12周FATmax强度运动对肥胖大学生体成分及肌氧饱和度的影响研究

肖 哲，杨 梅，朱 欢*,彭 永,周慧敏

(1.湖北民族大学 体育学院，湖北 恩施 445000；2.湖北恩施学院 音乐与体育学院，湖北 恩施 445000)

新冠疫情期间，我国高校体育课程教学主要以网络授课为主，导致课堂体育教学和课外体力活动质量受到严重影响.加之饮食结构的变化，导致大学生肥胖发生率大幅增加.肥胖不仅是诱导高血压、2型糖尿病、心梗等心血管疾病的危险因子，且导致机体运动能力显著下降，使学生进行体力活动的能力下降，进一步使学生体力活动不足，依次形成“体力活动不足→肥胖→体力活动不足→……”的恶性循环.有氧能力作为人体最基本的身体素质指标，与人体健康有着密切的关系，被视为第五大临床生命特征[1].有氧能力也被称为是心肺耐力，传统的心肺耐力主要以最大摄氧量(maximal oxygen uptake，VO2max)、肺活量(vital capacity，VC)等指标为主.虽然这些指标能在一定程度上反应出人体的心肺耐力水平，但均存在一定的应用局限性.研究发现，肌氧饱和度(muscle oxygen saturation，SmO2)与机体有氧能力有着密切的关系，同时近红外光谱肌氧测试技术操作简单、方便及无创[2-3].但目前SmO2主要用于竞技体育运动训练与慢性病康复运动中强度的监控，较少应用于有氧能力的评估，因此SmO2与有氧能力的变化是否具有一致性尚不明确.最大脂肪氧化(maximum fat oxidation，FATmax)强度具有较好的减肥效果，且能提高机体运动能力[4].基于此，本研究通过对肥胖大学生进行12周的FATmax强度运动干预，比较SmO2与有氧能力的变化特点，为肥胖大学生科学运动减肥及有氧能力的评定提供新的思路与方法.

1 对象与方法

1.1 对象

以湖北民族大学非体育专业的在校学生为受试者招募对象，研究对象的招募条件同文献4[4].60名肥胖大学生分成运动组和对照组，每组30人(本研究获湖北民族大学伦理委员会批准，编号：2020037).两组受试者基本情况如表1所示：

表1 研究对象基本情况(x±s，n=30)

1.2 方法

1.2.1 运动强度

FATmax强度的具体测试流程及计算方法参照同本团队前期发表的论文[4-5].具体测试结果如表2所示：

表2 运动组FATmax强度测试情况(x±s，n=30)

1.2.2 运动形内容、运动频率、运动时间及运动周期

以跑步为运动内容，共计12周.要求运动组受试者每周运动4次(周一、周三、周五、周日各1次).每次运动时，先进行15min作用的热身运动，然后开始按照目标心率跑步(60min)，运动结束后进行15分钟拉伸整理活动.学生可在规定的时间段(16：00～17：30、19：00～20：30)选择一个时间段进行运动.对照组的学生不进行运动干预，保持之前的体力活动特点，试验期间不进行规律性的体力活动.为了保证两组受试者饮食计划一致，由课题组的相关老师根据学校规定饮食特点制定相应的饮食计划，并监督完成.

1.3 测试指标及测试仪器、方法

1.3.1 身体成分

使用In Body 770高端专家型人体成分分析仪(韩国)对受试者体重、体脂率、BMI进行测试.

1.3.2 肌氧饱和度

SmO2、总蛋白、氧合蛋白、还原蛋白，测试仪器为Moxy近红外光无线肌氧测试系统(美国)，测试部位为右侧大腿股外侧肌.

1.3.3 心肺适能与有氧耐力

VO2max、VC，其中VC的测试使用YYF-0008 电子肺活量测试仪完成，每位受试者吹3次，然后取平均值，VO2max由PFT Ergo运动心肺功能仪(意大利)及配套的功率自行车完成.

800/1000m及12min跑，其中800m为女生测试项目，1000m为男生测试项目，12min跑为男女共测项目.800/1000m、12min跑均在受试者被告知试验目的的前提下测试，其中12min跑测试时受试者穿戴Polar团队心率遥测仪(芬兰)在12min时间内所跑的最远距离.800/1000m测试时，每位受试者由三位试验人员同时手持秒表计时，取平均值作为测试成绩.

1.4 统计学方法

使用SPSS 25.0对数据进行统计，组内的前后比较采取用配对样本t检验，组间比较采用独立样本t检验，相关性比较运用皮尔逊相关分析检验，P<0.05表示差异显著.

2 结果

2.1 两组受试者试验前后体成分的变化

试验后，体重、体脂率、BMI呈现出组间和时间交互作用(P<0.05)，试验后运动组各指标较试验前和对照组均显著下降(P<0.05)，如表3所示：

表3 两组受试者试验前后体成分的比较(x±s，n=28)

2.2 两组受试者试验前后肌氧饱和度的变化

试验前后，SmO2、氧合蛋白、还原蛋白呈现出组间和时间交互作用(P<0.05).试验后，运动组SmO2、氧合蛋白显著高于试验前和对照组(P<0.05)，

还原蛋白显著低于试验前和对照组(P<0.05)，如表4所示.

表4 两组受试者试验前后肌氧指标的变化

2.3 两组受试者试验前后心肺适能的变化

试验前后，VO2max相对值、VC、12min跑距离、800/1000m用时具有组别和时间的交互作用(P<0.05)；试验后，运动组VO2max相对值、VC、12min跑距离显著高于试验前及对照组(P<0.05)，800/1000m用时显著低于试验前及对照组(P<0.05)，如表5所示.

表5 两组受试者试验前后心肺适能指标的变化(x±s，n=28)

2.4 SmO2与耐力运动表现的相关性分析

由表6可知，SmO2与800/1000m呈负相关(P>0.05)，与12min跑距离呈正相关(P<0.05).

表6 SmO2与耐力运动表现的相关性分析

3 讨论

3.1 12周FATmax强度运动对肥胖大学生体成分的影响分析

近年来，我国中学生、大学生体质健康都不断下滑，其中体力活动不足是重要的因素[6-7]，尤其是2020年上半年新冠疫情期间线上教学使学生体力活动严重受限，学生体力活动的大幅度减少，导致肥胖发生急剧上升，身体素质大幅下滑，因此肥胖成为了新冠疫情的“后遗症”.肥胖是诱导各种慢性病发生的独立危险因子.与健康体重的受试者相比，超重患者的心血管疾病共患疾病风险增大2倍，I级肥胖风险增加5倍，II级和III级肥胖合并风险增加15倍[8]，而减重手术能降低肥胖患者59%主要的心血管事件发生风险[9].此外，肥胖还是导致大学生抑郁、自卑甚至自杀的重要因素.因此，后疫情时代大学生突出的肥胖问题将是影响身心健康的重要危险因子.研究证实，运动是健康、科学的减肥方式，能有效的降低心血管事件的发生风险，如每天30min的体力活动就能将心血管疾病发生的风险降低24%[10].虽然运动能通过减肥降脂降低心血管事件发生的风险，但最佳运动强度的制定一直以来都是影响运动减肥效果的难题.运动过程中随着运动强度的增加，机体供能的方式会发生变化，并会出现最佳的脂肪氧化强度(FATmax强度)，该强度下运动减肥效果最佳.

目前，FATmax强度在运动减肥、代谢性疾病患者康复等方面都有着重要的作用.研究表明，FATmax强度运动能有效帮助9～10岁[11]、20～30岁[12]的肥胖人群实现减肥，并能显著改善心肺机能和肌肉耐力.另外，国外的相关研究也表明，8～20周的FATmax训练均能显著降低肥胖受试者体重和体脂，同时还能增强肥胖者的心肺功能[13].此外，还有研究表明FATmax强度能通过减重降脂促进代谢性疾病、动脉硬化患者康复[14，15].本研究通过对肥胖大学生进行12周的FATmax运动干预，发现受试者体重、体脂及BMI均显著下降，表明FATmax运动干预具有较好的减肥效果，是肥胖大学生实现科学减肥的有效方法.

3.2 12周FATmax强度运动对肥胖大学生SmO2的影响分析

SmO2是反映肌细胞需要氧-供氧平衡的指标，长期体育运动能改善机体供氧能力，提高SmO2.研究发现，16周瑜伽运动显著提高女大学生肺活量、最大摄氧量及SmO2，促进有氧能力提升[15].另外，还有研究发现12周有氧运动能提高心肌梗死患者峰值摄氧量和SmO2，并降低运动过程中的SmO2下降幅度[16].本研究中，经过12周FATmax强度运动干预后，受试者SmO2显著提高，表明12周FATmax强度运动能显著改善肥胖大学生肌肉摄氧能力，这与上述学者研究结果一致[15-16].此外，经过12周的FATmax强度干预后，受试者VC，VO2max相对值显著升高，800/1000m、12min跑成绩均显著改善，但VO2max绝对值未出现显著变化.VO2max是评价心肺功能和有氧耐力的金指标，也是评定运动强度的重要指标.但VO2max受遗传的因素较大，后天其他因素(如运动训练)的可塑性较小，如体育运动提高VO2max的幅度仅为20%～30%.此外，VO2max与体重(肌肉量)也有着密切的关系.研究发现，VO2max与体重具有多重关系，尤其是对于肥胖群体，体重越大，VO2max绝对值就会越大，但单位体重的供氧量并不高，因此VO2max的绝对值并不能客观的反映出机体的有氧耐力水平[17].VO2max相对值是VO2max绝对值与体重的比值，能反映出机体每公斤体重的摄氧能力.研究发现，1000m跑成绩与相对最大摄氧量(VO2max)显著正相关[18].此外，还有研究表明相对VO2max水平是决定5000m跑成绩的关键因素[19].因此，VO2max的相对值更能反映出机体的有氧耐力表现，是评价有氧耐力表现较为客观的指标.

虽然长期的有氧运动能提高机体SmO2，但目前SmO2主要用于运动强度和运动性疲劳的监控[20-23]，较少应用于有氧能力的评定.最大摄氧量作为评价有氧能力的“金指标”，但存在测试复杂、测试仪器昂贵等问题，不能在大众推广普及，而近红外光谱肌氧测试技术测试简单方便，有利于在大众推广应用.在生理学基础上，氧气的供氧、能量物质的储备、肌纤维的类型是影响有氧耐力的因素.SmO2反映了肌肉氧供和氧耗的动态平衡，是决定肌肉供氧能力和氧气储备能力的直接条件.SmO2越大说明肌细胞氧气储备能力越高，在运动过程中可以为肌纤维提供更多氧气，为肌肉收缩提高更多的能量物质，因此SmO2与有氧耐力之间有着密切的关系，相关研究也证实了这一结论[24-26].蔡前鑫研究发现，SmO2与伸肌耐力指数、最大摄氧量、无氧阈摄氧量等有氧代谢能力指标之间存在明显的相关性，可以用来反映机体有氧代谢能力[24].另外，还有研究发现皮划艇运动员背阔肌、肱二头肌和股外侧肌峰值功率及200m、500m、1000m滑行用时与SmO2有着显著的相关性，SmO2比VO2max更能预测皮划艇运动员比赛成绩[23].此外，还有研究发现SmO2、心脏结构、心脏结构、肺功能等是限制有氧项目青少年运动员VO2peak的主要因素[24].本研究，通过相关性分析发现，SmO2与肥胖大学生12min距离具有显著的正相关，与800m/1000m具有负相关(P=0.056)，表明SmO2与肥胖大学生有氧能力的变化具的一致性，这与上述学者的研究结果一致.基于SmO2与肥胖大学生有氧能力的变化具有一致性，本研究认为SmO2在一定程度上可用于肥胖大学生有氧能力的评价，但该结论还有待于进一步研究证实.原因在于本研究主要以肥胖大学生为研究对象，而普通大学生SmO2与有氧能力的变化是否具有一致性有待于进一步研究明确.此外，本研究的样本量偏少，需更大群体的样本量支持支持这一结论.

4 结论

12周FATmax强度运动能显著改善肥胖大学生体成分，提高SmO2及有氧耐力运动表现，SmO2在一定程度上可用于肥胖大学生有氧能力的评价.