运动干预对肥胖青少年睡眠与体力活动的影响

韩尚洁 韩 雪 段 卉 高 红

1．山西医科大学体育教学部（运动康复系），山西 太原 030001；

2．山西医科大学第二医院，山西 太原 030001

超重和肥胖是儿童与青少年时期最常见的慢性疾病，并且与各种负面的身体和社会心理等因素有关。由于全球范围内儿童与青少年超重和肥胖的患病率日益增加，并且肥胖是全球死亡的第五大风险，世界卫生组织（WHO）已将儿童青少年肥胖视为21世纪公共卫生领域最严重的挑战之一。目前，有大量的流行病学证据表明儿童青少年的肥胖与睡眠时间有关。睡眠障碍在超重和肥胖儿童青少年中很常见，包括较高的睡眠呼吸障碍和阻塞性睡眠呼吸暂停，夜间更为频繁的觉醒和睡眠效率低下。同时，超重和肥胖的青少年也表现出较高的睡前行为问题，如晚睡时间，多变的睡眠时间表及睡前的屏幕时间。流行病学数据表明，运动是最重要的促进睡眠和提高睡眠质量的行为因素。身体活动和睡眠水平应被视为维持青少年健康生活方式的核心组成部分。一项针对健康成年男性的研究发现，每日高剂量的有氧运动持续13周会增加睡眠时间并提升睡眠效率，然而，探索运动训练干预青少年睡眠和身体活动之间关系的研究很少，其结果也很模糊，且大多研究依赖于对睡眠的主观评估。而当父母报告或自我报告时，睡眠和身体活动往往被高估，因而应当提倡对睡眠进行客观评估。本研究的目的是评估14周运动训练计划对肥胖青少年的睡眠持续时间，睡眠质量及身体活动水平等方面的影响。采用作为睡眠相关疾病诊断金标准的多导睡眠图监测（PSG）与活动监测加速度计客观记录睡眠相关结果。

1 研究对象与方法

1．1 对象

本研究包括太原市两所初中的28名肥胖青少年（单纯性肥胖），参与者使用预先校准的便携式天平秤称重，精确至0.1kg（穿着短裤和T恤，赤脚），使用人体测量仪将身高取近0.1cm。然后计算BMI。肥胖依据国家卫计委（2018）特定临界点定义。参与研究的肥胖青少年年龄为13.7±0.72岁，BMI指数为34.1±3.8 kg/m2，男性与女性各14人。研究于2021年3月至2021年6月进行。由儿科专业人员进行完整的临床检查并排除所有受试者的运动禁忌症。所有参与者只参加以学校为基础的体育教育课程，包括相同强度的课间操等身体活动。参与者及其父母收到了对实验的口头描述，并填写了书面知情同意书，要求参与者不要改变饮食习惯并参加了为期14周的额外运动训练课程，并在运动训练后重新评估。

1．2 方法

儿科医生与肥胖青少年参与者一起进行基线评估，以验证参与研究者的资格。在获得了同意后，在1周内安排睡眠研究，随后进行运动干预，接受活动监测。

1.2.1 运动训练安排

实验组参加了为期14周的运动训练计划，包括每周3次60分钟的体育活动并受到监督，旨在实现每周160-180分钟的中高强度运动建议。运动训练在星期一、三、五放学后进行，在60分钟的运动期间，参与者逐步实现30分钟的连续有氧运动（骑脚踏车，跑步机）和20分钟的阻力训练（阻力带训练和适应性下蹲和俯卧撑训练等），最后进行10分钟的拉伸运动。通过对应于所需VO2max百分比（65%～75%）的心率监测运动强度。

1.2.2 多导睡眠图测试

在睡眠实验室中进行全夜多导睡眠图监测（PSG）。由其父母或法定监护人陪同。PSG使用连续采集以下记录：眼电图（三通道），脑电图（EEG;三通道），肌电图（单通道）和心电图（单通道）。使用与口腔和鼻部热敏电阻信号测量相关的鼻压气流。根据美国睡眠医学会的标准对睡眠阶段和呼吸事件进行评分，用腹部和胸部带监测呼吸努力。呼吸暂停被定义为气流完全停止至少10秒，呼吸不足为鼻压信号减少50%或减少30%至50%，氧饱和度下降至少4%或脑电图唤醒。

1.2.3 加速度计测试

通过Sense Wear Armband（SWA）活动监测器（Body Media Inc.，Pittsburgh，PA）评估每日身体活动和睡眠。该装置是一种多传感器身体监测器，依靠模式识别方法进行能量消耗和身体活动评估。它使用一系列非侵入性生物识别传感器来连续测量不同的物理参数：即热通量、皮肤电反应、皮肤温度、近体温度和运动，由双轴加速度计确定。来自传感器的数据以及性别、年龄、身高、体重等被纳入专有算法以估计能量消耗和身体活动持续时间，同时用于记录唤醒和睡眠。参与者穿着活动监视器7天，并被指示全天佩戴活动臂章，除了淋浴或进行任何可能使活动监视器潮湿的活动。所有参与者事先不知道监测器测量了身体活动和睡眠情况。参与者在7天期间填写睡眠日记，以确保记录的睡眠时间与主观报告的睡眠时间一致。有研究发现SWA在组水平上与PSG表现出良好的一致性，因此，本研究利用SWA从另一侧面反应参与者的睡眠情况，同时使用SWA旨在报告运动干预后7天内的身体活动水平及能量消耗。

2 结果

2．1 多导睡眠图结果

从PSG获得的数据列于（表1），多导睡眠描记法显示女性肥胖青少年总睡眠时间（TST）和快速眼动睡眠（REM）与非快速眼动睡眠（NREM）在运动干预14周后有显著的变化P值均＜0.05，其中TST与REM减少，而NREM睡眠增加。睡眠质量（睡眠效率指数）与呼吸暂停-低通气指数AHI在运动干预后数值有所降低，但未达到显著水平（P=0.078，P=0.232）。

表1 多导睡眠图测试结果

经14周运动训练方案干预后，男性肥胖青少年TST、REM、NREM均有显著的变化P值均＜0.05，其中TST与REM增加，而NREM睡眠减少。睡眠质量（睡眠效率指数）与呼吸暂停—低通气指数AHI在运动干预后数值有所降低，但未达到显著水平（（P=0.084，P=0.151）。

一项针对健康儿童急性运动对睡眠模式的影响的研究结果显示，睡眠结构和连续性的变化取决于运动强度，高强度运动导致慢波睡眠增加。但是在本研究中发现中等强度运动对不同性别的肥胖青少年的睡眠均有显著效应，这可能是由于研究对象的异质的结果，同时也说明对于肥胖青少年而言中等强度的长时间的运动负荷对于减脂与改善睡眠是有益的。已有研究显示运动训练增加慢波睡眠（即特别是阶段N3）并减少REM睡眠，本研究结果与之前在健康成人中报告的REM睡眠预期减少和慢波睡眠增加相符。

有研究指出慢波睡眠和与脑能量代谢直接相关。而睡眠脑电图不是身体恢复的衡量标准，而只是大脑功能的指标。因此，NREM睡眠的增加应当是受到肥胖青少年运动后大脑的生理变化的影响。在本研究中在与肥胖青少的访谈中发现他们在运动后报告了疲劳和增加的睡眠需求。运动后易产生的脑部的磷酸肌酸储备的快速消耗，并在随后的苏醒时间内表现为脑能量储备补充不足，NREM睡眠的增加可能起到补偿作用，以缓解这种不足。当然，这种机制与机理还需要未来更深一步的研究。在本研究中呼吸暂停—低通气指数在运动干预后数值有所改善，但未达到显著水平。有研究指出颈部的脂肪组织可能会增加咽部的负荷，进而压缩气道，从而产生睡眠呼吸暂停。目前，有越来越多的证据表明体育活动对睡眠呼吸暂停有积极作用。一种可能的机制是运动导致脂肪组织的重新分布，从而减少延迟向颈部或胸部移位的液体，这已被证明有助于睡眠呼吸暂停的发病机制，体重降低可以减少睡眠期间呼吸事件的数量。此外，虽然如持续气道正压通气（CPAP）和口腔器具也是治疗睡眠呼吸暂停的可行方式，然而有些患者不能耐受这些治疗，因此睡眠呼吸暂停的一线临床治疗之一是减轻体重，其中运动是最为经济且有益于健康的有效方法。

2．2 加速度计结果

表2 加速度计测量结果

不同性别的肥胖青少年在14周运动训练方案干预后平均每天步数有显著的增加（P值均＜0.05），客观测量的结果表明运动干预对肥胖青少年身体活动模式得到了改善。女性肥胖青少年的平均每日MET代谢当量有非常显著的提高（P＜0.01），男性肥胖青少年每日MET代谢当量有显著的提高（P＜0.05），加速度计测试的总睡眠时间（分钟）有显著增加（P＜0.05）。

青少年身体活动与睡眠持续时间和睡眠质量有关，而短期睡眠丧失已被证明可以减少白天的整体自发性体力活动，每周参加超过3.5小时体力活动的青少年睡眠效率更高，总体睡眠时间更长。这与本研究显示肥胖青少年运动训练后体力活动增加，加速度计测量的总睡眠时间增加相符。加速度计测量的睡眠的改善可能是自发性体力活动水平增加的结果。因此，我们的结果显示未来需要加强肥胖青少年运动锻炼，并加以监督以确保在干预期后维持这些健康行为。

3 结语

本研究结果显示，14周运动干预可显著增加PSG测量的肥胖青少年总睡眠时间，非快速眼动睡眠时间增加，即慢波睡眠增加。快速眼动睡眠减少，且对睡眠效率指数有良好的影响，并对呼吸暂停-低通气指数有所改善。