21世纪全球儿童青少年肥胖问题呈现显著上升趋势,已成为威胁公共卫生的重要挑战｡数据显示,我国7~18岁学生肥胖检出率从1985年的0.1%急剧攀升至2014年的7.3%,30年间增长超50倍,年增长率为0.10% ~0.58%之间｡截 至2020年,6岁以下儿童肥胖率达3.6%,6~17岁群体则升至7.9%｡值得关注的是,儿童期肥胖具有显著的持续性特征,约41%~80%的肥胖儿童会延续至成年,并显著增加成年期心血管疾病及代谢综合征的发病风险｡肥胖导致机体游离脂肪酸含量升高､线粒体脂肪酸转运障碍及β氧化能力降低,进而损害脂肪氧化｡朱琳等研究发现,肥胖儿童青少年的能量代谢存在缺陷,其脂肪氧化能力要远低于正常体重的青少年｡

运动作为调节脂肪代谢的重要手段,其干预效果与运动强度密切相关｡研究表明,脂肪氧化率与运动强度呈倒“U”型曲线关系,当运动强度达到最大脂肪氧化强度 (the exercise intensity eliciting maximal fat oxidation,FATmax),脂肪氧化效率达到峰值｡以FATmax为靶强度的运动干预,可有效提升肥胖人群的脂质代谢能力,实现体脂率的科学调控｡最大脂肪氧化率(maximum fat oxidation,MFO)作为一个可调节的参数,然而,现有研究在运动干预效果方面存在争议｡Venables等在对肥胖人群进行4周耐力训练后发现,MFO未出现显著变化｡尽管已有研究系统分析了MFO的影响因素,但 运动干预对MFO的作用 因素仍不明确｡鉴于此,本研究旨在分析4周运动是否能增强肥胖儿童青少年脂肪动员能力,并探讨运动引起MFO变化的影响因素,以期为肥胖儿童青少年制定有效的运动代谢改善策略提供科学依据｡

1.1 对象 

2022年7—8月,从华南地区封闭式减肥营地招募年龄为10~17岁的肥胖青少年45名,受试者需符合《学龄儿童青少年超重与肥胖标准》诊断标准,排除病理性肥胖､心肺功能异常及运动受限者｡研究过程中4人因未完成干预被剔除,排除样本与纳入样本基本特征差异无统计学意义(P>0.05),最终纳入41名肥胖儿童青少年｡受试者均签署知情同意书,研究方案获广州体育学院伦理委员会批准(2018LCLL-008)｡

1.2 方法

1.2.1 体格测量 

采用国民体质监测标准器材测量身高(cm)和体重(kg)｡结果精确至0.1cm和0.1kg｡根据结果计算体质量指数 (body mass index,BMI)｡

1.2.2 身体成分测量 

采用人体成分分析仪,通过生物电阻抗法(Bioelectrical impedance analysis,BIA)测定受试者的身体成分｡主要测量的指标包括体重､体脂肪量､去脂体重､骨骼肌含量等｡测试规范:固定晨间空腹状态(7~8点),统一操作培训,确保数据一致性｡

1.2.3 心肺适能测试

以最大摄氧量 (maximal oxygen consumption,VO_2max)作为心肺适能的评价指标,采用20m折返跑(20-m shuttle run test,20-mSRT)测试评估VO_2max｡于干预前后1~2天早上10∶00—12∶00间或下午3∶00—5∶00点期间进行测试｡由专人带跑并记录完成圈数(laps),最大摄氧量的计算公式如下:

VO_2max=41.76799+ (0.49261×Pacer)-(0.00290×Pacer²)-(0.61613×BMI)+(0.34787×Gender×age)

1.2.4 运动和饮食干预 

受试者统一进行运动以及饮食干预,针对受试者具体情况,制定饮食及运动锻炼方案｡运动形式以中低强度的有氧运动为主(如快走､慢跑､有氧操､娱乐性球类活动),辅以短时间高强度运动以提高心肺功能与代谢效率｡运动强度通过靶心率调控,其计算公式为:HR_安静+心率储备(20%~40%)(心率储备=220—年龄)｡运动干预周期为4周,每周6d,每天运动4h(上午和下午各2h)｡使用 Polar表进行心率监控,实时调整每个阶段的运动强度,确保运动的安全性和有效性｡饮食方案由营养师依据受试者的性别､年龄､身高和体重以肥胖儿童青少年的静息能耗为基础进行统一配餐,一天中早､中､晚三餐的能量供应比例约为3∶4∶3｡饮食配比方面,营养师严格控制糖类､脂肪和蛋白质的摄入量分别占总能量比例的55%~65%､20%~35%和10%~15%｡

1.2.5FATmax实验 

采用便携式气体分析仪进行FATmax运动测试｡受试者在跑台上以坡度为0的状态进行3km/h(散步)､4km/h(健步)､5km/h(快走)､6km/h(慢跑)､7km/h(快跑)进行 FATmax测试｡每级负荷定为5min,中间无间歇｡测试期间1名测试人员负责用自觉疲劳量表评定受试者的主观疲劳程度;同时,受试者佩戴心率表实时监测心率｡另一名则负责记录运动期间VCO₂和VO₂数据｡测试终止标准为受试者满足力竭,主观疲劳感觉>17､实时心率达到90%HRmax(HRmax=208-0.7×年龄)或 RER>1.0 中的任何一项｡每级负荷以1~3min为适应期,选取每级运动后2min计算平均值VCO₂和VO₂｡

每级负荷强度的底物代谢氧化率及供能比例根据Frayn公式计算,通过三项式拟合曲线方法确定引起FATmax的运动强度和最大脂肪氧化率｡

1.3 统计学方法 

采用SPSS26.0软件对数据进行统计分析｡先采用Shapiro-Wilk检验方法对连续变量进行正态性检验,符合正态分布的数据表示为x̅±s,不符合正态分布的数据 以 [M(P₂₅,P₇₅)]表示｡配对样本t检验或Wilcoxon检验比较干预前后各指标的差异｡多元线性回归分析探究身体成分､心肺适能与最大脂肪氧化率的关系｡使用GraphPadPrism9绘制运动过程中底物代谢的变化折线图｡P<0.05为差异具有统计学意义｡

2.1 干预前后身体成分及最大摄氧量的变化结果

4周运动干预后,41名肥胖儿童青少年的体重､BMI､体脂肪量､体脂百分比､去脂体重以及骨骼肌量等指标与干预前相比均显著下降,差异有统计学意义(P<0.01)｡此外,单位体重的去脂体重和最大摄氧量较干预前则显著上升(P<0.01)｡见表1｡

2.2 干预前后肥胖儿童青少年底物代谢的变化结果 

经过4周运动干预后,无论是运动干预前或干预后,随着运动负荷的递增,糖氧化率在不断增加,脂肪氧化率呈先上升,后下降的倒“U”形曲线,在跑速为5~7km/h时,运动干预后的脂肪氧化率及其供能比例则要显著高于干预前(P<0.01),而且从图1可见干预后的脂肪氧化率拐点出现延后,在跑速为6km/h时才出现下降;相反,运动干预后的糖氧化率和糖供能比均显著低于干预前(P<0.05)｡见表2｡

2.3 干预前后肥胖儿童青少年最大脂肪氧化率及对应指标变化结果 

经过三项式拟合曲线分析得出运动干预前后的MFO其对应指标,4周运动干预后,肥胖儿童青少年的MFO､FATmax和FATmax-HR较运动干预前均有显著提高,差异有统计学意义(P<0.01)｡见表3

2.4 干预前后肥胖儿童青少年最大脂肪氧化率的影响因素 

使用最大脂肪氧化率变化量(ΔMFO)作为因变量,以性别､最大摄氧量变化量(ΔVO2max)､体脂百 分 比 变 化 量 (ΔBF%)和 去脂体重变化量(ΔFFM)作为自变 量进行多元线 性 回 归 分 析｡ΔMFO与ΔVO_2max呈显著正相关 (β=0.448,P<0.01),与ΔBF%呈显著负相关 (β=-0.513,P<0.05),但与性别和ΔFFM 无显著相关性 (P>0.05)｡所有自变量的 VIF 值均小于10,表明不存在多重共线性问题｡整体模型显著(F=4.361,P<0.05),解释了MFO变化的32.6% (R2 =0.326)｡见图2､表4｡

3.1 运动对递增负荷运动过程中底物代谢的影响

本研究揭示了运动强度对机体底物代谢模式的调控机制｡随着运动强度递增,总能量需求呈线性上升趋势,而糖脂供能比例呈现反向动态变化特征｡依据“葡萄糖-脂肪酸循环”理论,即优先利用某一底物会通过抑制代谢关键酶活性等机制,显著抑制另一底物的氧化过程｡另外,从图1和表2数据对比可见,运动干预后,在相同运动跑速下,受试者的脂肪氧化率显著高于干预前;此外,随着运动强度的变化干预后的脂肪氧化率及其供能比例的变化幅度明显大于干预前,脂肪氧化率的拐点出现延后,而糖氧化率及其供能比例显著降低｡这种差异与训练后脂肪动员和氧化能力的增强有关｡研究表明,训练状态是影响机体脂肪氧化的重要因素之一,规律的运动能够显著提升肌肉中脂肪的分解及氧化供能能力｡张勇等研究也证实,接受过训练的个体在相同运动强度下的脂肪氧化能力优于无训练者｡对于运动改善脂肪代谢能力的潜在机制可能包括以下几点:

1)运动使得骨骼肌发生适应性变化,增加了骨骼肌线粒体的体积和数量,这些变化共同促进了运动过程中脂肪代谢能力;

2)运动通过改善机体皮下脂肪 组 织 的 血 液循 环,增 强了 脂肪 酸 的 运 输 能力;

3)运动提高了脂质结合蛋白的表达以及脂肪分解酶的活性;

4)运动提高了肾上腺素受体敏感度,并增强心钠肽活性,从而促进脂解过程｡

3.2 运动对最大脂肪氧化率及其对应指标的影响 

本研究通过4周运动干预发现,受试者的MFO､FATmax以及FATmax-HR分别增加了1.21mg/(kg·min)､0.85METs和9.48bpm,这些变化提示,4周的运动使机体对运动负荷产生适应性变化,减少了乳酸的生成,使乳酸生成的临界点(无氧阈)提高,减弱了乳酸对脂肪酸代谢的抑制作用,从而增强了脂肪分解能力,延长了脂肪供能时间｡这与过往研究结果相一致,规律运动能够使人在运动中消耗更多的脂肪｡回归分析显示,MFO与体脂百分比呈负相关,与心肺适能呈正相关｡这与Haufe等研究结果一致,但与Ilaria的结论(体脂百分比与MFO之间并无相关性)存在差异,可能与样本选择及测试方法有关｡综上研究分析可知,通过运动提升心肺适能确实能够有效提高肥胖人群的MFO,这一点已得到广泛的认可,然而,对于肥胖程度是否直接影响MFO,研究结果尚不一致｡是否因肥胖而导致心肺能力下降进而影响MFO,还需进一步研究来证实｡近年来,研究者们将 FATmax运动作为改善代谢性疾病的手段｡然而,多数研究并未对FATmax运动方案进行调整｡本研究发现,仅4周的运动即可显著改变MFO和FATmax水平｡提示在4周运动干预后,应对运动方案进行定期评估和调整,以确保干预效果的最大化｡

本研究存在以下优势和局限性｡研究采用封闭式运动干预方案,通过间接测热法量化发现:心肺适能提升与体脂率下降是改善脂肪氧化能力的核心因素,为构建儿童青少年个性化运动处方提供了关键参数｡但本实验干预周期仅为4周,时间较短,尚需进一步研究验证延长干预周期是否会得出一致结果,而研究对象的特殊性,未能设立对照组,这可能在一定程度上影响结果的解释程度｡未来研究可以探讨不同运动强度､周期与形式对脂肪代谢的具体影响,分析不同运动剂量对最大脂肪氧化能力的优化作用,以制定更加精准和高效的运动处方｡

参考文献：略

作者：谢维俊 朱琳 郑李 梁曼娜

单位：广州体育学院研究生院

        南京邮电大学体育部

        广州体育学院运动与青少年体质健康研究型重点实验室

来源：中国儿童保健杂志2025年10月第33卷第10期