运动对肥胖青少年心率变异性影响的meta分析

魏建伟 王国军

目的：系统评价运动对肥胖青少年心率变异性的影响。方法：计算机检索CNKI、维普、万方、PunMed等数据库，搜集运动对肥胖青少年心率变异性的影响的随机对照试验（RCT）。对纳入文献进行筛选，资料提取，质量评价和风险评估后，采用RevMan5.3软件进行Meta分析。结果：共纳入RCT研究4项，样本量133例，运动可显著提高HRV参数中nHF（MD=1.77，95%CI（0.51，3.03），Z=2.75，P<0.01）、降低HRV参数中LF/HF（MD=-0.49，95%CI（-0.83，-0.15），Z=2.80，P<0.01），在降低HRV参数中nLF（MD=-0.51，95%CI（-1.77，0.75），Z=0.79，P=0.43）方面无明显效果。结论：运动可有效增加肥胖青少年迷走神经张力、改善心脏交感-迷走均衡性。

肥胖是青少年最普遍和最严重的健康问题之一，已经成为全球性的公共健康问题，而肥胖青少年在以后的生活中患心血管疾病的风险很高。在童年和青春期，肥胖会导致严重的后遗症，如血压升高、葡萄糖耐受不良、脂肪代谢紊乱、背痛、肝脏脂肪变性、皮肤病和精神疾病等，这些疾病在肥胖青少年中比在健康的同龄人中更常见。此外，这些青少年在成年后仍然超重，并在以后的生活中患上慢性心血管疾病，如冠心病的风险很高。有研究指出，肥胖和超重者交感神经系统过度激活、迷走神经张力下降，进而导致心脏交感-迷走失衡，呈现交感优势，致使心脏以及脉管系统的调节出现紊乱。对于肥胖青少年来说，心肺健康（CRF）是一个有价值的临床参数，但是，在超重和肥胖的青少年中评估CRF很难实施，繁琐且昂贵，而心率变异性（HRV）参数与CRF和心脏代谢危险因素有很强的相关性，简单、可量化且精准。

自主心脏调节是心血管疾病和死亡率的一个强大和独立的预测因子，并且它在患有肥胖的青少年中降低，因此，交感神经系统应成为改善肥胖心脏代谢风险的靶点。HRV参数是心血管健康的标志，识别HRV是一种确定心血管风险的非侵入性测试。HRV是一种生理现象，窦房结瞬时心率及其变化是窦房结区域不同输入的结果，主要的输入来自交感神经系统和副交感神经系统，从生化的角度来看，HRV分析基于副交感神经系统和交感神经系統在神经传递上的差异，在HRV指标中，nLF代表心脏交感调制，nHF代表心脏迷走调制，LF/HF代表交感-迷走均衡性，运用上述3个指标可很好的评价肥胖青少年自主神经功能。

较少的体育锻炼被认为是导致儿童肥胖的最重要因素之一，每天的静坐时间每增加1小时，肥胖的发生率就会增加2%。因此，在预防和治疗青少年肥胖中，减少静坐行为并进行体育锻炼是很有必要的。运动是减少儿童和青少年肥胖及相关并发症干预措施的一个组成部分，运动可以减少身体脂肪、提高心肺功能，并改变心血管疾病的危险因素。运动在促进心血管健康方面有明显的作用，但是在评估运动对肥胖青少年中诱导心血管最大益处所需的指标尚不统一，而HRV参数作为量化指标，运用其评估运动对于肥胖青少年患心血管疾病风险的改善情况是一个很好的选择。该研究分析运动对肥胖青少年心率变异性的影响，旨在为肥胖青少年制定特异性的运动处方提供依据，并且为改善肥胖青少年HRV提供更全面的循证依据。

1 资料与方法

1.1 文献纳入与排除标准

（1）纳入标准：①研究类型：随机对照实验;②研究对象：肥胖青少年;③干预措施：单纯运动组与空白组对照或者不同运动组对照;④评价指标：心率变异性（HRV）参数[标准化低频功率（nLF）、标准化高频功率（nHF）以及 LF/HF比值]。

（2）排除标准：①非随机对照试验;②不含上述评价指标;③重复发表、综述类文献;④无法获取全文、无法从文献中提取出有效结局数据的文献。

1.2 文献检索策略

本研究主要在中国知网（China National Knowledge Inf

rastructure，CNKI）、维普、万方、PunMed等中英文数据库，采用主题词与自由词结合的方式进行检索。中文检索词有肥胖青少年、心率变异性、运动等;英文检索词有Adolescent、Obesity、Heart rate variability等。阅读检索文献的摘要和全文，筛选并纳入符合条件的文献。

1.3 文献筛选与质量评价

由2名评判员根据纳入标准和排除标准对检索到的文献进行筛选，并提取相关信息。包括：纳入研究治疗组与对照组的干预措施及样本量;纳入文献治疗者的治疗时间;纳入文献的结局指标，包括心率变异性（HRV）参数[标准化低频功率（nLF）、标准化高频功率（nHF）以及LF/HF比值]。

纳入文献采用Cochrane偏倚风险评估工具进行文献质量的评价，从随机方法、分配隐藏、对研究者和（或）受试者实施盲法、对研究结果评价者实施盲法、结果数据的完整性、选择性报告研究结果、其他偏倚来源7个偏倚风险项目进行评价，对每条指标采用“低风险”、“偏倚风险不确定”及“高风险”进行评定。由2名研究者单独进行评价，比对评价结果，如有分歧请第3名研究者再次评价，最终达成一致。

1.4 统计学分析

采用RevMan 5.3软件进行meta分析。首先对纳入的文献进行异质性检验，当 P>0.10，I2<50%，可认为被纳入的研究具有同质性，使用固定效应模型计算合并统计量。当P≤0.10，I2≥50%，说明纳入的文献具有异质性，应当分析导致异质性的原因，若不能通过亚组分析消除异质性，应使用随机效应量模型计算合并统计量。其次，本研究仅涉及连续性变量，采用加权均数差（mean difference，MD）合并统计量，对于各研究之间均数相差较大及单位不同的变量，选用标准均数差（SMD），以消除各研究之间均数相差较大及单位不同对结果的影响，检验统计量使用95%可信区间（CI），当P<0.05时，各指标存在差异，有显著性意义。

2 结果

2.1 文献筛选结果

共检索到相关文献36篇，其中中文文獻2篇，英文文献2篇。经纳入和排除标准筛选后，纳入Meta分析共计4篇文献，其中中文2篇，英文2篇。文献筛选流程见图1。

图1文献筛选流程

2.2 纳入文献特征

共纳入4篇文献，研究样本量19～50例，共包括133例患者，其中对照组67例，试验组66例。报告组间患者在年龄、BMI等上差异无显著性意义，具有可比性，纳入研究的基本特征见表1。

表1纳入研究基本特征

注：nLF：标准化低频功率;nHF：标准化高频功率;LF/HF：标准化低频功率/标准化高频功率

2.3 纳入文献质量

所纳入的研究均描述为“随机分组”。所有研究均未提及分配隐藏方案。1项研究未提及对研究评价者、实研究者施盲法，其余研究均报告为签署知情同意书。1项研究报告治疗过程中有失访，招募人数和结局指标检测人数有差距，其余研究数据完整性好。所有研究均未提选择性报告及其他偏倚。在所有纳入的研究当中，盲法风险较高，其次是结局数据完整性风险也偏高，究其原因，实验性研究多数都需要签署知情同意书，完全做到盲法较为困难，受试者失访情况属于不可控因素，也较常见。由图2、图3可以看出，纳入研究虽存在一定的风险偏倚性，但文献质量整体较高。

图2纳入文献总风险偏倚情况

图3纳入文献单篇风险偏倚情况

2.4 Meta分析结果

2.4.1 运动干预对肥胖青少年nLF的影响

共纳入4篇文献，采用SMD合并统计量。各研究间存在高异质性（I2=91%，P<0.00001），逐篇剔除文献后为找到异质性来源，故采用随机效应模型，试验组nLF值与对照组没有显著性差异（MD=-0.51，P=0.43），提示运动干预在降低交感神经兴奋性上效果并不显著，见图4。

2.4.2 运动干预对肥胖青少年nHF的影响

共纳入4篇文献，采用SMD合并统计量。各研究间存在高异质性（I2=88%，P<0.0001），逐篇剔除文献后为找到异质性来源，故采用随机效应模型，试验组nHF值与对照组有显著性差异（MD =1.77，P=0.006），提示运动干预并可以增强迷走神经张力，见图5。

2.4.3 运动干预对肥胖青少年LF/HF的影响

共纳入2篇文献，采用MD合并统计量。各研究间存在低异质性（I2=40%，P=0.20），采用固定效应模型，试验组LF/HF值与对照组有显著性差异（MD=-0.49，P=0.005），提示运动干预并可以改善心脏交感-迷走均衡性，见图5。

2.4.4 敏感性分析

对涵盖结局指标（nLF、nHF、LF/HF）的文献进行敏感性分析，剔除数据差异较大的文献或逐篇剔除文献后，异质性检验结果仍为I2>50%，探索采用固定效应模型分析，其结果与随机效应模型较一致，说明剔除数据差异较大的文献后并不影响分析结果。

2.4.5 发表偏倚检测

将涵盖结局指标（nLF、nHF、LF/HF）的文献做倒漏斗图分析，可见倒漏斗图基本对称，提示发表偏倚不明显（见图7、8、9）。

图7 nLF漏斗图

图8 nHF漏斗图

图9LF/HF漏斗图

3 讨论

在过去的几十年里，世界范围内儿童和青少年肥胖的患病率不断上升，肥胖严重影响了青少年的心血管健康。心血管呼吸系统健康（CRF）等变量通常通过进行规范化运动方案时的耗氧量来评估，尽管人们一致认为心肺运动试验（CPET）可被视为评估青少年CRF的黄金标准和该参数的相关性，但在特定的临床部门之外实施它有很强的局限性。另外，哪一个是最合适的停止标准，哪一个参数是最有意义的仍然存在争议。为了克服这些限制，研究者们逐渐将目光投放到了心率变异性（HRV）上。HRV从静息条件下获得的心电图（ECG）信号，显示出与CRF以及肥胖成人和青少年心血管代谢异常的中间机制有密切的关系，尽管评估HRV也有其复杂性，但它比心肺运动测试程序更容易执行、更便宜、更容易实施。

心率变异性是指观测一定时间内连续间期变化的变异数，是用作评价心脏植物神经活动的指标。HRV测试指标分为时域和频域HRV参数，三个时间域指标为：①神经网络间隔（SDNN）的标准差（SD），②连续神经网络间隔的根均方差（RMSSD），③和差值大于50ms的相邻神经网络间隔的百分比（PNN50）。三个频域指标分别为：①归一化高频功率（nHF）、②归一化低频功率（nLF），③低频-高频比（LF/HF）。使用快速傅立叶分析，该设备将心率频谱分离成不同的成分，并量化交感神经和迷走神经对心脏的影响。SDNN是衡量HRV的整体指标;RMSSD、PNN50和HF功率代表HRV的副交感神经分量，因此，通过RMSSD和HF功率的降低来量化副交感神经的损失，LF功率提示交感神经控制心脏功能，LF/HF比值升高提示交感神经迷走神经平衡增加。故该meta分析选用了nLF代表交感神经功能、nHF代表迷走神经张力、LF/HF代表交感-迷走均衡性，运用上述三个指标来反映肥胖青少年自主神经功能。

Parish等人通过分析肥胖青少年的心率变异性进行了自主神经功能障碍的研究，研究发现，自主神经功能障碍在肥胖青少年的早期就存在。王国祥等人进行了更加细致的研究，通过对正常儿童和肥胖儿童安静状态下5分钟的HRV指标进行分析后发现，肥胖组SDNN和PNN50以及HF与正常组比较均明显降低，提示肥胖主要影响反映迷走神经的HRV指标，而表现为迷走神经的张力降低;另一方面，肥胖组LH和LF/HF的降低，则可以认为肥胖导致了交感神经与迷走神经的均衡性发生了改变。Subramanian等人根据脂肪、肌肉、脂肪等因素将青少年由瘦到胖分为内形相、中形相和外形相，通过比较不同体型青少年的HRV发现，副交感神经活动由高到低依次是外形相、中形相和内形相，内形相最低。同时，交感神经活动由低到高依次是外形相、中形相和内形相，内形相最高。内形相代表相对肥胖，研究结果表明肥胖个体的交感神经活动增加，副交感神经活动减少，提示内形相的自主神经张力较差。而交感神经过度活动和副交感神经活动的减少与高血压和心血管风险的发生有关。

本次meta分析结果显示，运动干预在增强肥胖青少年迷走神经张力方面效果显著，并且可以改善交感-迷走神经均衡性，该结果与王国详等人的研究相呼应。研究其机制，运动可能通过改善体成分和胰岛素敏感性，进而下调脂肪因子释放，此外还可能与心血管自主神经中枢 （延髓腹外侧区）谷氨酸能神经元和γ-氨基丁酸能神经元结构与功能重塑有关，具体机制尚需进一步研究。然而，该meta分析发现，运动干预在降低肥胖青少年交感神经兴奋性上存在争议，有针对健康人群的研究证实：长期有氧运动虽然对迷走神经影响显著，但对交感活性无显著影响;也有研究认为：有氧运动既可以提高迷走神经紧张性、又能降低交感活性，因此，该方面的影响结果与机制仍需进一步研究。

4 结论

运动干预在增强肥胖青少年迷走神经张力方面效果显著，并且可以改善交感-迷走神经均衡性，但在降低交感神经活性方面尚存在争议。此外，纳入该meta分析的Farah的研究认为，高强度有氧训练比低强度有氧训练在改善肥胖青少年自主神经功能方面效果更加显著，提示我们在未来，可以比较不同运动干预方式的效果，进而为肥胖青少年制定特异性的运动处方提供依据。

（作者单位：1.株洲市全民健身服务中心;2.湖南工业大学）