规律运动与肥胖大学生脑血流、脑氧代谢及外周动脉弹性之关系研究

王 超，季 钢，杜艳艳

（首都体育学院，北京 100191）

近年来，随着我国居民生活水平的提高，大学生单纯性肥胖的比例日趋增高。成年早期肥胖容易出现大量与肥胖相关的健康问题，是中老年期心血管疾病、糖尿病、高血压病和某些部位癌症的重要危险因素，而且这种肥胖状态容易一直持续，使其中老年期肥胖的概率大大提高。

引发肥胖最主要的原因是身体活动缺乏，加以高热量的饮食。研究证实，运动可以提高高密度脂蛋白水平，降低低密度脂蛋白水平，帮助机体把多余胆固醇从胆道与肠道排出体外，避免过剩胆固醇沉积在血管内壁。此外，运动可以促进血液循环，增加血管弹性，降低血压，消耗过剩热量，使身体脂肪比重减少，肌肉比重增加，而减轻体重。

因测试技术的限制，运动对肥胖人群脑血流和脑氧状况影响的研究相对于其他系统如心血管、呼吸、代谢等的研究起步较晚，国内外的相关研究少见报道。有研究通过测试大脑中动脉平均血流速度的变化来间接反映运动对脑血流量和脑灌注的影响，证明动力性运动可增加脑血流和脑灌注。本研究试图采用新技术进行测量，了解规律运动习惯与18～20岁肥胖大学生人群脑血流、脑氧代谢及外周动脉弹性之间的关系，从而为脑血管疾病的早期预防提供依据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

规律运动与肥胖大学生脑血流、脑氧代谢及外周动脉弹性的关系。

1.2 研究方法

1.2.1 实验法 （1）实验对象筛选。招募肥胖大学生作为实验对象，尽量保证其饮食情况、生活习惯、社会环境等因素近似。要求实验对象年龄介于18～20岁之间，在不告知实验目的、实验内容及实验方法的情况下，了解招募者身体健康状况、个人病史、家族史及参加运动锻炼情况，并测量身高、体重，计算体重指数（BMI）。经过筛选，确定符合实验要求的38名应征者作为实验对象，无家族遗传病，近期无任何疾病及服药史，以身体体重指数（BMI，体重（kg）/身高（m2）＞28 kg/m2作为筛查肥胖的标准，并且排除继发性肥胖。

（2）实验对象分组。第1组（t1组）：20人，除进行日常学习、生活活动外，具有良好的运动习惯（依据属于体育人口范畴进行判断，已持续进行半年以上运动锻炼，每周不少于3次，每次不少于30min，中等以上运动强度）。第2组（t2组）：18人，只进行日常学习、生活活动，无良好的运动习惯。

（3）测试指标及测试方法。①身高、体重。采用身高体重计进行测试。要求实验对象穿轻便衣服，脱鞋，取自然立正姿势站在底板上，两臂自然下垂，足跟靠拢，足尖分开约60°，足跟、骶骨和两肩胛间与立柱相接触，面向前方，注意保持耳眼水平位，单位cm，保留1位小数。

②评价体成分的指标：体脂百分率、腹部脂肪比率。采用韩国Inbody3.0人体成分分析仪进行测试。测试时要求实验对象清晨空腹，排空大小便，尽量穿轻便衣服，测试前避免剧烈运动。实验对象脱掉鞋子，裸足立于测试仪上，双手握住手部电极，拇指、手心及其余四指分别与相应电极接点相接触；双足后跟、前掌分别踏在足部电极上；身体放松，上肢自然下垂，与躯干微微分开。测量时间约为1～2min，测试完毕，自动打印报告，分别记录体质百分率和腹部脂肪比率两个数据。

③评价脑血流状况的指标：大脑中动脉（MCA）的收缩期峰血流速度（Vp）、舒张末期峰血流速度（Vd）、平均血流速度（Vm）、血管搏动指数（PI）和血管阻力指数（RI）采用经颅多普勒超声（HDI3000，AtL，Bothell，USA）进行测定。实验对象安静休息15min后，以舒适的姿势平躺在诊疗床上，应用超声多普勒流速探头从颞窗依次检测大脑中动脉各项血流速指标，检测深度为50mm，根据检测仪器内置软件计算PI和AI。

④评价脑氧代谢的指标：前额皮质总血红蛋白（total HB）、氧合血红蛋白（OxyHb）及去氧血红蛋白（DeoxyHB）。采用近红外光谱分析仪（EtG-4000，Hitachi Medical，Japan）测定。根据近红外光线对生物体具有很强穿透性，血液中血红蛋白（Hb）能够吸收（670～1 300 nm）近红外光的特点，对头皮表面进行光折射，对位于大脑皮层区域的氧化血红蛋白、还原血红蛋白及总血红蛋白（大体与血液量成正比）的浓度变化进行多点同时测量。实验时间为上午9：00～11：00，实验室室温为24℃～26℃、安静、光线暗、无辐射、无磁场。测量前，用酒精棉球将实验对象的前额头皮擦洗干净。测量时，要求实验对象以自身感觉舒服的姿势坐于椅子上，保持房间安静，受试者闭眼，全身放松，大脑处于空闲状态，不得说话，不能有任何肢体运动。探头测定部位为前额叶，以眉心中点上方3～5cm作为佩戴测量面罩的最低位置。每位受试者在标准化的实验条件下静息5min，待脑氧饱和度值趋于平稳时开始正式记录数据，记录时间3min，取其中稳定状态1min作为统计数据。由于光在组织中散射效应的存在，很难确定光子经历脑组织的实际光程长度，本系统获得的血红蛋白浓度变化只能是相对变化量，而非绝对值。

⑤评估动脉弹性的指标：肱踝脉搏波传导速度（baPWV）和踝臂指数（ABI）。采用全自动动脉硬化检测仪（Colin VP-1000，Omron Healthcare，Japan）进行测试。受试者静坐休息10min后开始测试，取仰卧位，颈部垫枕，将压力感受器分别置于左右两侧上臂肱动脉和脚踝踝动脉搏动最明显处，保持正常呼吸，放松全身，仪器自动测2次取平均值。同一受试者的左右两侧脑血流和动脉弹性指标非常接近，无显著性差异，故本次测试均以左侧的测试数据作为代表。

1.2.2 数据统计法 所有实验数据均采用均数±标准差表示，2组间比较用SPSS 17.0统计分析软件进行独立样本t检验，对运动习惯与反映脑血流、动脉弹性和脑氧状况的测试指标进行点二系列相关（Point Bi-Serial Correlation）分析，显著性水平为P＜0.05。

2 研究结果

2.1 实验对象的基本情况及测试指标比较

表1显示，2组间身高、体重、BMI均无显著性差异，具有规律运动习惯的实验对象体脂百分率（27.88±5.37 vs.34.18±5.57，P＜ 0.05）、腹部脂肪比率（0.91±0.04 vs.0.95±0.06，P＜0.05）、前额皮质氧合血红蛋白（0.04±0.08 vs.0.05±0.10，P＜0.05）均显著低于无规律运动习惯的单纯性肥胖实验对象，其他测试指标均无显著性差异。

表1 实验对象的基本情况及测试结果

2.2 实验对象的基本情况及测试指标比较

表2显示，规律运动习惯与肱踝脉搏波传导速度呈显著负相关（r=-0.324，P＜0.05），与踝臂指数呈显著正相关（r=0.300，P＜ 0.05）。

表2 规律运动习惯与各测试指标相关性的统计结果

3 分析讨论

除遗传因素外，长期久坐、缺乏必要的身体活动、饮食中脂肪摄入过多等都会导致脂肪在体内的蓄积，从而进一步引发肥胖症。研究显示，有氧运动可以大量动员脂肪氧化供能，从而减小脂肪细胞的体积，同时长期运动可以通过提高机体的静息代谢率增加能量消耗。在本研究中，有规律运动习惯的肥胖者体脂百分率和腹部脂肪比率等身体形态学指标均明显低于没有规律运动习惯的肥胖者，提示良好的运动习惯可能降低肥胖人群的体脂量，同时在一定程度上改变肥胖者的体型，对向心性肥胖有良好的改善作用。相关研究也证实，为实现减肥目的，每次运动以中等强度运动为宜，即在运动中将心率维持在最高心率的60%～70% （最高心率=220-年龄），强度过大时能量消耗以糖为主，肌肉氧化脂肪的能力较低；而负荷过小，机体热能消耗不足，达不到减肥的目的。并且，以中等强度进行锻炼时，锻炼的时间要足够长，一般每次锻炼不应少于30min。进行中等强度运动时，开始阶段机体并不立即动用脂肪供能，因为脂肪从脂库中释放出来并运送到肌肉需要一定时间，至少要20min。脂肪的储备和动用是一种动态平衡，因此要经常参加运动，才能收到良好的锻炼效果。

在评价脑血流状况方面，本研究选择以大脑中动脉的收缩期峰流速、舒张末期峰流速及平均峰血液流速值为测试指标。收缩期峰流速为受检血管内收缩期的最高血流速；舒张末期峰流速为受检血管舒张期末的最高血流速；平均峰流速为受检血管内一个完整心动周期的平均最高血流速。其中平均峰流速的生理意义最大，一方面是因为其很少受心率、心收缩力、外周阻力和主动脉顺应性等心血管因素的影响；另一方面是由于其代表了搏动性血液的供应强度。国外学者的研究证实颅底动脉的血流速度与局部脑血流量有良好的相关。因此，Vm可用来评价局部脑血流量的变化。平均峰流速升高，表明脑血管充盈度高，血流量增多；平均峰流速降低，表明脑血管充盈较低，血流量减少。有研究证实运动可导致脑血流的变化，而不同强度和形式的运动可引起脑血流不同的改变，中小强度的运动可引起脑血流速度的升高，而高强度运动则使其降低。与动力性运动不同，静力性运动不改变脑血流速度。中村隆志对没有运动习惯的45名患者进行了运动疗法改善baPWV的研究，结果表明完成度达到或超过75%的人PWV 比进行锻炼前明显下降（P＜0.001），即使完成度75%以下但也坚持了6个月的人，血液参数虽然没有变化，PWV 也有改善（P＜0.01）。已有学者开展大量研究，认为健康运动可以维持和增加心、脑氧的供应，预防或延缓动脉硬化的进展，增加血管直径和侧支循环，直接改善血液灌注和分布。本研究显示，有规律运动习惯的实验对象在脑血流状况、血管弹性等方面均与无规律运动习惯的实验对象比较无显著性差异，可能由于样本量太小，不足以引起实验对象明显的差别，应继续开展干预研究，从而进一步了解运动的良性作用。脑氧代谢方面有规律运动习惯的实验对象前额皮质氧合血红蛋白显著高于无规律运动习惯的实验对象，可能由于单纯性肥胖导致大脑氧供不足、氧合血红蛋白代偿性增加。

对有无规律运动习惯情况与各项测试指标（体成分、脑血流状况、血管弹性、脑氧状况）进行点二系列相关分析，结果表明，有良好的运动习惯与baPWV显著负相关（P＜0.05），与ABI显著正相关（P＜0.05），说明良好的运动习惯可降低动脉僵硬度，增强动脉弹性，延缓或减轻外周动脉硬化，从而降低肥胖人群心脑血管疾病及其相关突发意外的发生率。

本研究属于横断面研究，只能了解测试指标之间的联系，不能确定因果关系，需要进行纵向研究或干预研究，从而进一步了解规律运动习惯的良性作用。

4 结 论

4.1 拥有规律运动习惯的单纯性肥胖大学生体脂量和腹部脂肪比率较低。

4.2 规律运动与单纯性肥胖大学生的肱踝脉搏波传导速度显著负相关，与踝臂指数显著正相关，提示规律运动可能是预防肥胖大学生动脉退行性变化的一项有效措施。