方春意，周 儻，李龍凱，陸耀飛，全明輝

心肺適能（cardiorespiratory fitness）是衡量機(jī)體健康水平的重要指標(biāo)。高心肺適能水平可幫助機(jī)體保持最佳的健康狀態(tài)，降低多種疾病的發(fā)病率和死亡率。如每增加1 MET心肺適能水平，可降低22%心源性猝死風(fēng)險(xiǎn)（Lauk‐kanen et al.，2010）。此外，心肺適能的積極作用還表現(xiàn)在提高學(xué)習(xí)能力等方面（Ortega et al.，2008）。鑒于心肺適能的重要性，美國(guó)心臟協(xié)會(huì)于2016年發(fā)表重要聲明，建議將心肺適能作為人體第五大生命體征（Ross et al.，2016）。3～5歲學(xué)齡前階段是機(jī)體心肺適能發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期（Ortega et al.，2015）。高心肺適能不僅能促進(jìn)學(xué)齡前兒童生長(zhǎng)發(fā)育，還對(duì)成年時(shí)期的健康水平有積極意義（Mali‐na，2001）。因此，如何有效提高學(xué)齡前兒童的心肺適能水平已成為健康促進(jìn)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

體力活動(dòng)（physical activity，PA）是健康生活方式的基本組成部分，可顯著提升學(xué)齡前兒童的心肺適能水平（Bürgi et al.，2011）。近年來，為保證體力活動(dòng)對(duì)健康的促進(jìn)效應(yīng)，美國(guó)（Committee，2018）、加拿大（Tremblay et al.，2017）、澳大利亞（Okely et al.，2017）以及世界衛(wèi)生組織（Organization，2019）均指出，學(xué)齡前兒童每天應(yīng)至少積累180 min各種強(qiáng)度的體力活動(dòng)，中-高強(qiáng)度體力活動(dòng)時(shí)間（moderate to vigorous physical activity，MVPA）不低于60 min。這使得學(xué)齡前兒童日常體力活動(dòng)有據(jù)可依，但對(duì)普通大眾而言存在難以理解和監(jiān)測(cè)的缺點(diǎn)，一定程度上限制了指南的廣泛應(yīng)用。

步行作為一種最普遍的體力活動(dòng)形式（Ham et al.，2009），不需要復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)技能，又有著易于理解和監(jiān)控的優(yōu)點(diǎn)。研究已證實(shí)MVPA與心肺適能顯著相關(guān)（Ruiz et al.，2006），每日步行數(shù)又與MVPA顯著關(guān)聯(lián)（Gabel et al.，2013）。但目前對(duì)于學(xué)齡前兒童每日步數(shù)與心肺適能間關(guān)系的研究還鮮有報(bào)道（Committee，2018）。本研究以此為切入點(diǎn)，旨在探討學(xué)齡前兒童每日步數(shù)與心肺適能之間的劑量-效應(yīng)關(guān)系，假設(shè)兩者之間存在正向的劑量-效應(yīng)關(guān)系。

1 研究對(duì)象和方法

1.1 研究對(duì)象

本研究數(shù)據(jù)來源于“學(xué)齡前兒童身體活動(dòng)對(duì)體質(zhì)及認(rèn)知發(fā)展的影響研究”（Trial Registration：ChiCTR-OOC-15007439）的基線數(shù)據(jù)（Zhao et al.，2017）。開展過程中，出于實(shí)驗(yàn)實(shí)際可操作性考慮，連續(xù)招募7家位于上海市楊浦區(qū)和寶山區(qū)的幼兒園參與本研究。征得幼兒園負(fù)責(zé)人同意后，由園方組織家長(zhǎng)會(huì)進(jìn)行項(xiàng)目宣講和受試者招募。受試者納入標(biāo)準(zhǔn)具體如下：1）幼兒園內(nèi)中班的學(xué)齡前兒童，年齡為3～5歲；2）身體健康且無心血管呼吸系統(tǒng)疾??；3）受試者家長(zhǎng)或法定監(jiān)護(hù)人清楚地知曉實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并簽署知情同意書。本實(shí)驗(yàn)已通過上海體育學(xué)院倫理委員會(huì)同意（倫理審批號(hào)：2015028）。

1.2 研究方法

1.2.1 身體形態(tài)學(xué)指標(biāo)測(cè)量

受試者身高、體重指標(biāo)測(cè)量按照《國(guó)民體質(zhì)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)（幼兒部分）》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行（國(guó)家體育總局，2003），體質(zhì)指數(shù)（body mass index，BMI）為體重（kg）除以身高（m）的平方，單位為kg/m2。

1.2.2 每日步數(shù)測(cè)量

受試者每日步數(shù)（daily step counts）測(cè)量采用連續(xù)7天（5個(gè)工作日和2個(gè)周末日）佩戴三軸加速度計(jì)（ActiGraph LLC，Pensacola，F(xiàn)L，USA）進(jìn)行記錄。該工具已被廣泛應(yīng)用于學(xué)齡前兒童每日步數(shù)測(cè)量（Craemer et al.，2015）。加速度計(jì)佩戴通過一個(gè)可調(diào)節(jié)式彈力帶固定于右側(cè)腰間髂嵴上部，除睡覺、洗澡及游泳等情況外，其他時(shí)間均要求佩戴。采樣間隔（epoch time）設(shè)置為1 s（Hislop et al.，2012），每日步數(shù)低于1 000步或高于30 000步視為無效數(shù)據(jù)，排除出最終統(tǒng)計(jì)分析（Rowe et al.，2010）。受試者加速度計(jì)數(shù)據(jù)要求7天中至少3天（2個(gè)工作日和1個(gè)周末日）數(shù)據(jù)有效才被納入最終統(tǒng)計(jì)分析（Penpraze et al.，2006）。

1.2.3 心肺適能指標(biāo)測(cè)量

本研究采用20 m往返跑（20 m shuttle run test，20 m SRT）以及 Léger公式估算的最大攝氧量（O2max）評(píng)價(jià)受試者心肺適能（Léger et al.，1988）。20 mSRT已被證實(shí)可有效評(píng)價(jià)學(xué)齡前兒童心肺適能水平（Ortega et al.，2015）。該測(cè)試進(jìn)行1次，單位為圈（laps），O2max單位為ml/kg/min。

1.2.4 統(tǒng)計(jì)分析方法

將受試者數(shù)據(jù)根據(jù)性別進(jìn)行分組分析。對(duì)于男、女童組中符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)采用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（M±SD）進(jìn)行描述，并采用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)（independent T test）進(jìn)行比較；不符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)采用中位數(shù)和四分位數(shù)間距進(jìn)行描述，并采用曼惠特尼U檢驗(yàn)（Mann-Whit‐ney U test）進(jìn)行比較。每日步數(shù)以及20 mSRT數(shù)據(jù)分布在±3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差之外的視為離群值，排除出最終統(tǒng)計(jì)分析。統(tǒng)計(jì)分析通過如下3步依次進(jìn)行。

數(shù)據(jù)分析采用基于R語(yǔ)言的易侕統(tǒng)計(jì)軟件，顯著性水平定義為P＜0.05。

2 研究結(jié)果

本研究募集到7個(gè)幼兒園的370名學(xué)齡前兒童，其中75人不符合納入標(biāo)準(zhǔn)被排除出統(tǒng)計(jì)分析，因此共295人納入最終統(tǒng)計(jì)分析，其中男童168名，女童127名（圖1）。

圖1 學(xué)齡前兒童募集流程圖Figure1.FlowChart of the PreschoolChildreninPresent Study

男、女童基本信息中，男童的身高、體重和BMI 3個(gè)指標(biāo)顯著高于女童，其他指標(biāo)男、女童間無明顯差異（表1）。

表1 學(xué)齡前兒童基本信息Table 1 Basic Information of Preschool Children

表2 學(xué)齡前兒童每日步數(shù)與心肺適能的劑量-效應(yīng)關(guān)系分析Table 2 Dose-response Relationship between Daily Step Counts and Cardiorespiratory Fitness in Preschool Children

圖2 學(xué)齡前兒童每日步數(shù)與心肺適能的劑量-效應(yīng)關(guān)系分析Figure 2.Association between Daily Step Counts and Cardiorespiratory Fitness in Preschool Children

3 討論

本研究在于探索每日步數(shù)與心肺適能之間的劑量-效應(yīng)關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，男、女童中每日步數(shù)與心肺適能之間均存在顯著的劑量-效應(yīng)關(guān)系，即每日步數(shù)越多，心肺適能表現(xiàn)越好。在男童中，該關(guān)系存在非線性關(guān)系，每日步數(shù)超過6 000步時(shí)，O2max顯著增加，女童中尚未發(fā)現(xiàn)此閾值效應(yīng)。

目前，體力活動(dòng)對(duì)心肺適能的積極作用已被大量研究證實(shí)。橫斷面研究顯示，不論是何種體力活動(dòng)，均與心肺適能水平顯著相關(guān)，每天積累高強(qiáng)度體力活動(dòng)40 min以上的兒童心肺適能要高于18 min以下的兒童（Ruiz et al.，2006）。西班牙學(xué)者Cabanas-Sanchez等（2018）指出，不論是男童還是女童，活躍的兒童心肺適能水平顯著優(yōu)于久坐兒童。2項(xiàng)隊(duì)列研究也一致指出體力活動(dòng)對(duì)于心肺適能有顯著的促進(jìn)作用（Bürgi et al.，2011；Lepp?nen et al.，2017）。既往研究更多地關(guān)注不同強(qiáng)度體力活動(dòng)對(duì)心肺適能的影響，MVPA對(duì)心肺適能的改善發(fā)揮著更好的積極作用（Ruiz et al.，2006）。本研究關(guān)注每日步數(shù)與心肺適能之間的關(guān)系，結(jié)果與前期研究發(fā)現(xiàn)一致。雖然每日步數(shù)在運(yùn)動(dòng)實(shí)踐中更易于監(jiān)測(cè)和理解，但由于其不能很好地反映運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度（現(xiàn)行體力活動(dòng)指南更強(qiáng)調(diào)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的重要性），因此在實(shí)踐應(yīng)用中受到不少質(zhì)疑。我們認(rèn)為，即使步數(shù)不能很好地反映運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，但也不失為一個(gè)極好的健康相關(guān)觀察指標(biāo)。其原因如下：1）相較現(xiàn)行體力活動(dòng)指南中推薦的MVPA，每日步數(shù)顯然更容易監(jiān)測(cè)（計(jì)步器、手機(jī)等）以及被大眾理解，勢(shì)必更容易被推廣應(yīng)用；2）研究表明（Gabel et al.，2013），每日步數(shù)與MVPA存在高度相關(guān)；本研究未呈現(xiàn)的結(jié)果也發(fā)現(xiàn)兩者高度相關(guān)（r=0.83，P＜0.001）；3）研究發(fā)現(xiàn)，即使是低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)，對(duì)心肺適能也可能存在積極的促進(jìn)作用（Martinez-Gomez et al.，2010）。大型人群隊(duì)列研究發(fā)現(xiàn)，未來死亡風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)僅與每日步行數(shù)顯著關(guān)聯(lián)，與步行強(qiáng)度無關(guān)（Lee et al.，2019）。因此，本研究有著極重要的實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值，是對(duì)已有研究的重要補(bǔ)充。

學(xué)齡前兒童每日應(yīng)步行多少，才能達(dá)到理想的健康促進(jìn)效應(yīng)，現(xiàn)有研究尚無統(tǒng)一結(jié)論。前期研究主要探討了每日步行多少才能達(dá)到現(xiàn)行指南中的體力活動(dòng)推薦量，但不同研究間的結(jié)果差異較大。如Vale等（2015）發(fā)現(xiàn)，為達(dá)到每日至少180 min任意強(qiáng)度的體力活動(dòng)須每日至少步行9 000步。Gabel等（2013）則發(fā)現(xiàn)，每日只需步行6 000步即可達(dá)到該要求。本研究與Gabel等（2013）一致，而Vale等（2015）和Gabel等（2013）的研究差異較大。后者差異較大可能是采用了不同的加速度計(jì)切點(diǎn)（MVPA切點(diǎn)，≥1 680 versus≥3 200 counts/min）所致（Bornstein et al.，2011）。因此，采用不同切點(diǎn)的研究可能不宜做橫向比較。但目前同類研究中尚無關(guān)于學(xué)齡前兒童每日推薦步數(shù)的研究，本研究至少積累6 000步每日步數(shù)是使男童O2max顯著增加的適宜步數(shù)是對(duì)此類研究的重要補(bǔ)充。

此外，每日步行數(shù)與心肺適能之間的劑量-效應(yīng)關(guān)系在男童中存在飽和閾值效應(yīng)，而在女童中卻未發(fā)現(xiàn)同樣的曲線關(guān)系。出現(xiàn)這種現(xiàn)象可能的原因是，女童樣本量較少，尚未達(dá)到發(fā)現(xiàn)步行數(shù)與心肺適能之間真正關(guān)系的要求，提示今后可通過增加女童樣本量進(jìn)一步驗(yàn)證兩者的關(guān)系。

步行作為日常體力活動(dòng)的基本形式，對(duì)心肺適能促進(jìn)作用的潛在機(jī)制可能有以下幾種：1）體力活動(dòng)使線粒體產(chǎn)生適應(yīng)性改變，即體力活動(dòng)促進(jìn)線粒體生物合成，數(shù)量增加，體積增大，氧化磷酸化水平提高，機(jī)體有氧代謝能力增強(qiáng)（Drake et al.，2016；Egan et al.，2013；Gan et al.，2018）；2）體力活動(dòng)改變骨骼肌毛細(xì)血管結(jié)構(gòu)和數(shù)量，提高肌肉功能，提升基礎(chǔ)代謝率，增加循環(huán)系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)相應(yīng)部位血流，從而促進(jìn)心肺適能（Gliemann et al.，2015）；3）體力活動(dòng)可提高迷走神經(jīng)對(duì)心臟的自主調(diào)節(jié)能力（Laukkanen et al.，2010；Tulppo et al.，1998），從而促進(jìn)心肺適能；4）由體力活動(dòng)誘導(dǎo)的心臟生理性重塑，使得心肌結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，功能得到強(qiáng)化，心臟射血分?jǐn)?shù)得到提高，心臟運(yùn)動(dòng)適應(yīng)性增強(qiáng)（王世強(qiáng)等，2017）；5）體力活動(dòng)可提高機(jī)體血乳酸耐受水平，加快乳酸清除速率，從而提高機(jī)體無氧能 力（Bergman et al.，1999；San-Millán et al.，2018）；6）體力活動(dòng)有助于降低肥胖人群的BMI和腰圍水平，而肥胖與機(jī)體心肺適能水平負(fù)相關(guān)，因此體力活動(dòng)可有效提升心肺適能水平（Perez-Bey et al.，2019），降低肥胖，進(jìn)一步提高心肺適能水平（Labayen Go?i et al.，2017），形成良性循環(huán)。綜上所述，體力活動(dòng)可通過多種途徑有效地提高心肺適能水平。

本研究有如下2個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1）據(jù)我們所知，是首個(gè)探討學(xué)齡前兒童每日步數(shù)與心肺適能的研究；2）采用分類和線性統(tǒng)計(jì)2種方法探討每日步數(shù)與心肺適能之間的劑量-效應(yīng)關(guān)系，研究結(jié)果證據(jù)力度更高。此外，本研究還存在如下缺點(diǎn)：1）為橫斷面研究，只能得出研究變量之間的相關(guān)關(guān)系，而不是因果關(guān)系；2）考慮到研究的可行性，采用方便抽樣的方法，研究結(jié)論的推廣可能會(huì)受到一定限制，后續(xù)研究中會(huì)進(jìn)一步驗(yàn)證。

4 結(jié)論

本研究顯示，每日步數(shù)與心肺適能之間存在顯著的正向劑量-效應(yīng)關(guān)系，且為達(dá)到較好的心肺適能水平，建議男童每日步數(shù)至少積累6 000步。后續(xù)研究應(yīng)進(jìn)一步開展關(guān)于每日步數(shù)與心血管疾病、認(rèn)知能力等健康指標(biāo)之間關(guān)系的探討。