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)動處方制定的新模式
——最大脂代謝強(qiáng)度運(yùn)動處方

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)動強(qiáng)度術(shù)語及其檢測方法。目前最大脂代謝強(qiáng)度判定方法的精確性雖仍存爭議 ，但隨著最大脂代謝強(qiáng)度的檢測程序、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)動處方臨床應(yīng)用的轉(zhuǎn)變。本文旨在對最大脂代謝強(qiáng)度在運(yùn)動處方制定中的應(yīng)用成果進(jìn)行綜述，并對最大脂代謝強(qiáng)度運(yùn)動處方治療在實(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應(yīng)的運(yùn)動強(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)動強(qiáng)度呈上升趨勢，至中高等運(yùn)動強(qiáng)度階段則表現(xiàn)為下降趨勢，在89%±3%VO2max（92%±1% HRmax）運(yùn)動強(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)語和檢測程序尚未統(tǒng)一，因此，對不同人群最大脂肪氧化率及其相應(yīng)運(yùn)動強(qiáng)度的橫向比較研究結(jié)果也采用不同術(shù)語進(jìn)行描述，但其對人群中最大脂代謝強(qiáng)度個體差異的研究結(jié)果基本一致：耐力運(yùn)動員最大脂代謝強(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)動強(qiáng)度下，跑臺比功率自行車運(yùn)動可引起更高的最大脂氧化率，但對最大脂代謝強(qiáng)度無顯著影響［8］；運(yùn)動前和運(yùn)動中補(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)動強(qiáng)度處于低有氧強(qiáng)度范圍且在運(yùn)動中更早地轉(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)度測定

最大脂代謝強(qiáng)度測定是指通過氣體代謝分析間接推算遞增運(yùn)動中脂氧化率變化，描記脂氧化率與遞增運(yùn)動強(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)度的檢測程序（遞增負(fù)荷級別、每級運(yùn)動負(fù)荷遞增量和持續(xù)時間）、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測定法

Achten在總結(jié)早期最大脂肪氧化率檢測方法的基礎(chǔ)上，分別對影響最大脂氧化率和最大脂肪代謝強(qiáng)度判定的運(yùn)動負(fù)荷強(qiáng)度、遞增負(fù)荷級別、每級負(fù)荷遞增量和持續(xù)時間進(jìn)行系統(tǒng)比較，提出了目前被運(yùn)動科學(xué)界廣泛應(yīng)用的最大脂氧化強(qiáng)度檢定法，即Fatmax測定法。該檢測方法主要適用于運(yùn)動訓(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功率車測定流程［1，3-6］：成年人遞增運(yùn)動負(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)動強(qiáng)度對應(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)動直接測定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應(yīng)的運(yùn)動強(qiáng)度，即Fatmax強(qiáng)度（見圖1A）。

Fatmax跑臺測定流程［8］：成年人遞增運(yùn)動負(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測定法

Perez-Martin等于2001年提出LIPOXmax測定法，對運(yùn)動中脂肪最大氧化率相應(yīng)的運(yùn)動強(qiáng)度進(jìn)行界定。與Fatmax測定法不同的是，LIPOXmax測定中運(yùn)動強(qiáng)度采用運(yùn)動外負(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)度兩個參數(shù)共同評價人體運(yùn)動中脂代謝特征。該檢測方法主要適用于對慢性代謝疾病患者進(jìn)行最大脂代謝強(qiáng)度的判定。

LIPOXmax功率車測定流程［2］：首先測定被試者最大負(fù)荷能力 （maximalWorkload capacity，WLmax）或依據(jù)Wasserman公式預(yù)測WLmax；遞增運(yùn)動負(fù)荷方案為20%WLmax熱身3min后，按照30%、40%、50%和60%WLmax設(shè)定五級運(yùn)動負(fù)荷方案，每級負(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)動中氣體代謝數(shù)據(jù)，用每級負(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：將四個固定強(qiáng)度運(yùn)動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議 ，但隨著最大脂肪代謝強(qiáng)度的檢測程序、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)動處方臨床應(yīng)用的轉(zhuǎn)變。

3 最大脂代謝強(qiáng)度運(yùn)動處方療效

長時間中低強(qiáng)度（40/50%～70%VO2max，每次運(yùn)動40～60min，每周運(yùn)動5～7次）的有氧運(yùn)動已逐漸發(fā)展成為目前公認(rèn)的有效減脂運(yùn)動方式［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)動時脂代謝水平下降［13，14］。

近年來，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，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個月運(yùn)動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)動處方具有顯著降低MS癥候群核心組分肥胖的效果，同時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)動處方制定流程主要包括4個環(huán)節(jié)：（1）基本情況評價，包括運(yùn)動中間接測熱、健康狀況評價、體成分評價和膳食評價；（2）最大脂代謝強(qiáng)度的檢測和運(yùn)動訓(xùn)練計(jì)劃制定，多采用功率車遞增負(fù)荷法；（3）運(yùn)動處方實(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)動處方效果評價和運(yùn)動處方調(diào)整［23，24］。其與傳統(tǒng)運(yùn)動處方制定流程無異。但最近最大脂代謝強(qiáng)度處方與膳食管理相結(jié)合對肥胖患者治療效果的研究顯示［17，18］：單獨(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)動處方對T2DM患者的處方療效比較研究顯示：兩種處方3個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，雖然個性化的最大脂代謝強(qiáng)度運(yùn)動處方為低強(qiáng)度有氧運(yùn)動，但MS患者肌肉占體重的總量、HIN運(yùn)動易出現(xiàn)呼吸困難、心臟不適而產(chǎn)生心理上對運(yùn)動鍛煉的恐懼和排斥等因素，易造成運(yùn)動處方實(shí)施效率（處方實(shí)施效率=處方實(shí)際運(yùn)動量/運(yùn)動設(shè)計(jì)運(yùn)動量×100%）下降?？梢?，以糖供能為主的大強(qiáng)度運(yùn)動，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，同時考慮處方實(shí)施的安全性，故不建議在MS運(yùn)動處方制定中輔助HIN運(yùn)動形式。

5 研究展望

MS是一種生活方式疾病，提高身體活動水平是全球公認(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)變不是簡單的二分法（轉(zhuǎn)變/不轉(zhuǎn)變或運(yùn)動/不運(yùn)動），個體行為習(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