運動對肥胖青少年心率變異性影響的meta分析

魏建偉 王國軍

目的：系統(tǒng)評價運動對肥胖青少年心率變異性的影響。方法：計算機檢索CNKI、維普、萬方、PunMed等數(shù)據(jù)庫，搜集運動對肥胖青少年心率變異性的影響的隨機對照試驗（RCT）。對納入文獻(xiàn)進(jìn)行篩選，資料提取，質(zhì)量評價和風(fēng)險評估后，采用RevMan5.3軟件進(jìn)行Meta分析。結(jié)果：共納入RCT研究4項，樣本量133例，運動可顯著提高HRV參數(shù)中nHF（MD=1.77，95%CI（0.51，3.03），Z=2.75，P<0.01）、降低HRV參數(shù)中LF/HF（MD=-0.49，95%CI（-0.83，-0.15），Z=2.80，P<0.01），在降低HRV參數(shù)中nLF（MD=-0.51，95%CI（-1.77，0.75），Z=0.79，P=0.43）方面無明顯效果。結(jié)論：運動可有效增加肥胖青少年迷走神經(jīng)張力、改善心臟交感-迷走均衡性。

肥胖是青少年最普遍和最嚴(yán)重的健康問題之一，已經(jīng)成為全球性的公共健康問題，而肥胖青少年在以后的生活中患心血管疾病的風(fēng)險很高。在童年和青春期，肥胖會導(dǎo)致嚴(yán)重的后遺癥，如血壓升高、葡萄糖耐受不良、脂肪代謝紊亂、背痛、肝臟脂肪變性、皮膚病和精神疾病等，這些疾病在肥胖青少年中比在健康的同齡人中更常見。此外，這些青少年在成年后仍然超重，并在以后的生活中患上慢性心血管疾病，如冠心病的風(fēng)險很高。有研究指出，肥胖和超重者交感神經(jīng)系統(tǒng)過度激活、迷走神經(jīng)張力下降，進(jìn)而導(dǎo)致心臟交感-迷走失衡，呈現(xiàn)交感優(yōu)勢，致使心臟以及脈管系統(tǒng)的調(diào)節(jié)出現(xiàn)紊亂。對于肥胖青少年來說，心肺健康（CRF）是一個有價值的臨床參數(shù)，但是，在超重和肥胖的青少年中評估CRF很難實施，繁瑣且昂貴，而心率變異性（HRV）參數(shù)與CRF和心臟代謝危險因素有很強的相關(guān)性，簡單、可量化且精準(zhǔn)。

自主心臟調(diào)節(jié)是心血管疾病和死亡率的一個強大和獨立的預(yù)測因子，并且它在患有肥胖的青少年中降低，因此，交感神經(jīng)系統(tǒng)應(yīng)成為改善肥胖心臟代謝風(fēng)險的靶點。HRV參數(shù)是心血管健康的標(biāo)志，識別HRV是一種確定心血管風(fēng)險的非侵入性測試。HRV是一種生理現(xiàn)象，竇房結(jié)瞬時心率及其變化是竇房結(jié)區(qū)域不同輸入的結(jié)果，主要的輸入來自交感神經(jīng)系統(tǒng)和副交感神經(jīng)系統(tǒng)，從生化的角度來看，HRV分析基于副交感神經(jīng)系統(tǒng)和交感神經(jīng)系統(tǒng)在神經(jīng)傳遞上的差異，在HRV指標(biāo)中，nLF代表心臟交感調(diào)制，nHF代表心臟迷走調(diào)制，LF/HF代表交感-迷走均衡性，運用上述3個指標(biāo)可很好的評價肥胖青少年自主神經(jīng)功能。

較少的體育鍛煉被認(rèn)為是導(dǎo)致兒童肥胖的最重要因素之一，每天的靜坐時間每增加1小時，肥胖的發(fā)生率就會增加2%。因此，在預(yù)防和治療青少年肥胖中，減少靜坐行為并進(jìn)行體育鍛煉是很有必要的。運動是減少兒童和青少年肥胖及相關(guān)并發(fā)癥干預(yù)措施的一個組成部分，運動可以減少身體脂肪、提高心肺功能，并改變心血管疾病的危險因素。運動在促進(jìn)心血管健康方面有明顯的作用，但是在評估運動對肥胖青少年中誘導(dǎo)心血管最大益處所需的指標(biāo)尚不統(tǒng)一，而HRV參數(shù)作為量化指標(biāo)，運用其評估運動對于肥胖青少年患心血管疾病風(fēng)險的改善情況是一個很好的選擇。該研究分析運動對肥胖青少年心率變異性的影響，旨在為肥胖青少年制定特異性的運動處方提供依據(jù)，并且為改善肥胖青少年HRV提供更全面的循證依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 文獻(xiàn)納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

（1）納入標(biāo)準(zhǔn)：①研究類型：隨機對照實驗;②研究對象：肥胖青少年;③干預(yù)措施：單純運動組與空白組對照或者不同運動組對照;④評價指標(biāo)：心率變異性（HRV）參數(shù)[標(biāo)準(zhǔn)化低頻功率（nLF）、標(biāo)準(zhǔn)化高頻功率（nHF）以及 LF/HF比值]。

（2）排除標(biāo)準(zhǔn)：①非隨機對照試驗;②不含上述評價指標(biāo);③重復(fù)發(fā)表、綜述類文獻(xiàn);④無法獲取全文、無法從文獻(xiàn)中提取出有效結(jié)局?jǐn)?shù)據(jù)的文獻(xiàn)。

1.2 文獻(xiàn)檢索策略

本研究主要在中國知網(wǎng)（China National Knowledge Inf

rastructure，CNKI）、維普、萬方、PunMed等中英文數(shù)據(jù)庫，采用主題詞與自由詞結(jié)合的方式進(jìn)行檢索。中文檢索詞有肥胖青少年、心率變異性、運動等;英文檢索詞有Adolescent、Obesity、Heart rate variability等。閱讀檢索文獻(xiàn)的摘要和全文，篩選并納入符合條件的文獻(xiàn)。

1.3 文獻(xiàn)篩選與質(zhì)量評價

由2名評判員根據(jù)納入標(biāo)準(zhǔn)和排除標(biāo)準(zhǔn)對檢索到的文獻(xiàn)進(jìn)行篩選，并提取相關(guān)信息。包括：納入研究治療組與對照組的干預(yù)措施及樣本量;納入文獻(xiàn)治療者的治療時間;納入文獻(xiàn)的結(jié)局指標(biāo)，包括心率變異性（HRV）參數(shù)[標(biāo)準(zhǔn)化低頻功率（nLF）、標(biāo)準(zhǔn)化高頻功率（nHF）以及LF/HF比值]。

納入文獻(xiàn)采用Cochrane偏倚風(fēng)險評估工具進(jìn)行文獻(xiàn)質(zhì)量的評價，從隨機方法、分配隱藏、對研究者和（或）受試者實施盲法、對研究結(jié)果評價者實施盲法、結(jié)果數(shù)據(jù)的完整性、選擇性報告研究結(jié)果、其他偏倚來源7個偏倚風(fēng)險項目進(jìn)行評價，對每條指標(biāo)采用“低風(fēng)險”、“偏倚風(fēng)險不確定”及“高風(fēng)險”進(jìn)行評定。由2名研究者單獨進(jìn)行評價，比對評價結(jié)果，如有分歧請第3名研究者再次評價，最終達(dá)成一致。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

采用RevMan 5.3軟件進(jìn)行meta分析。首先對納入的文獻(xiàn)進(jìn)行異質(zhì)性檢驗，當(dāng) P>0.10，I2<50%，可認(rèn)為被納入的研究具有同質(zhì)性，使用固定效應(yīng)模型計算合并統(tǒng)計量。當(dāng)P≤0.10，I2≥50%，說明納入的文獻(xiàn)具有異質(zhì)性，應(yīng)當(dāng)分析導(dǎo)致異質(zhì)性的原因，若不能通過亞組分析消除異質(zhì)性，應(yīng)使用隨機效應(yīng)量模型計算合并統(tǒng)計量。其次，本研究僅涉及連續(xù)性變量，采用加權(quán)均數(shù)差（mean difference，MD）合并統(tǒng)計量，對于各研究之間均數(shù)相差較大及單位不同的變量，選用標(biāo)準(zhǔn)均數(shù)差（SMD），以消除各研究之間均數(shù)相差較大及單位不同對結(jié)果的影響，檢驗統(tǒng)計量使用95%可信區(qū)間（CI），當(dāng)P<0.05時，各指標(biāo)存在差異，有顯著性意義。

2 結(jié)果

2.1 文獻(xiàn)篩選結(jié)果

共檢索到相關(guān)文獻(xiàn)36篇，其中中文文獻(xiàn)2篇，英文文獻(xiàn)2篇。經(jīng)納入和排除標(biāo)準(zhǔn)篩選后，納入Meta分析共計4篇文獻(xiàn)，其中中文2篇，英文2篇。文獻(xiàn)篩選流程見圖1。

圖1文獻(xiàn)篩選流程

2.2 納入文獻(xiàn)特征

共納入4篇文獻(xiàn)，研究樣本量19～50例，共包括133例患者，其中對照組67例，試驗組66例。報告組間患者在年齡、BMI等上差異無顯著性意義，具有可比性，納入研究的基本特征見表1。

表1納入研究基本特征

注：nLF：標(biāo)準(zhǔn)化低頻功率;nHF：標(biāo)準(zhǔn)化高頻功率;LF/HF：標(biāo)準(zhǔn)化低頻功率/標(biāo)準(zhǔn)化高頻功率

2.3 納入文獻(xiàn)質(zhì)量

所納入的研究均描述為“隨機分組”。所有研究均未提及分配隱藏方案。1項研究未提及對研究評價者、實研究者施盲法，其余研究均報告為簽署知情同意書。1項研究報告治療過程中有失訪，招募人數(shù)和結(jié)局指標(biāo)檢測人數(shù)有差距，其余研究數(shù)據(jù)完整性好。所有研究均未提選擇性報告及其他偏倚。在所有納入的研究當(dāng)中，盲法風(fēng)險較高，其次是結(jié)局?jǐn)?shù)據(jù)完整性風(fēng)險也偏高，究其原因，實驗性研究多數(shù)都需要簽署知情同意書，完全做到盲法較為困難，受試者失訪情況屬于不可控因素，也較常見。由圖2、圖3可以看出，納入研究雖存在一定的風(fēng)險偏倚性，但文獻(xiàn)質(zhì)量整體較高。

圖2納入文獻(xiàn)總風(fēng)險偏倚情況

圖3納入文獻(xiàn)單篇風(fēng)險偏倚情況

2.4 Meta分析結(jié)果

2.4.1 運動干預(yù)對肥胖青少年nLF的影響

共納入4篇文獻(xiàn)，采用SMD合并統(tǒng)計量。各研究間存在高異質(zhì)性（I2=91%，P<0.00001），逐篇剔除文獻(xiàn)后為找到異質(zhì)性來源，故采用隨機效應(yīng)模型，試驗組nLF值與對照組沒有顯著性差異（MD=-0.51，P=0.43），提示運動干預(yù)在降低交感神經(jīng)興奮性上效果并不顯著，見圖4。

2.4.2 運動干預(yù)對肥胖青少年nHF的影響

共納入4篇文獻(xiàn)，采用SMD合并統(tǒng)計量。各研究間存在高異質(zhì)性（I2=88%，P<0.0001），逐篇剔除文獻(xiàn)后為找到異質(zhì)性來源，故采用隨機效應(yīng)模型，試驗組nHF值與對照組有顯著性差異（MD =1.77，P=0.006），提示運動干預(yù)并可以增強迷走神經(jīng)張力，見圖5。

2.4.3 運動干預(yù)對肥胖青少年LF/HF的影響

共納入2篇文獻(xiàn)，采用MD合并統(tǒng)計量。各研究間存在低異質(zhì)性（I2=40%，P=0.20），采用固定效應(yīng)模型，試驗組LF/HF值與對照組有顯著性差異（MD=-0.49，P=0.005），提示運動干預(yù)并可以改善心臟交感-迷走均衡性，見圖5。

2.4.4 敏感性分析

對涵蓋結(jié)局指標(biāo)（nLF、nHF、LF/HF）的文獻(xiàn)進(jìn)行敏感性分析，剔除數(shù)據(jù)差異較大的文獻(xiàn)或逐篇剔除文獻(xiàn)后，異質(zhì)性檢驗結(jié)果仍為I2>50%，探索采用固定效應(yīng)模型分析，其結(jié)果與隨機效應(yīng)模型較一致，說明剔除數(shù)據(jù)差異較大的文獻(xiàn)后并不影響分析結(jié)果。

2.4.5 發(fā)表偏倚檢測

將涵蓋結(jié)局指標(biāo)（nLF、nHF、LF/HF）的文獻(xiàn)做倒漏斗圖分析，可見倒漏斗圖基本對稱，提示發(fā)表偏倚不明顯（見圖7、8、9）。

圖7 nLF漏斗圖

圖8 nHF漏斗圖

圖9LF/HF漏斗圖

3 討論

在過去的幾十年里，世界范圍內(nèi)兒童和青少年肥胖的患病率不斷上升，肥胖嚴(yán)重影響了青少年的心血管健康。心血管呼吸系統(tǒng)健康（CRF）等變量通常通過進(jìn)行規(guī)范化運動方案時的耗氧量來評估，盡管人們一致認(rèn)為心肺運動試驗（CPET）可被視為評估青少年CRF的黃金標(biāo)準(zhǔn)和該參數(shù)的相關(guān)性，但在特定的臨床部門之外實施它有很強的局限性。另外，哪一個是最合適的停止標(biāo)準(zhǔn)，哪一個參數(shù)是最有意義的仍然存在爭議。為了克服這些限制，研究者們逐漸將目光投放到了心率變異性（HRV）上。HRV從靜息條件下獲得的心電圖（ECG）信號，顯示出與CRF以及肥胖成人和青少年心血管代謝異常的中間機制有密切的關(guān)系，盡管評估HRV也有其復(fù)雜性，但它比心肺運動測試程序更容易執(zhí)行、更便宜、更容易實施。

心率變異性是指觀測一定時間內(nèi)連續(xù)間期變化的變異數(shù)，是用作評價心臟植物神經(jīng)活動的指標(biāo)。HRV測試指標(biāo)分為時域和頻域HRV參數(shù)，三個時間域指標(biāo)為：①神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)間隔（SDNN）的標(biāo)準(zhǔn)差（SD），②連續(xù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)間隔的根均方差（RMSSD），③和差值大于50ms的相鄰神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)間隔的百分比（PNN50）。三個頻域指標(biāo)分別為：①歸一化高頻功率（nHF）、②歸一化低頻功率（nLF），③低頻-高頻比（LF/HF）。使用快速傅立葉分析，該設(shè)備將心率頻譜分離成不同的成分，并量化交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)對心臟的影響。SDNN是衡量HRV的整體指標(biāo);RMSSD、PNN50和HF功率代表HRV的副交感神經(jīng)分量，因此，通過RMSSD和HF功率的降低來量化副交感神經(jīng)的損失，LF功率提示交感神經(jīng)控制心臟功能，LF/HF比值升高提示交感神經(jīng)迷走神經(jīng)平衡增加。故該meta分析選用了nLF代表交感神經(jīng)功能、nHF代表迷走神經(jīng)張力、LF/HF代表交感-迷走均衡性，運用上述三個指標(biāo)來反映肥胖青少年自主神經(jīng)功能。

Parish等人通過分析肥胖青少年的心率變異性進(jìn)行了自主神經(jīng)功能障礙的研究，研究發(fā)現(xiàn)，自主神經(jīng)功能障礙在肥胖青少年的早期就存在。王國祥等人進(jìn)行了更加細(xì)致的研究，通過對正常兒童和肥胖兒童安靜狀態(tài)下5分鐘的HRV指標(biāo)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，肥胖組SDNN和PNN50以及HF與正常組比較均明顯降低，提示肥胖主要影響反映迷走神經(jīng)的HRV指標(biāo)，而表現(xiàn)為迷走神經(jīng)的張力降低;另一方面，肥胖組LH和LF/HF的降低，則可以認(rèn)為肥胖導(dǎo)致了交感神經(jīng)與迷走神經(jīng)的均衡性發(fā)生了改變。Subramanian等人根據(jù)脂肪、肌肉、脂肪等因素將青少年由瘦到胖分為內(nèi)形相、中形相和外形相，通過比較不同體型青少年的HRV發(fā)現(xiàn)，副交感神經(jīng)活動由高到低依次是外形相、中形相和內(nèi)形相，內(nèi)形相最低。同時，交感神經(jīng)活動由低到高依次是外形相、中形相和內(nèi)形相，內(nèi)形相最高。內(nèi)形相代表相對肥胖，研究結(jié)果表明肥胖個體的交感神經(jīng)活動增加，副交感神經(jīng)活動減少，提示內(nèi)形相的自主神經(jīng)張力較差。而交感神經(jīng)過度活動和副交感神經(jīng)活動的減少與高血壓和心血管風(fēng)險的發(fā)生有關(guān)。

本次meta分析結(jié)果顯示，運動干預(yù)在增強肥胖青少年迷走神經(jīng)張力方面效果顯著，并且可以改善交感-迷走神經(jīng)均衡性，該結(jié)果與王國詳?shù)热说难芯肯嗪魬?yīng)。研究其機制，運動可能通過改善體成分和胰島素敏感性，進(jìn)而下調(diào)脂肪因子釋放，此外還可能與心血管自主神經(jīng)中樞 （延髓腹外側(cè)區(qū)）谷氨酸能神經(jīng)元和γ-氨基丁酸能神經(jīng)元結(jié)構(gòu)與功能重塑有關(guān)，具體機制尚需進(jìn)一步研究。然而，該meta分析發(fā)現(xiàn)，運動干預(yù)在降低肥胖青少年交感神經(jīng)興奮性上存在爭議，有針對健康人群的研究證實：長期有氧運動雖然對迷走神經(jīng)影響顯著，但對交感活性無顯著影響;也有研究認(rèn)為：有氧運動既可以提高迷走神經(jīng)緊張性、又能降低交感活性，因此，該方面的影響結(jié)果與機制仍需進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

運動干預(yù)在增強肥胖青少年迷走神經(jīng)張力方面效果顯著，并且可以改善交感-迷走神經(jīng)均衡性，但在降低交感神經(jīng)活性方面尚存在爭議。此外，納入該meta分析的Farah的研究認(rèn)為，高強度有氧訓(xùn)練比低強度有氧訓(xùn)練在改善肥胖青少年自主神經(jīng)功能方面效果更加顯著，提示我們在未來，可以比較不同運動干預(yù)方式的效果，進(jìn)而為肥胖青少年制定特異性的運動處方提供依據(jù)。

（作者單位：1.株洲市全民健身服務(wù)中心;2.湖南工業(yè)大學(xué)）