運動對老年人睡眠方式和代謝特征的影響

樊賢進 李月紅 (巢湖學院體育系，安徽 合肥 238000)

運動對老年人睡眠方式和代謝特征的影響

樊賢進 李月紅 (巢湖學院體育系，安徽 合肥 238000)

目的 評價中等強度運動對坐式生活方式的老年人睡眠質量和代謝特征的影響。方法 14例坐式生活，健康男性老年人自愿參與研究。受試者完成每天60 min中等強度的運動，每周3 d，共24 w，功率等于個體通氣無氧閾。環(huán)境溫度保持在(23±2)℃，空氣濕度為(60±5)%。分別進行3次血液收集和多功能睡眠記錄:基礎值(訓練前1 w)、訓練3個月后和訓練6個月后。結果 訓練3個月后與基礎值相比，訓練促進有氧能力增加(相對VO2，時間和速度VO2max;P＜0.05)，降低血清自由脂肪酸，胰島素濃度和HOMA指數改善(P＜0.05)，脂肪細胞因子水平增加(P＜0.05)。訓練6個月后與基礎值相比，睡眠參數，覺醒時間和REM睡眠潛伏期降低(P＜0.05)。結論 中等強度運動改善老年人睡眠特征，但是代謝適應不能持久改善，建議老年人群需要修正運動策略以保證持續(xù)改變相關的代謝。

有氧能力;睡眠;代謝;中等強度運動

衰老是以幾項生理和功能變化為特征，包括激素降低、肌組織和最大攝氧量降低、一些疾病的發(fā)病率增加如代謝綜合征、肥胖和糖尿病〔1〕。此外，衰老引起睡眠的變化，夜間覺醒增加和深睡眠減少〔2〕。而且，Ⅰ期和Ⅱ期睡眠增加，Ⅲ期和Ⅵ期睡眠減少，快速眼球運動睡眠減少，斷裂睡眠增加，總睡眠時間和睡眠效率降低和睡眠障礙發(fā)生率增加，如呼吸暫停和失眠〔2～4〕。常常伴隨衰老的另一個因素是坐式生活方式。運動缺乏增加發(fā)生心血管和糖尿病的危險〔5〕，同時很多與代謝紊亂相關的其他疾病增加。Foti等〔6〕觀察到，最小化運動影響睡眠質量。最近，有研究表明急性中等強度有氧運動降低慢性原發(fā)性失眠患者的睡眠前焦慮和改善睡眠質量〔7〕。睡眠相關的問題和衰老相關的代謝紊亂至少有部分是坐式生活方式導致的〔8，9〕。另外，有些研究指出30歲以上的健康坐式生活人群的最大攝氧量降低近10%〔10〕。另一方面，急性和慢性運動可能是代謝紊亂和睡眠障礙的一個非藥理治療手段〔11，12〕。這些效應是由運動強度、運動量和持續(xù)時間引起的〔13〕。因此，本研究旨在探討運動對老年人睡眠方式和代謝特征的影響。

1 資料與方法

1.1 受試者 14名長期坐式生活方式，身體健康的男性自愿參與研究，告知受試者研究目的和風險。受試者填寫知情同意書。對所有受試者進行測底的醫(yī)學檢查后，在運動醫(yī)生的允許下才進入實驗研究。排除標準是出現心血管病癥或其他疾病，不能進行運動或影響研究結果的。見表1。

1.2 實驗設計和訓練計劃 所有受試者在07∶00～09∶00進行中等強度運動。運動包括每天60 min跑，每周3 d，共24 w。功率等于各自的通氣無氧閾。運動的環(huán)境溫度控制在(23±2)℃，空氣濕度為(60±5)%。在3個時間點收集數據，即基礎值(運動開始前1 w)、運動3個月后和運動6個月后。為了排除運動的急性影響，數據收集在休息24 h后進行。

表1 6個月有氧運動后老年受試者人體測量和生理特征(±s)

表1 6個月有氧運動后老年受試者人體測量和生理特征(±s)

與基礎值比較:1)P＜0.05，2)P＜0.01

變量 基礎值 3個月后 6 70.32±0.72 - -身高(cm) 168±0.1 - -體重(kg) 72.88±9.08 73.52±8.98 73.02±9.38 BMI(kg/m2) 25.20±3.55 25.59±3.47 25.58±3.49體脂(%) 25.77±7.44 26.28±5.52 25.93±6.57絕對VO2(L/min)個月后年齡(歲)2 092.23±445.5 2 241.50±394.2 2 409.27±420.5相對VO2(ml·kg-1·min-1)28.92±4.82 30.54±4.651) 33.77±5.871)時間 VO2(min) 15.48±1.90 16.92±1.431) 18.07±1.042)速度VO2(km/h)6.03±0.85 6.54±0.661) 7.05±0.612)VO2Borg指數15.23±1.59 14.64±1.50 15.55±2.07

1.3 體成分 整體體積描記法測量體重和脂肪百分比。測距儀測量身高。計算體重指數(BMI)。

1.4 通氣閾和最大攝氧量 在跑臺上進行遞增負荷運動試驗，測定每位受試者的最大攝氧量(VO2max)和有氧通氣閾。初速度為2.5 km/h，每分鐘增加1 km/h，直到力竭。每級終末收集呼出氣體測定有氧閾。通過測量呼吸氣體交換獲得呼吸和代謝變量。測試獲得的變量有:VO2max、通氣無氧閾(VATI)、心率、VATI時心率和負荷閾值(W)。

1.5 多功能睡眠記錄 根據Pires等〔14〕方法進行多功能睡眠記錄。根據10-20系統(tǒng)放置電極。用于記錄的房間防止隔聲、控制溫度和光線。有一名熟練的睡眠技師用數字系統(tǒng)進行記錄。接下來記錄包括:腦電圖(C3-A2，C4-A1，O2-A1)，眼動電圖、下顎和脛骨肌電圖，心電圖、氣流(熱傳感器)，胸腹部運動，擴音器放置于頸側探測鼾聲，脈搏血氧飽和和體位。根據睡眠專家的視覺檢查和標準以30 s為分段時間。分析以下參數:①總睡眠時間(min，實際睡眠時間);②睡眠潛伏期(min，從熄燈到3個連續(xù)期的Ⅰ期睡眠或深睡眠開始);③睡眠效率(總記錄睡眠時間百分比);④睡眠開始后醒覺(min，睡眠片段);⑤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期睡眠和REM睡眠(總睡眠時間百分比);⑥REM潛伏期(從睡眠開始到第一段REM睡眠的時間)。

1.6 血樣收集和生化測定 受試者最后一次運動后，空腹12 h于第24小時從肘前靜脈取血20 ml，置于含肝素無菌試管中。血樣以離心15 min。血清樣本-80°C保存用于分析。用試劑盒評價每一樣本的血清葡萄糖、總膽固醇(TC)、高密度脂蛋白(HDL)、甘油三酯(TG)濃度。用Friedewald等〔15〕方法計算低密度脂蛋白(LDL)。試劑盒比色法評價自由脂肪酸(NEFA)。用ELISA試劑盒評價纖溶酶原激活物抑制劑-1(PAI-1)和脂肪細胞因子。用ELISA定量血清胰島素。

1.7 統(tǒng)計學方法 采用SPSS18.0軟件進行單因素ANOVA評價、Tukey Post hoc檢驗。

2 結果

3個時間點受試者個體生理和人體測量特征見表1。另外，表1顯示3個月和6個月中等強度運動后有氧能力有效改善，與基礎值相比，相對 VO2max(P＜0.040)、時間 VO2max(P＜0.000 1)和速度VO2max(P＜0.000 1)增加。表2顯示的是多功能睡眠記錄結果。與基礎值相比，運動6個月后醒覺時間(P＜0.040)和 REM 睡眠潛伏期(P＜0.05)降低，其他參數沒有差異。與基礎值比較，血漿葡萄糖、TG、LDL、HDL和PAI-1濃度沒有差異。運動3個月后，NEFA、胰島素水平、HOMA指數降低(P＜0.05)和脂肪細胞因子(P＜0.05)。但是6個月訓練后沒有變化。見表3、表4。

表2 6個月有氧運動后老年受試者的睡眠特征(±s)

表2 6個月有氧運動后老年受試者的睡眠特征(±s)

與基礎值比較:1)P＜0.05，下表同

變量 基礎值 3個月后 6 330.86±60.18 342.00±52.12 355.77±30.64睡眠效率 (%) 78.31±10.82 78.14±10.20 83.05±6.24覺醒時間 (min) 79.11±43.98 87.87±40.54 58.77±20.191)Ⅰ期睡眠 (%) 7.42±6.05 7.21±3.23 5.95±2.61Ⅱ期睡眠 (%) 57.94±9.92 57.63±8.00 56.38±8.79Ⅲ和Ⅳ期睡眠 (%) 12.86±6.24 14.34±7.06 16.92±6.92快速眼球運動睡眠 (%)21.76±8.42 20.79±4.64 20.54±0.93 REM 睡眠潛伏期 (min)92.43±38.40 81.18±33.43 75.14±31.881)個月后總睡眠時間(min)

表3 訓練后受傷者胰島素抵抗相關激素(±s)

表3 訓練后受傷者胰島素抵抗相關激素(±s)

變量 基礎值 3個月后 6個月后葡萄糖(mmol/L)5.56±0.64 5.46±0.35 5.50±0.79胰島素(ng/ml) 0.794±0.239 0.390±0.0801) 0.582±0.094 HOMA-IR 4.846±0.910 2.356±0.4521) 3.408±0.547脂肪細胞因子(μg/ml)1.554±0.511 2.237±0.7321)1.777±0.604

表4 訓練后受試者脂質特征與基礎值相比(±s)

表4 訓練后受試者脂質特征與基礎值相比(±s)

變量 基礎值 3個月后 6 821.348±228.42總膽固醇 (mg/dl) 195±36.28 197.25±22.05 196.92±28.94 HDL(mg/dl) 51.07±9.73 51.08±7.38 49.15±7.98 LDL(mg/dl) 121.43±29.51 122.08±18.52 125.85±20.05 TG(mg/dl) 127.71±54.19 120.75±38.44 110.23±38.15 PAI-1(ng/ml)NEFA(μmol/L) 938.503±251.24 664.355±192.881)31.24±3.55 31.27±2.95 27.62±4.40個月后

3 討論

本文顯示，受傷者進行慢性中等強度訓練后改善有氧能力參數、胰島素抵抗、代謝特征和睡眠質量。另外，這些變化有時間依賴性，表明需要調整運動負荷以達到最大的有益效應。

已知衰老伴隨坐式生活方式導致瘦體重丟失，降低有氧能力，激素變化，高脂血癥和睡眠障礙〔16〕。另外，所有這些因素促進集中疾病的發(fā)生，如糖尿病、肥胖和代謝綜合征。

衰老和坐式生活方式伴隨有氧能力降低〔17，18〕，這些因素與功能能力降低有關，做家務能力也受到損害。下降的病因是多方面的，歸于生物衰老(首要衰老)、生活方式習慣(第二衰老)和亞臨床和臨床顯現疾病(第三衰老)發(fā)生的影響〔19〕。

有氧運動早已被推薦給患有慢性病的老人〔20〕。本文觀察到與胰島素抵抗相關的代謝參數在訓練3個月后得到改善。有氧運動作為降低體重的運動計劃，引起有氧能力、骨骼肌脂肪氧化的增加，降低總膽固醇、極低密度脂蛋白(vLDL)、TG、NEFA，所有這些存進血脂改善〔21，22〕。

本文顯示訓練3個月后NEFA水平降低，反映骨骼肌最大攝取脂肪酸用于氧化，證實有氧能力的改變。然而，訓練6個月后NEFA水平回到基礎值。這個結果可能是骨骼肌對運動適應的結果?？赡苁怯柧毢蠊趋兰〖毎麅萒G庫增加，在這樣的情況下，骨骼肌TG氧化〔22〕。

運動訓練也降低胰島素水平和改善HOMA指數，訓練3個月后脂肪細胞因子水平增加。

胰島素抵抗是老年人共有的狀態(tài)，是診斷和治療2型糖尿病的特有條件〔23〕。胰島素對外周組織(骨骼肌、脂肪組織)的影響包含一個復雜的信號通路網絡，導致GLUT-4轉運蛋白易位到細胞表面，其負責葡萄糖穿漿膜轉運到靶細胞〔24〕。任何相關通路的變化都會導致胰島素效應降低，導致胰島素抵抗和葡萄糖耐受不良〔25〕。脂聯(lián)素是脂肪組織分泌的脂肪細胞因子，已經被提出時胰島素作用的一個重要調節(jié)因子，因此可能與肥胖和胰島素敏感性有關〔26〕。

根據美國運動醫(yī)學會和糖尿病協(xié)會〔27〕，運動是2型糖尿病預防和管理中的一個關鍵元素。幾項研究顯示，運動降低胰島素抵抗，改善葡萄糖控制和糖尿病，同時增加脂聯(lián)素水平和骨骼肌胰島素受體蛋白質的表達〔28〕。研究中，運動訓練3個月后這些變化都出現，但6個月后不明顯。這些差異可能是，至少部分是運動訓練中沒有調整運動負荷的結果。

運動訓練后，覺醒時間和REM睡眠潛伏期減少。睡眠時良好健康的一個組成部分。睡眠的病態(tài)中斷和睡眠習慣的改變與很多不利健康和安全的結果相關。阻塞性睡眠呼吸暫停是一個常見病，這些人群多發(fā)與其他重大慢性疾病如哮喘、慢性阻塞性肺病、2型糖尿病和冠心病相當〔29〕。

有研究強調了身體活動作為睡眠障礙非藥物治療的重要性。運動促進睡眠結構的變化機制比較清楚。研究者們推測很多激素和代謝產物可能影響睡眠。實際上，幾項研究指出中等強度運動能部分糾正睡眠問題。

已知代謝紊亂與阻塞性睡眠呼吸暫停有關。本研究顯示運動改善代謝參數，可能改善睡眠質量。然而，睡眠質量的改善僅在運動6個月后出現。但是，實驗中使用的訓練計劃僅訓練6個月后誘導REM潛伏期和覺醒時間改善。這些結果的一個解釋是受試者出現更高的睡眠效率。因此，運動可能更大影響老年人的睡眠。僅在訓練后6個月出現有益影響，推測需要長期運動才能誘導這些人群睡眠參數的改變。

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R338.63

A

1005-9202(2015)09-2470-03;

10.3969/j.issn.1005-9202.2015.09.075

樊賢進(1975-)，男，副教授，碩士，主要從事人體科學與運動訓練研究。

〔2013-08-30修回〕

(編輯 趙慧玲/曹夢園)