韋 軍黃中校黃 昀

(1.廣西體育高等專科學校 南寧 530012;2.廣西體育科學研究所 南寧 530031)

肥胖病人在健身運動中相關(guān)激素變化綜述

韋 軍1黃中校2黃 昀1

(1.廣西體育高等專科學校 南寧 530012;2.廣西體育科學研究所 南寧 530031)

肥胖病人在健身運動中收到了體脂減少,體重減輕的預期效果,同時其體內(nèi)的相關(guān)激素也發(fā)生了改變。健身運動導致脂肪代謝過程中的酶、瘦素、胰島素、脂聯(lián)素等激素發(fā)生改變的生物學機制研究較多,而關(guān)于抵抗素、內(nèi)皮素,性激素的運動干擾機制目前則討論較少。

肥胖病;健身運動;激素;綜述

1 前言

肥胖被認為是一種既有遺傳基因缺陷又有過量飲食和運動不足等環(huán)境因素影響的多因素疾病[1],在我國肥胖還被界定為一種社會慢性疾病,當機體內(nèi)熱量的攝入大于消耗,造成體內(nèi)脂肪堆積過多,就會導致體重超常,如果實測體重超過標準體重20%以上,并且脂肪百分率超過30%者稱為肥胖。肥胖病系指單純性肥胖,即沒有明顯的內(nèi)分泌和代謝性疾病所致,可發(fā)病于任何年齡,尤以40～50歲為多見,女性多于男性。女性脂肪分布以腹、臀部及四肢為主,男以頸及軀干為主。肥胖可由遺傳、飲食、活動與運動、精神、代謝以及內(nèi)分泌等因素造成。隨著人類經(jīng)濟和社會的飛速發(fā)展,人民的生活水平的不斷提高,目前全球肥胖人群有逐年擴大的趨勢,減肥因此成為一種時尚。對于肥胖者而言,采用運動方式來減少體脂百分比和減低體重是一種公認的舉措,形式多樣的各種有氧健身活動如慢跑、快步走、游泳、健身操、登山和自行車等形式是減肥者采用較為廣泛的減肥方式。減肥者多關(guān)注減肥的效果,而研究者則關(guān)注在減肥過程中體內(nèi)各種激素的變化規(guī)律,以此來指導減肥者獲得更優(yōu)的減肥效果。

2 運動對肥胖病人部分激素的改變

2.1 酶(Enzyme)

健身活動方式以低強度運動為主,其運動強度一般在25%最大攝氧量左右,此時外周脂肪受到強有力的分解的刺激,同時伴有少量的肌肉甘油三酯的分解[2],糖的氧化基本由血糖供給,而肌肉的糖原很少被利用。脂肪酸在這種情況下釋放入血液的速率和氧化效率是最高的。外周的脂肪組織經(jīng)此動員產(chǎn)生脂肪酸釋放至血液中,穿過細胞膜進入細胞質(zhì)內(nèi)進行代謝。這是脂質(zhì)運動的第一步,無論是安靜或運動的狀態(tài)下這一過程在脂肪酸代謝中都是極為重要的[3]。當以乳糜微粒和極低密度脂蛋白形式儲存的脂肪酸可以通過脂蛋白酶(Lipoprotein Lipase,LPL)的催化而釋放出來。LPL在肌細胞內(nèi)合成,被激活后易位到血管內(nèi)皮細胞膜,在此對甘油三酯發(fā)揮其酶的活性。LPL還可以激活穿過乳糜微粒和脂蛋白表面磷脂層所必須的磷脂酶A2。但是其活性受咖啡因、兒茶酚胺和促腎上腺皮質(zhì)激素的影響,胰島素則抑制其活性[4]。

在低強度運動時動脈中血脂肪酸的濃度對肌肉攝取脂肪酸的影響較強,因為當肌肉攝取脂肪酸后,快速轉(zhuǎn)化為酯酰輔酶A,形成血液到肌肉的濃度梯度,轉(zhuǎn)化的速度取決與酯酰輔酶A合成酶的活性[5]。在脂肪酸從血液向肌肉轉(zhuǎn)運的過程中也受到了少數(shù)屏障的限制,包括血管內(nèi)皮細胞膜、肌肉細胞和內(nèi)皮細胞的間質(zhì)、肌肉細胞膜等。線粒體攝取和氧化脂肪酸的能力取決于肉堿運輸系統(tǒng)穿過線粒體膜的活動,而肉堿的運輸則由丙二酸單酰輔酶A來調(diào)節(jié)[6],人體在運動時丙二酸單酰輔酶A的合成減少,因此脂肪酸轉(zhuǎn)運至線粒體內(nèi)的能力提高了。

2.2 瘦素(Leptin)

瘦素是一種肥胖基因(ob gene)的蛋白質(zhì)產(chǎn)物,是由脂肪組織分泌的循環(huán)激素,其中文譯名有消脂素、瘦素、瘦因子和苗條因子等。它通過與中樞神經(jīng)系統(tǒng)的瘦素受體直接結(jié)合來調(diào)節(jié)體內(nèi)的能量平衡、脂肪儲存及某種內(nèi)分泌功能,并參與造血及生殖。因此可通過血清瘦素水平來了解脂肪細胞肥胖基因表達的情況[7]。目前國內(nèi)外對于瘦素的研究開展的較多,但國內(nèi)的研究多以綜述為主,而國外的研究則集中于動物實驗水平上。瘦素及其作用的異常與肥胖的發(fā)生關(guān)系密切。身體運動與能量代謝的關(guān)系已是眾所周知,體力活動減少是目前解釋現(xiàn)代社會肥胖病發(fā)生率增高的最重要原因。因此,探索瘦素與體力活動的關(guān)系也就成為研究者的關(guān)心的課題。

身體脂肪含量決定于血清瘦素的水平,研究發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)的肥胖者血清瘦素濃度與體脂百分比呈正相關(guān)。Bougoulia[8]對肥胖和正常體重女性葡萄糖耐量實驗中瘦素變化的比較發(fā)現(xiàn),肥胖女子基礎(chǔ)瘦素水平高于正常女子,葡萄糖負荷后30min、60min血清瘦素明顯增加,并與胰島素變化無關(guān)。正常體重女子葡萄糖耐量試驗對血清瘦素沒有影響。從單個細胞而言,體積大、甘油三酯含量多的脂肪細胞,則肥胖基因表達水平高。脂肪細胞的分化程度也與其肥胖基因表達水平有關(guān)[9]。多種激素、細胞因子、神經(jīng)活動和環(huán)境因素能影響瘦素的表達和體內(nèi)含量。血清中瘦素水平晝夜節(jié)律明顯,夜間可比白天高約30%,高峰在凌晨2時左右,低谷約在下午1時。實驗結(jié)果表明,短時間的冷環(huán)境(2～18h,4℃)能減低脂肪組織的肥胖信使RNA(ob mRNA)的表達,這種效應主要是交感神經(jīng)活動加強介導的。兒茶酚胺、β3受體激動劑能下調(diào)瘦素的表達。

還有學者做了局部體脂與血清瘦素水平的關(guān)系研究[10],瘦素與腹部皮下脂肪、腹部內(nèi)臟脂肪、股部皮下脂肪均呈較強正相關(guān),但在男性,瘦素與腹部皮下脂肪相關(guān)性最強,校正腹部皮下脂肪后,瘦素與BMI、股部皮下脂肪相關(guān)性消失,與腹部內(nèi)臟脂肪相關(guān)性減弱;在女性,瘦素與BMI相關(guān)性最強,校正BMI后,瘦素與腹部皮下脂肪、股部皮下脂肪相關(guān)性消失,與腹部內(nèi)臟脂肪相關(guān)性顯著減弱。該研究表明,瘦素在不同脂肪組織中的表達量各不相同,以皮下脂肪的表達最高,故推測,瘦素主要由皮下脂肪分泌,而內(nèi)臟脂肪可視為瘦素的靶組織。

部分學者的研究發(fā)現(xiàn),在一定的運動量和運動頻率下,連續(xù)運動一段時間后,血液中瘦素水平明顯下降,且不受體脂、胰島素和糖皮質(zhì)激素的影響。例如,對于肥胖兒童,Bernard等[11]觀察到連續(xù)4個月的鍛煉可使瘦素水平明顯下降,訓練前后血清瘦素濃度均與體脂量成正相關(guān)。這種瘦素的改變可能反映了運動所導致的能量平衡和肥胖度的改變。目前治療肥胖已不僅限于降體重、降體脂、降體重指數(shù),而且提出代謝適應的概念。研究已證明了長期有氧運動可以使肥胖機體體脂重量和百分比降低,空腹血TC、LDL-C、胰島素下降,糖耐量改善[12]。在運動中骨骼肌僅將25%左右化學能轉(zhuǎn)變成為機械能,其余75%都變?yōu)闊崮苌l(fā)掉,因此,增加能量流出是導致能量負平衡的主要因素。給小鼠注射瘦素可以減少胰島分泌胰島素,增加胰島素的敏感性,逆轉(zhuǎn)肥胖。運動也可以提高機體對胰島素的敏感性,減輕胰島素抵抗,因而推測運動可能與脂肪細胞肥胖基因表達及血清瘦素水平有關(guān)。

Perusse等[13]的實驗結(jié)果顯示,51個男性和46個女性成年缺少運動者進行20周系統(tǒng)的功率自行車訓練后,男性受試者體脂量和體脂百分比減少,血清瘦素濃度下降;在女性受試者,該兩項體脂指標與訓練前無明顯差異,血清瘦素水平也未見明顯變化。不過另有報告8名中年缺少運動者(男女各半)進行12周標準有氧訓練后,所有受試者體脂量無明顯改變,女性受試者血清瘦素濃度較訓練前下降了17.5%,而男性受試者血清瘦素濃度無顯著性變化。值得注意的是,Pasman等[14]以成年男性肥胖者為研究對象,受試者接受了16個月耐力訓練,在訓練開始和其后第2、4、10、16個月檢測血清瘦素和胰島素濃度以及體脂百分比,結(jié)果顯示血清瘦素水平降低并與訓練時間呈顯著相關(guān)。通過統(tǒng)計學的偏回歸分析表明,即使將體脂百分比和胰島素濃度變化的影響計算在內(nèi),運動訓練還有下調(diào)血清瘦素水平的作用。

比較運動員與普通健康人血清瘦素基礎(chǔ)水平的高低無疑是了解長期運動對體內(nèi)瘦素含量能否產(chǎn)生影響的基本手段。Leal-Cerro等[15]檢測到29個馬拉松運動員的血清瘦素濃度顯著低于久坐而缺乏體力活動的對照組,體脂絕對量和百分比也明顯低于對照組,然而以每公斤體脂重計算的血清瘦素濃度值與對照組間無明顯差異。還有幾組研究者的檢測結(jié)果都顯示有訓練者尤其是訓練水平高的運動員的體脂含量低,其血清瘦素水平也低。研究者們認為,即使是體脂含量極低的運動員,體脂百分比仍然是決定血清瘦素水平的最強有力因素。

由于胰島素、糖皮質(zhì)激素、甲狀腺素等有調(diào)節(jié)代謝和飲食行為的作用,因此它們和瘦素的關(guān)系引起研究者的注意。Soda等[16]研究發(fā)現(xiàn),瘦素和胰島素之間有雙向作用,即瘦素和胰島素在脂肪組織和β細胞之間建立了一個雙向反饋環(huán)。胰島素可刺激脂肪細胞肥胖基因的表達,而瘦素反過來又抑制胰島素的產(chǎn)生,瘦素和胰島素在不同層面相互作用以保持機體能量平衡和體重穩(wěn)定。

2.3 脂聯(lián)素(adiponectin)

脂聯(lián)素亦稱28KD凝膠結(jié)合蛋白(GBF28),是由脂肪細胞分泌的,推測是一種與細胞外基質(zhì)相互作用的漿蛋白,其基因定位于3q27染色體上。有研究發(fā)現(xiàn)健康志愿者血中含脂聯(lián)素,而肥胖者血漿中脂聯(lián)素濃度卻明顯低于非肥胖者。日本學者研究了在胰島素敏感性改變的小鼠中脂聯(lián)表達下降與胰島素抵抗的相關(guān)性。通過降低肥胖鼠肌肉和肝臟中甘油三酯的濃度,脂聯(lián)素可減輕胰島素抵抗。還有研究發(fā)現(xiàn)[17],在肥胖、II型糖尿病以及有心血管疾病的日本人中,常伴有胰島素抵抗及高胰島素血癥,其血漿脂聯(lián)素濃度低下,體重下降時血清中的脂聯(lián)素濃度上升。腫瘤壞死因子(TNFα)能降低胰島素受體的酪氨酸激酶的活性,加重肥胖病人的胰島素抵抗,血漿纖溶酶原激活物抑制(PAI)增加和脂聯(lián)素降低共同導致了肥胖病人的血管病的發(fā)生。脂聯(lián)素抑制TNFα誘導的內(nèi)皮細胞粘附分子的表達,并不影響TNFα與其受體的相互作用。

2.4 胰島素(Insulin)

一些研究顯示,肥胖者和正常人相比血漿胰島素水平呈現(xiàn)較高水平,且血中胰島素水平和肥胖度呈正相關(guān)[18]。當體脂百分比下降后血中胰島素濃度也相應回落。運動訓練可以引起骨骼肌胰島素作用的提高與胰島素信號傳導能力的提高,并伴有胰島素信號傳導前期蛋白ISR1/2表達的下降、胰島素刺激的ISR1酪氨酸磷酸化和ISR1介導的P13激酶活性增加,運動訓練促進葡萄糖轉(zhuǎn)運載體GLUT4向質(zhì)膜的募集?？紤]到脂肪細胞分泌的多種物質(zhì)與胰島素抵抗之間的關(guān)系,運動對脂類代謝的影響,以及對胰島素與胰島素信號傳導能力的影響,可以假設運動通過脂肪細胞改變其分泌的各種物質(zhì)水平,達到預防和輔助治療Ⅱ型糖尿病的作用。

梅郁等[19]對肥胖者和非胰島素依賴糖尿病患者的骨骼肌研究發(fā)現(xiàn),其胰島素信號傳導通路存在缺陷。特別是胰島素受體底物-1(IRS-1)的磷酸化和磷脂酰肌醇3-激酶的活性在胰島素刺激下減少。有研究表明,耐力訓練可提高大鼠骨骼肌中胰島素受體、IRS-1的基因表達水平[20]。運動訓練是否能夠或能在某種程度上改變胰島素信號以提高胰島素刺激的葡萄糖吸收,仍需進一步研究。

生理學家研究了肥胖男性在以50%最大攝氧量(70min/d)或70%最大耗氧量(50min/d)連續(xù)運動訓練,胰島素敏感性沒有變化。對于肥胖的Ⅱ型糖尿病人,每日走路結(jié)合飲食治療,不僅對于減輕體重,而且對于改善胰島素敏感性都有意義[21]。Yamanouchi[22]將病人分為2組:單純飲食控制組(D組)和飲食控制加鍛煉組(DE組)。D組維持日?；顒恿?4500±290步/d),DE組運動采取每月最少1萬步、持續(xù)6～8周的步行法。用正常血糖高胰島素鉗夾技術(shù)測定胰島素量,結(jié)果發(fā)現(xiàn)D組和DE組體重均減少,而DE組減少更明顯,運動后D組的血糖注射率和代謝清除率無顯著性增加,而DE組卻呈顯著增加。步行運動因此被推薦為肥胖Ⅱ型糖尿病人的基本治療方法之一,不僅能使體重減少,而且能改善胰島素的敏感性。為進一步探討不同的運動負荷對胰島素的敏感性和降體脂的作用,Joseph[23]將肥胖者隨機分為不運動對照組和運動實驗組(3組)共四組:其中運動實驗組又分為低運動量/中等強度組(每周以最大耗氧量40%～55%步行12英里)。低運動量/大強度組(每周以最大耗氧量65%～80%慢跑12英里)。大運動量/大強度組(每周以最大耗氧量65%～80%慢跑20英里)。訓練量以每周運動115min(低運動量/大強度組)或170min(大運動量/大強度組)來衡量。在所有運動組中均有不同程度的提高胰島素敏感性和降體脂的作用。

2.5 抵抗素(Resistin)

抵抗素是一種由美國賓夕法尼亞州大學醫(yī)學院發(fā)現(xiàn)的由脂肪細胞分泌的新的激素,其作用是對抗胰島素,使血糖水平升高,脂肪細胞增生繁殖而致肥胖。高血糖和脂肪代謝紊亂之間存在關(guān)聯(lián),糖尿病被成為糖脂病或糖肥胖癥。研究結(jié)果顯示抵抗素的功能是作為一種信號,以使胰島素作用下的葡萄糖攝取減緩,從而減緩胰島素的作用。

2.6 內(nèi)皮素(Endothelin)

內(nèi)皮素是血管內(nèi)皮細胞分泌的一種21氨基酸多肽,具有潛在的血管收縮和正性肌力及有絲分裂的作用。其在各種疾病狀態(tài)下(如充血性心力衰竭、肥胖和糖尿病等)濃度增加。內(nèi)皮素影響脂肪組織的能量代謝,改變各種脂肪細胞因子如瘦素、抵抗素的分泌。內(nèi)皮素可刺激脂肪細胞的脂聯(lián)素表達水平增加,且呈現(xiàn)時間依賴性。

2.7 神經(jīng)內(nèi)分泌(Nerve internal secretion)

運動可作用于神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng),增加神經(jīng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)的興奮性。運動促進腎上腺素、去甲腎上腺素的分泌,提高脂蛋白酶的活性,促進脂肪分解利用,尤為重要的是對胰島素的作用。運動時胰島素分泌下降,減少了葡萄糖向脂肪和糖原的轉(zhuǎn)化,而反過來促進了脂肪的分解。另外運動可改善肥胖病患者肌細胞胰島素受體結(jié)合力的下降,還可以提高肥胖患者對胰島素的敏感性。

3 小結(jié)

肥胖不是單一原因引起,而是多種因素的綜合。肥胖病越來越得到人們的重視。探討運動對肥胖病人體內(nèi)激素的變化不僅能深入了解運動干擾對肥胖病產(chǎn)生的影響,為我們提供一個更加科學有效的減肥減脂的方法,而且為將來發(fā)現(xiàn)肥胖的根源和預防肥胖病帶來可能。目前對于肥胖病的研究已經(jīng)深入到基因領(lǐng)域,預防和治療肥胖病在未來可能成為簡單的事情,人們追求更高質(zhì)量的生活愿望將不斷得到滿足。

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A Summary of Related Hormones Changing about Obese Patients in Exercise

WEI Jun,et al.

(Guangxi Institute of Physical Education,Nanning,Guangxi)

Exercise in obese patients

a body fat reduction,the body-related hormones have also changed when weight loss.Fitness lead to more process of fat metabolism enzymes,leptin,insulin, adiponectin and other hormonal changes of the biological mechanisms,but on the resistin and endothelin,sex hormones interfere with the movement mechanism to present,however,little discussion.

obesity;exercise;hormone;summary

book=87,ebook=77

韋 軍(1971-),男,廣西南寧人,講師,碩士,研究方向:體育保健與康復。