短期主食限制與主食替代飲食模式對肥胖人群代謝水平的影響

鐘玉蓮，陳希民，陳月曉，馬姍婕，桂蘭蘭，王少康

(1.東南大學公共衛生學院營養與食品衛生學系 環境醫學工程教育部重點實驗室，江蘇 南京 210009； 2.北京市營養源研究所，北京 100069)

隨著居民總體身體活動量的逐年下降和膳食模式的改變，中國居民超重和肥胖的患病率快速增長，已成為嚴重的公共衛生問題[1]。《中國居民膳食指南科學研究報告》[2]顯示，18歲及以上居民超重率和肥胖率分別為34.3%和16.4%，成年居民超重或肥胖已經超過一半(50.7%)，且肥胖率上升速度大于超重率。研究顯示，肥胖人群發生2型糖尿病的風險是正常體重人群的4.03倍，身體質量指數 (body mass index, BMI) 每增加5 kg·m-2，可增加27%的冠心病發病風險，增加絕經期女性16%的乳腺癌發病風險。

降低肥胖居民相關疾病發病風險的重要方法是通過膳食和運動控制能量攝入和降低體重，如低能量飲食、低碳飲食、生酮飲食或間歇性禁食等調整代謝的手段，其中常見的稱重法、配餐法等因為成本較高、實施方式復雜導致受試者依從性較低。隨著便利營養食品的研發普及，替代飲食方法已經逐漸成為部分肥胖人群控制能量攝入的選擇之一。目前，有關替代飲食對肥胖人群健康和代謝影響的研究較少，且缺乏與普通的主食控制方案效果優劣比較的有效數據，同時針對肥胖的研究更多集中于產品或配方本身，在實際應用中未形成合理的膳食方案。因此本研究同時制定主食控制和主食替代飲食方案，比較短期主食限制與主食替代對肥胖人群體重及代謝水平的影響，為肥胖人群長期飲食方案的制定、改善和推廣提供數據支持。

1 對象與方法

1.1 研究對象

在北京城區參考以下標準招募30名受試者：BMI≥28 kg·m-2；無嚴重肝、腎、消化道疾病及糖尿病并發癥；未使用降低血脂、血糖及體重的相關藥物及膳食補充劑，且滿足以下其中兩項：(1) 中心性肥胖：男性腰圍≥90 cm，女性腰圍≥85 cm；(2) 5.18 mmol·L-1≤總膽固醇(total cholesterol，TC)水平≤6.21 mmol·L-1；(3) 1.70 mmol·L-1≤甘油三酯(triglyceride，TG)水平≤2.25 mmol·L-1；(4)高密度脂蛋白(high- density lipoprotein，HDL)水平：男性<0.96 mmol·L-1，女性<0.90 mmol·L-1；(5) 3.40 mmol·L-1≤低密度脂蛋白(low- density lipoprotein，LDL)水平≤4.10 mmol·L-1；(6) 空腹血糖(glucose，GLU)水平≥6.1 mmol·L-1；(7) 糖 化血紅蛋白(glycosylated hemoglobin type A1c，HbA1c)水平>6%；(8) 肝、腎功能正常。

1.2 分組

采用隨機數字表法將受試者分為對照組和試驗組，每組15人，其中男性10人，女性5人。干預前兩組基線數據差異無統計學意義(P>0.05)。

1.3 倫理審批

本研究通過中國臨床注冊試驗倫理委員會審批，所有受試者均提供書面知情同意書，倫理審查文號ChiECRCT20200292，臨床注冊號ChiCTR2100050070。

1.4 飲食及生活方式指導

所有受試者在干預前均接受關于生活方式改變計劃的書面和口頭指導，并在干預期間定期指導。

1.4.1 飲食干預 對照組和試驗組均根據指導調整膳食。對照組遵循主食控制方案：控制每日主食(米飯、面條等)攝入量在200 g之內。試驗組遵循主食替代方案：(1) 每日早、晚各1份蛋白營養粉[每份提供能量142.80 kcal(1 kcal=4.186 8 kJ)，蛋白質22.08 g，脂肪3.12 g，碳水化合物4.45 g]代替早晚兩餐主食，午餐主食攝入量控制在100 g之內；(2) 三餐之間各給予1份果蔬植物粉(每份提供能量23.70 kcal，蛋白質0.08 g，脂肪0.45 g，碳水化合物1.21 g)維持飽腹感；(3) 每日補充魚油凝膠糖果5.64 g(相當于添加EPA 432 mg，DHA 276 mg)。干預期間蔬菜、水果、肉類攝入參考《中國居民膳食指南(2016)》推薦攝入量，同時推薦禽類、水產等作為蛋白質來源，限制五花肉、油炸食品等高脂肪食品攝入。上述產品由自然陽光(上海)日用品有限公司提供。

干預期間每3天開展1次24 h膳食回顧調查，通過“大營家營養師”軟件(北京繪營數據科技有限公司提供)計算膳食中總能量、碳水化合物、脂肪、蛋白質攝入量。控制受試者每日碳水化合物攝入量在50 ～150 g·d-1范圍內，能量總攝入控制在900～1 500 kcal范圍內。干預周期為30 d。

1.4.2 運動干預方式 所有受試者遵循指導建立良好運動習慣，使用計步器記錄每日步行數，目標為每天至少6 000步或每周中等強度運動，如上樓梯、慢走、慢跑、騎自行車等有氧運動每周運動總時長在150 min以上(僅累加單次10 min以上運動時間)。

1.5 檢測指標

采用美國貝克曼全自動生化儀AU5800檢測受試者干預前后TC、TG、HDL、LDL、GLU、HbA1c、載脂蛋白A1(apolipoprotein A1，ApoA1)、載脂蛋白B1(apolipoprotein B1，ApoB1)、高敏C- 反應蛋白(high sensitivity C- reaction protein，hs- CRP)水平；采用γ- 放射免疫計數器XH- 6080檢測血清胰島素(insulin，Ins)含量；采用ELISA酶聯免疫吸附試驗檢測氧化低密度脂蛋白(oxidized low- density lipoprotein, Ox- LDL)和髓過氧化物酶(myeloperoxidase，MPO)含量；采用人體成分分析儀Inbody 720檢測受試者體脂率和肌肉量百分比。

a 與對照組比較，P<0.05圖1 兩組受試者體重變化的比較

a 與對照組比較，P<0.05圖2 兩組受試者腰圍變化的比較

a 與對照組比較，P<0.05圖3 兩組受試者臀圍變化的比較

1.6 質量控制

體檢由北京市營養源研究所聯合九華健康體檢中心進行，整個體檢過程均有嚴格的質量控制措施。

1.7 統計學處理

數據采用EXCEL表格進行整理，采用SPSS 18.0軟件分析處理，滿足正態分布的計量資料采用均數±標準差描述，不滿足正態分布的計量資料采用中位數(最小值～最大值)表示。滿足正態分布和方差齊性的計量資料，組間比較采用t檢驗；不滿足正態分布和方差齊性的計量資料，組間比較采用秩和檢驗。雙側P<0.05為差異具有統計學意義。

2 結 果

2.1 受試者基本情況

經均衡性檢驗，兩組受試者BMI、體重、腰圍、臀圍、血壓、血脂、血糖、及心血管相關風險指標均處于同一水平。在干預期間受試者均未出現異常反應。兩組受試者基線值比較見表1。

表1 兩組受試者基線值的比較

2.2 膳食情況

兩組能量、碳水化合物、膽固醇和飽和脂肪酸的攝入量均處于相同水平，差異無統計學意義(P>0.05)；試驗組受試者蛋白質的攝入量顯著高于對照組(P<0.05)，試驗組受試者脂肪攝入量下降，但差異無統計學意義(P>0.05)。見表2。

表2 兩組受試者營養素攝入的比較

2.3 體格、血液指標

2.3.1 體重、腰圍、臀圍 對照組和試驗組受試者BMI、體重、腰圍、臀圍和體脂率呈下降趨勢，但試驗組BMI、體重、腰圍、臀圍和體脂率下降幅度更大(P<0.05)；對照組肌肉量呈現增加趨勢，且高于試驗組，但差異無統計學意義(P>0.05)。見圖1～3。

2.3.2 血壓 對照組和試驗組受試者干預后收縮壓與舒張壓均呈下降趨勢，且兩種干預方式對收縮壓的作用更顯著；兩組比較收縮壓和舒張壓下降幅度差異無統計學意義(P>0.05)。見表3。

2.3.3 血脂 對照組和試驗組TC、TG均呈下降趨勢，且試驗組TC、TG下降幅度高于對照組，但差異無統計學意義(P>0.05)；兩組HDL、LDL呈下降趨勢，試驗組HDL下降幅度高于對照組，LDL下降幅度低于對照組，但差異均無統計學意義(P>0.05)。對照組ApoA1升高、ApoB1降低，試驗組ApoA1無變化、ApoB1降低，但差異均無統計學意義(P>0.05)。見表3。

2.3.4 血糖 干預后對照組和試驗組受試者空腹血糖均降低，兩組HbA1c均呈下降趨勢，且試驗組受試者空腹血糖和HbA1c下降幅度高于對照組，但差異無統計學意義(P>0.05)。試驗組空腹胰島素下降幅度大于對照組，但差異無統計學意義(P>0.05)。見表3。

2.3.5 其他代謝風險指標 干預后對照組和試驗組受試者血清Ox- LDL均呈增加趨勢，試驗組Ox- LDL增加幅度低于對照組，但差異無統計學意義(P>0.05)；兩組血清hs- CRP和MPO均呈下降趨勢，試驗組hs- CRP降低幅度顯著高于對照組(P<0.05)，而試驗組和對照組MPO下降幅度差異無統計學意義(P>0.05)。見表3。

表3 兩組受試者代謝風險指標變化的比較

3 討 論

肥胖被認為是發達國家和發展中國家都面臨的一個嚴重且快速增長的公共衛生問題[3- 4]。根據世界衛生組織(WHO)的報告，2016年全球有39%的成年男性和40%的成年女性超重，11%的成年男性和15%的成年女性肥胖[5]。研究顯示，肥胖會增加人群高血壓、心血管疾病、糖尿病、高膽固醇、癌癥、呼吸系統疾病和肌肉骨骼疾病等的發病風險，且一旦超過超重閾值，死亡率也會逐漸增加[5- 8]。飲食調整是肥胖治療的核心,對低碳水化合物飲食和低脂肪飲食兩種干預方式進行比較[9- 11]發現，低碳水化合物飲食比低脂肪飲食更能有效降低體重和心血管危險因素，肥胖人群的胰島素抵抗狀態會使受試者更難接受低脂肪飲食模式，從而導致減重失敗；且在相同胰島抵抗狀態下，低碳水化合物飲食受試者的依從性和減重效果均優于低脂飲食[12]。在控制能量攝入的同時，運動既可增加能量消耗，也可改善體內胰島素抵抗狀態[13]，在減重過程中也發揮重要作用，目前大多數國家推薦每天至少鍛煉30 min或每周鍛煉150 min，每周鍛煉時間增加24 min可提高7%的減重效果[14]。對肥胖人群來說，有氧運動能量消耗高于其他方式運動[15]，減重效果顯著優于阻力運動[16]，且在降低心血管疾病風險[17]，調節血壓[18]、血糖[19- 20]方面效果顯著。本研究在既往成果的基礎上，以控制主食總攝入量和蛋白營養粉替代主食兩種方式制定飲食方案并結合運動，探索兩種方式對體重的作用。研究發現，兩組人群每日能量、碳水化合物均處于同一攝入水平，而通過蛋白粉替代的方式能夠一定程度上增加人體蛋白質的攝入，同時減少脂肪的攝入量。肥胖人群使用替代主食方案比主食控制方案在體重、腰圍、臀圍、體脂率控制方面效果更佳，可能與蛋白粉替代主食的方式操作性簡便、依從性更高有關。肥胖人群在14 d內體重、腰圍等迅速下降，而15 d后效果減弱，同時體脂率隨之下降，說明兩種低碳水化合物飲食方式結合運動均能夠減少體內脂肪含量，降低中心性肥胖的危險性，達到減重目的。

肥胖，尤其是中心性肥胖會增加胰島素抵抗、糖尿病、血脂異常、血脂代謝、非酒精性脂肪肝等代謝疾病的患病風險。體內脂肪組織既是能量儲存主要場所，也是生物活性物質的分泌場所[21]，過多的脂肪堆積或功能障礙導致脂肪來源的分泌因子失調，改變葡萄糖和脂質穩態及炎癥反應對代謝疾病的發生發展具有潛在影響[22- 23]。既往研究證實，長期低碳水化合物飲食在改善血糖和胰島素水平的同時，可降低2型糖尿病患者血清TC、TG和CRP，升高血清HDL水平[24- 27]。膳食中脂肪、飽和脂肪和碳水化合物攝入量越高，血壓越高，而蛋白質攝入量越高，則血壓越低[28]。低碳水化合物飲食可降低自發性高血壓大鼠的血壓，而不會產生胰島素抵抗現象，也不會改變心臟、骨骼肌或心血管系統中胰島素介導的信號[29]。Ox- LDL通過誘導內皮細胞活化和功能障礙、巨噬細胞泡沫細胞形成、平滑肌細胞遷移和增殖等多種機制促進動脈粥樣硬化斑塊的形成和發展[30]；CRP是敏感的炎癥標志物，在糖尿病、肥胖和代謝綜合征患者血清中均處于較高水平，可作為胰島素抵抗發展的標志物；MPO在引起血管內皮細胞功能損傷的同時，將LDL轉化為Ox- LDL，選擇性修飾ApoA1，影響膽固醇的攝入及排出，促進膽固醇在血管壁的沉積[31]。本研究篩選血糖輕度異常或血脂邊緣性升高的肥胖人群作為研究對象，降低了飲食干預期間受試者嚴重的代謝異常風險，并選擇Ox- LDL、hs- CRP、MPO 3種反映心血管危險的指標進行研究。結果表明，主食控制和蛋白粉主食替代兩種飲食模式對受試者代謝具有積極的作用，兩組受試者干預后血糖顯著下降，與既往研究一致，其他代謝指標前后比較雖差異無統計學意義，但血脂、血壓及心血管風險指標呈下降或改善趨勢，這可能與干預周期較短有關。兩種干預方式比較，蛋白粉主食替代飲食模式對血脂、血糖及Ox- LDL、hs- CRP的作用效果更優，與其降低體重、體脂、腰圍的效果更優相關聯；而兩組血壓降低效果一致。

飲食指導和飲食的自我監測對肥胖人群控制和維持體重具有重要的作用，而自我監測易受食物多樣性、復雜性和生活事件的影響，且容易形成心理壓力[32]，而新食品或飲料的研發與消費，為飲食的自我監測提供了新的思路[33]。既往研究中，單一產品或原料對肥胖的作用局限性較大，未能提供實際應用時膳食搭配的方案。本研究以蛋白營養粉替代主食制定整體飲食方案，更有利于消費者自我監測。由于干預時間較短，兩組受試者的依從性均較好，操作性和依從性的相關關系及區別須進一步長期干預試驗進行研究。

綜上所述，短期主食限制和主食替代方案對肥胖人群體重控制和代謝均有效，而采用蛋白營養粉替代主食的飲食模式在降低體重、腰圍、臀圍、體脂率和調節空腹血脂、血糖代謝水平及降低心血管疾病風險方面效果更佳。