低氧训练对肥胖患者应激激素水平的影响

毛明潇 综述 李世云，2 审校

1.遵义医科大学，贵州 遵义 563000；

2.成都大学附属医院，四川 成都 610036

低氧运动是指患者暴露于低氧环境或者在低氧环境下进行运动锻炼，如使用面罩呼吸或停留在低氧舱或低氧帐篷，吸入12%～15%氧浓度模拟2 600～4 300 m海拔，进行暴露和锻炼达到治疗目的[1-2]的一种运动治疗。已有研究发现，低氧运动作为一种应激因素可以引起体内包括促肾上腺皮质激素(adreno corticotropic hormone，ACTH)、皮质醇、促甲状腺激素(thyroid stimulating hormone，TSH)、甲状腺激素、去甲肾上腺素、肾上腺素、泌乳素在内的多种应激相关激素的改变，通过调节糖脂代谢发挥减重的作用，该文就低氧运动对肥胖人群应激激素水平的影响进行综述。

1 低氧运动对ACTH、皮质醇的影响

下丘脑-垂体-肾上腺皮质系统是机体应对外界刺激，维持内环境稳定的一个主要应激系统。当机体受到外来应急刺激(如运动、低氧)时，ACTH 增加，皮质醇相应增加。糖皮质激素(皮质醇)通过加强糖原、脂肪和蛋白质的分解，为机体提供能量。HILL 等[3]对12 名18～30 岁适当锻炼的健康男性进行研究，每天进行强度分别为40%VO2max、60%VO2max或80%VO2max运动30 min 共3 d。在运动前休息30 min 和运动结束后立即分别采集血标本进行激素水平测定，发现皮质醇在60%VO2max强度的运动中升高39.9%，在80%VO2max升高83.1%；ACTH 在60%VO2max强度的运动中下降15.6%，在80%VO2max强度的运动中下降17.2%，可见中高强度的运动能够明显增加皮质醇的分泌，这是因为运动可以刺激下丘脑分泌促皮质释放激素(CRH)，CRH 刺激垂体前叶释放ACTH，ACTH 刺激肾上腺皮质释放皮质醇。但过高的皮质醇水平会向垂体前叶发出减少ACTH 分泌的信号，进而抑制ACTH 的分泌，同理，ACTH 和/或皮质醇水平的增加可以向下丘脑发出信号，进而减少CRH 的分泌。COOKE 等[4]对15 名健康人群(实验组9 名、对照组6 名)进行研究，使其分别在11%O2的低氧环境和常压常氧环境下进行强度分别为40%VO2max(10 min)、50%VO2max(60 min)、60%VO2max(10 min)、70%VO2max(10 min)每天90 min 共3 d的运动，在休息时(T1)、运动前45 min(T2)、运动后立即(T3)、运动后60 min(T4)采集血样，结果发现皮质醇在T1 为(467±117)nmol/L，T2 为(477±166) nmol/L，T3 为(734±165) nmol/L，T4 为(632±207) nmol/L；常氧环境下皮 质醇在T1 为(562±98) nmol/L，T2 为(397±80) nmol/L，T3 为(344±159) nmol/L，T4 为(363±117)nmol/L，表明与常氧运动相比，低氧运动所致皮质醇水平升高更明显。表明在低氧条件下进行中高强度的运动能够引起皮质醇的分泌增加。有研究提出，肥胖可能会导致皮质醇水平的升高，这可能是因为下丘脑-垂体-肾上腺轴(the hypothalamic pituitary adrenal axis，HPA or HTPA axis)的异常调节所致，也可能是某些外周因素所导致的[5-6]，但有研究却发现肥胖患者体内皮质醇的反应是降低的。GWENDOLYN等[7]对19名男性志愿者进行研究，根据BMI将其分为正常组(BMI＜25 kg/m2)、1 度肥胖组(BMI 25～34.9 kg/m2)、2、3度肥胖组((BMI＞35 kg/m2)，使其进行运动强度为85%～95% 10RM (10-repetition maximum，最大反复次数)的抵抗运动。在运动前、运动中、运动后、恢复期间(运动后50 min、运动后70 min、运动后110 min)采集血样，结果发现运动前各组之间的皮质醇水平无显著差异，随着时间的推移皮质醇逐渐上升，2、3度肥胖组的皮质醇水平始终低于1 度肥胖组和正常组，在运动后70 min、运动后110 min 2、3 度肥胖组的皮质醇显著低于1 度肥胖组和正常组。由此可见，正常人群与轻度肥胖患者皮质醇水平的变化无显著差异，中重度肥胖所表现出的总体较低的皮质醇水平可能是由于肥胖个体中皮质醇浓度长期较高和反应减弱所导致的[8]。但是关于低氧运动对肥胖患者ACTH、皮质醇水平影响的相关文献较少，还待进一步研究。

2 低氧运动对TSH、甲状腺激素的影响

下丘脑-垂体-甲状腺系统作为机体中重要的内分泌系统之一，对应激(如运动)也会做出相应的反应，有研究表明，只要达到或大于运动强度为最大耗氧量的60%(60%VO2max)或高于乳酸盐阈值的短期分级运动(≤20 min)就会导致TSH 水平升高[9-10]。随着TSH升高，可以看到总T4(TT4)和游离T4(FT4)的增加，但是总T3(TT3)和游离T3(FT3)却减少。CILOGLU等[9]对60 名20～26岁的男性运动员进行研究，使其通过强度分别为45%HRmax (运动时间3 min)、70%HRmax(运动时间3 min)和90%HRmax(运动时间3 min)的运动9 min，在运动前、运动后(每次运动强度运动3 min后打断30 s取血样)进行激素测定，TSH、TT4和FT4在不同的运动强度中均升高，TT3和FT3在轻度、中等强度运动下持续升高，在高等强度运动下降低。TSH、TT4和FT4的升高可能是由于运动所导致的血液浓缩引起的，TT3 和FT3 的降低可能是因为T4 到T3 的转换率降低或者靶组织对其摄取增加。PEERI等[11]对17名20～24岁的健康男性进行研究，使其分别在1 200 m处(氧浓度为21%)、2 750 m处(氧浓度为15%)、3 250 m处(氧浓度为14%)和3 750 m处(氧浓度为13%)进行运动强度为70%HRmax 的跑步机运动30 min，在运动前、运动后立即、运动结束后1 h采集血样进行激素测定，结果发现T4在1 200 m处(常氧)和2 750 m高度时升高显著，而TSH和T3 没有显著变化。关于TSH，在不同的研究中发现了TSH的下降[12-13]和上升[14-16]，这可能和缺氧的严重程度和持续时间有关，该研究中TSH没有显著变化，可能是因为模拟缺氧的程度不够或运动时间较短；关于甲状腺激素，低氧作为应激源可以促进甲状腺激素的升高，但具体机制仍未明确，可能是由于甲状腺素结合球蛋白的结合亲和力增加[17]，也可能是因为与氧气需求增加相关的基础代谢率(BMR)的增加。

虽然说运动和低氧会影响TSH、甲状腺激素水平的变化，但变化幅度并不大，对于肥胖患者来说亦是如此。KOUIDRAT 等[18]对34 例甲状腺功能正常的肥胖患者进行研究，使其进行运动强度为70%～80%HRmax 的运动3 个月，在运动前，运动后(3 个月后)进行激素测定，结果发现肥胖患者除了体质量、体脂明显降低外，TSH 和甲状腺激素并没有显著变化，这在一定程度上说明了肥胖患者进行减重治疗并不会引起甲状腺功能的显著变化。但是低氧运动对肥胖患者TSH和甲状腺激素的影响还未可知。

3 低氧运动对去甲肾上腺素、肾上腺素的影响

交感-肾上腺髓质系统在机体应激反应中也发挥着重要作用，当机体受到应激时，交感神经系统被激活，进而刺激肾上腺髓质释放去甲肾上腺素、肾上腺素和多巴胺，使心率增快、心肌收缩力增强、心输出量增加，提高中枢神经系统的兴奋性，使机体适应周围环境的变化。WOODS等[19]对14名平均年龄在22～35岁的军人进行研究，使其在常压常氧(NN)、常压缺氧(NH)、低压缺氧(HH)、真正高海拔(GHA)4种环境下分别进行运动强度为40%VO2max(5 min)、45%VO2max(5 min)、50%VO2max(5 min)、55%VO2max(105 min)的自行车运动120 min，在运动前(T0)、运动后立即(T120)、运动后2 h (T240)采集血样，结果发现3种低氧环境下去甲肾上腺素、肾上腺素的静息值(T0)均大于常压常氧环境下去甲肾上腺素、肾上腺素的静息值(T0)，且运动后激素水平升高更明显，这些现象在GHA环境下更为显著。这说明运动均会导致去甲肾上腺素、肾上腺素水平的升高，而低氧运动所致激素水平的升高更加明显；与模拟低氧环境(NH、HH)相比，真正的低氧环境(GHA)下激素水平的变化更加显著。

去甲肾上腺素浓度是交感神经活动的指标，肾上腺素浓度是肾上腺髓质反映的指标[20]，两者之间的变化可能存在着差异。MAZZEO等[21]对7名平均年龄在23 岁左右的健康男性进行研究，使其分别在海平面、到达4 300 m(氧浓度为12%)的4 h 内和到达4 300 m的21 d 后进行运动强度为50%VO2max的运动45 min，共3 次，分别在运动前、运动后15 min、运动后30 min和运动后45 min 采集血样，结果发现急性缺氧和慢性缺氧下去甲肾上腺素和肾上腺素的升高并不一致，两者存在分离现象，在急性缺氧环境下运动时，肾上腺素升高明显，在慢性缺氧环境下运动时，去甲肾上腺素升高明显。这说明急性缺氧和慢性缺氧对去甲肾上腺素和肾上腺素水平的影响存在差异。有研究表明，与体质量正常的人群相比，肥胖人群的交感神经活性是较低的[22-26]。儿茶酚胺通过刺激肾上腺素受体b1 和b2 来促进脂肪的分解，相反，儿茶酚胺通过刺激肾上腺素受体a2来抑制脂肪的分解[27]，肥胖人群脂肪组织不易分解可归因于肾上腺素受体b1、b2的减少和a2受体的活性增加。HARANT等[28]对9名体质量指数为(35.6±3.9)kg/m2范围内的肥胖人群进行研究，使其进行运动强度为50%VO2的自行车运动2 h，在运动前、运动60 min、运动90 min、运动120 min、运动后20 min采集血样，结果发现去甲肾上腺素、肾上腺素均显著升高，并且发现在肥胖人群的脂肪细胞中运动诱导肾上腺素受体b1 活性增强，脂肪分解作用显著增加。虽然肥胖人群中肾上腺素受体b1活性增强，脂肪分解作用增加，但其活性仍低于体质量正常人群。JABBOUR 等[23]对31 名未成年男性进行研究，将其分为肥胖组(9名)、超重组(11名)、体质量正常组(11名)三组，让其进行短跑运动，在休息时、热身后10 min、运动后立即和运动后20 min 采集血样，结果发现3 组中肾上腺素、去甲肾上腺素均升高，体质量正常组所测得的肾上腺素、去甲肾上腺素水平在“运动后立即”这个时间点显著高于肥胖组和超重组。这说明在肥胖人群体内肾上腺素、去甲肾上腺素的反应较为迟钝，其中一个原因可能是皮质醇浓度在肥胖人群中较高，而皮质醇在一定程度上对肾上腺素的活性具有减弱作用；另一个原因可能是脂肪组织所分泌的细胞因子与儿茶酚胺的减少有关。关于低氧运动对肥胖患者去甲肾上腺素、肾上腺素水平的影响等研究较少。

4 低氧训练对泌乳素的影响

泌乳素由脑垂体分泌，在促进泌乳、性激素分泌方面发挥着重要作用，除此之外，泌乳素还参与应激反应，在应激状态下，血中泌乳素浓度升高，且往往与ACTH的增高一起出现。有关运动对泌乳素的研究结果较一致，大多数研究均发现运动训练会导致泌乳素水平的增高，其增加幅度与体力活动强度成正比，有研究发现，剧烈的高强度无氧运动(即高强度间歇训练)导致的催乳素反应比低强度有氧运动强[29]。泌乳素分泌的高峰一般出现在运动结束后。DALY等[30]对22名平均年龄为24岁左右的男性运动员进行研究，让其进行VO2max的增加速度≤0.15 L/min的运动，直至自觉疲劳(约84.3 min)而停止，分别在运动前(B0)、运动后立即(F0)、运动后30 min (F30)、运动后60 min(F60)、运动后90 min(F90)、距B0 24 h 时(P24)采集血样，结果发现泌乳素在F0 达到高峰(25 μg/L)，表明泌乳素在“运动后立即”这一时间点水平最高。低氧环境下运动所致泌乳素水平的变化与在海平面进行运动所致泌乳素水平的变化有不同之处。KNUDTZON等[31]对10 位健康女性进行研究，使其分别在海平面、模拟海拔2 438 m、3 658 m和4 572 m的低氧舱里进行运动强度为44.9%～65.6%VO2max的亚最大运动(submaximum exercise) 10 min，完成后再进行最大运动(maximum exercise) 3～5 min，分别在静息时、最大运动后立即、最大运动后20 min时采取血样，结果发现低氧环境下的静息泌乳素水平要低于常氧环境下的静息泌乳素血清水平，在3 658 m和4 572 m达到统计学意义，运动可以促使泌乳素分泌增加，并在“最大运动后20 min”这个时间点达到最高水平。由此可见，低氧环境可以抑制静息时泌乳素的释放，但是低氧运动后泌乳素的升高要大于常氧运动。泌乳素在运动结束后继续升高，这个结果与DALY 等[30]的研究相矛盾，这可能是因为如果运动强度足够大，但是持续时间很短，则催乳素峰值反应可能会在运动结束后一段时间内发生。有关运动与肥胖患者泌乳素水平的相关研究较少，但有研究指出肥胖患者体内的泌乳素释放机制是受损的，这可能与下丘脑-垂体系统的功能障碍有关[32-33]。

5 结语

总之，运动和低氧均会引起机体应激激素水平的变化，与常氧环境下的运动训练相比，低氧下的运动训练所致应激激素水平的变化更明显，但大部分研究均是针对健康人群而言。与体质量正常的人群相比，肥胖患者应激激素对应激源的反应活性相对较低。众多研究发现低氧疗法在减重方面有着较为明显的效果[34-36]，但关于低氧运动影响肥胖患者应激激素水平变化的研究相对较少，其减重具体机制尚不明确。低氧训练对肥胖患者应激激素水平的影响可能是低氧疗法减重的重要机制，尚待进一步研究。