體力活動對兒童青少年脂肪細胞的影響研究

□ 任思恩（華東師范大學體育與健康學院 上海 200241）

兒童青少年時期是身體發育的關鍵時期，膳食結構不合理、體力活動不足等不良生活方式嚴重威脅著兒童青少年的健康，由此導致高血壓、糖尿病、肥胖等慢性非傳染病在兒童青少年中比例上升。肥胖是一種以脂肪細胞代謝紊亂為主的代謝性疾病，近年來兒童青少年肥胖比例持續上升，其主要原因歸根結底是由于體力活動不足。因此，本研究旨在通過研究體力活動對肥胖青少年脂肪細胞的影響，揭示體力活動調控脂肪細胞代謝的機理，為脂肪細胞代謝紊亂疾病的治療提供一個潛在的靶點。

1、兒童青少年肥胖成因

近年來，世界范圍內兒童青少年肥胖比例大幅度上升，一項針對土耳其兒童青少年肥胖程度的縱向研究發現，從1990-1995年到2011-2015年，土耳其兒童青少年肥胖比例從0.6%上升到7.3%，增加了11.6倍。導致兒童青少年肥胖的因素有很多，在諸多因素中，遺傳因素具有很高的敏感性，父母若為肥胖者，子女有中70%-80%都為肥胖，父母中母親肥胖者，子女中有40%-50%均肥胖，雙親為非肥胖者，子女有10%-14%為肥胖，同時，兒童青少年肥胖出現的第一個關鍵時間在從胎兒到5歲，這個時期是人生中生長最旺盛的時期，如果此時孕婦或幼兒營養過剩，就會為以后的肥胖留下隱患。特別是胎兒第30周開始到出生1年內是肥胖細胞最活躍的增殖期，因增多的細胞數將保留終生而不會減少。肥胖是由脂肪細胞的體積大小和數量多少說決定的，以后的歲月里，一旦體內熱量積累過多，這些脂肪細胞就會很快增大導致肥胖。

除此之外，體力活動和飲食因素也是導致兒童青少年肥胖的關鍵因素，兒童青少年肥胖出現的第二個關鍵時間在青春期（女孩12-19歲，男孩13-20歲），研究學者認為，在青春發育的早期,脂肪細胞的分裂對營養的變化特別敏感，在這個時期如果攝入過多熱量，脂肪細胞特別容易分裂，同時加之這個時期兒童青少年的身體會發生驚人的變化，內臟器官基本成熟，由于激素的刺激，脂肪細胞會分裂增殖，導致脂肪細胞的增多，這為肥胖的發生埋下了隱患，這一時期正常發育情況下，平均每年增重約5公斤，但隨著視頻媒體、交通工具的高速發展，兒童青少年久坐少動的生活方式逐漸增多，步行、體育鍛煉時間和體力活動越來越少，導致能量消耗減少，體內能量失衡，導致這一時期也最容易發生肥胖。

2、體力活動對脂肪細胞的調控機制

2.1、體力活動對Leptin的調控機制

瘦素(leptin)是肥胖基因的蛋白產物，是由脂肪細胞分泌的循環激素，瘦素與下丘腦受體結合后改變了下丘腦神經元其他基因特定神經肽的表達，從而調節機體能量的平衡。正常情況下，瘦素是作為機體能量儲存過剩的信號，通過下丘腦受體反饋調節機體能量的平衡，其反饋環路為：脂肪增多—血瘦素增加—下丘腦受體—神經肽Y(NPY)下降、增食欲素下降等—交感神經興奮—活動增加并且食欲下降—脂肪儲存減少—血瘦素減少。對人及動物的研究都表明，絕大多數肥胖者不是缺乏瘦素，而是血瘦素水平增高。瘦素強烈地刺激白色脂肪脂解，調節脂肪氧化酶表達，控制脂肪細胞內TG的含量，同時，運動也可以提高機體對胰島素的敏感性，減輕胰島素抵抗，因而推測運動可能與脂肪細胞基因表達及血瘦素水平有關。

目前，長期體力活動對Leptin的影響機制還沒有完全一致的定論，Zachwieja等觀察到雄性OM和S5B/P1大鼠進行7周隨意跑輪訓練，體脂量減少和脂肪細胞變小，血leptin濃度下降,脂肪細胞ob mRNA表達降低。Gutin等觀察到4個月運動訓練使少年兒童(7-11歲)血leptin水平下降，停訓后血leptin水平又上升，訓練前后血leptin濃度均與體脂量呈正相關。對比運動員與普通健康人血leptin基礎水平的高低，是了解長期體力活動對體內leptin水平影響的基本手段。Leal-Cer ro研究發現29個馬拉松運動員的血leptin濃度顯著低于久坐而缺乏體力活動的對照組(P＜0.05)，體脂絕對量和百分比也明顯低于對照組(P＜0.05)，而以每公斤體脂計算的血leptin濃度值與對照組間無明顯差異，他們認為即使體脂含量極低的運動員，體脂百分比仍是決定血leptin水平的最強有力的因素。但Kraemer通過對肥胖婦女進行9周有氧運動的研究發現，體脂和體重指數(BMI)沒有明顯變化，血leptin濃度也無顯著變化。

短時間體力活動對血leptin水平的調控存在一定的機制，Aggel等通過研究8名普通健康青年在一天內進行累計2h中等能量消耗的運動時發現，在能量攝入與能量支出相匹配的情況下,運動可誘導24h能量消耗增加，血清瘦素峰值及平均瘦素濃度明顯下降，24h血清瘦素曲線幅度也有降低趨勢；當能量攝入超過能量支出的能量正平衡時，受試者運動后引起24h平均血漿瘦素曲線幅度顯者高于能量平衡組或能量負平衡組。但是，Landt報道：12個男性健康人進行2h 75%VO2max強度功率自行車運動后即刻，血leptin雖比運動前低8.3%，但與非體力活動對照組比較，降低程度無明顯差異。Dirlewanger的研究顯示3天的60W功率自行車運動后，對每天1次每次30min，每天2次每次30min與不體力活動的3種結果比較，發現血leptin濃度無明顯差異。Persuss的研究也顯示單次體力活動對血leptin水平無影響，這與Hickey的研究發現相一致，一次性踏車跑20英里，沒有引起血清瘦素的變化。這似乎與運動強度及持續時間存在關聯，對于短時間體力活動柜對血leptin的調控機制還需進一步研究。

2.2、體力活動對LPL的調控機制

LPL的表達具有組織特異性，該特異性表達與機體的脂質代謝及肥胖與否密切相關，體力活動增強LPL表達和活性的可能原因是體力活動時腎上腺素，去甲腎上腺素分泌增加。此外，體力活動也可通過PPAR來調控LPL的表達和活性，降低PPAR轉錄水平可降低LPL的表達，TNF能下調LPL的表達，該作用也主要是通過降低PPAR的轉錄水平實現的。

Miyashita等通過對超重中年男子進行12周的訓練研究發現，慢跑能增加肝素前LPL的濃度，且血漿中的TG，總膽固醇含量明顯下降，HDL濃度明顯升高。同時，邱烈峰等研究發現低氧運動降體脂可能與低氧運動可提高骨骼肌LPL和脂肪組織LPL的活性以及改善胰島素抵抗和瘦素抵抗等有關。但，Seip等等人研究了持續5-13天的運動對骨骼肌和脂肪細胞LPL表達的影響，發現運動促進骨骼肌LPL的表達和活性，對脂肪細胞的LPL無影響。這可能與運動時間、運動強度有關。在短時間體力活動的研究中，Perreault等發現一次抗阻運動后男性骨骼肌和脂肪細胞的LPL的活性增加，但女性的LPL活性不增加，然而，Harrison等的研究卻認為一次運動不影響LPL的活性，對于出現的爭議，還需進一步探究。此外，肌纖維類型也影響LPL的活性，這也是可能導致結果不同的原因。

3、體力活動強度對青少年肥胖細胞的影響

體力活動和體力勞動是消耗能量的主要途徑。但是消耗能量不一定就能減少體脂，減小脂肪細胞，甚至減少脂肪細胞。因為身體內能產生能量的物質除脂肪以外，還有糖和蛋白質。當體力活動的強度超過無氧閾時，由于血液中乳酸濃度升高，抑制了脂肪分解反應，阻礙了脂肪的氧化供能，因此減小脂肪細胞的作用并不理想。有研究表明，兒童青少年肥胖風險隨著中高強度體力活動時間的增加，曲線呈下降趨勢。有研究表明每天30min的中高強度體力活動患肥胖的危險比是每天1min的中高強度體力活動的0.2倍，每天6min的中高強度體力活動患肥胖的危險比是每天1min的中高強度體力活動的0.1倍。同時，有關學者提出，每周155-180min的中高強度的體力活動就能有效降低超重或者兒童青少年的身體脂肪含量，減小脂肪細胞的體積。此外，馮磊等研究認為4周中等強度有氧運動后，兒童青少年LPL酶活性顯著提高，體重、BMI和體脂率顯著下降，明顯改善肥胖青少年身身體形態、血脂代謝水平。

綜上所述，體力活動可以通過消耗更多的熱量來調整機體的能量代謝降低體脂的積累，從而減少體脂總量。同時，體力活動可能作用于脂肪細胞發育的各個階段通過調節各種轉錄因子和細胞因子的表達，并影響脂肪細胞增殖分化，從而影響脂肪細胞形態數目和功能上的改變，并最終影響脂肪的總量與分布。