盧江安 張艷琳 李智雁 藍天嶼

(云南師范大學體育學院 云南昆明 650500)

目前，肥胖已經(jīng)成為全球化的問題，2020年世界衛(wèi)生組織正式把肥胖列為疾病。我國人民也深受肥胖的折磨，雖然過去幾十年的經(jīng)濟騰飛帶給了我國人民前所未有的物質(zhì)富足，但是健康觀念尚未深入人心，高油、高鹽的傳統(tǒng)飲食與運動的缺乏，導致了目前高血壓、糖尿病、腦卒中等慢性病在我國肆虐的現(xiàn)狀。我國糖尿病人群患病率從1980 年0.67%上升至2017 年12.8%，其中患病60 歲以上人群占比從4.3%上升至30%［1］，患病率增高的同時，老年人占比顯著上升，并且呈現(xiàn)年輕化趨勢，這已經(jīng)成為我國未來社會健康發(fā)展的隱患。目前，人們已經(jīng)充分認識到運動對于改善肥胖和糖尿病的益處，有氧運動、抗阻運動、HIIT 高頻率間歇運動和專項運動等都已經(jīng)開始逐漸被大眾接受，但抗阻運動和專項運動需要專業(yè)場地、器械與專業(yè)的教練指導，成本相對較高，并不是所有人都能夠接受；HIIT運動雖然有效，但需要良好的運動基礎，否則無法達到相應運動強度并且會因為錯誤動作造成運動損傷；有氧運動是大家公認的安全有效減肥手段，能有效改善血脂、血壓、身體形態(tài)和空腹血糖等指標。自從肥胖導致的健康問題出現(xiàn)以來，加上人們對美的追求，研究者一直在運動干預肥胖領域進行各種嘗試。

近些年，隨著健美運動的興起，空腹有氧運動被國內(nèi)一線健美運動員及健身愛好者當做減少頑固脂肪的利器而廣受推崇，空腹爬樓、空腹橢圓儀等被作為賽前刷脂的一種高效減脂方式。此外，空腹有氧也是近些年國外體育圈及運動醫(yī)療界的研究熱點，尤其是在糖尿病患者的運動干預方面，對于其機制、分子、表象的研究越發(fā)深入、全面，該文希望綜合國內(nèi)外研究，對空腹有氧運動介入肥胖和糖尿病及相關代謝性疾病研究進展現(xiàn)狀做出總結(jié)，對其減少肥胖與延緩糖尿病機制做出具體的描述，為以后的研究提供一定指導。

1 空腹有氧機制及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

空腹有氧運動一般是指在空腹狀態(tài)下（8h）進行跑步、爬樓等有氧運動。一般認為，人體的三大供能系統(tǒng)維持著人體運動的能量消耗，在ATP-CP與糖酵解系統(tǒng)之后，有氧氧化系統(tǒng)會帶動脂肪開始參與供能，而在長時間空腹狀態(tài)下，機體由于無外源性能源物質(zhì)攝入，糖原消耗幾近完全，會優(yōu)先分解脂肪，此時在空腹狀態(tài)下，身體對脂肪的利用率更高。近期研究也表明，餐后一小時甘油三酯的消耗僅有空腹有氧狀態(tài)燃脂效果的50%，空腹有氧狀態(tài)下可以釋放更高水平的血甘油、脂肪酸，激發(fā)出更高的脂質(zhì)代謝水平。

空腹有氧在國外的研究十分熱門，研究方向遍布分子、生理機制、表象等，而且正是由于過去研究發(fā)現(xiàn)的空腹有氧的益處，使得它在國外作為預防和治療高血壓、高血脂、冠心病、糖尿病等慢性疾病的健康有效方法已經(jīng)應用得十分成熟。在動物研究方面：麥謝爾等人［2］用12月大小的wister大鼠進行實驗后，發(fā)現(xiàn)空腹狀態(tài)下實驗對象減重效果明顯大于對照組；Smyers 等人［3］特地用低脂肪氧化能力和高脂肪氧化能力的大鼠進行研究后發(fā)現(xiàn)，雖然體重減輕沒有統(tǒng)計學意義，但是空腹有氧運動組的大鼠“減脂肪”能力明顯大于喂食組，Real-Hohn［4］的研究也證實了空腹有氧組相較于對照組減脂肪能力更加優(yōu)秀。在人體表象及生理機制研究方面：Samarmar［5］召集了23 名健康志愿者并進行了實驗后，發(fā)現(xiàn)混合運動組和空腹有氧組相比于其余單項運動組減肥效果更好。其中，空腹運動組減脂效果優(yōu)于混合運動組，這與何夢曉［6］對肥胖男性進行6周空腹有氧運動干預取得的結(jié)果一致；Kristin 對61 名健康志愿者進行了8 周的運動干預后發(fā)現(xiàn)，空腹有氧運動形成的飽腹感有利于長期減肥，這對人們的長期減肥具有指導性意義。此外，胃腸功能、饑餓和食欲調(diào)節(jié)激素對低強度的活動不敏感，這提示人們?nèi)绻胍〉酶玫膶嶒炐Ч枰M行一定程度上的高強度刺激；Gillen 在對16 名志愿者實驗后進行活檢，發(fā)現(xiàn)空腹訓練組誘導線粒體的能力增加，檸檬酸合酶和β-羥基輔酶a脫氫酶的最大活性增加；發(fā)現(xiàn)空腹有氧能夠有效降低肥胖人群身體形態(tài)、血壓等指標，還可增強脂肪氧化能力，從而有效改善健康水平。Nencioni 發(fā)現(xiàn)，空腹可以改變癌癥因子。研究發(fā)現(xiàn)，空腹有氧能夠有效降低肥胖人群血糖、血壓、血脂、胰島素抵抗水平。綜上，從人體身體成分和生理指標的角度來看，空腹有氧已經(jīng)具備足夠的優(yōu)點，可以堅持使用。

2 空腹有氧對肥胖及糖尿病的益處

2.1 改善胰島素敏感性和胰島素抵抗

空腹狀態(tài)下的葡萄糖及胰島素的變化是一件非常有趣且值得研究的事情。近些年，國內(nèi)外大量研究表明，空腹有氧運動可以提高胰島素敏感性，不同強度的運動干預方式會對血糖和胰島素濃度產(chǎn)生顯著影響。在訓練有素的自行車運動員中，發(fā)現(xiàn)在禁食狀態(tài)下，高強度運動期間血糖和胰島素濃度升高（在86%的VO2峰值時，高于無氧閾值）；相比之下，在中等強度耐力運動期間（在79%的氧峰值時，低于無氧閾值），禁食與進食狀態(tài)下的血糖和胰島素濃度相當。因此，運動期間血糖水平的變化，至少部分取決于運動強度。

眾所周知，高強度運動與更大的腎上腺素和生長激素合成/釋放相關，這將刺激肝臟葡萄糖輸出。由于葡萄糖產(chǎn)量高于葡萄糖利用（在骨骼肌細胞中）度，在高強度運動（高于無氧閾值）期間，血糖濃度可能會增加，運動強度與血糖濃度呈現(xiàn)正相關。

有氧運動激活白細胞介素6（IL-6）和腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK），葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白（GLUT4-mRNA）被IL-6激活，從而降低血糖，達到降低胰島素抵抗的效果。郭吟通過對上海巔峰訓練營126名肥胖青少年進行為期4 周的運動干預實驗，發(fā)現(xiàn)有氧運動可以有效改善肥胖兒童青少年的身體形態(tài)，改善脂代謝紊亂和胰島素抵抗，預防代謝綜合征。貴樹康用跑臺對老鼠進行8 周有氧運動干預，發(fā)現(xiàn)有氧運動能夠降低血清中胰島素和IGF-1 的濃度，顯著改善胰島素抵抗小鼠的胰島素敏感性。孫敏發(fā)現(xiàn)，胰島素抵抗與細胞外基質(zhì)蛋白（EMC）有關；王正清等人對糖尿病患者進行為期12周的有氧運動干預，發(fā)現(xiàn)12周有氧運動可以有效改善IGR人群高血糖、低胰島素敏感性、胰島素抵抗等代謝異常狀態(tài)，調(diào)節(jié)胰島β細胞的分泌功能，減少心血管疾病的危險因素，使62.4%糖調(diào)節(jié)受損（IGR）患者血糖恢復正常。Joseph 對154 名超重者進行的研究發(fā)現(xiàn)每周170min的鍛煉，相比于120min的鍛煉可以更好地提高胰島素的敏感性，且胰島素敏感性與久坐之間存在一定關系。

2.2 改善肥胖、糖尿病及自主神經(jīng)功能

糖尿病是我國目前最嚴重的慢性代謝疾病，目前糖尿病尚且無法根治，因此，它又被稱為慢性癌癥。缺乏運動和不健康的飲食造成了肥胖，引發(fā)了相關心血管疾病與胰島素抵抗，這被認為是糖尿病的主要原因與危險因素。運動是治療T2D 的輔助手段，有氧運動在改善血糖控制和胰島素抵抗的同時，可對自主神經(jīng)功能產(chǎn)生積極作用。有關運動對T2D空腹時自主神經(jīng)功能影響的研究主要集中在有氧運動且結(jié)論較為一致，即長期中等強度有氧運動可改善T2D 心臟自主調(diào)節(jié)和壓力反射功能。國內(nèi)采取有氧運動和抗阻訓練對2 型糖尿病患者空腹和葡萄糖負荷時進行自主神經(jīng)功能的影響研究，發(fā)現(xiàn)有氧能力、Framingham危險評分改善。空腹有氧運動可以對糖尿病患者的治療產(chǎn)生積極效果與積極反饋。理論與實踐證明，空腹有氧給減肥帶來的益處要大于普通有氧訓練。這也與2020 年Jospe［2］實驗結(jié)果相同，通過參與者長達12 個月的自我監(jiān)督實驗，空腹有氧相比進食后有氧，參與者體重下降更為明顯，而且因為這項實驗是患者自我監(jiān)督進行的，因此，也從側(cè)面反應它的可持續(xù)性。

此外，禁食狀態(tài)下的耐力運動訓練顯著改善了基礎肌肉脂肪運輸和氧化能力，其證據(jù)是基礎肌肉脂肪酸轉(zhuǎn)位酶CD36（FAT/CD36）蛋白和脂肪酸結(jié)合蛋白（FABP）含量顯著增加，在這方面優(yōu)于進食狀態(tài)下的運動訓練。Alexandra 通過對10400 余名參與者進行了Meta 分析，最后發(fā)現(xiàn)空腹有氧組人群脂肪氧化能力加強。肥胖人群由于長期的大量超額飲食，導致腸胃對食物的敏感性降低。研究顯示，空腹有氧運動能夠提升腸胃敏感性，但小強度的運動并不能提升，高強度空腹運動可以增加組織氧供，同時導致活性氧產(chǎn)生增多。Stanford在進行了糖尿病大鼠模型運動干預實驗后，發(fā)現(xiàn)相比于父代，母代的鍛煉尤其重要，母代的鍛煉可以顯著提高后代代謝能力，這種運動干預產(chǎn)生的良好葡萄糖耐受性可以通過母體向后代傳播，從而對抗肥胖和糖尿病。Michael 在對過往的研究進行Meta 分析后得出，有氧鍛煉可以有效改善糖尿病病癥的結(jié)論。Alissa 對30 名肥胖患者進行了12 周隨機有氧實驗，發(fā)現(xiàn)在耐力運動訓練后，葡萄糖鈉共轉(zhuǎn)運體2（SGLT2）受到抑制，空腹血糖升高，（SGLT2）抑制后胰島素敏感性升高，提示葡萄糖鈉共轉(zhuǎn)運體2（SGLT2）影響了胰島素敏感性的提高。

有氧運動在改善血糖控制和胰島素抵抗的同時，可對自主神經(jīng)功能產(chǎn)生積極作用。長期中等強度有氧運動可改善2 型糖尿?。═2D）心臟自主調(diào)節(jié)和壓力反射功能。國內(nèi)采取有氧運動和抗阻訓練對T2D患者空腹和葡萄糖負荷時進行自主神經(jīng)功能的影響研究，通過對873名肥胖學生與健康學生進行了分組實驗，結(jié)果顯示高水平的心肺健康功能可以抵消高血脂帶來的危害，如果實在減不了肥，那提升心肺能力也許是個不錯的選擇。Ferland 召集了10 名T2D 患者進行隨機分組實驗后發(fā)現(xiàn)，空腹有氧運動組在實驗后能量代謝產(chǎn)生了良好影響。2017 年，F(xiàn)ereshteh 等人［7］召集83 名非酒精性脂肪肝患者進行空腹運動干預后發(fā)現(xiàn)空腹運動可以有效改善相關病癥。Su-Jong等人通過對美國108例參與者進行研究，發(fā)現(xiàn)樂觀的心理態(tài)度對胰島素抵抗產(chǎn)生了積極的效果，筆者猜想可能是心情愉悅時機體會產(chǎn)生某些激活胰島素功能的因素，如降低皮質(zhì)醇，增強抵抗性等。大量的研究表明，有氧運動可以降低肥胖人群及代謝疾病人群的胰島素抵抗，研究對象包括大學生、肥胖患者、早期糖尿病患者和老年糖尿病患者等均取得了良好的改善效果。Karen 在對職員制進行空腹有氧運動干預實驗時，發(fā)現(xiàn)全身葡萄糖耐量和胰島素敏感性得到了顯著改善。

肥胖人群心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)功能（ANS）的心率變異性產(chǎn)生了變化，心率變異性能夠反映神經(jīng)系統(tǒng)對心臟的控制與調(diào)節(jié)作用，反應心臟逐次竇性心搏之間和心動周期的變異程度，該特征是人體神經(jīng)體液和心血管系統(tǒng)共同調(diào)節(jié)的結(jié)果。體重過大的肥胖者患心血管疾病、高血壓和2型糖尿病等慢性疾病的概率增加，死亡風險也高于正常體重者。肥胖者的自主神經(jīng)系統(tǒng)紊亂已成為健康領域關注的焦點，研究發(fā)現(xiàn)，肥胖者體重增加10%，副交感神經(jīng)調(diào)節(jié)功能降低；而肥胖或超重者減重10%，副交感神經(jīng)功能提高，體重的增加，導致副交感神經(jīng)被抑制，交感神經(jīng)增強，心臟節(jié)律的平衡被打破，這很可能是由肥胖者自身自主神經(jīng)功能的紊亂引起的，是引發(fā)心血管疾病的重要原因。關玉明等人對青少年肥胖人群的心率變異性和迷走神經(jīng)進行了研究，發(fā)現(xiàn)心率變異性降低的人群，對應的迷走神經(jīng)功能也隨之降低。高阿寧觀察了70 名肥胖兒童肥胖指數(shù)與心率變異性關系后發(fā)現(xiàn)，肥胖兒童可能會因為高甘油三酯（TG）而造成自主神經(jīng)損害。張京楊等人通過對260名肥胖兒童觀察后，發(fā)現(xiàn)肥胖兒童的脂質(zhì)代謝指標含量與心率變異指標、機體的脂質(zhì)細胞因子、機體的脂肪細胞因子等指標均具有明顯的相關性。

綜上可見，肥胖兒童心率變異性和機體的脂質(zhì)代謝具有密切關聯(lián)，而機體的過度肥胖可以導致心臟功能的異常。研究表明，代謝影響著人體內(nèi)多種通路，Mark 在前人實驗的基礎上提出了一種假設，輕斷食能夠改善神經(jīng)反應力和大腦健康，提升大腦應對損傷和疾病的抵抗性。同時，基于以上長期對飲食與大腦神經(jīng)方面的研究，他提出一個猜想，過度的食物攝入會損害某些與代謝相關的通路，從而影響人們的認知與神經(jīng)功能。Mikhail 發(fā)現(xiàn)，拉帕霉素與空腹有氧運動結(jié)合可達到抗衰老效果。Jenna通過活檢發(fā)現(xiàn)，空腹訓練誘導的線粒體能力增加，檸檬酸合酶和β-羥基輔酶a 脫氫酶的最大活性增加。

3 問題及展望

空腹有氧運動在國外作為治療糖尿病及相關代謝性疾病、心血管疾病和肥胖的運動干預方法已經(jīng)十分普及，其運動強度與運動方式的選擇需要根據(jù)患者與受試者的具體情況與目的具體分析，患者可以進行空腹跑臺運動，也可以進行室外空腹跑步或者散步，空腹爬樓對健康人而言也是一個不錯的選擇。本身空腹有氧的優(yōu)點很多，諸如之前提到的高度密脂蛋白、腸胃敏感性、胰島素敏感性、低密度脂蛋白，血壓、血脂、胰島素抵抗、體脂率、腰圍等的降低。

除了具備眾多改善身體狀況的優(yōu)點外，空腹有氧的性價比也十分突出。經(jīng)濟方面，相比于抗阻和專項運動需要完整的場地與專業(yè)的器械，空腹有氧僅需要一臺簡單的跑步機甚至家用單車就可以進行；時間方面，早晨起后半小時也不會占據(jù)過多時間；強度方面，相較于其他的劇烈運動，更加適合老年人。國內(nèi)現(xiàn)有的空腹有氧研究較少，多引用國外研究，研究不夠深入，目前現(xiàn)有的研究集中在生理及表象層面，在分子及機制層面尚未進行更多的研究，它的運動干預機制概念依舊模糊，希望在未來有更多的研究者可以進行更多深入的研究。