高強度有氧間隔訓練對肥胖青少年血管內皮功能的影響及機制

王珅，廖靜雯，黃俊豪，王丹，胡敏，李海

(1廣州體育學院運動康復教研室，廣州510500；2中山大學附屬第一醫院)

肥胖是公認的高血壓、冠心病、糖尿病等慢性疾病的危險因素[1，2]。近年來，我國青少年肥胖發生率呈快速上升趨勢，已引起社會廣泛關注。肥胖不但會給青少年學習以及生活造成一定程度的困擾，且會對青少年的未來健康產生無法估量的危害[3，4]。相關研究報道，青少年肥胖不僅會對其心血管、內分泌等系統產生慢性損害，還會增加青少年成年后冠心病、糖尿病等相關疾病的發生風險[5，6]。研究證實，血管內皮功能在心血管病變的發生、發展過程中起著至關重要的作用[7]。活動鍛煉是目前肥胖防治方案中的重要組成部分。大量研究顯示，有氧運動可明顯改善肥胖者的脂肪分布，改善血管內皮功能[8]，減少代謝綜合征相關危險因素。高強度間隔訓練是在傳統持續有氧運動基礎上發展的一種新的運動模式[9]，近年來已開始應用于運動康復治療，但其對肥胖者的心血管功能特別是血管內皮功能影響的研究較少。本研究觀察了高強度有氧間隔訓練對肥胖青少年血管內皮功能的影響，現分析結果并探討其機制，旨在為臨床將高強度有氧間隔訓練引入肥胖青少年心血管疾病的防治提供依據。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2016年2月～2017年8月廣州體育學院實驗中心招募的單純型肥胖青少年106例，剔除16例資料不全者，將剩余90例納入本研究。納入標準[10]：①符合《中國學齡兒童青少年超重、肥胖篩查體重指數值分類標準》中單純型肥胖的判定標準；②年齡8～16歲；③無心血管疾病史；④入組前6個月內未接受任何激素類藥物治療。排除標準：①合并肝、腎等重要臟器功能嚴重障礙者；②有吸煙史者；③平時有規律運動習慣者；④依從性較差者。其中，男54例、女36例，年齡9～16(13.21±1.28)歲，BMI 28～33(30.70±2.11)。將90例肥胖青少年隨機分為高強度有氧間隔組和低強度有氧組，每組45例。本研究已獲廣州體育學院和中山大學附屬第一醫院倫理委員會批準，入組青少年監護人均簽署知情同意書。

1.2 訓練方法 低強度有氧組行低強度有氧運動，具體形式為散步，每次30 min，3次/周，共12周。高強度有氧間隔組行高強度有氧間隔訓練。具體方法：先進行4組高強度有氧運動(主要形式為跑步)，使心率達到最大攝氧量心率(指人體進行最大強度運動時機體無力繼續支撐接下來運動時的心率)的85%并維持4 min，每組運動間隔穿插3 min主動恢復運動，使心率達最大攝氧量心率的40%～60%。每周訓練3次，持續12周。每次訓練前后均有5 min熱身和放松活動，整個運動時間為40 min左右。

1.3 相關指標觀察

1.3.1 血流介導的內皮依賴性血管舒張程度(FMD) 兩組訓練前及訓練后分別取仰臥位，于右側肘關節上方5 cm處行肱動脈血流彩超檢查，先縱向掃描安靜狀態下動脈舒張末期基礎內徑(D1)，隨后用血壓計臂帶束縛于肘關節下加壓至250 mmHg，維持3 min后迅速減壓，測定1 min內反應性充血后的內徑(D2)。FMD=(D2-D1)/D1×100%[11]。

1.3.2 BMI 兩組訓練后分別測量兩組身高(cm)、體質量(kg)，計算BMI。BMI=體質量/身高2。

1.3.3 血清TC、TG、LDL-C、CRP、TNF-α水平 兩組訓練前及訓練后分別抽取空腹靜脈血，分離血清，采用全自動生化分析儀和酶比色法檢測血清TC、TG和LDL-C，采用全自動生化分析儀和酶聯免疫吸附法檢測血清CRP、TNF-α。所有操作嚴格按儀器和試劑盒說明進行。

2 結果

2.1 兩組FMD比較 高強度有氧間隔組及低強度有氧組訓練后FMD分別為(13.01±2.77)%、(10.58±2.05)%，均高于訓練前[(8.40±1.40)%、(8.39±1.43)%,P均<0.05]；高強度有氧間隔組訓練后FMD高于低強度有氧組(P<0.05)。

2.2 兩組BMI比較 高強度有氧間隔組、低強度有氧組訓練前BMI分別為30.73±2.11、30.68±2.10，訓練后BMI分別為28.65±1.88、30.73±2.11。高強度有氧間隔組訓練后BMI低于訓練前，且低于低強度有氧組(P均<0.05)。低強度有氧組訓練前后比較差異無統計學意義(P>0.05)。

2.3 兩組血清TC、TG、LDL-C水平比較 高強度有氧間隔組訓練后血清TC、TG、LDL-C水平低于訓練前，亦低于低強度有氧組訓練后(P均<0.05)。低強度有氧組訓練前后血清TC、TG、LDL-C水平比較差異均無統計學意義(P均>0.05)。見表1。

2.4 兩組血清CRP、TNF-α水平比較 兩組訓練后血清CRP、TNF-α水平均低于訓練前(P均<0.05)。訓練后高強度有氧間隔組血清CRP、TNF-α水平明顯低于低強度有氧組(P均<0.05)。見表2。

表1 兩組訓練前后血清TC、TG、LDL-C水平比較

注：與同組訓練前比較，*P<0.05；與低強度有氧組訓練后比較，#P<0.05。

表2 兩組訓練前后血清CRP、TNF-α水平比較

注：與同組訓練前比較，*P<0.05；與低強度有氧組訓練后比較，#P<0.05。

2.5 肥胖青少年FMD與BMI、TC、TG、LDL-C、CRP、TNF-α的關系 Pearson相關分析顯示，90例肥胖青少年FMD與BMI、CRP、TNF-α均呈負相關關系(r分別為-0.583、-0.513、-0.632，P均<0.05)，但與TC、TG、LDL-C均無明顯相關性(P均>0.05)。

3 討論

目前，臨床上針對青少年肥胖主要采用生活方式干預，其中最重要的是有氧運動。高強度有氧間隔訓練方法是在傳統持續有氧運動基礎上發展的一種可提高有氧運動能力的運動模式，只需較少的運動時間即可達到能量消耗目標，由于運動時間較短、存在間歇，更容易被接受[12，13]。FMD是反映全身內皮依賴性血管舒張功能的常用指標，其數值越高代表血管內皮功能越好。本研究結果顯示，訓練后高強度有氧間隔組與低強度有氧組FMD水平均明顯高于訓練前，且高強度有氧間隔組FMD高于低強度有氧組，提示高強度有氧間隔訓練可明顯改善肥胖青少年的血管內皮功能，進而改善其心血管功能。

為明確高強度有氧間隔訓練改善肥胖者血管內皮功能的機制，本研究比較了兩組訓練前后BMI、血脂(TG、TC、LDL-C)和血清炎癥因子(CRP、TNF-α)水平，結果顯示高強度有氧間隔組訓練后BMI及血清TC、TG、LDL-C、CRP、TNF-α水平均低于訓練前，亦低于低強度有氧組；而低強度有氧組訓練前后上述指標無明顯變化，證實高強度有氧間隔訓練可更有效減輕體質量、調節血脂。 Pearson相關分析顯示，肥胖青少年FMD與BMI、CRP、TNF-α均呈負相關關系。提示肥胖青少年血管內皮功能與肥胖程度及炎癥因子表達水平有關；高強度有氧間隔訓練可通過降低內臟脂肪含量和BMI，進一步降低血清炎癥因子，進而改善血管內皮功能。研究證實，高強度有氧間隔運動可提高人體脂肪代謝酶活性，促進脂肪分解及利用，同時對脂肪合成具有明顯抑制作用，可進一步消除體內累積的脂肪、改善糖脂代謝狀態[14,15]；在高強度有氧運動刺激下，機體末梢動脈會釋放內皮生物活性物質，促使末梢動脈血流量增加并導致血管壁剪切力改變，刺激內皮細胞釋放血管舒張因子，從而改善血管舒張功能。本研究結果顯示，肥胖青少年FMD與血清CRP、TNF-α呈負相關關系，進一步解釋了炎癥在肥胖導致血管內皮功能障礙中發揮重要作用。本研究結果顯示，肥胖青少年FMD與血脂水平無關，可能與本研究樣本量較小、且入組者血脂均在正常范圍有關。

綜上所述，高強度有氧間隔訓練可顯著改善肥胖青少年的血管內皮功能，其機制可能為該訓練方式能更好地調節血脂、減輕炎癥反應。

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