4周有氧运动对肥胖青少年胰岛素抵抗及炎症因子的影响

刘 敏， 冯连世， 王晓慧

(1.上海体育学院附属竞技体育学校，上海200438；2.国家体育总局体育科学研究所，北京100061；3.上海体育学院运动科学学院，上海200438)

·运动人体科学·

4周有氧运动对肥胖青少年胰岛素抵抗及炎症因子的影响

刘 敏1， 冯连世2， 王晓慧3

(1.上海体育学院附属竞技体育学校，上海200438；2.国家体育总局体育科学研究所，北京100061；3.上海体育学院运动科学学院，上海200438)

目的：观察4周有氧运动干预对肥胖青少年胰岛素抵抗及炎症因子的影响,探讨肥胖及炎症因子在胰岛素抵抗发生发展过程中的作用。方法：对31名肥胖青少年进行为期4周的有氧运动干预,测试干预前后身体形态、空腹胰岛素、空腹血糖及血清主要炎症因子等指标。结果：受试体重、BM I、体脂率、腰围、腰臀比、腰围身高比等指标出现了非常显著性下降（P＜0.01）；FINS、HOMA-IR、HOMA-β、IAI等指标均出现非常显著性变化（P＜0.01）,FBG出现显著性下降（P＜0.05）；hs-CRP及IL-6发生非常显著性下降（P＜0.01）,TNF-α出现显著性下降（P＜0.05）,IL-1出现下降但不显著。结论：肥胖青少年已存在胰岛素抵抗和低度炎症等问题,4周有氧运动可以明显改善脂肪过度堆积状况及胰岛素抵抗,提高胰岛素敏感性,同时具有良好的抗炎效应。

肥胖青少年；有氧运动；胰岛素抵抗；炎症因子

Author’s address1.Competitive Sport School Affiliated to Shanghai University of Sport，Shanghai 200438，China；2.Sport Science Center，the State General Adm inistration of Sports，Beijing 100061，China；3.School of Sport Science，Shanghai University of Sport，Shanghai200438，China

肥胖者体内脂肪组织尤其是白色脂肪组织被巨噬细胞浸润增加，合成并释放多种促炎因子，使肥胖者处于低度慢性炎症状态。这种状态是心血管疾病(Cardiovascular disease，CVD)、2型糖尿病(Type 2 Diabetes Mellitus，T2DM)等多种疾病的重要危险因素［1-3］。随着人们对肥胖者慢性炎症状态的认识，炎症学说在胰岛素抵抗(Insulin Resistance，IR)、T2DM等的发病机制中备受关注。有氧运动作为一种应激源对人体产生多种良性效应，肥胖者通过运动减肥不仅达到了降低体重的目的而且增强了体质、强健了体魄。众多研究证实，运动具有良好的抗炎作用［4-6］。本文旨在通过4周有氧运动干预肥胖青少年，观察其身体形态、血清炎症因子、IR相关指标的变化情况并探讨其内在联系。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象 31名参加2013、2014年由上海巅峰体育管理有限公司组织的全封闭式减肥夏令营营员，年龄在13～17周岁、BM I为33.5±4.3的肥胖青少年，其中男性14名，女性17名(表1)。各年龄段肥胖标准依据中国肥胖问题工作组于2004年制定的中国学龄儿童青少年超重、肥胖筛查体重指数值分类标准［7］。研究对象经体格检查、病史调查及运动负荷实验，排除对实验结果有影响的疾病患者。实验前与研究对象及其法定监护人签署知情同意书，告知受试实验期间的安排及注意事项。

表1 受试基本情况Table 1 The Basic Information of Research Objects

1.2 研究方法

1.2.1 运动及饮食方案 以心率作为运动强度监控指标，运动过程中用Polar表记录、控制运动强度在靶心率范围内。靶心率范围参考卡沃南氏公式(The Karvonen Formula)［8］，受试每天上下午分别进行2 h的有氧运动，其中包括准备活动(10～15 m in)以及整理活动(5～10 m in)，运动项目包括游泳、快走、有氧操、体育游戏等。根据体重、基础代谢率等计算每天热能需求量，制定个体化饮食方案。一日三餐热量配备比例约为3：4：3［9］。尤其注意必需氨基酸、脂肪酸和维生素的供给，配置含电解质的运动饮料。

1.2.2 测试指标及设备 4周有氧运动干预前后一天分别进行相关指标测试。体重、身高、身体围度等由经过培训并认证合格的测试人员使用标准技术方法进行测量。使用身高、体重值计算BM I值［BM I=体重(kg)/身高(m)2］，身体成分采用双能X射线吸收法测量，测试设备为美国产GE Lunar Prodigy。测试前按照仪器使用要求进行预热和校准。

受试分别于有氧运动干预前后一天晨起空腹状态下用促凝管采集肘静脉血6 m L，分离血清。血清委托第三方检验机构艾迪康医学检验中心进行相关指标检测。具体指标有空腹胰岛素(FINS)、空腹血糖(FBG)、白细胞介素1(IL-1)、超敏C反应蛋白(hs-CRP)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素6(IL-6)。其中采用HK法测量FBG，采用化学发光法测量FINS，采用免疫比浊法测量hs-CRP，采用免疫法测量TNF-α，采用ELISA法测量IL-6。

使用FINS、FBG计算胰岛素抵抗指数(HOMAIR)、胰岛素分泌指数(HOMA-β)、李光伟胰岛素敏感指数(IAI)，具体计算方法如下：

1.2.3 统计学处理 所有数据均采用均数±标准差表示，采用SPSS 19.0统计软件对减肥前后数据进行配对样本t检验。以P＜0.05表示具有显著性意义，P＜0.01表示具有非常显著性意义。

2 研究结果

2.1 4周有氧运动对受试身体形态的影响 4周有氧运动后受试主要身体形态学指标均出现了明显的变化，其中体重(Weight)、BM I、体脂率(Fat%)、腰围(Waist Circum ference，WC)、腰臀比(Waist-to-Hip ratio，WHR)、腰围身高比(Waist-to-Heigh Ratio，WHtR)等指标出现了非常显著性下降(P＜0.01)(表2)。

表2 实验前后受试身体形态学指标比较Table 2 Com parison of Body M orphology Indexes before and after Aerobic Exercise Intervention

2.2 4周有氧运动对受试糖代谢相关指标的影响经过4周有氧运动干预，受试的FINS、HOMA-IR、HOMA-β、IAI等指标均出现高度显著性变化(P＜0.01)，FBG也出现了显著性降低(P＜0.05)(表3)。

表3 实验前后受试糖代谢相关指标比较Table 3 Com parison of G lucose M etabolism in the Objects before and after Aerobic Exercise Intervention

2.3 4周有氧运动对受试炎症因子的影响 4周有氧运动后受试外周血炎症因子出现不同程度的变化，其中hs-CRP及IL-6发生高度显著性下降(P＜0.01)，TNF-α出现显著性下降(P＜0.05)，IL-1出现下降但不具有显著性(表4)。

表4 实验前后受试外周血炎症因子比较Table 4 Com parison of Peripheral Inflamm atory Factors of the Subjects before and after Aerobic Exercise Intervention

3 讨论

近年随着人们生活条件的不断改善，儿童青少年受高热量食物摄入量增加、久坐及体力活动减少等因素影响，超重及肥胖发病率迅速攀升，这已成为严峻的公共卫生问题［10］。肥胖是代谢综合征及多种慢性疾病的独立危险因素，可引发一系列的健康问题。有氧运动结合适当的饮食控制是除药物和手术治疗外减控体重的有效干预手段［11-12］。本研究中经过4周有氧运动，受试身体形态发生明显改变，体脂率、BM I等均出现显著性降低。WC、WHR、WHtR是腹型肥胖的简易评价指标，它能够较好地反映腹部皮下和内脏脂肪的堆积程度。经4周有氧运动干预，受试这3项指标均得到明显改善。腹型肥胖较全身性肥胖或下半身肥胖，更易发生糖、脂代谢紊乱，高血压等疾病，其原因是腹型肥胖可能直接影响脂肪酸和全身的脂代谢［13］。有氧运动干预有利于减少腹部脂肪堆积，改善中心性体质分布，降低因腹部肥胖引发的代谢性疾病的风险。

过多的脂肪堆积容易诱发IR和糖代谢紊乱，进而发展成为T2DM。研究发现，有80%的T2DM患者存在超重或肥胖现象［14］。本研究中有氧运动干预前的数据显示受试已存在不同程度的空腹胰岛素升高和IR等问题，HOMA-IR较高说明已存在IR现象，IAI较低说明胰岛素敏感性下降，正是因为存在IR和胰岛素敏感性下降才导致HOMA-β代偿性升高。目前对于体脂堆积诱发IR的确切病理机制尚不完全明确，一般认为由以下几方面原因引起：①肥胖状态下血浆游离脂肪酸增多，过多的游离脂肪酸对于抑制葡萄糖的利用、促进糖异生、对β细胞的损伤均有一定的影响［15］。②脂肪因子的作用。脂肪因子如何作用于IR目前尚不完全明确，但随着研究的深入，越来越多的证据表明脂肪组织通过自分泌、旁分泌和内分泌的方式产生许多细胞因子和激素，在肥胖、IR和T2DM发病机制中发挥重要作用［16］。③炎性因子影响细胞内炎症反应的信号传导，导致相关胰岛素敏感细胞内胰岛素受体底物-1(Insulin receptor substeate-1，IRS-1)丝氨酸磷酸化，抑制酪氨酸磷酸化导致胰岛素信号传导受阻并最终诱发IR［17］。本研究观察到在脂肪堆积程度得到改善的同时，受试FINS、FBG均出现显著性下降，同时HOMA-IR、HOMA-β、IAI均得到不同程度的改善，提示经过4周有氧运动受试IR得到显著性改善。

当机体处于超重或肥胖时，脂肪组织分泌的多种脂肪因子可以引发、介导或参与炎症反应，另外脂肪过度堆积时脂肪组织被巨噬细胞浸润，促使产生并释放促炎相关因子(如IL-1、TNF-α、IL-6)，IL-6刺激肝脏合成分泌CRP，使血浆内的TNF-α、IL-6、IL-1、CRP水平升高，却又低于传统意义上的炎症水平［18］，故有学者提出肥胖是一种慢性低度炎症状态。目前越来越多的证据表明，脂肪组织慢性炎症可能在肥胖相关的代谢功能障碍的发生、发展过程中发挥重要作用［19-20］。众多研究结果［5，21］显示，规律性有氧运动具有良好的抗炎效应。本研究中实验前已观察到受试处于低度炎症状态，经4周有氧运动干预后受试TNF-α、IL-6、hs-CRP等主要炎症因子得到明显改善，证实有氧运动具有良好的抗炎效应。本研究中IL-1略有下降但无统计学意义，但有研究观察到IL-1的亚型IL-1β与肥胖和IR存在相关性，与肥胖相关的IR发生发展存在密切联系［22］，提示IL-1β可能与肥胖和IR关系更为密切。

4 结束语

肥胖青少年已存在胰岛素抵抗和低度炎症等问题；4周有氧运动可以明显改善脂肪堆积状况及胰岛素抵抗，提高胰岛素敏感性，同时具有良好的抗炎效应。

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Effect of Four-week Aerobic Exercise Intervention on Insulin Resistance and Inflammatory Factors in Obese Adolescents

∥LIU M in1，FENG Lianshi2，WANG Xiaohui3

Purpose：It is to observe the effect of 4-week aerobic exercise intervention on insulin resistance(HR)and inflammatory factors in obese adolescents and to explore the obesity and inflammatory factors in its effect on the development of insulin resistance.Methods：Aerobic exercise intervention was exerted on 31 obese adolescents to test changes before and after the intervention in body morphology，FINS，FBG and major serum inflammatory factors.Results：1)The body weight，BM I，Fat percentage，WC，WHR and WHtR were significantly reduced after the four-week aerobic exercise intervention；2)After the 4-week aerobic exercise intervention，the indexes FINS，HOMA-IR，HOMA-βand IAIwere highly significantly changed.3)FBG was reduced significantly while there was a very significant decline for hs-CRP and IL-6.4)There was a significant decrease for TNF-a；while therewas a reduction found in IL-1.Conclusions：The obese adolescents have some problems such as insulin resistance and lowgrade inflammation.The four-week aerobic exercise can obviously improve the excessive fat accumulation，improve the insulin resistance，and promote the insulin sensitivity；in themeanwhile it has a good anti-inflammatory effect.

obese adolescent；aerobic exercise；insulin resistance；inflammatory factor

G804.2

A

1000 -5498（2015）03 -0087 -03

2014 -11 -13；

2015 -01 -06

上海市体育局科技综合计划项目(14ZH028)；上海体育学院研究生教育创新基金资助项目(xsxr2013024)

刘敏(1981 -)，男，山东临朐人，上海体育学院助理研究员，博士研究生；Tel.：(021)51253295，E- mail：liuminm2008@163.com

冯连世(1964 -)，男，山东临清人，国家体育总局研究员，博士，博士生导师；Tel.：(010)87182555，E- mail：fengls98@126.com