阻抗训练对超重/肥胖男性大学生血清性激素结合球蛋白的影响

马志洋

2型糖尿病（Type 2diabetes，T2D）已发展成为世界可预防性死亡（Preventable death）的主要原因[3]，其不仅严重影响患者的生活质量及生命，而且给国家及社会带来了沉重的经济负担[18，19]。如何有效预防2型糖尿病的发病率，已成为国内、外相关领域研究人员广泛关注的焦点。流行病学调查结果显示[13]，超重和肥胖与2型糖尿病有着非常密切的相关性，属2型糖尿病高危人群，而有文献已经证实[6，16]，运动训练可以显著降低训练者体重或改善体成分，进而对2型糖尿病具有良好的预防作用。在训练方式上，以往主要以有氧锻炼（Aerobic exercise）为主，近年来，阻抗训练（Resistance training）由于其对患者心肺功能要求相对较低，且可以避免肥胖患者长时间运动对下肢关节带来的重复性应力刺激，逐渐引起了人们的重视[7]，并且在临床上已经得到了越来越广泛的应用。尽管阻抗训练预防2型糖尿病的作用已经得到了广泛证实，但对其作用机制我们认识非常有限。有文献报道[9，15]，这可能与阻抗训练能够改善胰岛素的敏感性及机体对糖的耐受性有关。

性激素结合球蛋白（Sex hormone－binding globulin，SHBG）是一种分子量为95kD的蛋白，主要在肝脏中合成，其能够与性激素结合，具有运输性激素的作用[11]。近年来，人们对其功能有了更加深刻的认识，研究表明[10]，作为一个独立的生化标志物，血清SHBG水平与个体发生2型糖尿病的风险呈高度负相关，即较低的血清SHBG则预示着机体具有较高的发生2型糖尿病的风险，提示SHBG在2型糖尿病的发生、发展过程中可起到重要的调控作用。阻抗训练是否通过影响血清SHBG水平进而起到预防2型糖尿病的作用，鲜见相关报道。

为此，本研究以超重/肥胖男性大学生为研究对象，对阻抗实验前、后受试对象体成分、血清SHBG浓度、睾酮浓度、葡萄糖耐受力及受胰岛素抵抗指数变化进行了观察，旨在探讨阻抗训练对血清SHBG浓度变化的影响，为进一步揭示阻抗训练预防2型糖尿病的相关机制提供实验依据及数据支撑。

1 研究方法

1.1 研究对象

按照2000年《亚太区肥胖的重新定义和处理》指导性手册，以BMI≥23kg/m2和25kg/m2定为超重和肥胖，选取20名普通男性本科大学生为研究对象，受试者日常均无参加大强度锻炼习惯（低强度体力活动≤2次/周），参与实验前进行全面的病史和体格检查，只有满足以下条件的方能入选：1）无心血管疾病，无心脏手术史，心电图（ECG）记录无异常；2）在过去的6个月内无参加系统化运动、营养或减肥计划经历；3）在过去的6个月内无使用烟草制品或影响心血管功能、身体成分或胰岛素指数药物的经历。受试者被随机分为阻抗训练组（RT组，平均数±标准差，年龄：20.5±2.4岁，BMI：26.8±2.3kg/m2）及对照组（C组，平均数±标准差，年龄：21.4±2.8岁，BMI：26.5±2.5kg/m2），每组10人。两组受试者均被要求维持其正常的饮食和生活活动。C组不进行系统锻炼，RT组自愿进行为期12周的阻抗训练。

1.2 阻抗训练方案

阻抗训练方案由参考文献[15]稍作修改而来，RT组受试人员每周进行3次阻抗训练（每周一、周三、周五进行），其训练组数及负荷安排如下：第1～4周，1组×10～15次，62%～71%1RM；第5～8周，2组×10～15次，74%～88%1RM；第9～12周，3组×8～12次，92%～97%1 RM，每组训练间隔1～2min。训练内容为，内容1：腿部推举（Leg press）、用 力 硬 举 （Dead lift）、二 头 肌 屈 伸 （Biceps curl）、三头肌屈伸（Triceps extension）、肩上推 举（Shoulder press）；内容2：仰卧推举（Bench Press）、高拉滑轮训练（Lat pull down）、腿部伸展训练（Leg extension）、腿部弯曲训练（Leg curl）及小腿提踵（Calf raise）。两种训练内容每次训练交替进行。每次运动前进行15min准备活动，并在训练后进行放松整理活动。训练地点室温为22±3℃。相对湿度为45%～55%。训练期间对所有受试者进行医务监督。

1.3 生理、生化指标的检测

对照组及阻抗训练组受试者于实验开始前（第0周）及12周结束后（第13周周一）分别进行生理、生化指标的检测，受试对象生理、生化指标检测前禁食8～12h。

1.3.1 体成分的检测

体成分检测由人体体成分分析仪完成（Inbody 3.0，Neomyth公司，韩国），测定过程严格按照仪器使用说明书进行。

1.3.2 SHBG及睾酮的检测

清晨采集空腹静脉血5mL，采用放免法对其血清中SHBG及睾酮水平进行检测。其中，SHBG检测试剂盒购自Orion诊断试剂有限公司（芬兰），睾酮检测试剂盒由德普公司（DPC）提供，γ计数仪器为LKB公司1 275型计数器（瑞典）。游离睾酮及游离雄性激素指数根据文献计算得出[5]。

1.3.3 口服葡萄糖耐受试验

口服葡萄糖耐受试验于以上检测完成后进行，将75g葡萄糖粉溶于250mL温开水中，充分搅拌均匀后5min内服完，服完后于第30、60、120、180min抽静脉血测胰岛素（放射免疫法，试剂盒购自北京北方生物技术研究所）和血糖水平（己糖激酶法，试剂盒购自南京 Whitman公司）。计算胰岛素曲线下面积（IAUC）及血糖曲线下面积（GAUC）（按近似公式进行计算：面积＝1/4×空腹值＋1/2×30min值＋3/4×60min值＋120min值＋1/2×180 min值[1]），以胰岛素曲线下面积表示胰岛素释放水平，以血糖曲线下面积表示葡萄糖耐受力，并根据公式计算出胰岛素抵抗指数，胰岛素抵抗指数＝[空腹胰岛素 （mU/L）×空腹血糖（mmol/L）]/22.5，然后取其自然对数值[12]。

1.4 数据处理

2 实验结果

2.1 阻抗训练对超重/肥胖男性大学生体成分的影响

实验结果发现，与实验前相比，对照组体重、BMI指数、脂肪重量及去脂体重均无显著变化（P＞0.05）。阻抗训练组体重、BMI指数较实验前无显著改变（P＞0.05），但脂肪重量较实验前显著降低（P＜0.05），去脂体重显著升高（P＜0.05），且与对照组实验后比较差异显著（P＜0.05，表1）。

表1 本研究阻抗训练对超重/肥胖男性大学生体成分的影响一览表Table1 Effect of Resistance Training on Body Composition of Overweight/Obese Male College Students

2.2 阻抗训练对超重/肥胖男性大学生血清SHBG及睾酮水平的影响

对照组血清SHBG浓度实验前、后变化不显著（P＞0.05，图1）。与实验前相比，阻抗训练组血清SHBG浓度显著升高（P＜0.05），且阻抗训练组实验后与对照组实验后相比有显著性差异（P＜0.05）。对于睾酮，两组别实验前、后均无显著差异（P＞0.05）。游离睾酮及游离雄性激素指数，对照组实验前、后均无显著差异（P＞0.05），而阻抗训练组实验后较实验前显著下降，且与对照组实验后水平有显著差异（P＜0.05，表2）。

2.3 阻抗训练对超重/肥胖男性大学生口服葡萄糖耐受试验结果的影响

图1 本研究不同组别实验前、后血清SHBG浓度的比较示意图Figure1.Comparison of Serum SHBG before and after Experiment in Different Groups

表2 本研究阻抗训练对超重/肥胖男性大学生血清睾酮、游离睾酮及游离雄性激素指数的影响一览表Table2 Effect of Resistance Training on Serum Testosterone，Free Testosterone and Free Testosterone Index of Overweight/Obese Male College Students

本实验结果发现（表3），实验前、后对照组空腹血糖、胰岛素水平无显著改变（P＞0.05），阻抗训练组12周阻抗训练后空腹血糖水平无显著变化（P＞0.05），而空腹胰岛素水平显著降低（P＜0.05）。对不同组别实验前后葡萄糖、胰岛素曲线下面积及胰岛素抵抗指数进行观察发现，对照组实验前后葡萄糖、胰岛素曲线下面积及胰岛素抵抗指数均无显著变化（P＞0.05），而在阻抗训练组，实验后葡萄糖、胰岛素曲线下面积及胰岛素抵抗指数较实验前均显著降低（P＜0.05，图2、图3、图4）。提示12周阻抗训练能够显著改善葡萄糖耐受力及胰岛素抵抗。

表3 本研究阻抗训练对超重/肥胖男性大学生空腹血糖、胰岛素水平的影响一览表Table3 Effect of Resistance Training on Fasting Glucose and Insulin of Overweight/Obese Male College Students

图2 本研究不同组别实验前、后葡萄糖曲线下面积的比较示意图Figure2.Coparation of Total Area under the Glucose Curves before and after Experiment in Different Groups

图3 本研究不同组别实验前、后胰岛素曲线下面积的比较示意图Figure3.Comparison of Total Area under the Insulin Curves before and after Experiment in Different Groups

3 讨论

图4 本研究不同组别实验前、后胰岛素抵抗指数的比较示意图Figure4.Comparison of the Insulin Resistance Index before and after Experiment in Different Groups

2型糖尿病已发展成为严重影响患者生活质量且给国家及社会带来沉重财政负担的全球性公共卫生问题[18，19]。流行病学调查结果已经证实[12]，肥胖可使2型糖尿病的发病风险提高5.26～9.18倍。而据季成叶[2]等报道，近年来，肥胖现象在我国学生群体中正在迅速蔓延，尤其在大学生群体中，由于久坐的生活方式、高热量摄入以及运动不足等原因，使该群体超重及肥胖发生率呈逐年递增趋势[4]。因此，在超重及肥胖大学生群体中开展2型糖尿病预防工作对预防2型糖尿病的发生，提高国民素质具有重要意义。为此，本实验以超重/肥胖男性大学生为研究对象，以12周阻抗训练作为干预手段，对反应其2型糖尿病危险因素的指标变化情况进行了观察，并从血清SHBG变化的角度出发，对阻抗训练预防2型糖尿病危险因素的机制进行了解释。

本实验口服葡萄糖耐受试验结果发现，12周阻抗训练后，受试者空腹血糖水平虽然没有显著改变（P＞0.05），但其空腹胰岛素水平、葡萄糖曲线下面积、胰岛素曲线下面积及胰岛素抵抗指数均显著降低（P＜0.05）（表3、图2、图3、图4）。胰岛素曲线下面积下降，提示口服定量葡萄糖后胰岛素释放水平的降低，而血糖曲线下面积的下降，提示葡萄糖耐受力的提高，即机体可在释放较少胰岛素的前提下，即可使血糖恢复到较低水平，该两项指标变化可推测机体胰岛素抵抗水平的下降，而数据结果中胰岛素抵抗指数的下降，更进一步证实了这一推测。已知，胰岛素抵抗是诱发2型糖尿病的重要因素[8]，12周阻抗训练后，大学生超重、肥胖群体胰岛素抵抗水平下降，再次证实阻抗训练对预防2型糖尿病的发生及进一步发展具有重要价值。更具有意义的是，以上有益变化是在受试者体重总量及BMI指数未发生变化的前提下发生的（但受试者去脂体重显著升高，脂肪重量显著降低，提示体成分得到较好的改善，表1）。以往研究认为，有氧锻炼是预防2型糖尿病的主要锻炼方式，通过有氧锻炼可以降低总体重及BMI指数，进而对胰岛素抵抗起到较好的干预作用，但由于有氧锻炼对心肺功能要求较高，且长时间的运动可对肥胖人群下肢关节带来重复性应力刺激，因此，寻找有氧运动的替代干预方式具有重要意义。本实验再次证实，阻抗训练在不减轻体重及改变BMI指数的前提下仍可起到较好的预防2型糖尿病的作用，这可能与机体脂肪量下降，去脂体重升高（因而体重总量及BMI指数未发生变化）这一变化有关，再次提示通过体成分变化来反应2型糖尿病风险可能更具有效性。

阻抗训练改善葡萄糖耐受力及胰岛素抵抗的机制可能有以下两个方面[14，15，20]：首先 阻抗训练可能增加了机体中葡萄糖转运蛋白4（GLUT4）的表达。已知细胞的糖代谢取决于细胞对葡萄糖的摄取，由于葡萄糖无法自由通过细胞膜脂质双层结构进入细胞，细胞对葡萄糖的摄入需要借助细胞膜上的葡萄糖转运蛋白（glucose transporter，GLUT）来完成，葡萄糖转运蛋白4主要表达于对胰岛素敏感的脂肪细胞和肌肉细胞，对维持机体糖代谢平衡起着至关重要的作用。其次，阻抗训练还可能增加了胰岛素信号级联放大通路上一些蛋白的表达，如胰岛素受体、蛋白激酶B及糖原合成酶等。以上变化共同作用，可能是介导阻抗训练改善胰岛素敏感性及机体对糖耐受性的重要因素。

除以上可能机制外，受训者血清SHBG血清升高，可能也是阻抗训练预防2型糖尿病的重要机制之一。资料显示[7]，SHBG是睾酮和雌二醇的主要运输蛋白，约38%的雌二醇和44%的睾酮与SHBG结合。由于SHBG与睾酮的结合力较雌二醇高，当SHBG浓度降低时，对体内雌、雄激素均有明显影响，使体内雌/雄激素的相对平衡比值发生异常，进而增加2型糖尿病的发生风险。基于以上因素，推测阻抗训练可能通过SHBG途径起到预防2型糖尿病的作用。为此，本实验对12周阻抗训练前后超重、肥胖学员血清SHBG及血清性激素水平变化情况进行了观察。实验结果发现，12周阻抗训练能够显著增加超重/肥胖受试者SHBG的水平（图1），由于SHBG与睾酮具有较强的结合力，本实验中，总睾酮浓度不变的情况下，游离睾酮及游离雄性激素指数的显著降低（表2），进一步证实了SHBG浓度的升高。以上结果提示，超重、肥胖受试者12周阻抗训练后，血清SHBG水平的升高，可能会使体内雌/雄激素的相对平衡性得以提高，进而使葡萄糖耐受力及胰岛素抵抗得以改善，这些有益变化可能是阻抗训练预防2型糖尿病的途径之一。

尽管鲜见阻抗训练增加血清SHGB的研究，但有氧运动增加血清SHGB的研究以往已经有所报道，Tymchuk等[17]以有氧训练为运动模型，对3周有氧运动后受试者血清SHGB水平进行观察，结果发现血清SHGB显著升高，然而对运动提高血清SHGB水平的确切机制尚无确切定论，研究者推测认为，可能是运动训练降低了血清胰岛素的水平，已知血清胰岛素是调节血清SHGB表达的重要因子之一，两者呈负相关性，较低的血清胰岛素水平可诱导血清SHGB合成的改变。在本实验中，12周阻抗训练后受试者空腹血清胰岛素水平显著降低，推测阻抗训练改变血清SHGB水平的机制可能与有氧训练改变其水平的机制相同，其确切机制有待于进一步研究。

4 结论

阻抗训练能够在不改变身体总重量的前提下，减少脂肪含量提高去脂体重，并能够起到提高血糖耐受及降低胰岛素抵抗的作用，这些有益变化可降低超重、及肥胖患者2型糖尿病发生的风险，提示阻抗训练作为2型糖尿病的一种有效预防措施值得在临床上得到推广。阻抗训练后血清胰岛素水平下降，诱发SHGB水平的上升，使体内雌/雄激素的相对平衡性得以提高，葡萄糖耐受力及胰岛素抵抗得以改善，该途径可能是阻抗训练预防2型糖尿病的机制之一。

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