20-29岁不同BMI青年人群瘦素对慢跑运动能耗的影响

汤梦澜

20-29岁不同BMI青年人群瘦素对慢跑运动能耗的影响

汤梦澜

成都体育学院，四川 成都，610041。

研究目的：探讨瘦素对不同性别、不同BMI指数的20～29周岁人群在慢跑运动中能量消耗的影响，分析瘦素是如何对该人群的静息能耗、慢跑能耗进行影响的；研究方法：选择20名不同BMI的20～29岁年龄段人群为研究对象，通过文献查阅、体质测试、ELISA检测及数理统计等方法，对不同BMI人群的能量消耗状况进行调查记录；研究结果：20-29岁BMI超标女性血清瘦素含量高于BMI正常女性血清瘦素含量，20-29岁BMI超标男性血清瘦素含量低于BMI正常男性血清瘦素；瘦素含量与静息能耗、慢跑能耗成负相关，即瘦素含量越高，静息能耗、慢跑能耗越低；瘦素对不同BMI青年人群慢跑能耗的影响可能在性别上有差异。

瘦素；青年；慢跑；能耗

我国的体育事业正处在一个不断发展与前进同时又在不断摸索的阶段，在“全民健身”的大方针下，民众，尤其是青壮年，对身体健康愈发重视。让年轻人这一庞大的社会主力军群体少受病痛困扰、提高工作效率的最好方法无疑是体育锻炼，当下针对青壮年体育锻炼的相关研究也成为了热点。与肥胖密切相关的瘦素由肥胖基因产生而又作用于脂肪细胞，同时作为人体血清中最重要的肥胖调节因子之一，可以有效地调节饮食与体重。由于个体差异，不同BMI指数的人血清中瘦素的含量也有所不同，这也影响着个体的能耗特点与体重差别，且其对肝脏脂肪代谢亦存在一定的影响。在人的生命进程中，青年阶段是生命力最强的时期，人的各项指标都趋于优良状态，并且较为稳定，相对于其他年龄阶段而言，青年阶段更容易通过适当的改变生活习惯、体育锻炼等方式来保持健康，提高生活质量。20-29岁青年人群是当今社会生产力的主力军，该年龄段的青年人为了实现自我理想或忙于生计时会将体育锻炼放置于生活的最后一位，进而忽略了自己的健康状况，当疾病找上门来的时候才发现为时已晚。但近几年随着体质健康问题不断的上升乃至国家战略计划后，人们对于自己的身体健康也越发重视起来，而技术含量以及成本较低且便捷的慢跑运动则成为了人们首选的体育锻炼方法。本项目通过测试，讨论受试者血清中瘦素的含量与其在慢跑运动中的能耗特征之间的关系，并运用分析结果为受试者在日常生活中的体育锻炼提出相应的意见和建议，帮助受试者改善健康状况。

1 瘦 素

1.1 瘦素的发现

瘦素是一种由脂肪细胞分泌作用于下丘脑的激素，其主要作用是控制脂肪代谢量，维持人体能量摄入与消耗的动态平衡，协助其他组织控制人体的体重与代谢，因此肥胖或2-型糖尿病等慢性病可以由人体血清瘦素的高低水平来进行自我调节和控制。1950年，美国杰克森实验室首次发现肥胖突变的小鼠，随后在1966年，又无意中发现糖尿病突变的小鼠，并猜想肥胖（obesity）可能能够合成一种用于抑制食欲的因子，这种食欲抑制因子通过血液循环输送至全身进而抑制进食并达到控制能量摄入的效果[1]。直到20世纪初时，Zhang[2]等人的实验发现瘦素属于蛋白质类激素，进而为后续的相关研究提出了理论依据。

1.2 瘦素的作用

瘦素在调节葡萄糖代谢、升高体温、降体重方面具有显著效果[3]。当人体能量平衡或生理平衡被打破而变得肥胖或患上冠心病、高血压等疾病时，血清瘦素含量是处于高水平状态。瘦素与体内脂肪的含量、BMI均呈正相关性[4]。肥胖病人群体内的绝对血清瘦素水平是高的，而瘦素含量是存在昼夜差异的，及早晨人体血清瘦素含量与夜间瘦素含量有别。这表明不仅是瘦素的绝对水平在密切的影响着肥胖的发生与否，可能与人体血清瘦素含量的昼夜差也存在着相关联系[11]。瘦素通过血液循环系统作用于各靶器官和靶细胞，可通过血脑屏障作用于大脑的下丘脑，相互关联共同作用，降低食欲进而控制进食量，调节胰岛素的分泌进而调控糖代谢、控制能量消耗来保持机体的能量平衡。人血清瘦素的受体也可利用其转录翻译得来的蛋白进行负反馈调节[5]，如具有抑制食欲功能的α－黑素细胞刺激素（α-melanoma cell stimulating element，α-MSH）在受到血清瘦素产生的蛋白刺激时能够加快其生物合成进而控制进食量，同时具抑制神经肽NPY、大麻素的活性与多肽基因的表达，起到抑制食欲的作用[6,7]。

有研究发现在人体其他组织也存在瘦素受体[8,9]，表明瘦素均可直接作用于这些部位，发挥多种生理及病理效应，但目前国内外科学家对瘦素的研究结果都没能得出定论来阐述瘦素到底是怎么对人体各项机能进行调控的，还有待今后继续探索[10]。值得深入研究的点在于：多数研究表明瘦素具有性别差异，女性瘦素水平都高于男性。一部分学者认为该差异是由于女性的特殊生理结构脂肪含量较高导致的；另一部分学者认为女性与男性瘦素含量的差异不仅是因为脂肪含量存在差异，也因为女性独特的生理构造如乳房、臀部与下肢的脂肪含量高于男性等原因，以及女性生理周期或妊娠等，都是造成男女瘦素存在差异的原因，所以无论是否调整体脂肪含量，两性都会存在瘦素差异[12]。

2 瘦素与运动

有研究表示，两组受试者分别为年轻人和老年人，在保持靶心率的情况下每天运动1h，连续运动1周，1周后进行测试，发现两组受试者体内的胰岛素敏感程度都增强了，但血清中瘦素水平变化并不显著；有科学家对专业运动员进行了超过半年的耐力训练，对运动员训练前安静状态下血清瘦素进行测试，对比训练后运动员安静状态下血清瘦素的含量之后，发现前后并无变化。对比高强度对抗运动的运动员与普通健康人在安静状态下的瘦素水平，发现两者差异很明显；但在经过力量训练之后却没有显著的差异。不排除瘦素含量会因为年龄差异而存在不同，有学者让年轻男性和老年男性分别都进行中等强度的训练，结果显示瘦素的水平与年龄无明显差异[13]。有科学家试验显示，让久坐的体脂率超标的女性从长期静坐少动的状态立即调整生活状态至大运动量状态，即每周3次以上且每次1h以上心率保持在70%最大心率的状态，随即将受试者的运动量缓慢加大，而后让受试者进行为期3个月的有氧耐力性训练，结果发现运动强度的改变对于瘦素水平的影响无显著变化[14]。有专家指出，由于人体脂肪含量、肌肉含量、BMI值的改变是一个长时间的、适应性的过程，需坚持训练不少于12周，即3个月的训练会在一定程度上看到改变，而理论推测，当人体出现这种适应性改变的时候，体内的瘦素水平是会随着体脂肪含量变化而变化的，但少于12周的训练将不会引起机体内血清瘦素水平的变化。科学家让一组没有进行过任何训练、无运动习惯、久坐少动且BMI值属于肥胖范围的男性突击性的完成一次心率超过最大心率60%的有氧与无氧间歇训练运动，发现前后瘦素水平无明显差异。但有学者发现，正常成年男性大强度运动心率达到靶心率或最大摄氧量达到65%～85%的运动强度时，训练前后血浆瘦素含量却有显著降低[15]。国内外学者对瘦素与运动间的关系做出过许许多多的研究，但是任何一项运动都会牵一发而动全身，会有许多因素来改变或影响瘦素与运动间相互的关系，故现在对于瘦素是如何作用于人体运动或运动时如何改变瘦素含量这两者的研究都尚无准确定论。

3 瘦素与能耗

正常人每日消耗总能量是由许多部分组成，而每日静息能耗在每日总能耗里所占的比例超过50%，故一些学者对静息能耗与瘦素的关系进行了研究，但得到的结论却各不相同。体力活动所占比例超过个体每日能量消耗的50%之多，有学者将瘦素与体育活动、运动训练进行对比研究，发现运动能使瘦素水平下降，体脂减少，与体脂量减少呈正相关[16]。长期有规律且有效的有氧运动能够很好地减脂塑形提高基础代谢，对于生长发育过程中的学生群体而言不仅能够提高身体素质还能从某些方面提高学业成绩，李旭辉等[17]在研究青春期阶段出现肥胖症的学生群体时发现，遵循1周3次、1次1h以上中高强度体育锻炼的训练原则，青春期中学生的体脂率下降明显，同时瘦素水平随体脂含量减少而下降。但当瘦素含量上升到一定限度时，便出现了抵抗或耐受的现象。有科学家通过实验发现，饲养正常大鼠，喂食高脂饲料一段时间后，测试其血清瘦素含量，发现含量增高且产生了瘦素耐受的现象，即此时大鼠体内瘦素的浓度并不能再进行调节作用了，并且发现肥胖RNA产生除了更多其他的受体蛋白[18,19]。T.Bobbert 等[20]认为，对于运动员而言，瘦素水平不能从一而论，他认为最优秀运动员体内瘦素水平应当是最低的，但也有研究表示，这种说法并不能完全承认，因为优秀运动员体内的其他激素水平会随着其自身的训练程度进行而产生无法确定的变化。即便是BMI超过正常值，但大部分专业运动员属于肌肉型超重，其血清瘦素含量是否依旧遵从已知原则还有待进一步研究。

人体的能量代谢是个十分复杂的生理活动过程，目前关于性别、年龄、体重指数（BMI）等对能量消耗的影响依然没有统一定论。Bourdin.M等[21]在研究专项训练、性别、年龄和体重对跑步运动能量消耗的影响中，证明了体重是影响跑步运动能量消耗最重要的因素，也是决定能量消耗多少的因素；而跑步这一项运动因为低成本、效率高而备受当代青年人喜爱。超重或肥胖引起的相关疾病的危害已成为当今社会共同关注的健康问题，尤其是对于作为当代社会发展主力军的青年人群，体育锻炼越来越受到关注，青年人正在不断地加入参与到体育锻炼的大军中来，如何科学的有效的锻炼且明白我们身体各方面是如何调控、适应体育锻炼已经成为各学者重点研究的问题。目前国内对于脂肪细胞因子在能量消耗方面的研究比较欠缺，本文可在该方面研究提供相关理论依据。

4 研究对象与方法

4.1 研究对象

研究对象为不同BMI指数的20-29岁青年，拟在成都市招募20名符合条件的志愿者行调研，并按不同BMI指数分组：男性正常组、超重组各5人；女性正常组、超重组各5人。对自愿参与试验的人群进行筛选，并根据国家科技基础性工作专项—“中国人能量消耗标准研究”中的试验标准，选定相对应的BMI标准为：18.528.0肥胖；选定慢跑测试速度为7km/h，符合以下条件的成年人可成为本次研究的研究对象：

（1）年龄在20-29岁之间，身体健康，无心血管疾病、呼吸系统疾病、消化系统疾病、代谢性疾病、骨关节疾病、甲状腺疾病、血液系统疾病、泌尿系统疾病，无身体活动受限（无步态障碍）

（2）不服用影响代谢的药物，近期未接受药物治疗。

（3）无偏食、吸烟、酗酒等不良生活习惯。

（4）女性月经规律，无雌激素替代治疗。无节食减肥行为。（注：怀孕女性不能参加研究）

（5）体重稳定，符合如下条件。过去3 个月中体重改变（增加或减少）小于2.5kg。

4.2 研究方法

4.2.1 文献资料法 在知网等上查询、收集有关瘦素、瘦素与运动、瘦素与能量代谢的有关文献、资料。

4.2.2 测试法 采用生理生化方式对受试者进行测试，测试项目包括血清瘦素含量、静息能耗、慢跑运动能耗。为保证受试者隐私，试验结果将用编号代替受试者姓名。

（1）血液生化检查

血液生化检查的目的：将“健康与身体活动问卷”调查初步筛选纳入的志愿者再次进行筛选，进一步排出健康状况不符合要求的人群。

主要检查内容为血清瘦素含量，单位为g/l。

血样采集要求：

a. 对受试者的要求：受试者空腹12h后，于清晨安静状态下取坐位抽取肘静脉血；要求受试者在取血前24h内不参加任何形式剧烈运动，取血当天早晨不服用任何药物，注意提醒女性受试者应避开月经期。

b. 采血器材：一次性静脉采血真空管（分离胶/促凝剂管，规格8ml），一次性采血针。

c. 消毒、止血：以穿刺点为圆心，用蘸有碘伏的棉签由内到外螺旋型涂抹，消毒范围为直径大约8～10cm，注意消毒过的地方一般不重复涂抹，在涂抹的过程中棉签也要同时旋转。如果手臂皮肤不足够干净的则需重新擦拭。消毒后，确保穿刺部位干燥，不要触摸穿刺部位。达到采血量后，松开止血带，以无菌棉签压住穿刺处，快速拔出针头，受试者松拳并屈肘按压5-10min。

d. 最低取血量：分离胶/促凝剂真空管血量4-5ml。

e. 离心血液分离血清与血浆，取得上层血清，进行ELISA血清成分测试（比较测试样本与血清瘦素标准品的吸光度，可测得样本中的血清瘦素含量）。

（2）静息能耗测试

测试要求：

a. 受试者在测试前的24h禁止参加剧烈活动，未服用药物，不能饮酒或喝咖啡、不能吸烟。

b. 受试者在测试前禁食12h。

c. 女性受试者，测试期应尽量避开月经周期。

测试环境：安静室内测试，温度20-25℃。

测试步骤：

a. 受试者取卧位安静休息15min（包括佩戴呼吸面罩5min，以适应呼吸面罩）。

b. 使用Cortex Metamax 3B 心肺功能仪（提前预热机器、机器稳定）收集10min气体。

c. 截取后5min 稳定状态下VO2（耗氧量）和VCO2（二氧化碳排出量）数据分析。稳定状态判定标准：VO2和VCO2变异系数≤10%。

注意事项：测试过程中，受试者保持清醒、全身放松、不说话、不随意活动。

测试结束后记录并整理数据。

（3）慢跑运动能耗测试

测试要求：

a. 受试者在测试前的24h未进行任何剧烈活动、未服用药物、不能饮酒或喝咖啡、不能吸烟。

b. 女性受试者，测试期应尽量避开月经周期。

c. 受试者在测试前3h完成进餐（具体操作时，可要求受试者来试验室前2.5h完成进餐，加上测试前的准备工作，大约在进餐3h后开始测试）。

d. 受试者在研究期间应保持体重稳定。研究期间体重变化范围控制在1kg之内。

e. 受试者在整个研究期间穿同一双运动鞋参加测试。

能量消耗测试场地：室内测试，温度20-25℃。

能量消耗测试器材：Cortex Metamax心肺功能仪、遥测心率仪、加速计、计时器、跑步机。

能量消耗测试方法与流程：

a. 每位受试者先保持安静状态5min后再开始运动测试。

b. 速度分级跑步速度分为8级，从低到高依次为2 km/h、3 km/h、4 km/h、5 km/h、6 km/h、7 km/h、8 km/h、9 km/h。

注意：受试者5-10 min热身（一般牵伸）后，进行跑步能量消耗测试。

c. 运动时间：每级速度运动6min，运动时间共计48min。每级运动后休息5-15min（心率恢复到安静水平）再开始下一级速度的测试。

d. 能量消耗测量：受试者佩戴Cortex Metamax心肺功能仪、加速计和遥测心率仪。鼓励受试者在运动中不扶扶手。取完成每级运动的最后2min的平均摄氧量作为该级的能量消耗。

4.2.3 数理统计法 采用SPSS、Excel软件对测试数据进行统计分析。对受试者数据进行Pearson相关系数分析，衡量瘦素与BMI、瘦素与慢跑能耗、瘦素与静息能耗三组数据集合定距变量间的线性关系。

5 结果与分析

5.1 受试者基本情况

表1报告了受试者的基本情况，表2是按BMI分层的受试情况。

表1 受试者基本情况（平均数±标准差）

表2 受试者按BMI分层的情况（平均数±标准差）

5.2 受试者生理生化测试结果

表3列出了所有受试者的测试结果。

表3 各受试者测试值

表4报告了受试者以BMI分层分组各项测试的结果。

表4 受试者测试结果（平均数±标准差）

5.3 瘦素与能耗、BMI的关系

5.3.1 20名受试者瘦素与能耗的关系 图1显示20名受试者瘦素与静息耗能测试结果的散布趋势，其PEARSON相关系数为-0.58，呈显著负相关（<0.01）。瘦素水平与体重、体脂率成正相关，即瘦素含量越高，体脂率也较高，由于静息能耗的高低大多与人体的肌肉含量相关，体脂含量高的超重或肥胖人群静息能耗会低于肌肉含量高的人群。即瘦素含量越高，静息耗能越低。但不排除个体因素而引起的差异。

图1 瘦素与静息耗能的分布

图2显示20名受试者瘦素与慢跑耗能测试结果的散布趋势，其PEARSON相关系数为-0.46，呈显著负相关（<0.05）。因瘦素含量与体脂率、体重呈正相关，超重、肥胖人群易出现体脂率偏高的情况而出现运动中能耗不及正常人群的能耗程度，故瘦素越高，慢跑耗能越低。但依旧不排除因个体因素出现的偏差。

图2 瘦素与慢跑耗能的分布

图3显示20名受试者瘦素与BMI值的散布趋势，其PEARSON相关系数为-0.092，无显著相关性（>0.05）。BMI不仅与体重相关，也和身高相关，故不能直接表明瘦素与BMI之间的相关性。

图3 瘦素与BMI的分布

5.3.2 BMI、性别分层受试者的瘦素与慢跑能耗 从BMI正常组5位男性瘦素与慢跑能耗对应关系的散点图（图4）可以看到，两者呈正相关，且离散程度小，可推测20-29岁正常BMI的男性血清中瘦素对于慢跑运动的能耗影响趋于不易改变的趋势。

从BMI 超标5位男性瘦素与慢跑能耗对应关系的散点图（图5）可以看出，两者呈正相关，且离散程度较大，可推测20-29岁BMI超标的男性血清中瘦素对于慢跑运动的能耗影响较正常BMI男性而言，易实现改变。但从图4和图5的线性关系看来，不能直观的展现瘦素到底是怎么影响慢跑的变化。

图4 正常BMI男性瘦素与慢跑能耗关系

图5 超重BMI男性瘦素与慢跑能耗关系

从BMI正常的5位女性瘦素与慢跑能耗关系图（图6）可以看出，线性关系呈负相关，且离散程度较集中，可推测20-29岁女性血清中瘦素对慢跑能耗的影响不易改变，保持平稳趋势。

从BMI超标组5位女性瘦素与慢跑能耗对应关系的散点图（图7）可以看出，线性关系呈负相关，且与正常女性相比，超重女性组的离散程度较大，可推测20-29岁女性血清瘦素对慢跑能耗的影响较易改变。

图6 正常BMI女性瘦素与慢跑能耗关系

图7 超重BMI女性瘦素与慢跑能耗关系

图4、图5、图6、图7的线性关系可看出，男性受试者瘦素与能耗的关系趋势为正，而相对女性则为负；男性BMI超标的受试者，离散度更大，而女性相对而言较为集中，说明男性在慢跑能耗上存在的差异性较大，相对女性而言更容易改善；结合女性独有的生理特点及分散点可得出，女性在慢跑运动中的能耗相对集中，较不易改善其能耗状态但可根据其身体情况对其制定相应的改善方案。

如前所述，众多研究表明瘦素值与体脂量、体重呈正相关，表明体脂率越高，瘦素含量越高，但以BMI值界定的超重并不能表示受试者的体脂率的高低，受试者在超重的情况下不一定体脂率高，不排除存在肌肉型超重的情况。从本文试验数据可看到，正常男性组瘦素值高于超重男性组，但正常女性超重组瘦素值却低于超重女性组，可以做出推测：由于男性出现肌肉型超重的情况较多，虽然体重超重、BMI值属于超标范畴，但体脂率并不高，故可能会出现超重男性组的瘦素含量反而比正常组男性的瘦素含量低的情况；相比女性由于生理特征的原因，超重女性在体重超重、BMI值超标的同时，也存在体脂率较高的现象，故超重组女性的瘦素值高于正常女性的瘦素值。

由于条件有限，本研究的样本量较少，个体差异导致数据波动，作者对实验结果的分析和解释并不能完全反映真实情况，有待今后深入研究。

6 结 论

20-29岁BMI超标女性血清瘦素含量高于BMI正常女性血清瘦素含量，20-29岁BMI超标男性血清瘦素含量低于BMI正常男性血清瘦素。

瘦素含量与静息能耗、慢跑能耗成负相关，即瘦素含量越高，静息能耗、慢跑能耗越低。

瘦素对不同BMI青年人群慢跑能耗的影响可能在性别上有差异。

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Effect of Leptin on Energy Consumption of Jogging Exercise in Different BMI Youth Groups Aged 20-29

TANG Menglan

Chengdu Sport University, Chengdu Sichuan, 610041, China.

To explore the effect of leptin on energy consumption in jogging exercise in people aged 20 to 29 with different genders and BMI indices, to analyze how leptin affects the resting energy consumption and jogging energy consumption of the population; Through literature review, physical testing, ELISA testing and mathematical statistics, the energy consumption status of different BMI population was investigated and recorded, and the results showed that the serum leptin content of women with BMI exceeds 20-29 years of age was higher than the normal BMI err thin content of women. 20-29-year-old serotonin content is lower than BMI normal male serotonin content, leptin content and restenergy energy consumption, jogging energy consumption is negatively correlated, that is, the higher the leptin content, restenergy energy consumption, jogging energy consumption lower, leptin on different BMI young people jogging energy consumption may have a difference in gender.

Leptin; Youth; Jogging; Energy

G804.49

A

1007―6891（2020）05―0055―06

10.13932/j.cnki.sctykx.2020.05.12

2019-10-08

2019-10-15