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运动结合饮食干预对肥胖非酒精性脂肪肝女大学生身体成分和脂代谢及肠道菌群的影响

泰然健康网
2024-12-11 00:24

中国大学生体质与健康调研报告显示，女大学生超重及肥胖率呈逐年上升趋势，是诱导女大学生肥胖非酒精性脂肪肝(nonalcoholic fatty liver disease, NAFLD)发展最重要的危险因素[1]。最近研究指出，肠道微生物群紊乱与肥胖、NAFLD及代谢综合征发病密切相关[2]。研究表明，适度饮食控制结合有规律的运动是一种具有治疗和预防价值的干预手段，可通过降低内脏脂肪含量和体重，改善轻度至中、晚期NAFLD患者的肝功能和肝内脂肪标志物[3]。于春霞等[4]研究认为，饮食控制与运动作为环境刺激性因素可有效调节肠道菌群的成分和结构、提高肠道菌群的丰度、增加有益菌群(双歧杆菌和乳酸杆菌等)数量，从而改善肥胖患者身体成分肝功能。然而Keating等[5]认为，运动水平与NAFLD患者肝脏组织学变化之间无相关性，而运动强度在NAFLD管理中起重要作用。除了传统的运动方式外，高强度间歇训练(high-intensity interval training, HIIT)具有强度大、时间短等特点。前期研究认为，HIIT在改善肥胖儿童身体脂肪量、内脏脂肪面积及腰围等方面效果优于中等强度持续训练(moderate intensity continuous training, MICT)[6]。本研究通过比较HIIT及MICT结合饮食控制对肥胖NAFLD女大学生身体成分、脂代谢及肠道菌群的影响，为改善肥胖NAFLD女大学生的健康水平、降低体脂肪量，以及调节脂质代谢和肠道菌群紊乱提供理论依据。

1. 对象与方法

1.1 对象

于2022年3—4月通过网上发布通知及选取体育保健班学生和至福建船政交通职业学院健康体检中心体检的在校本科女大学生肥胖NAFLD患者48例[体质量指数(BMI)≥28 kg/m2[7]]，用随机数字表法随机分为HIIT组(24名)及MICT组(24名)。HIIT组2名受试者及MICT组3名受试者由于个人原因没有完成实验，最后纳入分析HIIT组22名，MICT组21名。基线时两组受试者的年龄(19.50±1.44，19.33±1.35)岁、身高(1.61±0.03，1.60±0.02)m、体重(76.92±2.78，77.81±2.06)kg及BMI(29.59±1.15，30.25±1.44)kg/m2，差异均无统计学意义(t值分别为0.83，-1.44，-1.88，P值均>0.05)。本研究获得福建船政交通职业学院伦理委员会批准(批号：20220018)，所有患者在参与本研究项目前均被告知研究目的及实验可能存在的风险，每个参与者均签署了知情同意书。

纳入标准：通过B超诊断，符合《中国非酒精性脂肪性肝病诊疗指南》[8](2018年更新版)NAFLD诊断标准；近半年无规律性运动史；排除病毒性肝炎、药物性肝炎以及其他疾病所导致的脂肪肝患者。排除标准：任何患有严重限制运动的疾病，如癌症、心肝肾及血液系统疾病、骨科疾病和可能影响体育锻炼的内分泌疾病患者；服用影响肝脏功能或代谢性药物的患者；存在饮酒史(男性每周>140 g，女性每周>70 g)。

1.2 方法1.2.1 HIIT和MICT训练方案[9]

于2022年3月1日至4月25日对HIIT组及MICT组被试实施8周HIIT及MICT结合饮食干预。HIIT和MICT运动干预时间为8周(每周4次)，锻炼时间安排在每周一、三、五、日，若遇到特殊天气及学生月经期等，则适当调整；节假日期间，提前告知每位学生的运动处方，要求每位学生按照运动处方进行锻炼并做好运动记录。训练前均被进行训练指导且每次训练均安排1名教练及1名医务人员进行医务监督。受试者每次运动前2 h不进食，以避免运动引起气道阻塞。

MICT运动方案包括5 min热身及5 min放松(慢跑及伸展运动)，然后受试者第1~2周以60%~70% HRmax跑台运动30 min，以后每2周增加10 min，直到最后2周的运动时间为60 min；HIIT运动方案包括5 min热身及5 min放松(慢跑及伸展运动)，然后受试者进行大强度运动每次2 min(90%~95% HRmax)间歇2 min(运动强度：50% HRmax)共计5组间歇训练，每4周增加1组。HIIT及MICT实施期间，运动营养专家参考《中国居民饮食膳食指南》[10]根据每个受试者的饮食和生活习惯制定饮食方案，受试者每日摄入的总能量根据个人标准体重{标准体重=[身高(cm)-105]×极轻体力劳动单位热体重能量供应量[(20~25)kcal/kg]}计算得出；此外每周对全体受试者进行健康知识讲座。

1.2.2 身体成分测量

实验前及实验结束后用韩国人体组成分析仪(ioi 353)对受试者体重(kg)、BMI(kg/m2)、体脂肪量(kg)、躯干脂肪量(kg)、腰臀比及内脏脂肪面积(cm2)进行测量。具体方法如下：受试者赤足、手握电极柄站在脚板上，根据提示输入受试者相关信息(编号、性别、年龄及身高)，然后根据仪器提示开始测试，测试数据自动进入电脑储存并打印。

1.2.3 血脂水平测量

分别于实验前后采集受试者空腹状态下的肘静脉血，为避免生物节律对实验结果的影响，血液采集时间均选择在8：00—10：00进行。日本东芝全自动生化检测仪检测受试者血脂指标，包括三酰甘油(triglyceride, TG)、总胆固醇(total cholesterol, TC)、高密度脂蛋白(high density lipoprotein, HDL)及低密度脂蛋白(low density lipoprotein, LDL)。

1.2.4 肠道菌群测定

所有被试均于实验前后晨起采集一份新鲜中后段粪便标本，然后取1 g标本放入厌氧菌稀释液中，0.9%生理盐水稀释后接种于肠球菌、肠杆菌、双歧杆菌和乳酸杆菌培养基上培养48 h，经平板菌落计数法计算粪便菌群含量，结果以1 g粪便湿重中菌落形成单位(colony-forming unit, CFU)的对数值表示(lg CFU/g)。

1.3 统计学方法

采用SPSS 21.0软件包对实验数据进行统计学分析，所有实验数据均用(x±s)表示，配对t检验进行组内身体成分、脂代谢及肠道菌群指标实验前后比较，独立样本t检验对实验前、后组间差异进行分析，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2. 结果

2.1 不同组别肥胖NAFLD女大学生干预前后身体成分指标比较

与干预前比较，HIIT及MICT组肥胖NAFLD女大学生体重、BMI、体脂肪量、躯干脂肪量、腰臀比及内脏脂肪面积均下降(P值均＜0.01)。干预前，HIIT及MICT组肥胖NAFLD女大学生身体成分指标差异均无统计学意义(P值均>0.05)；干预后，与MICT组比较，HIIT组除体脂肪量、躯干脂肪量及内脏脂肪面积低于MICT组外(t值分别为-2.20，-2.10，-2.15，P值均＜0.05)，体重、BMI及腰臀比两组之间差异均无统计学意义(t值分别为-1.80，-1.98，-1.15，P值均>0.05)。见表 1。

表 1 不同组别肥胖NAFLD女大学生干预前后身体成分指标比较(x±s)

Table 1. Comparison of the body composition in obese NAFLD female college students before and after interventions among different groups(x±s)

组别干预前后人数统计值体重/kg BMI/(kg·m-2) 体脂肪量/kg 躯干脂肪量/kg 腰臀比内脏脂肪面积/cm2 HIIT组干预前 22 76.92±2.78 29.59±1.15 29.20±1.71 16.08±1.39 0.89±0.05 115.32±4.30 干预后 22 72.32±3.04 27.82±1.25 25.24±2.28 13.07±1.65 0.83±0.04 106.50±5.06 t值 15.56 15.48 15.74 13.92 6.51 11.55 P值＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 MICT组干预前 21 77.81±2.06 30.25±1.44 29.69±1.93 16.36±1.48 0.88±0.02 116.05±4.95 干预后 21 73.80±2.29 28.69±1.47 26.65±1.90 14.35±2.27 0.85±0.04 109.90±5.31 t值 13.64 13.48 15.82 6.53 4.40 9.53 P值＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.012.2 不同组别肥胖NAFLD女大学生干预前后脂代谢指标比较

与干预前比较，HIIT及MICT组肥胖NAFLD女大学生TG、TC及LDL水平均下降，仅有HIIT组HDL水平升高(P值均＜0.05)。干预前，HIIT及MICT组脂代谢所有指标差异均无统计学意义(P值均>0.05)；干预后，与MICT组比较，除TC水平下降外(t=-2.26，P＜0.05)，TG、LDL及HDL两组之间差异均无统计学意义(t值分别为-0.48，-0.58，0.82，P值均>0.05)。见表 2。

表 2 不同组别肥胖NAFLD女大学生干预前后脂代谢指标和肠道菌群指标比较(x±s)

Table 2. Comparison of the lipid metabolism and the gut microbiota in obese NAFLD female college students before and after the interventions among different groups(x±s)

组别干预前后人数统计值脂代谢指标/(mmol·L-1)肠道菌群指标/(lg CFU·g-1) TC TG HDL LDL肠球菌大肠杆菌乳酸杆菌双歧杆菌 HIIT组干预前 22 5.41±0.95 2.08±0.70 1.16±0.17 3.44±0.40 7.92±0.93 9.25±1.38 6.14±1.04 6.72±1.17 干预后 22 4.15±0.62 1.94±0.59 1.25±0.13 2.94±0.31 7.04±0.97 8.68±1.28 7.00±0.84 7.28±0.99 t值 6.75 2.16 -5.08 6.86 7.85 3.06 -6.64 -5.89 P值＜0.01 0.04 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 MICT组干预前 21 5.24±1.01 2.11±0.50 1.14±0.26 3.39±0.51 7.73±0.85 9.09±1.48 6.44±0.89 6.65±1.18 干预后 21 4.60±0.69 2.02±0.46 1.20±0.28 3.02±0.55 7.26±1.06 8.60±1.32 7.01±0.81 7.01±1.03 t值 3.55 2.36 -2.02 4.00 -5.94 -3.32 -5.11 -4.71 P值＜0.01 0.03 0.06 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.012.3 不同组别肥胖NAFLD女大学生干预前后肠道菌群指标比较

与干预前比较，HIIT组及MICT组肥胖NAFLD女大学生有益菌乳酸杆菌及双歧杆菌增加，有害菌大肠杆菌及肠球菌均减少(P值均＜0.01)。干预前及干预后，HIIT组及MICT组肠道菌群所有指标差异均无统计学意义(P值均>0.05)。见表 2。

3. 讨论

近年来，HIIT作为一种新兴、高效、节约成本的运动干预模式应运而生。越来越多的研究表明，与MICT相比，HIIT在干预超重/肥胖人群方面具有独特的优势，不仅更有效地减少腹部和内脏脂肪量，而且可以改善体成分和血脂异常[11]。本研究发现，无论是采用HIIT还是MICT联合饮食控制，肥胖NAFLD女大学生的体重、BMI、体脂肪量及躯干脂肪量、腰臀比及内脏脂肪面积均下降，可能因为本研究为受试者制定了详细的饮食控制计划，主要以低碳水化合物、低盐、低脂饮食为主，并且通过每日针对性的HIIT及MICT运动，可大量促进身体脂肪供能，最终实现改善身体成分和降脂的目的。研究认为，腹部肥胖特别是内脏脂肪增加，与NAFLD的风险增加有关，使其成为改善NAFLD的重要目标[12]。有Meta分析显示，除饮食控制外，运动强度在降低腹部内脏脂肪中发挥重要作用，与中强度和低强度运动训练相比，HIIT能诱导体脂肪及内脏脂肪更大程度的降低[13]。本研究结果与上述学者研究一致，可能与HIIT运动后儿茶酚胺(促进脂肪氧化和内脏脂肪组织的分解)及运动后过量耗氧量增加和食欲下降有关[14]。

有研究认为，降低血脂TG、TC、LDL水平及升高HDL水平是改善NAFLD病情的重要靶点[15]。前期研究证实，相较于单一运动或饮食控制，4周有氧运动结合饮食控制更能有效改善肥胖男、女青年脂质代谢紊乱(TG及TC水平下降)[16]。Adalberto等[17]研究发现，与MICT比较，8周HIIT可更有效地改善老年糖尿病患者脂质(TG及TC水平降低)和血糖谱(血糖和糖化血红蛋白水平降低)。本研究发现，8周HIIT及MICT结合饮食干预均可使肥胖NAFLD女大学生血清TC、TG及LDL水平均下降，而仅有HIIT组肥胖NAFLD女大学生血清HDL水平升高，并且与MICT组比较，HIIT组TC水平下降，与上述学者研究结果基本一致。原因可能是运动可加速身体脂肪分解，运送到肌肉组织中，在三酰甘油酶的作用下分解成脂肪酸，在运动中起主要供能作用；在运动训练结束后身体恢复会消耗更多的TG供能，与MICT相比，HIIT可招募到更高比例的肌纤维且更有利于脂肪酸氧化，并且运动结束后过量氧耗(能量来源主要为脂肪)会消耗更多的TG供能，可能部分解释了8周HIIT结合饮食干预后脂代谢改善效果优于MICT结合饮食干预，具体机制需进一步研究。

研究证实，能量限制的膳食结构是影响肠道菌群最重要的环境因素，对肠道菌群结构有着不可替代的影响[18]。Dong等[19]研究发现，8周能量限制饮食可增加超重及肥胖患者双歧杆菌和乳酸杆菌丰度，提示能量限制饮食可通过重塑肠道菌群发挥长期减肥作用；而运动作为一种环境刺激性因素，可增加有益肠道菌群种类的数量，丰富肠道菌群的多样性，恢复菌群平衡从而改善身体健康[20]。此外有研究认为，运动结合饮食干预对肠道菌群结构的影响优于单一运动和膳食干预[21]，但是不同运动强度结合饮食干预对肠道菌群是否有不同影响相关尚不清楚。雷岱[22]研究发现，12周HIIT与MICT均可预防高脂膳食对肠组织的损伤，促进肠道菌群多样性及丰度的恢复，但HIIT在改善肠道菌群的物种多样性方面作用优于MICT。本研究对肥胖NAFLD女大学生进行8周HIIT与MICT结合能量限制干预，结果发现使益生菌乳酸杆菌及双歧杆菌呈增高趋势，肠杆菌科呈降低趋势，且两组间差异均无统计学意义，表明HIIT与MICT结合饮食干预均可在一定程度上促进肠道菌群稳态的恢复。研究认为，乳酸杆菌、双歧杆菌与肥胖型多囊卵巢综合征患者糖代谢指标(空腹胰岛素、空腹血糖机胰岛素抵抗指数(水平)及脂代谢指标(血浆TG、TC水平)呈负相关，与HDL水平呈正相关，而肠杆菌、肠球菌与糖脂代谢指标呈正相关，与HDL水平呈负相关[23]。张黎雯等[24]认为，大肠杆菌、肠球菌与肥胖儿童NAFLD患者BMI及腰围呈正相关，乳酸杆菌、双歧杆菌与BMI及腰围呈负相关。因此，HIIT及MICT结合饮食干预均可使肥胖NAFLD女大学生肠道菌群发生有益的变化，并且均可以改善NAFLD患者身体成分(体脂及内脏脂肪下降)及脂代谢紊乱，可能是由肠道菌群介导的，其机制需进一步研究。