4周有氧運動對肥胖兒童青少年身體形態、血脂和血胰島素的影響

郭吟 陳佩杰 陳文鶴

上海體育學院運動科學學院（上海 200438）

隨著生活水平的提高和生活方式的改變，兒童青少年肥胖發生率快速增長。兒童青少年肥胖一方面受到遺傳因素的影響，另一方面，不良的飲食習慣和運動量不足更促進了肥胖的發生、發展［1］。調查顯示，兒童青少年期肥胖會增加其成年肥胖的危險度。40%的肥胖兒童將成為肥胖青少年，75%～80%的肥胖青少年成人后仍將肥胖［2］。肥胖不僅影響兒童青少年的健康，對心血管、呼吸功能產生長期的慢性損傷，延續至成人期產生持續危害，還容易引起高血壓、糖尿病、冠心病等相關疾病［3］，成為發生代謝綜合癥的主要危險因素［4］。已有研究發現，肥胖兒童青少年可能已經存在脂代謝紊亂和胰島素抵抗［5］。適宜的有氧運動可提高脂肪代謝酶活性，促進脂肪分解與利用，抑制脂肪合成，從而逐漸消除體內堆積的脂肪，改善脂代謝。同時，運動可使機體的機能能力得到一定程度的提高，促進健康。適宜的運動是否可以改善肥胖兒童青少年脂代謝紊亂和改善胰島素抵抗尚缺乏深入研究。本研究以126名肥胖兒童青少年為研究對象，4周內采用球類、游泳、健身操等多樣化、趣味性、長時間中小強度的有氧運動方式，觀察運動前后其身體形態指標和血液生化指標以及血胰島素的變化，為肥胖兒童青少年運動減肥提供實驗依據。

1 對象與方法

1.1 研究對象

2007～2009年參加上海巔峰運動減肥夏令營、缺乏體育活動的126名（男64名，女62名）體脂率＞30%［6］的肥胖青少年，年齡8～17歲。經體格檢查和運動負荷試驗，排除心血管系統功能不全者。所有受試者與家長在實驗前均簽署知情同意書。按性別和年齡分別分為男、女兒童組（8～12歲）和男、女少年組（13～17歲）4組。

1.2 測試指標與方法

1.2.1 身體形態指標及測定方法

分別于入營前和4周運動減肥后出營時測量受試者身體形態指標，包括身高、體重、脂肪體重、腰圍、臀圍、大腿圍、體脂率，并計算身高體重指數[ body mass index，BMI，體重（kg）/身高（m）2]、腰圍身高比、臀圍身高比和大腿圍身高比。身高、體重、脂肪體重、體脂率測量采用日本COMBI WELLNESS公司的Combi Fitness Station人體成分分析儀，圍度測量采用皮尺法。兩次身體形態指標測定由同一人完成。

測試腰圍時，受試者自然站立，兩臂交叉抱于胸前，兩足并攏。將帶尺經臍上0.5 cm處水平環繞一周，取呼氣結束時的測量值。測試臀圍時取臀大肌最突起處的水平周長。大腿圍取臀紋線最低點水平環繞一周的長度。

1.2.2 血液生化指標及測定方法

分別于入營第1天和出營前1天清晨，空腹采集受試者同側肘靜脈血3 ml，測定胰島素（FIN）、血糖（FBG）和血脂四項，即總膽固醇（TC）、甘油三酯（TG）、高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）和低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C），計算HDL-C/LDL-C比值。采血使用一次性負壓靜脈血樣采集器，血液采集后室溫靜置30 min，而后以2500 r/min離心15 min提取血清，將血清樣本送上海長海醫院血液生化檢驗科測試。

1.3 運動減肥的操作程序

入營第1天進行運動負荷試驗和體格檢查，包括常規身體形態、安靜血壓、安靜心率、坐位體前屈、閉眼站立時間、簡單反應時、肺活量、安靜心電圖。結合受試者的健康狀況和運動負荷試驗結果，確定其運動強度，以心率為運動強度監控指標，靶心率=安靜心率+心率儲備×20%～40%（心率儲備=最高心率－安靜心率）［7］。

為減輕運動對肥胖兒童青少年下肢關節的不良影響，選擇以游泳為主結合快走、慢跑、健美操、籃球、羽毛球等運動項目。每天運動2次，每次運動持續時間2～2.5 h，每30 min運動后休息5 min。每次運動前進行15～20 min準備活動，運動后進行5～10 min整理活動，以防止運動損傷和肌肉酸痛的發生。遵循循序漸進的原則，使運動強度和持續時間逐步達到運動處方的設計要求。運動中不限量供應配制的含鈉、鉀、鈣等離子的運動飲料。每周運動6天，安排一次旅游或參觀訪問。由專職教練指導具體運動，專業醫務人員實施運動醫務監督，并利用polar表遙測心率實時監控運動強度，以保障安全，有效地進行運動減肥。

根據年齡、體重，利用Harris-Benedict公式估算受試者基礎代謝率，計算其每日總熱能生理需要，由專業營養師制定個體化的食譜方案。保證足量蛋白質供給，適當減少高脂肪、高熱量食物的攝入，增加蔬菜和水果供應。碳水化合物約占總能量的55%～65%，蛋白質約占10%～15%，脂肪約占20%～35%［8］。一日三餐熱量配備比例約為3:4:3。注意必需脂肪酸、必需氨基酸、維生素等營養素的供給。

1.4 統計學分析

統計血液指標時，剔除了有明顯問題的個別指標，如發生溶血和無法解釋的明顯不正常指標等，因此，男性兒童組減少6例，女性兒童組減少1例。減肥后測試指標的變化幅度=∣減肥后數值－減肥前數值∣，變化率 = （減肥后數值－減肥前數值）÷減肥前數值×100%。所有測試數據均采用均數±標準差（Mean±SD）表示，使用SPSS13.0統計軟件包對減肥前后數據進行配對t檢驗分析，P < 0.05為差別具有顯著性意義，P < 0.01為差別具有非常顯著性意義。

2 結果

2.1 運動減肥前后形態指標的變化

如表1和表2所示，4周運動減肥后，無論男性還是女性肥胖兒童青少年，其體重、BMI、體脂率、脂肪體重、腰圍、臀圍、大腿圍、腰圍身高比、臀圍身高比、大腿圍身高比均較減肥前顯著下降（P < 0.01）。4周后，男性兒童組身高從（150.66±10.73）cm 增 加 到（151.10±10.84）cm，有非常顯著統計學意義（P < 0.01）。男性少年組、女性兒童組、女性少年組身高顯著增加（P < 0.05）。

4周運動減肥后，受試者體脂率下降和脂肪體重變化最明顯。男性兒童組體脂率下降了26.00%，男性少年組下降了23.27%。女性下降幅度略低于男性，女性兒童組下降了21.72%，女性少年組下降了20.37%。圍度方面，腰圍變化最大，其下降幅度排序為女性少年組（18.60%）>男性兒童組（14.65%）>女性兒童組（14.46%）>男性少年組（12.68%）；其次是大腿圍，其下降率依次為男性兒童（13.60%）、男性少年（8.41%）、女性兒童（11.94%）、女性少年（10.70%）；臀圍下降幅度分別為男性兒童（10.29%）、男性少年（8.21%）、女性兒童（6.64%）、女性少年（8.04%）。

表1 肥胖兒童組運動減肥前后身體形態指標的變化

表2 肥胖少年組運動減肥前后身體形態指標的變化

2.2 運動減肥前后血液指標的變化

表3和表4顯示，運動減肥前男性少年組和女性兒童組FIN平均值超過正常范圍，減肥后大幅度下降（P < 0.01），均值恢復至正常范圍。肥胖兒童青少年TG、TC、LDL-C非常顯著性下降（P < 0.01）；女性受試者和男性少年組FBG顯著降低（P < 0.01），男性兒童組FBG從（4.6±0.5）mmol/L下降到（4.5±0.5）mmol/L，但無統計學意義。各組HDL-C變化均不明顯（P > 0.05），而HDL-C/LDL-C比值升高有非常顯著的統計學意義。

表3 肥胖兒童組運動減肥前后血液指標的變化

表4 肥胖少年組運動減肥前后血液指標的變化

3 討論

3.1 運動減肥前后體重的變化

本實驗中，運動減肥前后體脂率下降較體重更明顯，說明采用長時間中小強度的有氧運動進行減肥對體內脂肪的動用效果明顯。脂肪分解時必須要有充足的氧供應［9］，不能存在無氧代謝，因為無氧代謝產物乳酸可以抑制脂肪的動員和分解［10］。因此每次運動必須保證足夠的持續時間。體內分解脂肪的酶的活性一般在運動后20分鐘才逐漸提高［11］，隨著運動時間延長，脂肪供能比例增加［12］，可以產生較好的減肥效果。

體脂率變化明顯大于體重變化，這是由于缺乏體育活動的肥胖兒童青少年，運動過程中肌肉運動不同程度地增加肌肉體積和重量［13］，使瘦體重增加，抵消了一部分因脂肪體重明顯下降引起的體重變化。因此不能單純根據體重變化評價運動減肥效果。體脂率變化更直觀反映體內脂肪的增減情況。

我們在4周運動減肥過程中結合合理的飲食控制，受試者肥胖程度明顯下降。根據營養學原則制定飲食方案，既保證了基本需要，又遠遠少于減肥前的攝入量。4周后，受試者體內脂肪減少，瘦體重有一定增長，表明運動減肥的強度和飲食控制量并不影響肥胖兒童青少年生長發育水平。

多年運動減肥實踐表明，對于中、重度和極重度肥胖兒童青少年，減肥速度控制在4周5～10kg是安全可行的，經長期隨訪，絕大多數受試者均已降到并穩定保持在正常體重范圍，且生長發育正常。4周運動減肥后，各組受試者身高增長均有顯著性差異。盡管增長幅度有限，但由于兒童青少年處于生長發育的旺盛時期，一致性的身高變化易產生顯著差異。

3.2 運動減肥后身體圍度的變化

本實驗中，腰圍變化最明顯，大腿圍次之，臀圍再次。圍度下降率的差異表明運動過程中體內脂肪的動員存在部位差異。體內不同部位脂肪在相同的體溫條件下熔點不同，臀部和大腿部脂肪除作為能量儲存之外，尚有機械緩沖的作用［14］，一般熔點較高，甚至在正常體溫下仍是固態，因而這些部位的脂肪動員速率較慢；運動中體內脂肪動員的程度不同可能還與其在運動中的體溫差異有關。腰腹部位于人體的中心部位，溫度相對較高［15］，而臀部和腿部遠離中心部位，溫度較低。有研究通過紅外熱像分析正常青年體表溫度分布［16］，測出青年男女腹部溫度分別為34.8±0.6℃和34.9±0.9℃，而股后區溫度低于腹部，為34.2±0.5℃和33.5±0.7℃。肥胖者由于皮下脂肪豐富，體表溫度略低于正常體重的人［17］，但同樣存在部位差異；脂肪動員的部位差異還可能與其血液供應有關。與臀部和大腿部比較，腹部脂肪組織血液供應最豐富，動用最容易，因此，臀部和大腿部皮下脂肪動用稍慢于腹部脂肪。

3.3 運動減肥效果評價指標的排序

分析運動減肥前后身體形態指標變化的程度可知，體脂率變化最明顯。體重與BMI變化一致。兒童青少年正處于生長發育的旺盛時期，瘦體重增加可能使體重變化低于體脂率變化。因此，我們認為評價運動減肥效果和評定肥胖程度應首選體脂率，BMI不是評價肥胖程度和運動減肥效果的理想指標。

腰圍比、臀圍比和腰臀比被認為是評價身體形態的常用指標［18］，腰圍和臀圍絕對值在評價身體形態中已很少應用。因為腰圍、臀圍與身高相關，腰圍/身高、臀圍/身高比值可反映身體形態變化。因此腰圍身高比和臀圍身高比是評價身體形態的有意義的指標。腰臀比顯然不能很好評價身體形態［19］。大多數肥胖青少年腰臀比在正常值范圍內，而其它多項指標與正常人相比存在明顯差別［20］。本實驗的受試者運動減肥后腰臀比明顯下降，這可能與腹部脂肪動用明顯快于臀部脂肪，運動減肥后腰圍下降明顯而臀圍變化落后于腰圍有關。盡管腰臀比變化明顯，也不說明減肥效果與身體形態的明顯改善。

3.4 運動減肥對空腹血糖、血胰島素、血脂的影響

肥胖者由于攝食過多，血糖容易升高［21］。血糖高引起胰島素分泌增加［22］，使肥胖者血胰島素濃度高于正常人。肥胖初始階段，體內通過分泌胰島素調節血糖，使血糖仍維持在正常水平［23］。而胰島素含量持續增加，可能導致其分泌功能和生物學效應進一步降低，直至出現胰島素抵抗（Insulin Resistance，IR）［24］及代謝綜合征。本研究中，126名肥胖兒童青少年減肥前空腹血糖均在正常范圍，血糖水平通過升高胰島素得以維持正常。入營時肥胖兒童青少年空腹血胰島素明顯升高，說明肥胖兒童青少年已經存在胰島素抵抗的現象。4周運動減肥后，胰島素濃度顯著下降，原本異常的男性少年組和女性兒童組胰島素水平降至正常范圍，敏感性改善。研究顯示，胰島素敏感性改善多與有氧代謝能力提高同時發生［25］。這進一步證明，運動減肥使胰島素功能良好變化對于調節改善糖代謝，降低并發糖尿病的危險性，改善IR有重要意義。

肥胖者常伴有血TG、LDL-C升高，HDL-C下降［26］。過高的LDL-C和過低的HDL-C都不利于脂肪的運輸和利用。長時間運動可以降低血清TG、LDL-C，提高HDL-C的水平，改善血脂代謝［27］。本研究中，4周運動減肥后，肥胖兒童青少年TG、TC、LDL-C顯著下降，但HDL-C變化不明顯。適當延長運動減肥時間，對改善HDL-C可能有明顯效果。判斷運動減肥后血脂的改善情況還需同時參考HDL-C/LDL-C比值。本研究的肥胖兒童青少年HDL-C/LDL-C比值升高有統計學意義，說明運動減肥對改善血脂有效。

4 結論

肥胖兒童青少年已經存在一定程度的脂類代謝紊亂傾向和胰島素抵抗傾向，為期4周中小強度的運動減肥結合適量飲食控制明顯降低了肥胖兒童青少年血胰島素水平，不同程度地改善了其血脂和各項身體形態指標，其中體脂率和脂肪體重下降最顯著，可作為評價減肥效果的首選指標。肥胖兒童青少年早期運動干預對促進其健康具有重要意義。

［1］張錦娟，邢東民，郭雪. 兒童肥胖的流行現狀及危險因素研究. 預防醫學論壇，2010，16（3）：260-262.

［2］陳少科，范歆. 兒童肥胖與代謝綜合征的相關性研究進展. 醫學綜述，2009，15（16）：2489-2491.

［3］Sharma AM，Chetty VT. Obesity，hypertension and insulin resistance. Acta Diabetologica，2005，42（1）：s3-s8.

［4］Madeira IR，Carvalho CN，Gazolla FM，et al. Impact of obesity on metabolic syndrome components and adipokines in prepubertal children. J Pediatr（Rio J），2009，85（3）：261-268.

［5］關志東. 兒童肥胖代謝綜合征的臨床干預效果研究.中國醫藥指南，2010，2（8）：74-75.

［6］鄧樹勛. 高級運動生理學——理論與應用. 北京：高等教育出版社，2003. 94-121.

［7］郭吟，陳文鶴. 肥胖癥與運動減肥效果的影響因素.上海體育學院學報，2010，34（3）：64-66，94.

［8］吳光馳. 少年兒童肥胖與膳食營養. 中國食物與營養，1997，（1）：29-32.

［9］劉琴芳.運動減肥的機制及運動處方. 中國體育科技，2002，38（11）：61-63.

［10］李蕾，陳文鶴.肥胖癥與運動減肥的研究進展. 沈陽體育學院學報，2005，24（3）：72-74.

［11］楊錫讓,王從容,張勇等.運動與身體成分—運動控制肥胖機制及應用研究.北京體育大學出版社，1998.67-73，101.

［12］李蕾，戚一峰，郭黎，等. 運動減肥中運動強度確定依據的實驗研究. 上海體育學院學報，2006，30（4）：50-53，69.

［13］田野. 運動生理學高級教程. 北京：高等教育出版社，2003. 776-794.

［14］江崇民，張一民，張彥峰，等. 中國城鎮居民身體脂肪分布及增齡變化規律的研究. 體育科學，2008，28（8）：16-28.

［15］Anbar M，Arcy SK. Localized regulatory frequencies of human skin temperature derived from the analysis of series of infrared images. IEEE Compute Based Medical Systems，1991，4（1）：184-191.

［16］爐慶洪，楊洪欽，陳麗，等. 正常青年體表溫度分布的紅外熱像分析. 中國生物醫學工程學報，2007，26（4）：528-531，536.

［17］彭見曙，夏雅琴，林兆娣. 體表溫度及其總體平均值的測量與統計分析. 北京工業大學學報，1994，20（1）：50-53.

［18］蕭黎. 兒童肥胖的評價方法. 中國學校衛生，2008，29（10）：966-968.

［19］沈雪寒，陳文鶴. 運動減肥對重度肥胖女兒童青少年腰圍、臀圍以及腰臀比的影響. 體育科研，2010，31（3）：96-98.

［20］鄔盛鑫，馬受良，馬軍，等. 兒童青少年體質量指數與腰臀圍及腰臀比關系的研究. 中國學校衛生，2009，30（3）：259-261.

［21］張建. 代謝綜合征. 北京：人民衛生出版社，2003.209-227.

［22］Meigs JB. Epidemiology of the insulin resistance syndrome. Curr Diab Rep，2003，3（1）：73-79.

［23］Rubin DA，McMurray RG，Harrell JS，et al. The association between insulin resistance and cytokines in adolescents：the role of weight status and exercise. Metabolism，2008，57（5）：683-690.

［24］Viner RM，Segal TY，Lichtarowicz-Krynska E，et al.Prevalence of the insulin resistance syndrome in obesity.Arch Dis Child，2005，90（ 1）：10-14.

［25］黃玉山. 運動處方理論與應用. 桂林：廣西師范大學出版社，2005. 88-97.

［26］阿依古麗，陳永紅，杜軍保. 單純性肥胖兒童臨床與血脂成分分析. 實用兒科臨床雜志，2006，21（7）：187-188.

［27］葉國鴻，汪正毅，許建生，等. 運動與血脂的研究進展.北京體育大學學報，2004，27（7）：933-935.