略

来源：中国全科医学2024年3月第27卷第9期