張軍 張致偉

(1.浙江工商大學(xué)體育工作部 浙江杭州 310018;2.上海師范大學(xué)體育學(xué)院 上海 201418)

根據(jù)中國(guó)衛(wèi)生部門的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，目前我國(guó)18歲以上居民超重率為30.6%，肥胖率為12%。在大學(xué)生群體中，超重與肥胖界定是以體重指數(shù)（BMI）為主要指標(biāo)，17.9≤BMI≤23.9定義為正常體重指數(shù)，24≤BMI≤27.9為超重體重指數(shù)，BMI≥28則界定為肥胖。對(duì)于健康成人來(lái)說，不論是進(jìn)行單次或長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練都可增加心輸出量與每搏輸出量。同時(shí)，運(yùn)動(dòng)也會(huì)影響腦血流量和腦氧合的表現(xiàn)，在低強(qiáng)度與中強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)，大腦中的氧合血紅蛋白逐步增加。然而，關(guān)于肥胖人群在運(yùn)動(dòng)中血液動(dòng)力學(xué)與腦氧合的關(guān)系及作用機(jī)制的研究較少，最大運(yùn)動(dòng)中肥胖者的腦氧合狀態(tài)表現(xiàn)與正常體重者有無(wú)差異，肥胖對(duì)于心血管功能的影響是否會(huì)表現(xiàn)在腦氧合狀態(tài)，目前也尚未有定論?；诖?，該文對(duì)最大運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖或超重成人的血液動(dòng)力學(xué)與腦氧合狀態(tài)的影響及生理機(jī)制進(jìn)行研究。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)參與者

在浙江工商大學(xué)招募超重或肥胖（BMI≥24kg/m2）及體重正常（17.9≤BMI≤23.9kg/m2）健康大學(xué)男生。受試者條件包括：（1）年齡≥20歲，男性健康大學(xué)生；（2）無(wú)規(guī)律運(yùn)動(dòng)習(xí)慣；（3）無(wú)嚴(yán)重心血管疾病、哮喘、糖尿病或其他重大疾病病史；（4）無(wú)上下肢功能損傷。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與流程

2019年10月10日至11月30日在浙江工商大學(xué)健康體適能與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練監(jiān)控實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。受試者填寫基本資料后，進(jìn)行功率自行車測(cè)試，測(cè)量受試者最大攝氧量、最大做功率等。最大運(yùn)動(dòng)測(cè)試過程中持續(xù)收集受試者攝氧量、血液動(dòng)力學(xué)，并以近紅外光譜技術(shù)來(lái)測(cè)量右半腦前額葉的氧合變化，每10min記錄受試者血液動(dòng)力學(xué)、腦血氧合狀態(tài)，一直持續(xù)到運(yùn)動(dòng)停止后30min。

1.3 研究工具

用Inbody720進(jìn)行身體成份分析，用活動(dòng)量簡(jiǎn)易自我評(píng)價(jià)量表評(píng)估是否符合執(zhí)行運(yùn)動(dòng)，以非侵入式心臟監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[1]監(jiān)測(cè)血液動(dòng)力學(xué)變化，以近紅外光譜技術(shù)[2]進(jìn)行監(jiān)測(cè)腦部氧合狀態(tài)。

1.4 測(cè)量方法

以功率自行車進(jìn)行遞增式運(yùn)動(dòng)測(cè)試，用能量代謝測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量受試者的最大攝氧量。測(cè)試流程為受試者維持功率自行車踩踏速度每分鐘50～60rpm，開始運(yùn)動(dòng)第0～4min，自行車功率為30W，后每2min功率增加30W，直至達(dá)到個(gè)人峰值。過程中每2min記錄受試者心跳、血壓、血氧飽和度，以自覺量表監(jiān)測(cè)受試者努力程度。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

以SPSS 20統(tǒng)計(jì)軟件分析數(shù)據(jù)，運(yùn)用混合設(shè)計(jì)二因子方差分析檢驗(yàn)因變量在正常組與超重或肥胖組間的差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 受試對(duì)象基本資料和最大運(yùn)動(dòng)測(cè)試表現(xiàn)

共有32名受試者完成實(shí)驗(yàn)，其中在平均年齡、肌肉質(zhì)量上，兩組無(wú)顯著性差異，而在平均體重、腰圍、臀圍上超重/肥胖組顯著大于正常組。超重/肥胖組的平均BMI、體脂率分別為29.0±5.4kg/m2、30.6±7.8%，都達(dá)到肥胖等級(jí)，顯著大于正常組。安靜狀態(tài)下，心輸出量與體重（r=0.420，P=0.017）、BMI（r=0.420，P=0.017）成正比，體重、BMI越大者，安靜心輸出量越大。在最大運(yùn)動(dòng)測(cè)試表現(xiàn)方面，休息狀態(tài)時(shí)心率無(wú)顯著差異，而舒張壓超重/肥胖組顯著大于正常組；無(wú)氧閾狀態(tài)時(shí)的百分比無(wú)顯著差異，而無(wú)氧閾值時(shí)的負(fù)荷超重/肥胖組顯著小于正常組。正常組最大攝氧量、最大攝氧量/預(yù)期值、大運(yùn)動(dòng)負(fù)荷都顯著大于超重組，表明過多的身體脂肪在運(yùn)動(dòng)中會(huì)增加心臟的負(fù)荷，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)耐力下降，進(jìn)而影響最大攝氧量表現(xiàn)。此外，腹部因脂肪堆積會(huì)使橫膈膜上升，肺容量減少，造成通氣障礙，發(fā)生二氧化碳滯留及缺氧現(xiàn)象，引起超重/肥胖者運(yùn)動(dòng)中出現(xiàn)換氣不順暢、呼吸氣喘和疲乏等癥狀[3]，因此腹部脂肪可能也是影響超重/肥胖者運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的原因之一。

2.2 安靜與最大運(yùn)動(dòng)測(cè)試時(shí)身體指標(biāo)、腦氧合與血液動(dòng)力學(xué)指標(biāo)相關(guān)情況

安靜狀態(tài)時(shí)心輸出量、收縮壓與體重、BMI、體脂肪、脂肪率都呈顯著正相關(guān)。體重、BMI、體脂肪、脂肪率越大者，安靜時(shí)心輸出量與安靜收縮壓也越大。安靜時(shí)心臟收縮指數(shù)與體重、BMI、體脂肪呈顯著負(fù)相關(guān)。體重、BMI、體脂肪越大者，安靜時(shí)心臟收縮指數(shù)越小。此外體重與舒張末容積成正比。體重越大，舒張末容積越大。最大運(yùn)動(dòng)時(shí)舒張壓與體重、BMI、體脂肪、脂肪率呈顯著正相關(guān)。體重、BMI、體脂肪、脂肪率越大者，最大運(yùn)動(dòng)時(shí)舒張壓也越大。最大運(yùn)動(dòng)時(shí)舒張末容積與體重、BMI、體脂肪呈顯著正相關(guān)。體重、BMI、體脂肪越大者，最大舒張末容積越大。此外體重與最大運(yùn)動(dòng)時(shí)每搏輸出量成正比，BMI與最大運(yùn)動(dòng)時(shí)早期舒張?zhí)畛渎食烧取６畲筮\(yùn)動(dòng)測(cè)試時(shí)，最大攝氧量與腦氧合中氧合血紅蛋白（O2Hb）（r=0.390，P=0.044）、還原血紅蛋白（HHb）（r=0.469，P=0.014）和總血紅蛋白tHb（r=0.442，P=0.021）成正比，最大攝氧量越大，腦中O2Hb、HHb和tHb越大。腦氧合與最大強(qiáng)度時(shí)的血液動(dòng)力學(xué)參數(shù)無(wú)顯著相關(guān)。

2.3 最大運(yùn)動(dòng)測(cè)試中超重/肥胖組與正常組的血液動(dòng)力學(xué)差異

在最大運(yùn)動(dòng)測(cè)試中的血液動(dòng)力學(xué)方面，不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度之間的心輸出量、每搏輸出量和射血分?jǐn)?shù)有顯著差異，不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度顯著改變血液動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)。最大運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度時(shí)正常組的心輸出量（18.9±3.9L/min）、每搏心輸出量（106.7±23.2mL）、射血分?jǐn)?shù)（72.4±11.8%）和超重/肥胖組的心輸出量（21.2±7.0L/min）、每搏心輸出量（125.8±43.7mL）、射血分?jǐn)?shù)（71.1±7.3%）顯著大于其他強(qiáng)度。超重/肥胖組和正常組的心輸出量從安靜時(shí)上升至最大強(qiáng)度過程中，兩組未達(dá)到顯著差異。雖然最大運(yùn)動(dòng)過程測(cè)試中兩組間的血液動(dòng)力學(xué)變化表現(xiàn)無(wú)顯著差異，但發(fā)現(xiàn)正常組的心輸出量從安靜時(shí)到70%Wmax時(shí)上升的百分比顯著大于超重/肥胖組。心輸出量、每搏輸出量及射血分?jǐn)?shù)中強(qiáng)度因子主要效果都達(dá)到顯著差異，而組別因子主要效果則都未達(dá)到顯著差異，同樣組別與強(qiáng)度因子的交互作用也都未達(dá)到顯著水平。兩組在最大運(yùn)動(dòng)測(cè)試中的變化幅度（Δ）計(jì)算公式，以休息狀態(tài)為基準(zhǔn)點(diǎn)，Δ＝（各強(qiáng)度下數(shù)值－休息時(shí)數(shù)值）/休息時(shí)數(shù)值×100%。正常組心輸出量自安靜時(shí)至70%最大運(yùn)動(dòng)負(fù)荷增加幅度（179.7±70.7%）顯著大于超重組（137.0±31.4%）。

2.4 最大運(yùn)動(dòng)測(cè)試中超重/肥胖組與正常組的腦氧合差異

在腦氧合方面，結(jié)果顯示不同強(qiáng)度之間的O2Hb表現(xiàn)有顯著差異，兩組在70%Wmax時(shí)都顯著大于其他各強(qiáng)度，而不同強(qiáng)度之間的HHb、tHb表現(xiàn)有顯著差異，兩組在最大強(qiáng)度（100%Wmax）時(shí)都顯著大于休息狀態(tài)。O2Hb、HHb和tHb在強(qiáng)度因子主要效果上都達(dá)到顯著差異。O2Hb和HHb在組別與強(qiáng)度因子交互作用上都達(dá)到顯著水平，單純主要結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)停止后30min正常組的O2Hb顯著高于超重/肥胖組；運(yùn)動(dòng)停止后10min正常組的HHb顯著高于超重/肥胖組。O2Hb、HHb和tHb在組別因子主要效果上都未達(dá)到顯著差異，此外tHb在組別與強(qiáng)度因子交互作用上也未達(dá)到顯著水平。兩組在最大運(yùn)動(dòng)測(cè)試中腦氧合變化值（Δ）的計(jì)算方式，以休息時(shí)狀態(tài)為基準(zhǔn)點(diǎn)，變化值（Δ）＝各強(qiáng)度下數(shù)值－休息時(shí)數(shù)值。正常組腦氧合tHb自安靜時(shí)至50%Wmax變化值（7.0±7.3μmol/L）顯著大于超重/肥胖組（1.7±4.2μmol/L）。

隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度增加，在30%Wmax至70%Wmax中，腦前額葉中的O2Hb迅速上升，在70%Wmax后開始下降。而tHb則是隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增加而上升，至最大運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度時(shí)達(dá)到峰值。運(yùn)動(dòng)中腦tHb上升的幅度，正常組從運(yùn)動(dòng)開始至50%最大做功負(fù)荷上升的幅度顯著大于超重/肥胖組。tHb是O2Hb和HHb的總和，被視為腦血流量多寡的指標(biāo)，而運(yùn)動(dòng)時(shí)的腦血流量增加，提供大腦更多氧氣，提升大腦血氧合狀態(tài)。肥胖者由于常伴隨有血脂增加、血管彈性降低、左心室順應(yīng)性減少等現(xiàn)象，導(dǎo)致血流量下降[4]。此外，過多的體重會(huì)刺激交感神經(jīng)系統(tǒng)[5]，加速腦中的氧化速度與代謝反應(yīng)，降低腦中氧氣供應(yīng)能力及腦血流量，降低上升幅度，這可能是造成超重/肥胖組tHb上升的幅度小于正常組的原因[6]。

3 結(jié)語(yǔ)

在最大運(yùn)動(dòng)測(cè)試中，心輸出量、每搏輸出量、射血分?jǐn)?shù)隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度增加而增加。超重/肥胖大學(xué)生在高強(qiáng)度（70%最大運(yùn)動(dòng)負(fù)荷）時(shí)，心輸出量上升幅度顯著小于正常組。過多的體重在運(yùn)動(dòng)中會(huì)增加心臟的負(fù)荷，減少了超重/肥胖大學(xué)生運(yùn)動(dòng)時(shí)心輸出量增加的幅度。正常組與超重/肥胖組的腦前額葉中O2Hb隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度增加逐漸上升，在70%最大運(yùn)動(dòng)負(fù)荷后下降，tHb則是逐漸上升至最大運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，但超重/肥胖組在50%最大運(yùn)動(dòng)負(fù)荷時(shí)，tHb上升幅度顯著小于正常組。