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阻抗訓(xùn)練對(duì)超重/肥胖男性大學(xué)生血清性激素結(jié)合球蛋白的影響

2014-07-27 01:42:26馬志洋
中國體育科技 2014年3期
關(guān)鍵詞:睪酮抵抗受試者

馬志洋

2型糖尿病(Type 2diabetes,T2D)已發(fā)展成為世界可預(yù)防性死亡(Preventable death)的主要原因[3],其不僅嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量及生命,而且給國家及社會(huì)帶來了沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[18,19]。如何有效預(yù)防2型糖尿病的發(fā)病率,已成為國內(nèi)、外相關(guān)領(lǐng)域研究人員廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)。流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示[13],超重和肥胖與2型糖尿病有著非常密切的相關(guān)性,屬2型糖尿病高危人群,而有文獻(xiàn)已經(jīng)證實(shí)[6,16],運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以顯著降低訓(xùn)練者體重或改善體成分,進(jìn)而對(duì)2型糖尿病具有良好的預(yù)防作用。在訓(xùn)練方式上,以往主要以有氧鍛煉(Aerobic exercise)為主,近年來,阻抗訓(xùn)練(Resistance training)由于其對(duì)患者心肺功能要求相對(duì)較低,且可以避免肥胖患者長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)對(duì)下肢關(guān)節(jié)帶來的重復(fù)性應(yīng)力刺激,逐漸引起了人們的重視[7],并且在臨床上已經(jīng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。盡管阻抗訓(xùn)練預(yù)防2型糖尿病的作用已經(jīng)得到了廣泛證實(shí),但對(duì)其作用機(jī)制我們認(rèn)識(shí)非常有限。有文獻(xiàn)報(bào)道[9,15],這可能與阻抗訓(xùn)練能夠改善胰島素的敏感性及機(jī)體對(duì)糖的耐受性有關(guān)。

性激素結(jié)合球蛋白(Sex hormone-binding globulin,SHBG)是一種分子量為95kD的蛋白,主要在肝臟中合成,其能夠與性激素結(jié)合,具有運(yùn)輸性激素的作用[11]。近年來,人們對(duì)其功能有了更加深刻的認(rèn)識(shí),研究表明[10],作為一個(gè)獨(dú)立的生化標(biāo)志物,血清SHBG水平與個(gè)體發(fā)生2型糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)呈高度負(fù)相關(guān),即較低的血清SHBG則預(yù)示著機(jī)體具有較高的發(fā)生2型糖尿病的風(fēng)險(xiǎn),提示SHBG在2型糖尿病的發(fā)生、發(fā)展過程中可起到重要的調(diào)控作用。阻抗訓(xùn)練是否通過影響血清SHBG水平進(jìn)而起到預(yù)防2型糖尿病的作用,鮮見相關(guān)報(bào)道。

為此,本研究以超重/肥胖男性大學(xué)生為研究對(duì)象,對(duì)阻抗實(shí)驗(yàn)前、后受試對(duì)象體成分、血清SHBG濃度、睪酮濃度、葡萄糖耐受力及受胰島素抵抗指數(shù)變化進(jìn)行了觀察,旨在探討阻抗訓(xùn)練對(duì)血清SHBG濃度變化的影響,為進(jìn)一步揭示阻抗訓(xùn)練預(yù)防2型糖尿病的相關(guān)機(jī)制提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)及數(shù)據(jù)支撐。

1 研究方法

1.1 研究對(duì)象

按照2000年《亞太區(qū)肥胖的重新定義和處理》指導(dǎo)性手冊(cè),以BMI≥23kg/m2和25kg/m2定為超重和肥胖,選取20名普通男性本科大學(xué)生為研究對(duì)象,受試者日常均無參加大強(qiáng)度鍛煉習(xí)慣(低強(qiáng)度體力活動(dòng)≤2次/周),參與實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行全面的病史和體格檢查,只有滿足以下條件的方能入選:1)無心血管疾病,無心臟手術(shù)史,心電圖(ECG)記錄無異常;2)在過去的6個(gè)月內(nèi)無參加系統(tǒng)化運(yùn)動(dòng)、營(yíng)養(yǎng)或減肥計(jì)劃經(jīng)歷;3)在過去的6個(gè)月內(nèi)無使用煙草制品或影響心血管功能、身體成分或胰島素指數(shù)藥物的經(jīng)歷。受試者被隨機(jī)分為阻抗訓(xùn)練組(RT組,平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差,年齡:20.5±2.4歲,BMI:26.8±2.3kg/m2)及對(duì)照組(C組,平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差,年齡:21.4±2.8歲,BMI:26.5±2.5kg/m2),每組10人。兩組受試者均被要求維持其正常的飲食和生活活動(dòng)。C組不進(jìn)行系統(tǒng)鍛煉,RT組自愿進(jìn)行為期12周的阻抗訓(xùn)練。

1.2 阻抗訓(xùn)練方案

阻抗訓(xùn)練方案由參考文獻(xiàn)[15]稍作修改而來,RT組受試人員每周進(jìn)行3次阻抗訓(xùn)練(每周一、周三、周五進(jìn)行),其訓(xùn)練組數(shù)及負(fù)荷安排如下:第1~4周,1組×10~15次,62%~71%1RM;第5~8周,2組×10~15次,74%~88%1RM;第9~12周,3組×8~12次,92%~97%1 RM,每組訓(xùn)練間隔1~2min。訓(xùn)練內(nèi)容為,內(nèi)容1:腿部推舉(Leg press)、用 力 硬 舉 (Dead lift)、二 頭 肌 屈 伸 (Biceps curl)、三頭肌屈伸(Triceps extension)、肩上推 舉(Shoulder press);內(nèi)容2:仰臥推舉(Bench Press)、高拉滑輪訓(xùn)練(Lat pull down)、腿部伸展訓(xùn)練(Leg extension)、腿部彎曲訓(xùn)練(Leg curl)及小腿提踵(Calf raise)。兩種訓(xùn)練內(nèi)容每次訓(xùn)練交替進(jìn)行。每次運(yùn)動(dòng)前進(jìn)行15min準(zhǔn)備活動(dòng),并在訓(xùn)練后進(jìn)行放松整理活動(dòng)。訓(xùn)練地點(diǎn)室溫為22±3℃。相對(duì)濕度為45%~55%。訓(xùn)練期間對(duì)所有受試者進(jìn)行醫(yī)務(wù)監(jiān)督。

1.3 生理、生化指標(biāo)的檢測(cè)

對(duì)照組及阻抗訓(xùn)練組受試者于實(shí)驗(yàn)開始前(第0周)及12周結(jié)束后(第13周周一)分別進(jìn)行生理、生化指標(biāo)的檢測(cè),受試對(duì)象生理、生化指標(biāo)檢測(cè)前禁食8~12h。

1.3.1 體成分的檢測(cè)

體成分檢測(cè)由人體體成分分析儀完成(Inbody 3.0,Neomyth公司,韓國),測(cè)定過程嚴(yán)格按照儀器使用說明書進(jìn)行。

1.3.2 SHBG及睪酮的檢測(cè)

清晨采集空腹靜脈血5mL,采用放免法對(duì)其血清中SHBG及睪酮水平進(jìn)行檢測(cè)。其中,SHBG檢測(cè)試劑盒購自O(shè)rion診斷試劑有限公司(芬蘭),睪酮檢測(cè)試劑盒由德普公司(DPC)提供,γ計(jì)數(shù)儀器為L(zhǎng)KB公司1 275型計(jì)數(shù)器(瑞典)。游離睪酮及游離雄性激素指數(shù)根據(jù)文獻(xiàn)計(jì)算得出[5]。

1.3.3 口服葡萄糖耐受試驗(yàn)

口服葡萄糖耐受試驗(yàn)于以上檢測(cè)完成后進(jìn)行,將75g葡萄糖粉溶于250mL溫開水中,充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?min內(nèi)服完,服完后于第30、60、120、180min抽靜脈血測(cè)胰島素(放射免疫法,試劑盒購自北京北方生物技術(shù)研究所)和血糖水平(己糖激酶法,試劑盒購自南京 Whitman公司)。計(jì)算胰島素曲線下面積(IAUC)及血糖曲線下面積(GAUC)(按近似公式進(jìn)行計(jì)算:面積=1/4×空腹值+1/2×30min值+3/4×60min值+120min值+1/2×180 min值[1]),以胰島素曲線下面積表示胰島素釋放水平,以血糖曲線下面積表示葡萄糖耐受力,并根據(jù)公式計(jì)算出胰島素抵抗指數(shù),胰島素抵抗指數(shù)=[空腹胰島素 (mU/L)×空腹血糖(mmol/L)]/22.5,然后取其自然對(duì)數(shù)值[12]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 阻抗訓(xùn)練對(duì)超重/肥胖男性大學(xué)生體成分的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),與實(shí)驗(yàn)前相比,對(duì)照組體重、BMI指數(shù)、脂肪重量及去脂體重均無顯著變化(P>0.05)。阻抗訓(xùn)練組體重、BMI指數(shù)較實(shí)驗(yàn)前無顯著改變(P>0.05),但脂肪重量較實(shí)驗(yàn)前顯著降低(P<0.05),去脂體重顯著升高(P<0.05),且與對(duì)照組實(shí)驗(yàn)后比較差異顯著(P<0.05,表1)。

表1 本研究阻抗訓(xùn)練對(duì)超重/肥胖男性大學(xué)生體成分的影響一覽表Table1 Effect of Resistance Training on Body Composition of Overweight/Obese Male College Students

2.2 阻抗訓(xùn)練對(duì)超重/肥胖男性大學(xué)生血清SHBG及睪酮水平的影響

對(duì)照組血清SHBG濃度實(shí)驗(yàn)前、后變化不顯著(P>0.05,圖1)。與實(shí)驗(yàn)前相比,阻抗訓(xùn)練組血清SHBG濃度顯著升高(P<0.05),且阻抗訓(xùn)練組實(shí)驗(yàn)后與對(duì)照組實(shí)驗(yàn)后相比有顯著性差異(P<0.05)。對(duì)于睪酮,兩組別實(shí)驗(yàn)前、后均無顯著差異(P>0.05)。游離睪酮及游離雄性激素指數(shù),對(duì)照組實(shí)驗(yàn)前、后均無顯著差異(P>0.05),而阻抗訓(xùn)練組實(shí)驗(yàn)后較實(shí)驗(yàn)前顯著下降,且與對(duì)照組實(shí)驗(yàn)后水平有顯著差異(P<0.05,表2)。

2.3 阻抗訓(xùn)練對(duì)超重/肥胖男性大學(xué)生口服葡萄糖耐受試驗(yàn)結(jié)果的影響

圖1 本研究不同組別實(shí)驗(yàn)前、后血清SHBG濃度的比較示意圖Figure1.Comparison of Serum SHBG before and after Experiment in Different Groups

表2 本研究阻抗訓(xùn)練對(duì)超重/肥胖男性大學(xué)生血清睪酮、游離睪酮及游離雄性激素指數(shù)的影響一覽表Table2 Effect of Resistance Training on Serum Testosterone,F(xiàn)ree Testosterone and Free Testosterone Index of Overweight/Obese Male College Students

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)(表3),實(shí)驗(yàn)前、后對(duì)照組空腹血糖、胰島素水平無顯著改變(P>0.05),阻抗訓(xùn)練組12周阻抗訓(xùn)練后空腹血糖水平無顯著變化(P>0.05),而空腹胰島素水平顯著降低(P<0.05)。對(duì)不同組別實(shí)驗(yàn)前后葡萄糖、胰島素曲線下面積及胰島素抵抗指數(shù)進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn),對(duì)照組實(shí)驗(yàn)前后葡萄糖、胰島素曲線下面積及胰島素抵抗指數(shù)均無顯著變化(P>0.05),而在阻抗訓(xùn)練組,實(shí)驗(yàn)后葡萄糖、胰島素曲線下面積及胰島素抵抗指數(shù)較實(shí)驗(yàn)前均顯著降低(P<0.05,圖2、圖3、圖4)。提示12周阻抗訓(xùn)練能夠顯著改善葡萄糖耐受力及胰島素抵抗。

表3 本研究阻抗訓(xùn)練對(duì)超重/肥胖男性大學(xué)生空腹血糖、胰島素水平的影響一覽表Table3 Effect of Resistance Training on Fasting Glucose and Insulin of Overweight/Obese Male College Students

圖2 本研究不同組別實(shí)驗(yàn)前、后葡萄糖曲線下面積的比較示意圖Figure2.Coparation of Total Area under the Glucose Curves before and after Experiment in Different Groups

圖3 本研究不同組別實(shí)驗(yàn)前、后胰島素曲線下面積的比較示意圖Figure3.Comparison of Total Area under the Insulin Curves before and after Experiment in Different Groups

3 討論

圖4 本研究不同組別實(shí)驗(yàn)前、后胰島素抵抗指數(shù)的比較示意圖Figure4.Comparison of the Insulin Resistance Index before and after Experiment in Different Groups

2型糖尿病已發(fā)展成為嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量且給國家及社會(huì)帶來沉重財(cái)政負(fù)擔(dān)的全球性公共衛(wèi)生問題[18,19]。流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果已經(jīng)證實(shí)[12],肥胖可使2型糖尿病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)提高5.26~9.18倍。而據(jù)季成葉[2]等報(bào)道,近年來,肥胖現(xiàn)象在我國學(xué)生群體中正在迅速蔓延,尤其在大學(xué)生群體中,由于久坐的生活方式、高熱量攝入以及運(yùn)動(dòng)不足等原因,使該群體超重及肥胖發(fā)生率呈逐年遞增趨勢(shì)[4]。因此,在超重及肥胖大學(xué)生群體中開展2型糖尿病預(yù)防工作對(duì)預(yù)防2型糖尿病的發(fā)生,提高國民素質(zhì)具有重要意義。為此,本實(shí)驗(yàn)以超重/肥胖男性大學(xué)生為研究對(duì)象,以12周阻抗訓(xùn)練作為干預(yù)手段,對(duì)反應(yīng)其2型糖尿病危險(xiǎn)因素的指標(biāo)變化情況進(jìn)行了觀察,并從血清SHBG變化的角度出發(fā),對(duì)阻抗訓(xùn)練預(yù)防2型糖尿病危險(xiǎn)因素的機(jī)制進(jìn)行了解釋。

本實(shí)驗(yàn)口服葡萄糖耐受試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),12周阻抗訓(xùn)練后,受試者空腹血糖水平雖然沒有顯著改變(P>0.05),但其空腹胰島素水平、葡萄糖曲線下面積、胰島素曲線下面積及胰島素抵抗指數(shù)均顯著降低(P<0.05)(表3、圖2、圖3、圖4)。胰島素曲線下面積下降,提示口服定量葡萄糖后胰島素釋放水平的降低,而血糖曲線下面積的下降,提示葡萄糖耐受力的提高,即機(jī)體可在釋放較少胰島素的前提下,即可使血糖恢復(fù)到較低水平,該兩項(xiàng)指標(biāo)變化可推測(cè)機(jī)體胰島素抵抗水平的下降,而數(shù)據(jù)結(jié)果中胰島素抵抗指數(shù)的下降,更進(jìn)一步證實(shí)了這一推測(cè)。已知,胰島素抵抗是誘發(fā)2型糖尿病的重要因素[8],12周阻抗訓(xùn)練后,大學(xué)生超重、肥胖群體胰島素抵抗水平下降,再次證實(shí)阻抗訓(xùn)練對(duì)預(yù)防2型糖尿病的發(fā)生及進(jìn)一步發(fā)展具有重要價(jià)值。更具有意義的是,以上有益變化是在受試者體重總量及BMI指數(shù)未發(fā)生變化的前提下發(fā)生的(但受試者去脂體重顯著升高,脂肪重量顯著降低,提示體成分得到較好的改善,表1)。以往研究認(rèn)為,有氧鍛煉是預(yù)防2型糖尿病的主要鍛煉方式,通過有氧鍛煉可以降低總體重及BMI指數(shù),進(jìn)而對(duì)胰島素抵抗起到較好的干預(yù)作用,但由于有氧鍛煉對(duì)心肺功能要求較高,且長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)動(dòng)可對(duì)肥胖人群下肢關(guān)節(jié)帶來重復(fù)性應(yīng)力刺激,因此,尋找有氧運(yùn)動(dòng)的替代干預(yù)方式具有重要意義。本實(shí)驗(yàn)再次證實(shí),阻抗訓(xùn)練在不減輕體重及改變BMI指數(shù)的前提下仍可起到較好的預(yù)防2型糖尿病的作用,這可能與機(jī)體脂肪量下降,去脂體重升高(因而體重總量及BMI指數(shù)未發(fā)生變化)這一變化有關(guān),再次提示通過體成分變化來反應(yīng)2型糖尿病風(fēng)險(xiǎn)可能更具有效性。

阻抗訓(xùn)練改善葡萄糖耐受力及胰島素抵抗的機(jī)制可能有以下兩個(gè)方面[14,15,20]:首先 阻抗訓(xùn)練可能增加了機(jī)體中葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4(GLUT4)的表達(dá)。已知細(xì)胞的糖代謝取決于細(xì)胞對(duì)葡萄糖的攝取,由于葡萄糖無法自由通過細(xì)胞膜脂質(zhì)雙層結(jié)構(gòu)進(jìn)入細(xì)胞,細(xì)胞對(duì)葡萄糖的攝入需要借助細(xì)胞膜上的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(glucose transporter,GLUT)來完成,葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4主要表達(dá)于對(duì)胰島素敏感的脂肪細(xì)胞和肌肉細(xì)胞,對(duì)維持機(jī)體糖代謝平衡起著至關(guān)重要的作用。其次,阻抗訓(xùn)練還可能增加了胰島素信號(hào)級(jí)聯(lián)放大通路上一些蛋白的表達(dá),如胰島素受體、蛋白激酶B及糖原合成酶等。以上變化共同作用,可能是介導(dǎo)阻抗訓(xùn)練改善胰島素敏感性及機(jī)體對(duì)糖耐受性的重要因素。

除以上可能機(jī)制外,受訓(xùn)者血清SHBG血清升高,可能也是阻抗訓(xùn)練預(yù)防2型糖尿病的重要機(jī)制之一。資料顯示[7],SHBG是睪酮和雌二醇的主要運(yùn)輸?shù)鞍?,約38%的雌二醇和44%的睪酮與SHBG結(jié)合。由于SHBG與睪酮的結(jié)合力較雌二醇高,當(dāng)SHBG濃度降低時(shí),對(duì)體內(nèi)雌、雄激素均有明顯影響,使體內(nèi)雌/雄激素的相對(duì)平衡比值發(fā)生異常,進(jìn)而增加2型糖尿病的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。基于以上因素,推測(cè)阻抗訓(xùn)練可能通過SHBG途徑起到預(yù)防2型糖尿病的作用。為此,本實(shí)驗(yàn)對(duì)12周阻抗訓(xùn)練前后超重、肥胖學(xué)員血清SHBG及血清性激素水平變化情況進(jìn)行了觀察。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),12周阻抗訓(xùn)練能夠顯著增加超重/肥胖受試者SHBG的水平(圖1),由于SHBG與睪酮具有較強(qiáng)的結(jié)合力,本實(shí)驗(yàn)中,總睪酮濃度不變的情況下,游離睪酮及游離雄性激素指數(shù)的顯著降低(表2),進(jìn)一步證實(shí)了SHBG濃度的升高。以上結(jié)果提示,超重、肥胖受試者12周阻抗訓(xùn)練后,血清SHBG水平的升高,可能會(huì)使體內(nèi)雌/雄激素的相對(duì)平衡性得以提高,進(jìn)而使葡萄糖耐受力及胰島素抵抗得以改善,這些有益變化可能是阻抗訓(xùn)練預(yù)防2型糖尿病的途徑之一。

盡管鮮見阻抗訓(xùn)練增加血清SHGB的研究,但有氧運(yùn)動(dòng)增加血清SHGB的研究以往已經(jīng)有所報(bào)道,Tymchuk等[17]以有氧訓(xùn)練為運(yùn)動(dòng)模型,對(duì)3周有氧運(yùn)動(dòng)后受試者血清SHGB水平進(jìn)行觀察,結(jié)果發(fā)現(xiàn)血清SHGB顯著升高,然而對(duì)運(yùn)動(dòng)提高血清SHGB水平的確切機(jī)制尚無確切定論,研究者推測(cè)認(rèn)為,可能是運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練降低了血清胰島素的水平,已知血清胰島素是調(diào)節(jié)血清SHGB表達(dá)的重要因子之一,兩者呈負(fù)相關(guān)性,較低的血清胰島素水平可誘導(dǎo)血清SHGB合成的改變。在本實(shí)驗(yàn)中,12周阻抗訓(xùn)練后受試者空腹血清胰島素水平顯著降低,推測(cè)阻抗訓(xùn)練改變血清SHGB水平的機(jī)制可能與有氧訓(xùn)練改變其水平的機(jī)制相同,其確切機(jī)制有待于進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

阻抗訓(xùn)練能夠在不改變身體總重量的前提下,減少脂肪含量提高去脂體重,并能夠起到提高血糖耐受及降低胰島素抵抗的作用,這些有益變化可降低超重、及肥胖患者2型糖尿病發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn),提示阻抗訓(xùn)練作為2型糖尿病的一種有效預(yù)防措施值得在臨床上得到推廣。阻抗訓(xùn)練后血清胰島素水平下降,誘發(fā)SHGB水平的上升,使體內(nèi)雌/雄激素的相對(duì)平衡性得以提高,葡萄糖耐受力及胰島素抵抗得以改善,該途徑可能是阻抗訓(xùn)練預(yù)防2型糖尿病的機(jī)制之一。

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