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        代謝綜合征運(yùn)動(dòng)處方制定的新模式
        ——最大脂代謝強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)處方

        2012-09-16 00:29:16高峰崔文麗焦廣發(fā)苗冠一張靜
        關(guān)鍵詞:糖脂處方脂肪

        高峰崔文麗焦廣發(fā)苗冠一張靜

        1 河北師范大學(xué)體育學(xué)院(石家莊 050024)

        2 石家莊市中心醫(yī)院 3 河北體育學(xué)院

        代謝綜合征運(yùn)動(dòng)處方制定的新模式
        ——最大脂代謝強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)處方

        高峰1崔文麗2焦廣發(fā)3苗冠一1張靜1

        1 河北師范大學(xué)體育學(xué)院(石家莊 050024)

        2 石家莊市中心醫(yī)院 3 河北體育學(xué)院

        本世紀(jì)初Achten[1]和Perez-Martin[2]在能量交叉調(diào)控理論基礎(chǔ)之上,為提高有氧運(yùn)動(dòng)中脂肪供能比例和增加脂代謝的靶向性,先后提出最大脂代謝強(qiáng)度這一新的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度術(shù)語(yǔ)及其檢測(cè)方法。目前最大脂代謝強(qiáng)度判定方法的精確性雖仍存爭(zhēng)議 ,但隨著最大脂代謝強(qiáng)度的檢測(cè)程序、最大脂氧化率的計(jì)算方法和最大脂代謝訓(xùn)練監(jiān)控方案逐步確立,最大脂代謝強(qiáng)度作為一種新的靶向性更強(qiáng)的有氧訓(xùn)練模式已日趨成熟,并逐步實(shí)現(xiàn)了從理論研究到運(yùn)動(dòng)處方臨床應(yīng)用的轉(zhuǎn)變。本文旨在對(duì)最大脂代謝強(qiáng)度在運(yùn)動(dòng)處方制定中的應(yīng)用成果進(jìn)行綜述,并對(duì)最大脂代謝強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)處方治療在實(shí)際應(yīng)用中的不足進(jìn)行分析和探討,展望基于最大脂代謝強(qiáng)度的代謝綜合征(MS)運(yùn)動(dòng)處方發(fā)展方向。

        1 最大脂代謝強(qiáng)度

        最大脂代謝強(qiáng)度是指脂氧化率峰值所對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度,此峰值被稱為最大脂氧化率(Fatmax[1],F(xiàn)atoxmax[3],Lipoxmax[2])。人體脂氧化率從低強(qiáng)度到中等運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度呈上升趨勢(shì),至中高等運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度階段則表現(xiàn)為下降趨勢(shì),在89%±3%VO2max(92%±1% HRmax)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度脂肪氧化供能在總能耗中的比例基本可忽略不計(jì)[4]。除運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度外,人體最大脂氧化率還與訓(xùn)練水平、身體成分、性別、運(yùn)動(dòng)方式和飲食補(bǔ)充等密切相關(guān)。由于目前最大脂氧化率相應(yīng)的最大脂代謝強(qiáng)度描述術(shù)語(yǔ)和檢測(cè)程序尚未統(tǒng)一,因此,對(duì)不同人群最大脂肪氧化率及其相應(yīng)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的橫向比較研究結(jié)果也采用不同術(shù)語(yǔ)進(jìn)行描述,但其對(duì)人群中最大脂代謝強(qiáng)度個(gè)體差異的研究結(jié)果基本一致:耐力運(yùn)動(dòng)員最大脂代謝強(qiáng)度出現(xiàn)在59%~64% VO2max[4],普通人群一般為55%±10%VO2max[5],肥胖者則更低[6];男性最大脂肪氧化率比女性低,且隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增加男性更早地轉(zhuǎn)換為以糖供能為主供能方式[7];相同的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度下,跑臺(tái)比功率自行車運(yùn)動(dòng)可引起更高的最大脂氧化率,但對(duì)最大脂代謝強(qiáng)度無(wú)顯著影響[8];運(yùn)動(dòng)前和運(yùn)動(dòng)中補(bǔ)糖可引發(fā)最大脂氧化率和最大脂代謝強(qiáng)度顯著性下降[9];T2DM患者安靜和運(yùn)動(dòng)中最大脂氧化率也顯著低于健康人群,T2DM患者最大脂代謝強(qiáng)度約為37%VO2max左右,顯示T2DM最大脂代謝運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度處于低有氧強(qiáng)度范圍且在運(yùn)動(dòng)中更早地轉(zhuǎn)化為碳水化合物供能[10];MS患者最大脂氧化強(qiáng)度為28.48%±5.98%VO2max[11]。以上研究表明,慢性代謝疾病患者全身脂代謝水平受損,最大脂氧化強(qiáng)度處于低有氧強(qiáng)度范圍。

        2 最大脂代謝強(qiáng)度測(cè)定

        最大脂代謝強(qiáng)度測(cè)定是指通過氣體代謝分析間接推算遞增運(yùn)動(dòng)中脂氧化率變化,描記脂氧化率與遞增運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度之間的變化曲線,進(jìn)而獲得最大脂氧化率相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度即最大脂代謝強(qiáng)度。最大脂代謝強(qiáng)度主要采用最大攝氧量百分?jǐn)?shù)、機(jī)體外負(fù)荷和心率百分?jǐn)?shù)表示。目前最大脂代謝強(qiáng)度的檢測(cè)程序(遞增負(fù)荷級(jí)別、每級(jí)運(yùn)動(dòng)負(fù)荷遞增量和持續(xù)時(shí)間)、最大脂氧化率和最大脂肪代謝強(qiáng)度判定方法已經(jīng)基本確定。

        2.1 Fatmax測(cè)定法

        Achten在總結(jié)早期最大脂肪氧化率檢測(cè)方法的基礎(chǔ)上,分別對(duì)影響最大脂氧化率和最大脂肪代謝強(qiáng)度判定的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷強(qiáng)度、遞增負(fù)荷級(jí)別、每級(jí)負(fù)荷遞增量和持續(xù)時(shí)間進(jìn)行系統(tǒng)比較,提出了目前被運(yùn)動(dòng)科學(xué)界廣泛應(yīng)用的最大脂氧化強(qiáng)度檢定法,即Fatmax測(cè)定法。該檢測(cè)方法主要適用于運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練、普通健康人群的最大脂代謝強(qiáng)度的判定,最大脂氧化強(qiáng)度多用最大攝氧量百分?jǐn)?shù)表示。

        Fatmax功率車測(cè)定流程[1,3-6]:成年人遞增運(yùn)動(dòng)負(fù)荷方案為50~100W起,每3分鐘遞增20~50W直至RER為1.0,然后每2分鐘遞增20~35W直至力竭;記錄遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)中的氣體代謝數(shù)據(jù),通過Frayn脂肪氧化公式 [脂肪氧化率 (mg/min)=1.6946VO2-1.7012VCO2]推算出不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的脂肪氧化率,獲得最大脂氧化率值;通過最后階段力竭運(yùn)動(dòng)直接測(cè)定VO2max,進(jìn)而描記出%VO2max與脂肪氧化率之間的二次多項(xiàng)式的平滑曲線,獲得最大脂肪氧化率值所對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度,即Fatmax強(qiáng)度(見圖1A)。

        Fatmax跑臺(tái)測(cè)定流程[8]:成年人遞增運(yùn)動(dòng)負(fù)荷方案為3.5 km/h和1%坡度起始,每3min速度遞增1 km/h直至速度為6.5或7.5 km/h后保持不變;遞增坡度,每3 min遞增2%坡度直至速度RQ達(dá)到1,最后階段坡度不變,速度每分鐘增加1 km/h直至力竭;最大脂氧化率和Fatmax的判定方法同上。

        2.2 LIPOXmax測(cè)定法

        Perez-Martin等于2001年提出LIPOXmax測(cè)定法,對(duì)運(yùn)動(dòng)中脂肪最大氧化率相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行界定。與Fatmax測(cè)定法不同的是,LIPOXmax測(cè)定中運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度采用運(yùn)動(dòng)外負(fù)荷表示,采用最大脂代謝強(qiáng)度和糖脂供能交叉點(diǎn)強(qiáng)度兩個(gè)參數(shù)共同評(píng)價(jià)人體運(yùn)動(dòng)中脂代謝特征。該檢測(cè)方法主要適用于對(duì)慢性代謝疾病患者進(jìn)行最大脂代謝強(qiáng)度的判定。

        LIPOXmax功率車測(cè)定流程[2]:首先測(cè)定被試者最大負(fù)荷能力 (maximalWorkload capacity,WLmax)或依據(jù)Wasserman公式預(yù)測(cè)WLmax;遞增運(yùn)動(dòng)負(fù)荷方案為20%WLmax熱身3min后,按照30%、40%、50%和60%WLmax設(shè)定五級(jí)運(yùn)動(dòng)負(fù)荷方案,每級(jí)負(fù)荷持續(xù)6 min,至力竭或不能維持蹬騎轉(zhuǎn)速后終止;采集運(yùn)動(dòng)中氣體代謝數(shù)據(jù),用每級(jí)負(fù)荷最后1分鐘氣體代謝數(shù)據(jù)進(jìn)行脂代謝率的計(jì)算。計(jì)算方式為:將四個(gè)固定強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)下總能量消耗乘以脂肪利用的比例,獲不同強(qiáng)度下脂肪供給能量特征。通過Frayn底物氧化公式[脂肪氧化率公式同上,碳水化合物氧化率(mg/min)=4.585×VCO2-3.2255×VO2]計(jì)算運(yùn)動(dòng)中糖和脂氧化值,以及糖脂能量消耗值。最后通過描記出運(yùn)動(dòng)負(fù)荷與糖脂能量消耗曲線,獲最大脂氧化率(見圖1B),通過描記運(yùn)動(dòng)負(fù)荷—糖脂供能百分比曲線,獲糖脂供能交叉點(diǎn)相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。

        圖1 最大脂氧化率判定法

        雖然最大脂肪代謝強(qiáng)度判定方法的精確性仍存爭(zhēng)議 ,但隨著最大脂肪代謝強(qiáng)度的檢測(cè)程序、最大脂肪氧化率的計(jì)算方法和最大脂肪代謝訓(xùn)練監(jiān)控方案逐步確立,最大脂肪代謝強(qiáng)度作為一種新的靶向性更強(qiáng)的有氧訓(xùn)練模式已日趨成熟,并逐步實(shí)現(xiàn)了從理論研究到運(yùn)動(dòng)處方臨床應(yīng)用的轉(zhuǎn)變。

        3 最大脂代謝強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)處方療效

        長(zhǎng)時(shí)間中低強(qiáng)度(40/50%~70%VO2max,每次運(yùn)動(dòng)40~60min,每周運(yùn)動(dòng)5~7次)的有氧運(yùn)動(dòng)已逐漸發(fā)展成為目前公認(rèn)的有效減脂運(yùn)動(dòng)方式[12]。但是由于MS癥候群患者胰島素敏感性下降,脂肪酶脂解作用增強(qiáng),導(dǎo)致門脈循環(huán)和體循環(huán)中自由脂肪酸(FFA)增加,進(jìn)而對(duì)胰島素調(diào)控的靶器官(肌肉、胰臟和肝臟)產(chǎn)生脂毒性作用,最終引發(fā)機(jī)體在安靜和運(yùn)動(dòng)時(shí)脂代謝水平下降[13,14]。

        近年來(lái),以改善MS癥候群患者受損脂代謝水平為靶點(diǎn)的最大脂代謝強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)處方研究顯示:T2DM患者進(jìn)行3次/周,每次45min的10周最大脂代謝強(qiáng)度功率車運(yùn)動(dòng),治療前后體重和體脂重?zé)o顯著差異,但10周治療可顯著提高T2DM患者最大脂代謝強(qiáng)度和糖脂交叉點(diǎn)強(qiáng)度[15];肥胖青少年患者進(jìn)行7次/周,每次45 min,8周最大脂代謝強(qiáng)度治療,體重、體脂重和腰圍顯著下降,且8周治療可顯著提高運(yùn)動(dòng)中骨骼肌檸檬酸合成酶活性、提高骨骼肌線粒體數(shù)目和β-氧化酶的活力、提高全身脂肪氧化率、增加胰島素敏感性和改善血脂水平[16]。Ben等于2008年~2011年對(duì)肥胖青少年人群的研究顯示,基于最大脂代謝強(qiáng)度的2個(gè)月運(yùn)動(dòng)治療顯著降低去脂體重和腰圍,顯著提高全身最大脂代謝水平、升高HDL、降低血膽固醇,顯著增加安靜狀態(tài)生長(zhǎng)激素和皮質(zhì)醇水平,顯著降低胰島素敏感指數(shù)、脂肪因子、ApoB/ApoA-I指數(shù)與收縮壓[17-21];MS患者進(jìn)行3次/周,每次40min的8周最大脂代謝強(qiáng)度功率車治療,體重、體脂重和腰圍顯著降低,而瘦體重不變,且8周治療可顯著提高M(jìn)S患者最大脂代謝強(qiáng)度和糖脂交叉點(diǎn)強(qiáng)度,提高M(jìn)S患者胰島素敏感指數(shù)[22]。以上研究表明,基于最大脂氧化強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)處方具有顯著降低MS癥候群核心組分肥胖的效果,同時(shí)還具有降低胰島素抵抗與炎癥反應(yīng)標(biāo)記物、改善血脂水平和提高骨骼肌脂氧化能力及降低收縮壓的效果。因此,最大脂代謝強(qiáng)度在MS運(yùn)動(dòng)處方制定中具有重要意義。

        4 最大脂代謝強(qiáng)度處方制定的新進(jìn)展

        目前最大脂代謝強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)處方制定流程主要包括4個(gè)環(huán)節(jié):(1)基本情況評(píng)價(jià),包括運(yùn)動(dòng)中間接測(cè)熱、健康狀況評(píng)價(jià)、體成分評(píng)價(jià)和膳食評(píng)價(jià);(2)最大脂代謝強(qiáng)度的檢測(cè)和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練計(jì)劃制定,多采用功率車遞增負(fù)荷法;(3)運(yùn)動(dòng)處方實(shí)施,多以專業(yè)監(jiān)控和自我訓(xùn)練相結(jié)合形式展開;(4)運(yùn)動(dòng)處方效果評(píng)價(jià)和運(yùn)動(dòng)處方調(diào)整[23,24]。其與傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)處方制定流程無(wú)異。但最近最大脂代謝強(qiáng)度處方與膳食管理相結(jié)合對(duì)肥胖患者治療效果的研究顯示[17,18]:?jiǎn)为?dú)膳食控制(日膳食總量500 kcal,蛋白質(zhì)15%,碳水化合物55%和脂肪30%)具有降低體脂、改善血TC和LDL-C之效;單獨(dú)最大脂代謝強(qiáng)度處方治療還可增加運(yùn)動(dòng)中脂氧化率,改善胰島素敏感指數(shù)和血TG;而兩者結(jié)合則進(jìn)一步全面提升體脂、血脂、胰島素抵抗和最大脂氧化率的治療效果;兩者結(jié)合還可進(jìn)一步提高最大脂氧化率,且最大脂氧化率增加值與炎癥因子改變相關(guān) (TNF-α,r=-0.48;IL-6,r=-0.38;脂聯(lián)素,r=0.43;抵抗素,r=0.51)。因此,建議在MS最大脂肪代謝運(yùn)動(dòng)處方制定中輔以膳食控制,可以增強(qiáng)最大脂代謝強(qiáng)度處方改善機(jī)體初級(jí)炎癥狀態(tài)和胰島素抵抗的代謝治療效果。

        最大脂代謝強(qiáng)度處方與大強(qiáng)度間歇(HIN)耐力運(yùn)動(dòng)處方對(duì)T2DM患者的處方療效比較研究顯示:兩種處方3個(gè)月治療均可顯著降低T2DM患者體重和提高心肺適能效果;最大脂代謝強(qiáng)度處方顯著調(diào)高運(yùn)動(dòng)中最大脂肪氧化率、降體脂和腰圍及降低HbA1C,而HIN處方在此方面則效果甚微;耐力運(yùn)動(dòng)處方側(cè)重降低血膽固醇和收縮壓,最大脂代謝強(qiáng)度處方效果次之[25]。MS患者多具有肥胖、高血脂、高血壓、糖尿病等多種慢性代謝性疾病,雖然個(gè)性化的最大脂代謝強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)處方為低強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng),但MS患者肌肉占體重的總量、HIN運(yùn)動(dòng)易出現(xiàn)呼吸困難、心臟不適而產(chǎn)生心理上對(duì)運(yùn)動(dòng)鍛煉的恐懼和排斥等因素,易造成運(yùn)動(dòng)處方實(shí)施效率(處方實(shí)施效率=處方實(shí)際運(yùn)動(dòng)量/運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)量×100%)下降??梢?,以糖供能為主的大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng),雖輔之以短暫脂氧化供能的間歇而具顯著降體重和收縮壓之效,但不能有效改善MS患者的糖脂代謝受損的癥狀,同時(shí)考慮處方實(shí)施的安全性,故不建議在MS運(yùn)動(dòng)處方制定中輔助HIN運(yùn)動(dòng)形式。

        5 研究展望

        MS是一種生活方式疾病,提高身體活動(dòng)水平是全球公認(rèn)的MS有效防治手段[26,27]。MS患者由靜態(tài)生活方式向有規(guī)律鍛煉行為的轉(zhuǎn)變不是簡(jiǎn)單的二分法(轉(zhuǎn)變/不轉(zhuǎn)變或運(yùn)動(dòng)/不運(yùn)動(dòng)),個(gè)體行為習(xí)慣的轉(zhuǎn)變是從現(xiàn)今行為到期望行為階段性轉(zhuǎn)化的動(dòng)態(tài)過程[28],靜態(tài)生活行為方式的轉(zhuǎn)變和有規(guī)律鍛煉行為的獲得與心理、社會(huì)和生理密切相關(guān)[29,30]。 目前,在鍛煉心理學(xué)和行為學(xué)領(lǐng)域,闡釋和預(yù)測(cè)鍛煉行為的理論眾多,其中鍛煉行為跨理論(TTM)在促進(jìn)健康行為轉(zhuǎn)變和獲得有效運(yùn)動(dòng)干預(yù)中得到廣泛應(yīng)用[31]。據(jù)此,我們認(rèn)為如果沒有持久的行為修正,MS難以徹底治療,基于最大脂代謝運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的MS處方療效也難以保持。因此,如何將膳食管理、行為修正和基于最大脂代謝強(qiáng)度處方有機(jī)組合,是今后MS運(yùn)動(dòng)處方研究中尚待進(jìn)一步研究的課題。

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        2012.02.16

        河北省教育廳自然科學(xué)基金課題(2009460),河北師范大學(xué)青年基金(L2010Q08)

        高峰,Email:gaolindy@126.com

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