個體化運動時長對青中年代謝綜合征患者代謝及心肺耐力效果評價

劉海浪 徐琢 徐海燕 張清

223300 淮安,南京醫科大學附屬淮安第一醫院心內科

代謝綜合征是一組心血管危險因素,包括血壓升高、血脂異常、血糖控制受損和腹型肥胖,可增加2型糖尿病和心血管疾病風險,加重心血管代謝性疾病負擔[1]。文獻報道,遺傳背景、胰島素抵抗、肥胖、睡眠障礙、炎癥、身體晝夜節律紊亂等在代謝綜合征的發生發展中起重要作用,而吸煙、飲酒、熬夜、高鹽高糖、長時間久坐、身體活動減少等不良生活方式也促進了代謝紊亂的發生[2]。心血管代謝聯盟一致認為,代謝綜合征的治療應優先考慮治療性生活方式的改變,包括健康的飲食和規律的體育鍛煉[3]。既往已有眾多有關代謝綜合征患者運動強度、運動時間和運動方式的研究,證實每周150 min中等強度的有氧運動可改善代謝指標,提升心肺耐力等[4-7],而對更長運動時間研究極少。最近Lee等[8]研究發現,相比指南推薦每周150 min的運動,每周300～600 min的中等強度運動可降低死亡風險26%～31%。而國人每周延長運動時長對代謝綜合征患者的代謝及心肺耐力是否更為有效未見報道,為此,我們擬通過心肺運動試驗(cardiopulmonary exercise test,CPET)制定個體化運動方案,研究不同時長的有氧運動對代謝綜合征患者的代謝指標及心肺耐力等的影響。

1 對象和方法

1.1 研究對象及分組

本研究為前瞻性隨機對照研究。收集2021年1月1日至2021年12月31日在南京醫科大學附屬淮安第一醫院體檢中心就診,診斷為代謝綜合征的患者105例,年齡30～50歲,平均(40.5±6.2)歲,包括男性82例、女性23例。其中高血壓14例,服用血管緊張素轉換酶抑制劑類降壓藥物;高脂血癥105例,均服用非諾貝特0.1 g每日3次;所有患者均糖耐量異常,但未達糖尿病診斷標準,未服用藥物降糖治療;所有患者體質指數(body mass index,BMI)>24 kg/m2?？紤]患者BMI高,既往無規律運動和鍛煉習慣,不能耐受長時間的運動,根據CPET結果,在個體化運動方案基礎上先進行適應性維持靶心率中等強度有氧運動30 min,每周5次,持續4周;4周后復測代謝指標和CPET,并將患者按隨機數字表法分為維持靶心率中等強度運動30 min(T30)、40 min(T40)和50 min(T50)三組,每組35例,每周5次,繼續運動8周;共12周后再次檢測代謝指標和CPET。

1.2 納入及排除標準

納入標準:所有患者符合《中國2型糖尿病防治指南(2017年版)》中對代謝綜合征的診斷標準,即包含以下5項中的3項及以上者:(1)腹型肥胖:腰圍男性≥90 cm,女性≥85 cm;(2)高血糖:空腹血糖≥6.1 mmol/L或餐后2 h血糖≥7.8 mmol/L和(或)已確診為糖尿病并接受治療者;(3)高血壓:血壓≥130/85 mmHg和(或)已確診為高血壓并接受治療者;(4)空腹三酰甘油≥1.70 mmol/L;(5)空腹高密度脂蛋白膽固醇<1.04 mmol/L。

排除標準:(1)繼發性高血壓;(2)主動脈夾層、冠心病、心力衰竭、心肌肥厚、心臟瓣膜病、腦卒中、糖尿病神經系統病變、急性肺栓塞、急性心肌炎;(3)急性肝腎功能不全、心律失常、急性感染等;(4)因急性病變等限制CPET;(5)慢性阻塞性肺疾病、支氣管哮喘等肺部病變。

本研究已經我院醫學倫理委員會審查通過(倫理批號:KY-2020-137-01)。所有患者均簽署知情同意書。

1.3 CPET實施和心肺耐力指標獲取

通過CPET獲得心肺耐力相關指標。使用德國耶格心肺運動試驗儀(型號:MasterScreenCPX,生產廠家:上海偉亞安醫療器械有限公司),采用功率自行車遞增功率方案。靜息階段:連接好監護及面罩在功率自行車上靜坐3 min;熱身階段:無功率踏車熱身3 min,60轉/min;遞增負荷階段:以每分鐘增加15～25 W功率踏車6～12 min,維持60轉/min;恢復階段:無功率繼續踏車,30轉/min,持續5 min。期間通過傳感器收集受試者每次吸入O2和呼出CO2的氣體量,取10 s內平均值,同時收集靜息攝氧量(VO2)、最大攝氧量(VO2max)、無氧閾值(VO2@AT)、氧脈搏(O2/HR)、代謝當量(METs)和二氧化碳通氣效率斜率(VE/VCO2slope)等指標。

運動終止指征:(1)達到亞級量目標心率(男性:220-年齡,女性:210-年齡)×85%;(2)出現心電圖缺血樣動態改變;(3)血壓過高(收縮壓:男性>210 mmHg,女性>190 mmHg);(4)出現室性期前收縮、短陣室性心動過速、快心室率心房顫動等心律失常;(5)出現頭暈、冷汗、暈厥前兆、下肢疼痛等癥狀或下肢疲勞無法繼續;(6)嚴重下肢乏力。

1.4 運動處方及運動實施

根據CPET數據,采用靶心率法進行中等強度運動康復,靶心率=(最大心率-靜息心率)×(50%～60%)+靜息心率,根據FITT原則(Frequency,F,頻率;Intensity,I,強度;Type,T,形式;Time,T,持續時間)制定處方:維持靶心率進行30 min的有氧踏車運動,每次運動前熱身5 min,運動后整理5 min,每周5次,適應性運動4周;之后,T30/T40/T50三組分別維持靶心率進行30 min/40 min/50 min的有氧踏車運動,每周5次,繼續8周。

1.5 代謝指標檢測

清晨空腹抽取肘靜脈血,用羅氏生化分析儀(型號:CedexBio,生產廠家:上海思默生物科技有限公司)檢測空腹血糖、三酰甘油、高密度脂蛋白膽固醇等水平;早餐后2 h抽取肘靜脈血,檢測餐后血糖。

1.6 統計學方法

2 結果

2.1 運動4周前后基礎資料、代謝和心肺耐力指標比較

與運動前比較,運動4周后入組患者的基礎資料、代謝和心肺耐力指標均無顯著變化,差異均無統計學意義(均為P>0.05),見表1。

表1 患者運動4周前后的基礎資料、代謝和心肺耐力指標比較

2.2 運動4周后分組時T30/T40/T50三組的基礎資料、代謝和心肺耐力指標比較

運動4周后T30/T40/T50分組,三組間的基礎資料、代謝和心肺耐力指標比較,差異均無統計學意義(均為P>0.05),見表2。

表2 T30/T40/T50三組的基礎資料、代謝及心肺耐力指標比較

2.3 繼續運動8周前后T30/T40/T50三組的基礎資料、代謝和心肺耐力指標比較

繼續運動8周后,與分組時比較,T30/T40/T50三組的基礎資料(收縮壓、舒張壓)、代謝指標(體重、BMI、腰圍、血糖、血脂)和心肺耐力指標(靜息心率、靜息VO2、VO2max、VO2@AT、O2/HR、METs、VE/VCO2slope)均明顯改善,差異均有統計學意義(均為P<0.05)。

2.4 繼續運動8周后T30/T40/T50三組間的基礎資料、代謝和心肺耐力指標比較

繼續運動8周后,T30/T40/T50三組間的代謝指標和心肺耐力指標均隨運動時長增加而呈更加改善趨勢,除收縮壓、空腹血糖外均有統計學差異(均為P<0.05),見表3。

表3 繼續運動8周后T30/T40/T50三組間的基礎資料、代謝和心肺耐力指標比較

3 討論

我國心血管疾病負擔持續加重,除著人口老齡化,代謝和行為等方面的不利因素也在持續增加[9-10]。因此,首要應行戒煙戒酒、低鹽低脂低糖飲食、情緒穩定、增加身體活動等生活方式干預[2, 11]。研究證實,在健康飲食的基礎上有氧運動能夠降低代謝綜合征患者的心血管疾病風險,其作用機制可能包括運動誘導的刺激,增加葡萄糖、游離脂肪酸等的攝取和氧化,以及線粒體和收縮蛋白的合成;通過降低循環中脂肪酸代謝物和糖化終產物的水平,以及改變肌細胞和免疫細胞的旁分泌,來改善全身炎癥狀態;機械力啟動肌肉和血管重構以及血管一氧化氮可用性等,這些機制共同導致低密度脂蛋白、葡萄糖和炎癥介質的血漿水平降低,并改善血管功能,從而改善代謝綜合征患者的心血管預后[12]。排除年齡、性別、遺傳背景和藥物影響,制定不同運動頻率、強度、時間及方式的個體化運動方案指導患者運動可能獲益更加明顯。

CPET在制定有氧運動訓練處方和心臟康復方面發揮著重要作用[13]。直接測量的峰值攝氧量(VO2peak),被認為是評估心肺耐力和制定有氧運動處方的“黃金標準”[14-15]。既往眾多研究顯示,以CPET為基礎制定個體化運動方案指導代謝綜合征患者進行不同強度、不同類型運動方式等有氧運動可改善患者代謝水平及心肺耐力[7, 16]。而有關個體化運動時長對代謝綜合征患者代謝及心肺耐力指標等影響的研究較少,王姍和何敏學[17]采用運動心肺活動靶心率方法,對BMI>28 kg/m2的代謝綜合征患者進行短中長運動時長分別為20、30和40 min的有氧運動,發現可改善患者的生活質量、體脂參數及代謝水平,不過研究未納入BMI 24～28 kg/m2的患者,同時對更長運動時長及對心肺耐力的效果未進行進一步研究。最近Lee等[8]研究發現,每周進行150～300 min劇烈運動或300～600 min中等強度運動相比其他長時程低強度或更長時間、更高強度的運動,降低心血管及全因死亡率更明顯,而此運動時長是現有指南推薦時長的2～4倍[8]。對于代謝綜合征的中國患者人群,不同時長的有氧運動對代謝指標及心肺耐力的研究報道極少。

本研究考慮患者BMI較高,可能難以耐受低強度長時間及高強度短時程的運動,同時為避免運動相關風險,故首先以CPET為指導制定個體化運動方案適應性運動4周,結果顯示4周后患者各項指標有改善趨勢,T30組在持續運動至12周后體重、BMI、腰圍、血壓、血脂血糖等代謝指標明顯改善,與以往的研究結果基本一致[5, 17]。心肺耐力指標如VO2max、VO2@AT、METs、VE/VCO2slope也有顯著改善,與王曉東等[7]的研究結果基本一致。在更長時間的T40和T50組中患者各項指標仍可進一步改善,標明更長時長的運動對代謝綜合征患者是有意義的。已有研究顯示,心肺耐力的提升可降低心血管發病率及死亡率[18],在我們的研究中發現相比每周150 min的中等強度的有氧運動,每周200 min甚至250 min運動對于代謝綜合征患者更能改善代謝水平,提升心肺耐力,從而改善患者長期心血管預后。

眾多研究顯示,個體化運動方案的有氧運動能有效降低血壓[19-21],本研究發現在T30/T40/T50三組中收縮壓在持續運動8周后有持續降低趨勢,不過無統計學意義,可能與入組患者例數較少、基礎血壓正?；颊咻^多而高血壓患者較少有關。同時發現空腹血糖也顯示出類似效果,而餐后血糖卻有顯著改善,可能與國人以餐后血糖升高為主及入組例數較少及運動時長仍較短有關,相關機制及觀察效果仍需要更多入組患者、更長運動時長、更深入的研究。

綜上,本研究發現,對于代謝綜合征BMI較大的患者可考慮適應性運動后再增加時長,每周進行150、200和250 min的持續有氧運動可顯著降低腰圍、血脂、餐后血糖等代謝指標,同時改善VO2max等心肺耐力指標,在每周250 min的運動中代謝及心肺耐力指標改善更為顯著,推薦代謝綜合征患者早期進行以CPET為指導的每周250 min有氧運動以獲得更好的身體素質及健康水平。

利益沖突:無