不同强度运动锻炼对腹部内脏脂肪量的影响研究进展

郑子威 张海峰

河北师范大学体育学院（石家庄 050024）

肥胖是严重影响现代人健康的重要问题，可分为外周性和向心性两种。向心性肥胖主要表现为腹部脂肪积累过多，其在很大程度上提高了非酒精性脂肪肝、2型糖尿病及血脂异常的发病率[1-4]。腹部脂肪中，尤以腹部内脏脂肪积累过多危害更大。即使是非肥胖人群，过多的腹部内脏脂肪也会增加代谢综合征（包括葡萄糖耐受不良、高脂血症、高血压）的患病风险[5，6]，而减少腹部内脏脂肪则可以改善糖脂代谢异常[7]。

目前，通过运动减少体脂仍是基本措施。大量证据表明，中低强度持续耐力运动可以减少正常和肥胖人群的腹部内脏脂肪[7-10]，但高强度及较高强度运动减少腹部内脏脂肪的效果比相同能量消耗的中等强度运动可能更显著[10-13]。因此，运动强度对减少腹部内脏脂肪的效果影响很大[14，15]，本文系统综述不同强度运动锻炼减少腹部内脏脂肪量的效果。

1 腹部内脏脂肪量的测量

双能X线吸收测量法（DEXA）最早被用来测试骨密度，现在这种方法也被用来测量身体脂肪量和体脂百分比。DEXA可以对全身进行扫描，对全身及主要部位的脂肪量和百分比进行计算，具有很好的准确性和可重复性[16]，因此被很多研究采用来测量全身及各部位脂肪量[8，10，11，13，17-22]。但 DEXA 测试需要经过系统训练的专业人士进行操作[23]，且不能直接区分腹部内脏脂肪和皮下脂肪[23-25]，因此大多研究不采用DEXA测试腹部内脏脂肪，但也有研究用DEXA测试估算腹部内脏脂肪含量（kg）[26]。

目前常用的测量腹部内脏脂肪量的方法为计算机断层扫描（CT）和核磁共振成像（MRI）。研究表明，腹部内脏脂肪量与腹部内脏脂肪面积之间具有明显的正相关关系（r=0.81，P＜0.0001）[1]，因此大部分研究均采用CT扫描测量腹部脂肪面积（cm2）或体积（cm3）（包括内脏脂肪和皮下脂肪）来反映相应部位的脂肪量[1，9，13，22，25，27-30]。因为身体脂肪在脐水平比例最高，且最易区分皮下脂肪和内脏脂肪[2]，所以CT扫描一般采用平脐水平（约第四、五腰椎之间）进行扫描。CT测量腹部脂肪面积具有很高的准确性和可重复性[25]，并因测试速度相对较快、成本相对较低而被普遍应用。CT测试的缺点是具有一定的辐射[2]，并且对受试者体重有一定的限制[28]，不适用于极端肥胖者。除CT外，少数研究使用MRI测量身体脂肪量[7，17，31]，其缺点是扫描时间过长、成本高，且限制幽闭恐怖患者使用[2，25，28]。

腹部超声也是测量腹部脂肪的方法之一。测试时要求被测者仰卧，选取剑突软骨延长线与脐水平位的交点进行测量，腹膜到脊柱的深度为内脏脂肪厚度，皮下脂肪厚度则是皮肤到白线的垂直距离[4]。腹部超声技术在腹部脂肪特别是腹部皮下脂肪测量方面得到了CT 和 MRI等测试技术的验证认可[25，32，33]。近期的研究也证实，采用腹部超声技术估算的内脏脂肪量与糖耐量异常和胰岛素抵抗之间呈现明显的正相关[4]。腹部超声技术成本较低、且不会产生电离辐射[23]，因此在针对儿童及孕妇的腹部脂肪估测时，是较为适宜的测试方法。但这项技术易受测试者呼吸的影响[34]，重复性相对较差[2，25]，不适用于精准评估腹部脂肪特别是腹部内脏脂肪量。另外，测试时放于测量位置的传感器在一定程度上压缩脂肪组织[4]，操作的困难度及非统一性在一定程度上影响了超声技术作为腹部脂肪组织估测手段的发展。

2 不同强度运动锻炼对腹部内脏脂肪量的影响

2.1 运动强度的分级

本文按照美国运动医学会的运动强度分级[35]进行分类综述：中低强度为64%最大摄氧量（VO2max）、75%最大心率（HRmax）、59%心率储备（HRR）以下，或主观用力感觉（RPE）低于13；较高强度为65%～90%VO2max、76%～95%HRmax、60%～89%HRR，或 RPE 为14～17之间；高强度为高于91%VO2max、96%HRmax、90%HRR，或RPE在18以上。

2.2 中低强度（moderate-low intensity） 运动对腹部内脏脂肪量的影响

如表1所示，在研究中低强度运动对腹部内脏脂肪影响的报道中，受试者多数为中老年人，少数为青年及儿童，均为肥胖或超重人群，其中部分为2型糖尿病及代谢综合征患者。运动强度均低于64%VO2max（约75%HRmax），运动时间最长为70 min/次，最短时间为33 min/次（不包括热身及运动后整理活动）；每周运动最少为2天，最多为5天；运动周期最短为8周，而最长为12个月，均采用腹部CT或MRI测量腹部内脏脂肪量。从干预效果看，多数中低强度持续运动干预达到了减少腹部内脏脂肪量的效果[8，9，12，29]，而非运动对照组的变化无统计学差异。对于肥胖儿童，虽然4个月的运动干预后腹部内脏脂肪量少量增加，但其增加量要明显低于非运动对照组[17]。但也有部分研究发现，中低强度运动锻炼未能减少腹部内脏脂肪量[13，19，21，36]。对于中低强度运动而言，最佳的减少腹部内脏脂肪的运动量应该在每周3780 kcal以上[37]，这相当于每天要进行1小时的中等强度运动[18]。未能减少腹部内脏脂肪的原因，可能与每次运动时间较短、运动频率过少或者干预周期短而导致运动量不足有关。

在Keating等的对比实验中发现[12]，采用中等强度对肥胖症患者进行8周的运动干预，当运动强度相同时（50%VO2peak），运动量越大（60 min/d，4 d/wk vs 45 min/d，3 d/wk），运动诱导的腹部内脏脂肪面积的降低越明显（－386.8±119.5 cm2vs－212.96±105.54 cm2）。由此可见，中低强度运动可以降低肥胖人群腹部内脏脂肪量，但需要较大的运动量累积才能实现。在中低强度下，腹部内脏脂肪的降低量与运动量存在着量效关系[37]，较低运动量减少腹部内脏脂肪的效果并不明显。

表1 中低强度运动锻炼对腹部内脏脂肪量的影响

注：VO2max：最大摄氧量；VOpeak：摄氧量峰值；HRR：心率储备；HRmax：最大心率；RPE ：主观用力感觉；METs ：梅脱；BMI：身体质量指数；FAT%：体脂百分比；CT：计算机断层扫描；MRI：核磁共振成像

2.3 较高强度（vigorous-intensity）运动锻炼对腹部内脏脂肪量的影响

较高强度运动锻炼对腹部内脏脂肪量的干预效果如表2所示。干预人群多为中年人，少数为老年和青年人群。运动强度在65%～85%VO2max之间，干预时间至少30 min/次（不包括热身及整理活动），多数每周运动3天，也有研究要求受试者每天运动[7]。经CT或MRI测量，腹部内脏脂肪量都有不同程度的减少，而非运动对照组的变化无统计学差异。且有研究显示[11，12，36]，当运动过程中能量消耗相同时，与中等强度持续运动相比，较高强度持续运动可以减少更多的腹部内脏脂肪。如在Nicklas等[11]的研究中，绝经后肥胖女性进行每周3天强度为75%HRR的运动锻炼时，相比于强度为50%HRR的运动参与者，在运动过程中能量消耗相当时，腹部内脏脂肪减少更为明显（630±298 cm2vs 591±340 cm2）。Irving等[36]的研究也有类似的结果。这些研究提示，无论是青年或中老年人、肥胖人群或健康人群，较高强度持续运动诱导腹部内脏脂肪量降低的效果是可以肯定的，且与中等强度运动相比效果更明显[10]。因此，运动强度对减少腹部内脏脂肪的效果影响很大。

表2 较高强度运动锻炼对腹部内脏脂肪量的影响

2.4 高强度（high-intensity）运动对腹部内脏脂肪量的影响

制约现代人坚持运动的一个重要因素是缺乏时间[38]。高强度间歇训练（high intensity interval training，HIIT）因运动时间较短、有间歇，与传统的中强度持续训练（moderate intensity continuous training，MICT）相比，而更容易被锻炼者所接受和坚持[39]。HIIT是指进行多次短时间高强度运动，在每两次高强度运动之间以较低的强度运动或完全休息形成间歇期。常采用90%VO2max以上强度乃至全力冲刺，单次运动时间和间歇期根据运动强度的不同可持续几秒到几分钟不等[40]。

近些年来，有研究观察了HIIT对不同人群腹部内脏脂肪量的影响。如表3所示，研究对象既有青年人群也有老年人群。青年人群采用全力冲刺间歇运动方案（90%～100%HRmax，RPE≥18），而老年人从安全角度考虑采用了平均约85%HRmax的踏车冲刺间歇运动方案[21]。运动时间最少仅为80s[26]（不包括间歇时间、热身及运动后整理）。采用CT测量的结果显示，受试者的腹部内脏脂肪量均有不同程度的降低。

Zhang等对比了HIIT与传统耐力训练对青年肥胖女性的减肥效果[13]：一组受试者进行MICT（运动强度为60%VO2max，每次完成300 KJ机械功），另一组进行HIIT（运动强度为90%VO2max，4分钟一组，组间休息约3 min，直至完成300 KJ机械功），4次/周，12周后，两种训练均可以减少全身总脂肪量和腹部内脏脂肪量（CT扫描测试），且两组减少量均无统计学差异，但HIIT的运动时间大大少于MICT（约30 min vs 60 min）。在他们的另一项研究中[19]，缩短了HIIT的时间至16 min/次，即以85%～95%HRmax强度运动4 min，间歇后重复4组。结果发现12周的训练仍然能够减少全身脂肪量和腹部内脏脂肪量，而相同总耗氧量的MICT（33 min/次，60%～70%HRmax强度）虽然也能够减少相同的全身脂肪量，却未能减少腹部内脏脂肪量。最近法国的学者也发表了类似的研究结果：更年期后肥胖糖尿病人分别进行16周HIIT（每次以80%HRmax强度进行8 s冲刺，间歇12 s，重复60组）和MICT（每次以55%～60%HRR强度运动40 min），前者使腹部内脏脂肪量下降，而后者不能[21]。可见，HIIT可以减少腹部内脏脂肪，且在较低运动量下可能比相同运动量的MICT效果更明显。但必须注意，以上研究为特定人群的小样本量研究，多使用 HIIT的最低运动强度，且运动量仍然较高，进一步提高HIIT的强度（同时更加缩短了运动时间）、减少运动量是否仍然有效尚需进一步研究。

值得注意的是，两个运动强度相当（90%VO2maxvs 85%～95%HRmax）的HIIT方案，尽管运动时间不同（30 min vs 16 min），但无论是全身脂肪量还是腹部内脏脂肪量，减少幅度并无统计学差异。另外，在较新的一篇文献中，男性青少年进行HIIT干预（以接近最高强度运动20 s，休息10 s，重复4次，为一组），每周仅运动2次，每次只进行一组锻练，8周即可使腹部内脏脂肪量降低，且增加HIIT的组数至2组、3组、4组、5组，均不能提高其减脂效果[26]。以上研究提示，高强度运动时，在满足最低运动量的基础上，增加运动量可能并不能提升减少腹部内脏脂肪的效果，但HIIT减少腹部内脏脂肪的最低有效运动量需要有更多的研究来确定。

表3 高强度运动对腹部内脏脂肪的影响

注：VO2max：最大摄氧量；HRpeak：心率峰值；HRmax：最大心率；BMI：身体质量指数；FAT%：体脂百分比；CT：计算机断层扫描；DEXA：双能X线吸收测量法

3 不同强度运动锻炼减少腹部内脏脂肪的机制

机体运动时能源物质供应的规律与运动强度密切相关。中低强度运动时脂肪供能比例较高，随着运动强度的加大，脂肪供能比例下降，糖供能比例升高，超过70%VO2max强度糖供能占主导地位[41]。所以，中低强度运动对腹部内脏脂肪的消耗应该主要在运动过程中进行，而且，由于强度较低，脂肪供能的速率也较慢，因此需要较长的时间才能达到减少脂肪的效果。而高强度运动过程中虽然脂肪的利用率很低，但新的研究证实，高强度运动可提升运动后恢复阶段脂肪细胞内的甘油三酯的消耗（相比于中低强度运动平均提高189.2 kcal/day）[42]，因此高强度和较高强度运动对脂肪的消耗应该主要在运动后（包括运动间歇期）进行。

高强度运动的减脂作用近年来才逐渐被学者所认可，这一领域的研究主要围绕高强度运动能否减脂来进行，尚无系统的直接研究证据来揭示其机制。因此，本文只能利用前人发表的一些间接证据来推测高强度和较高强度运动减少腹部内脏脂肪量的可能机制。

脂肪的消耗可分为脂肪动员和脂肪氧化两个阶段。在动员阶段甘油三酯水解为脂肪酸与甘油；在氧化阶段，脂肪酸和甘油分解成水和二氧化碳。高强度和较高强度运动相比同等能量消耗的中低强度运动，可刺激机体分泌更多的脂解类激素，如儿茶酚胺、钠尿肽、生长激素等，且运动后升高水平保持时间更长[43]。高浓度脂解激素，通过磷酸化脂肪动员的关键限速酶——激素敏感性脂肪酶（HSL）提高甘油三酯的分解，利于脂肪动员。而相对其它部位而言，腹部内脏脂肪对脂解类激素更加敏感[44]，这可能是高强度和较高强度运动锻炼降低腹部内脏脂肪效果更好的原因之一。

另外的原因可能是高强度运动可以更好地促进脂肪氧化。高强度运动会引发肌细胞内ADP/AMP、钙离子、氧自由基和乳酸浓度的剧烈改变，并可在恢复期显著激活能量代谢的关键信号因子PGC-1α，使其表达量升高[45]。PGC-1α可激活多种细胞信号的核转录，其中就包括与脂肪氧化密切相关的两个肌肉因子CTRP15与Irisin。CTRP15可以促进脂肪细胞和肝细胞的脂肪酸转运[46]，Irisin可以通过提高脂肪细胞线粒体解偶联蛋白1（UCP-1）表达，抑制线粒体合成ATP，进而促进脂肪细胞分解脂肪酸产热[47]。高强度运动降低腹部内脏脂肪的机制可能与其能够通过PGC-1α-Irisin通路来激活UCP-1有关：在对肥胖女性人群UCP-1基因型的研究中发现，UCP-1基因位点A-3826G基因型为AA的人群，其腹部内脏脂肪含量显著性低于AG型和GG型，且在运动+低热量饮食的减肥干预后，AA人群体重和BMI的降低也超过GG组[48]。这提示较高的UCP-1表达有利于腹部脂肪含量的降低。

需要强调的是，以上仅仅是依靠一些间接证据进行的初步理论推测，关于高强度运动减少腹部内脏脂肪的确切机制尚需今后更多的研究提供系统、深入的直接证据进行阐明。

4 小结

运动减少腹部内脏脂肪的效果与运动强度有着非常密切的关系。在中低强度下需要完成较大的运动量才能有效，而运动量越大，腹部内脏脂肪量的减少越明显。现有的研究证据提示，在较低运动量下，高强度间歇运动即可起到减少腹部内脏脂肪的作用，且较高强度运动和高强度运动减少腹部内脏脂肪的效果优于相同做功量的中低强度运动。这些研究成果为将来进一步研究和应用高强度运动进行减肥提供了理论基础，但目前的研究仅仅是特定人群的小样本研究，且大部分采用的是高强度运动的最低强度，将来应该扩大研究人群和样本量，进一步明确高强度间歇运动有效减少腹部内脏脂肪的最低运动量，以及更高的运动强度是否会有更好的效果。另外，高强度运动减少腹部内脏脂肪的机制是什么？高强度运动是否安全？这些问题均值得进一步研究明确。