低氧訓(xùn)練對(duì)肥胖青少年減控體重的影響與血鎂濃度相關(guān)

王 茹,蘇利強(qiáng),楊 欽,魏玉琴,田倩倩,陳文鶴,陳佩杰

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低氧訓(xùn)練對(duì)肥胖青少年減控體重的影響與血鎂濃度相關(guān)

王 茹1,蘇利強(qiáng)2,楊 欽1,魏玉琴1,田倩倩1,陳文鶴1,陳佩杰1

目的：以往研究表明，低氧訓(xùn)練可以減控體重；鎂濃度和肥胖相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)因子存在負(fù)相關(guān)。然而，機(jī)體鎂濃度是否會(huì)影響低氧訓(xùn)練減控體重的效果，尚無相關(guān)報(bào)道。方法：志愿參加全封閉式減控體重的超重青少年34名(年齡11～15歲)，干預(yù)前測(cè)試受試者血清鎂濃度，按照中位值將所有受試者分為高鎂組(n=17)和低鎂組(n=17)。同時(shí)，將每組受試者隨機(jī)分為常氧訓(xùn)練組和低氧訓(xùn)練組。常氧訓(xùn)練組白天進(jìn)行有氧運(yùn)動(dòng)，晚上睡在常氧環(huán)境；而低氧訓(xùn)練組白天進(jìn)行有氧運(yùn)動(dòng)，晚上入住低氧房(氧濃度約為14.7%，模擬海拔2 700 m高度)。干預(yù)結(jié)束前后分別檢測(cè)肥胖相關(guān)的形態(tài)學(xué)指標(biāo)以及健康相關(guān)血液生化指標(biāo)。結(jié)果：1)4周干預(yù)期間，4組受試者每周體重均顯著下降。4周干預(yù)后，常氧訓(xùn)練組體內(nèi)鎂濃度相對(duì)低的肥胖受試者(低鎂常氧訓(xùn)練組)體重較干預(yù)前平均下降了9.30%±1.94%，體內(nèi)鎂濃度相對(duì)高的肥胖受試者(高鎂常氧訓(xùn)練組)體重較干預(yù)前平均下降了9.46%±1.59%；而低氧訓(xùn)練組體內(nèi)鎂濃度相對(duì)低的肥胖受試者(低鎂低氧訓(xùn)練組)體重較干預(yù)前平均下降了9.52%±1.52%，體內(nèi)鎂濃度相對(duì)高的肥胖受試者(高鎂低氧訓(xùn)練組)體重較干預(yù)前平均下降了11.86%±1.10%，高鎂低氧訓(xùn)練組和其他3組間的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)；2)與干預(yù)前相比，各組瘦素均顯著性下降(P<0.05)。干預(yù)前后瘦素的變化量，高鎂低氧訓(xùn)練組瘦素下降程度最小，和其他3組具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。結(jié)論：機(jī)體鎂濃度高低可能影響低氧訓(xùn)練對(duì)減控體重效果，這種作用可能與瘦素有關(guān)。

低氧;運(yùn)動(dòng);肥胖;鎂;瘦素

前言

隨著肥胖發(fā)病率及其引發(fā)的慢性疾病發(fā)生的逐年增加[21]，世界各地的專家、學(xué)者均將關(guān)注焦點(diǎn)集中到肥胖的發(fā)生機(jī)制及其防治措施研究。目前，健康飲食和加強(qiáng)運(yùn)動(dòng)是世界公認(rèn)的最安全、有效、經(jīng)濟(jì)的預(yù)防肥胖發(fā)生的方式，也是科學(xué)控制體重的理想康復(fù)方案。因此，眾多體育工作者致力于不同體育健身運(yùn)動(dòng)模式對(duì)肥胖癥預(yù)防與治療的理論與方法研究。其中，在高原訓(xùn)練基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的一種新的科學(xué)的訓(xùn)練模式——模擬低氧訓(xùn)練，由于其輔助減控體重的效果，近年來備受體育科學(xué)與生物醫(yī)學(xué)研究工作者的關(guān)注[6,30]。

本課題組近年來也開展了有關(guān)低氧訓(xùn)練減控體重的系列研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：低氧訓(xùn)練可顯著改善肥胖青少年身體形態(tài)和糖脂代謝指標(biāo)[15]。與此同時(shí)，在低氧訓(xùn)練減控體重的研究中，為確保安全性，我們對(duì)受試者健康狀況常規(guī)指標(biāo)也進(jìn)行了監(jiān)控，如血常規(guī)，免疫機(jī)能，微量元素等。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，肥胖青少年體內(nèi)鎂元素缺乏較為嚴(yán)重。進(jìn)一步查閱文獻(xiàn)后，了解到在肥胖發(fā)生的過程中常伴隨著低鎂癥發(fā)病率的增加，鎂缺乏可加劇慢性炎癥應(yīng)激，明顯增加慢性疾病的發(fā)病率(例如，2型糖尿病、動(dòng)脈粥樣硬化和癌癥)[40]。鑒于此，我們思考：肥胖人群體內(nèi)鎂濃度高低是否會(huì)影響運(yùn)動(dòng)減控體重效果？目前，國內(nèi)外尚無相關(guān)報(bào)道。本研究首次觀察受試者4周低氧訓(xùn)練模式過程中肥胖青少年減控體重的影響是否與鎂元素濃度相關(guān)及其機(jī)制，研究成果為今后尋找更加有效、合理的個(gè)體化減控體重方法提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象

BMI≥25 kg/m2和≥30 kg/m2是國際上通用的界定超重和肥胖的標(biāo)準(zhǔn)[2]，受試者肥胖程度按照BMI(kg/m2)值進(jìn)行評(píng)估，本研究中采用BMI≥25 kg/m2作為受試人群的標(biāo)準(zhǔn)。34名受試者來自上海青少年減肥夏令營(yíng)，年齡：11～15歲，BMI 35～40 kg/m2(中度肥胖)共8人，BMI 30～35 kg/m2(輕度肥胖)共16人，BMI 25～30 kg/m2(超重)共10人。本實(shí)驗(yàn)配有醫(yī)務(wù)監(jiān)督員、營(yíng)養(yǎng)師和專業(yè)健身教練。受試者實(shí)驗(yàn)開始前，經(jīng)過醫(yī)務(wù)監(jiān)督員體檢，排除有明顯的心血管、肝臟、腎臟疾患和其它不適宜運(yùn)動(dòng)減肥的急性病，沒有服用任何影響測(cè)試指標(biāo)的藥物。使用Tanner分級(jí)系統(tǒng)評(píng)估受試者Tanner stage[34,35]。為了保證實(shí)驗(yàn)全程的有效性和安全性，預(yù)防運(yùn)動(dòng)損傷和運(yùn)動(dòng)疾病的發(fā)生，每節(jié)訓(xùn)練課都安排醫(yī)務(wù)監(jiān)督員進(jìn)行監(jiān)督和防護(hù)。

受試者進(jìn)行為期4周的減控體重之前，清晨空腹采集靜脈血，檢測(cè)受試者血清Mg元素濃度。結(jié)果發(fā)現(xiàn),82.4%受試者M(jìn)g元素濃度低于正常范圍下限，按照正常范圍分組后人數(shù)過少，所以，根據(jù)受試者M(jìn)g元素濃度的中位值，把受試者分為相對(duì)低鎂組(簡(jiǎn)稱低鎂組)和相對(duì)高鎂組(簡(jiǎn)稱高鎂組)，隨后每組受試者再隨機(jī)分為常氧訓(xùn)練組和低氧訓(xùn)練組。

表1 受試者分組后基本情況

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 常氧訓(xùn)練和低氧訓(xùn)練方案

常氧訓(xùn)練組和低氧訓(xùn)練組所有受試者接受營(yíng)養(yǎng)均衡的膳食，食物的攝入量滿足基礎(chǔ)代謝率需求，參考Mifflin計(jì)算公式[51]。早、午、晚3餐的能量分配大致為30%、40%、30%左右。碳水化合物的能量約占總能量的60%，脂肪約占25%，蛋白質(zhì)約占15%。膳食推薦量必須根據(jù)自身基礎(chǔ)代謝率進(jìn)行個(gè)體化計(jì)算，平均能量攝入2000Kcal/d。實(shí)驗(yàn)中營(yíng)養(yǎng)師根據(jù)減重情況調(diào)整每人每周的食譜。

低氧訓(xùn)練組和常氧訓(xùn)練組不同的是：低氧訓(xùn)練組入住低氧實(shí)驗(yàn)室，受試者初次入住低氧實(shí)驗(yàn)室先預(yù)適應(yīng)1天，從入住第2天開始受試者于每晚21:00進(jìn)入低氧實(shí)驗(yàn)室，每天干預(yù)10 h，每周7天，共干預(yù)4周，低氧干預(yù)期間所用的低氧濃度均對(duì)應(yīng)模擬海拔2 700 m高度(氧濃度約為14.7%)。使用上海東方綠洲體育訓(xùn)練基地低氧測(cè)試實(shí)驗(yàn)室(Low Oxygen公司，德國)模擬低氧環(huán)境。

1.2.2 人體測(cè)量學(xué)指標(biāo)測(cè)試

使用數(shù)字稱(Yaohua Weighing System Co.，Shanghai，China)測(cè)量體重，使用測(cè)距儀(TANITA，Tokyo，Japan)測(cè)量身高。使用阻抗儀(TANITA，Tokyo，Japan)測(cè)量身體成分。人體形態(tài)學(xué)指標(biāo)(胸圍、腰圍、臀圍)通過卷尺(Pacific Measuring Tool Manufacture Co.，Beijing，China)測(cè)量。血壓計(jì)(Nishimoto Sangyo Co.，Tokyo，Japan)測(cè)量收縮壓和舒張壓。

1.2.3 血液生化指標(biāo)的測(cè)試

實(shí)驗(yàn)前和實(shí)驗(yàn)后，受試者在禁食12 h后從肘靜脈抽取2 ml靜脈血。BC-3000全自動(dòng)血液細(xì)胞分析儀(深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司)檢測(cè)血常規(guī)各項(xiàng)參數(shù)。血糖和血脂的測(cè)定參考Anderson的文獻(xiàn)[20]。血糖：采用葡萄糖氧化法，東芝全自動(dòng)生化分析儀(TBA-120FR，東芝醫(yī)療系統(tǒng)有限公司，日本)。血脂：采用酶學(xué)終點(diǎn)比色法測(cè)試膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)；采用消除法測(cè)試高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)。ELISA法檢測(cè)血漿中的胰島素，酶標(biāo)儀(Bio-Rad 550，Bio-Rad，Hercules，California，United States)測(cè)定在450nm處的吸光度。試劑盒均購自北京豪邁生物工程有限公司。計(jì)算穩(wěn)態(tài)模式評(píng)估法胰島素抵抗指數(shù)(HOMA2-IR)[5,17,32]和胰島素分泌指數(shù)(HOMA-β)[26,36]，HOMA2-IR計(jì)算軟件下載網(wǎng)址http://www.dtu.ox.ac.uk/homacalculator/download.php；HOMA-β指數(shù)=FINS×20(FGLU -3.5)，F(xiàn)INS為空腹胰島素，F(xiàn)GLU為空腹血糖。使用流式細(xì)胞儀(Epics XL，Beckman Coulter Ltd，美國)作雙熒光檢測(cè)，開窗于淋巴細(xì)胞群，測(cè)定正常人外周血CD3/CD4/CD8細(xì)胞的變化，CD4-FITC/CD8-PE/CD3-PE-Cy5抗體(IMMUNOTECH公司，美國)。使用電感耦合等元素體質(zhì)譜 (Agilent7500ce ICP-MS，安捷倫科技公司，美國)技術(shù)檢測(cè)血清中Mg元素的含量。采用多通道液相芯片技術(shù)(Suspension Array System，Bio-Plex200，伯樂公司，美國)檢測(cè)血漿中的瘦素水平。1.2.4 統(tǒng)計(jì)分析

同組前后比較采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，采用Univariate分析觀察組間差異。4組之間變化量(干預(yù)后與干預(yù)前差值)的比較采用one-way ANOVA檢驗(yàn)。表格中測(cè)試結(jié)果用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。所有數(shù)據(jù)處理由SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件完成，P<0.05表示具有顯著性差異，P<0.01表示具有非常顯著性差異。

2 結(jié)果

2.1 干預(yù)前各組肥胖受試者基本情況

表1顯示，4組間年齡、性別、Tanner分期、身高、體重以及BMI無顯著性差異。

2.2 干預(yù)前后各組受試者各指標(biāo)的變化

2.2.1 各組體重的變化

圖1顯示，4周干預(yù)期間，4組受試者每周末體重下降程度占干預(yù)前自身體重的百分比[(每周末體重-干預(yù)前體重)/干預(yù)前體重×100%]，其中高鎂低氧訓(xùn)練組體重下降程度每周均優(yōu)于其它3組，差異具有統(tǒng)計(jì)性意義。

圖1 各組受試者每周體重下降百分比示意圖

2.2.2 各組血漿leptin的變化

圖2顯示，leptin 4周干預(yù)前后的變化量(干預(yù)后與干預(yù)前差值)。與干預(yù)前相比，低鎂常氧訓(xùn)練組、低鎂低氧訓(xùn)練組、高鎂常氧訓(xùn)練組leptin均顯著性下降，而高鎂低氧訓(xùn)練組干預(yù)前后無差異。高鎂低氧訓(xùn)練組干預(yù)前后leptin的變化量最少，與低鎂常氧訓(xùn)練組、高鎂常氧訓(xùn)練組相比，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.2.3 形態(tài)學(xué)及部分生理機(jī)能指標(biāo)的變化

表2顯示，與干預(yù)前相比，干預(yù)后4組的體重、BMI、體脂含量、圍度(胸圍、腰圍、臀圍)，以及安靜心率較干預(yù)前均下降，且差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。圖3顯示4周干預(yù)前后體重、腰圍、收縮壓、舒張壓的變化量(干預(yù)后與干預(yù)前差值)，可見高鎂低氧訓(xùn)練組改善體重、腰圍的效果最為顯著；此外，高鎂常氧訓(xùn)練組和高鎂低氧訓(xùn)練組收縮壓干預(yù)后顯著性下降，且分別與低鎂常氧訓(xùn)練組以及低鎂高住低練組相比，差異具有顯著性意義(P<0.05)。

2.2.4 糖脂代謝指標(biāo)的變化

表3顯示，與干預(yù)前相比，4組受試者干預(yù)后血漿低密度脂蛋白、總膽固醇，以及胰島素分泌指數(shù)均顯著下降且具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；高密度脂蛋白在低鎂常氧訓(xùn)練和低鎂低氧訓(xùn)練組均顯著下降且具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；高鎂低氧訓(xùn)練組甘油三酯顯著下降且具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；各組干預(yù)后胰島素抵抗指數(shù)與干預(yù)前相比，具有不同程度的改善。

圖2 各組血漿leptin的變化示意圖

表2 干預(yù)前后各組形態(tài)學(xué)及部分生理機(jī)能指標(biāo)

圖3 各組受試者形態(tài)學(xué)指標(biāo)變化示意圖

表3 干預(yù)前后各組糖、脂代謝指標(biāo)的比較

續(xù)表 3

2.2.5 其他輔助指標(biāo)的變化

4周干預(yù)后，4組受試者血常規(guī)指標(biāo)有所下降，但均在正常范圍內(nèi)，且組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；此外，與干預(yù)前相比，4周干預(yù)后4組受試者免疫學(xué)指標(biāo)CD4/CD8均有不同程度的改善，組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表4 干預(yù)前后各組血常規(guī)指標(biāo)、免疫學(xué)指標(biāo)的比較

3 分析與討論

流行病學(xué)及相關(guān)研究表明，低鎂與許多病理?xiàng)l件相關(guān)，包括肥胖[44]、動(dòng)脈粥樣硬化[19]、高血壓[49]、骨質(zhì)疏松癥[47]、糖尿病[23]和癌癥(結(jié)腸癌、乳腺癌)[25,37]。然而，世界各地普遍有亞臨床或臨界性鎂缺乏現(xiàn)象發(fā)生[38]。因此，鎂缺乏是一個(gè)目前大家公認(rèn)的營(yíng)養(yǎng)學(xué)問題。血液中Mg濃度的測(cè)定是評(píng)價(jià)Mg缺乏的重要指標(biāo)之一。然而，目前我國還未建立Mg元素的標(biāo)準(zhǔn)參考區(qū)間，現(xiàn)階段多數(shù)實(shí)驗(yàn)室采用試劑或儀器廠家所提供的參考區(qū)間[18]。本研究中所有肥胖受試者干預(yù)前血清中Mg濃度：平均值為0.595 mmol/L(±0.078)；95%置信區(qū)間：0.566～0.624 mmol/L，中位值：0.581 mmol/L。如果按照國際學(xué)者使用的兒童Mg缺乏值0.780 mmol/L[29]為標(biāo)準(zhǔn)的話，本次肥胖青少年鎂缺乏百分比為：100%。如果按照儀器廠家所提供的參考區(qū)間(0.68～1.08 mmol/L)為標(biāo)準(zhǔn)的話，本次肥胖青少年鎂缺乏百分比為：82.4%?？梢?，肥胖青少年鎂缺乏也是一種常見現(xiàn)象。本研究中根據(jù)干預(yù)前受試者血清Mg濃度中位值，將受試者分為相對(duì)低鎂組和相對(duì)高鎂組，每組又隨機(jī)分為常氧訓(xùn)練組和低氧訓(xùn)練組，比較4周常氧訓(xùn)練和低氧訓(xùn)練對(duì)減控體重的作用是否受血清鎂濃度影響？研究結(jié)果提示，肥胖青少年血清鎂濃度高低直接影響低氧訓(xùn)練減控體重效果，這種作用可能與瘦素有關(guān)。

3.1 低氧訓(xùn)練對(duì)不同血清鎂濃度肥胖青少年減控體重的影響

鎂(Magnesium，Mg)是人體必需的常量元素之一，催化和激活體內(nèi)300多種酶系，參與體內(nèi)所有能量代謝過程，在能量的運(yùn)輸、貯存及利用過程中發(fā)揮重要作用。高脂血癥、高血壓、糖尿病、肥胖等患者可能因?yàn)闄C(jī)體鎂消耗增多、胃腸道和腎的鎂丟失等因素導(dǎo)致機(jī)體鎂缺乏和低鎂血癥[8,29,42]，鎂缺乏進(jìn)一步加重機(jī)體糖、脂類及激素代謝紊亂，促發(fā)炎癥因子的聚集。因此，鎂缺乏與肥胖的關(guān)系越來越引人注目。兒童青少年鎂缺乏與肥胖關(guān)系怎樣？目前相關(guān)的報(bào)道為數(shù)較少。國際上鎂缺乏與肥胖兒童青少年關(guān)系的研究提示，與同性別、同發(fā)育期的健康兒童相比，肥胖兒童血清鎂明顯減少[29,52]；我國兒童青少年人群的相關(guān)性研究也證明了，鎂缺乏對(duì)于兒童青少年肥胖以及其糖脂代謝具有同樣重要的意義[9,12]。

然而，世界各地的專家、學(xué)者關(guān)注肥胖防治措施，肥胖與鎂缺乏等相關(guān)研究的同時(shí)，尚無人報(bào)道：機(jī)體鎂缺乏狀態(tài)下，低氧訓(xùn)練減控體重效果如何？基于此，本研究中根據(jù)干預(yù)前受試者血清Mg元素濃度中位值，將受試者分為低鎂組和高鎂組，觀察4周常氧訓(xùn)練和低氧訓(xùn)練對(duì)減控體重的作用是否受血清鎂濃度影響，研究結(jié)果表明，與低鎂常氧訓(xùn)練、高鎂常氧訓(xùn)練、低鎂低氧訓(xùn)練相比，高鎂低氧訓(xùn)練組的肥胖受試者每周體重下降幅度均最為顯著；4周干預(yù)后，常氧訓(xùn)練組體內(nèi)鎂濃度相對(duì)低的肥胖受試者(低鎂常氧訓(xùn)練組)體重較干預(yù)前平均下降了9.30%±1.94%，體內(nèi)鎂濃度相對(duì)高的肥胖受試者(高鎂常氧訓(xùn)練組)體重較干預(yù)前平均下降了9.46%±1.59%；而低氧訓(xùn)練組體內(nèi)鎂濃度相對(duì)低的肥胖受試者(低鎂低氧訓(xùn)練組)體重較干預(yù)前平均下降了9.52%±1.52%，體內(nèi)鎂濃度相對(duì)高的肥胖受試者(高鎂低氧訓(xùn)練組)體重較干預(yù)前平均下降了11.86%±1.10%，高鎂低氧訓(xùn)練組和其他3組間的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P< 0.01)；此外，高鎂低氧訓(xùn)練組腰圍改善程度效果也優(yōu)于其他3組，該研究結(jié)果支持2013年馮連世研究報(bào)道：模擬低氧環(huán)境的有氧運(yùn)動(dòng)更有利于動(dòng)員軀干部位的脂肪[1]。因此，肥胖者體內(nèi)鎂水平相對(duì)高者，低氧訓(xùn)練減控體重的效果優(yōu)于體內(nèi)鎂元素水平相對(duì)低者，機(jī)體鎂元素水平高低可能與低氧訓(xùn)練對(duì)體重的影響產(chǎn)生協(xié)同作用，然而，這種作用可能的發(fā)生機(jī)制如何？查閱文獻(xiàn)后，我們推測(cè)其可能與瘦素有關(guān)。

3.2 低氧訓(xùn)練對(duì)不同血清鎂濃度肥胖青少年瘦素的影響

瘦素是肥胖基因表達(dá)的蛋白質(zhì)產(chǎn)物，通過與其受體結(jié)合而發(fā)揮作用。瘦素主要在脂肪細(xì)胞中表達(dá)，可以通過改變食欲和脂肪分解速率調(diào)節(jié)脂肪代謝[43]。脂肪甘油三酯脂肪酶mRNA和蛋白水平表達(dá)受瘦素的調(diào)節(jié)，瘦素水平升高可刺激儲(chǔ)存的甘油三酯的分解[33]；同時(shí)，瘦素通過抑制乙酰輔酶A羧化酶的表達(dá)來抑制甘油三酯的合成[22]。低氧暴露對(duì)減控體重具有顯著效果與瘦素的關(guān)系密不可分。低氧刺激時(shí)低氧誘導(dǎo)因子能結(jié)合在瘦素基因啟動(dòng)子上，促進(jìn)其轉(zhuǎn)錄，并誘導(dǎo)脂肪細(xì)胞中瘦素mRNA的表達(dá)上調(diào)[27,31,50]，因此，瘦素成為低氧誘導(dǎo)脂肪分解的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。有關(guān)瘦素在低氧暴露減控體重中的重要機(jī)制作用也已得到證實(shí)，并廣為報(bào)道[3,10]。

近年來，有學(xué)者開始關(guān)注鎂和瘦素的關(guān)系，甚至有學(xué)者提出“瘦素-鎂”軸來，他們認(rèn)為，鎂通過提高大腦瘦素敏感性使得減肥變得更輕松，研究“瘦素-鎂”軸而不僅僅是瘦素的作用，這比單純研究?jī)煞N物質(zhì)更有說服力。“瘦素-鎂”軸如何發(fā)揮作用呢？眾所周知，瘦素發(fā)揮作用主要通過中樞神經(jīng)與瘦素受體結(jié)合激活相應(yīng)神經(jīng)元來調(diào)控機(jī)體能量代謝，目前經(jīng)典的瘦素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中具有正向調(diào)節(jié)作用的因子有STAT3、STAT5、mTOR、MAPK等，負(fù)向調(diào)節(jié)因子有COCS3、cAMP、PTP1B、AMPK等[39]；此外，可溶性瘦素受體及C反應(yīng)蛋白可以與瘦素結(jié)合，抑制瘦素進(jìn)入中樞發(fā)揮作用，從而可能產(chǎn)生瘦素抵抗[24]；IL-6作為炎癥因子可以影響COCS3、PTP1B等負(fù)向調(diào)節(jié)因子的表達(dá)，來抑制瘦素發(fā)揮作用。鎂可能通過影響這些調(diào)節(jié)因子實(shí)現(xiàn)對(duì)瘦素的調(diào)控。

研究發(fā)現(xiàn)[46]，當(dāng)鎂的濃度逐漸升高，鎂的總量和細(xì)胞中自由鎂離子增加，鎂更多以Mg-ATP形式存在，這是細(xì)胞增殖反應(yīng)中所需要磷酸化中磷酸的重要來源，當(dāng)鎂促使細(xì)胞內(nèi)磷酸化發(fā)生后繼而促進(jìn)細(xì)胞有絲分裂，該過程中鎂離子濃度的增加可以促使mTOR磷酸化，激活PI3K通路，這些通路也是瘦素發(fā)揮作用的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，提示適度高濃度的鎂可以促進(jìn)瘦素發(fā)揮功能。其次，鎂缺乏和C反應(yīng)蛋白增加有直接的聯(lián)系，相關(guān)的研究[28,41,45]推測(cè)較高的C反應(yīng)蛋白可以與瘦素結(jié)合，抑制瘦素進(jìn)入中樞發(fā)揮作用，導(dǎo)致肥胖發(fā)展。此外，Guang-Hua Tang[48]在研究鎂對(duì)切除肝臟大鼠的保護(hù)作用中，采用切除90%肝臟模型的大鼠分為對(duì)照組、注射低劑量鎂組、注射高劑量鎂組，在相應(yīng)時(shí)間點(diǎn)處死大鼠，觀察肝功能指標(biāo)、炎癥反應(yīng)指標(biāo)(IL-1、IL-6、IL-10、iNOS)和STAT3的表達(dá)狀況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高劑量注射鎂組大鼠存活時(shí)間最長(zhǎng)，高劑量注射鎂組IL-1、IL-10含量高于對(duì)照組，而IL-6則顯著低于對(duì)照組，同時(shí)發(fā)現(xiàn)，注射鎂組STAT3蛋白和mRNA表達(dá)水平均高于對(duì)照組。該研究結(jié)果提示，STAT3信號(hào)通路是瘦素發(fā)揮作用的正向調(diào)節(jié)通路；IL-6作為炎癥因子可以影響COCS3、PTP1B等負(fù)向調(diào)節(jié)因子的表達(dá)，來抑制瘦素發(fā)揮作用，因此，IL-6降低有利于促進(jìn)瘦素作用的發(fā)揮。 圖4匯總了以往的這些研究結(jié)果，說明了鎂濃度對(duì)瘦素發(fā)揮作用的重要影響，揭示了鎂調(diào)控瘦素引起肥胖發(fā)生的可能性作用機(jī)制。盡管目前相關(guān)的研究甚少，但是瘦素-鎂應(yīng)用到減肥領(lǐng)域、肥胖癥和糖尿病醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，將是今后學(xué)者們關(guān)注的熱點(diǎn)問題。

圖4 “瘦素-鎂”軸調(diào)控示意圖

本研究發(fā)現(xiàn)，常氧訓(xùn)練組和低氧訓(xùn)練組瘦素水平均下降，這可能是干預(yù)后脂肪組織減少，而瘦素是肥胖基因表達(dá)的蛋白質(zhì)產(chǎn)物，因此，脂肪的下降導(dǎo)致瘦素分泌量減少。但是，常氧訓(xùn)練組和低氧訓(xùn)練組瘦素變化量組間無顯著性差異。進(jìn)一步結(jié)合受試者鎂濃度分組后的分析發(fā)現(xiàn)，與干預(yù)前相比，低鎂常氧訓(xùn)練組、低鎂低氧訓(xùn)練組以及高鎂常氧訓(xùn)練組干預(yù)后瘦素顯著性下降，而高鎂低氧訓(xùn)練組干預(yù)前后瘦素下降無顯著性差異，高鎂低氧訓(xùn)練組瘦素變化量與其他3組存在組間差異。然而，如前所述，高鎂低氧訓(xùn)練組體重下降程度最為顯著。因此，除了脂肪組織變化影響瘦素的分泌以外，低氧訓(xùn)練與體內(nèi)相對(duì)較高的鎂濃度協(xié)同影響了瘦素的分泌量，推測(cè)其機(jī)制可能主要有兩個(gè)方面：第一，如前所述，低氧訓(xùn)練可刺激瘦素產(chǎn)生增多；第二，體內(nèi)相對(duì)較高的鎂濃度進(jìn)一步增加瘦素的敏感性，從而有效發(fā)揮減控體重作用。因此，高鎂低氧訓(xùn)練組減控體重的效果優(yōu)于其他各組。

3.3 低氧訓(xùn)練對(duì)不同血清鎂濃度肥胖青少年其他輔助指標(biāo)的影響

流行病學(xué)、實(shí)驗(yàn)和臨床研究顯示，在高血壓發(fā)病機(jī)制中Mg元素缺乏起重要的作用：體內(nèi)Mg元素水平與血壓呈負(fù)相關(guān)已被群體研究廣泛報(bào)道；補(bǔ)充飲食Mg元素可引起血壓降低，而Mg元素缺乏引起高血壓效應(yīng)已在動(dòng)物模型和患者中得到證實(shí)[16]。那么，低氧訓(xùn)練對(duì)高血壓有何影響呢？目前相關(guān)的研究甚少。既然低氧訓(xùn)練是運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練與人工低氧環(huán)境的結(jié)合，我們可借鑒“運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練與血壓”以及“低氧暴露與血壓”的相關(guān)文獻(xiàn)。現(xiàn)有國內(nèi)外有關(guān)“運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練降低血壓”的研究結(jié)果較為一致。然而，“低氧暴露與血壓”的研究結(jié)果并不一致，有學(xué)者認(rèn)為，低氧是高血壓的基礎(chǔ)發(fā)病機(jī)制，因此使用慢性間歇低氧誘發(fā)大鼠高血壓模型的建立[7]；但也有學(xué)者認(rèn)為：盡管低氧是高血壓的基礎(chǔ)發(fā)病機(jī)制，可是系統(tǒng)地應(yīng)用低氧因子可使血壓降低，其主要原因是交感神經(jīng)系統(tǒng)張力降低，腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)活性降低，血管擴(kuò)張物質(zhì)(PGE、激肽、腺苷)的形成增多及微循環(huán)血管新生，從而促使低氧對(duì)高血壓產(chǎn)生良好的影響[13]?；诖?，我們思考低氧訓(xùn)練對(duì)肥胖人群血壓究竟會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響？機(jī)體Mg濃度高低和低氧訓(xùn)練對(duì)血壓的影響是存在協(xié)同作用還是拮抗作用?目前尚無人報(bào)道。

本研究發(fā)現(xiàn)，干預(yù)4周后，常氧訓(xùn)練組收縮壓顯著性下降；低氧訓(xùn)練組收縮壓無顯著性改變；由此可見，4周常氧訓(xùn)練明顯改善了肥胖青少年的收縮壓，但是低氧訓(xùn)練干預(yù)抵消了這種效果。而機(jī)體Mg元素濃度相對(duì)較高的受試者，4周干預(yù)后無論是常氧訓(xùn)練組，還是低氧訓(xùn)練組收縮壓下降程度均顯著高于機(jī)體Mg元素水平相對(duì)較低的受試者。比較4組間的差異，發(fā)現(xiàn)無論是常氧訓(xùn)練，還是低氧訓(xùn)練，降低肥胖青少年收縮壓的作用主要受機(jī)體Mg元素濃度的影響。其機(jī)制可能與Mg對(duì)機(jī)體生化反應(yīng)有關(guān)，如Mg元素作為鈣通道阻滯劑，刺激血管舒張劑前列環(huán)素和一氧化氮的生成；此外，Mg元素可改善血脂代謝，降低總膽固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白，升高高密度脂蛋白等，從而減少動(dòng)脈管壁上沉積的脂質(zhì)，改善血管壁彈性而降低血壓[11]。綜上所述，我們的研究結(jié)果提示，常氧訓(xùn)練和低氧訓(xùn)練改善肥胖青少年血壓的效果主要與機(jī)體Mg濃度高低有關(guān)。

整個(gè)干預(yù)期間，受試者沒有任何不適癥狀。為盡量確保受試者的安全，4周干預(yù)后分別對(duì)各組受試者血常規(guī)指標(biāo)，以及免疫學(xué)指標(biāo)(CD4/CD8)進(jìn)行監(jiān)控。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，4組血常規(guī)指標(biāo)有所下降，但均在正常范圍內(nèi)；各組免疫學(xué)指標(biāo)干預(yù)后也均有所改善。提示，無論體內(nèi)鎂濃度如何，低氧訓(xùn)練的模式和常氧訓(xùn)練一樣，是科學(xué)有效的監(jiān)控體重措施，沒有對(duì)機(jī)體產(chǎn)生不利影響。本研究屬前瞻性研究，為充分論證該研究成果，今后相關(guān)的工作中增加樣本量以及進(jìn)一步的跟蹤研究是非常有必要的；此外，膳食中補(bǔ)充Mg元素對(duì)低氧訓(xùn)練減控體重效果的影響及其機(jī)制有待在動(dòng)物模型和臨床實(shí)驗(yàn)中得到進(jìn)一步證實(shí)。

3.4 小結(jié)

近年來鎂缺乏與肥胖的關(guān)系已廣為報(bào)道；與此同時(shí)，低氧訓(xùn)練減控體重效果也頗受生物醫(yī)學(xué)的關(guān)注。然而，我們尚不知曉：機(jī)體鎂缺乏狀態(tài)下，低氧訓(xùn)練減控體重效果如何？鑒于此，本研究首次觀察受試者體內(nèi)不同Mg水平對(duì)4周低氧訓(xùn)練模式過程中肥胖青少年減控體重的影響及其機(jī)制。研究結(jié)果提示，機(jī)體鎂水平直接影響低氧訓(xùn)練的減體重效果，這種作用可能與瘦素有關(guān)。常氧訓(xùn)練和低氧訓(xùn)練改善肥胖青少年血壓的效果主要與機(jī)體Mg濃度高低有關(guān)。該研究成果有望為今后尋找更加有效、合理的個(gè)體化減肥方法提供科學(xué)依據(jù)。

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Serum Magnesium Levels Modify the Influence of “Living High-Training Low” on Weight Loss among Overweight Adolescents

WANG Ru1,SU Li-qiang2,YANG Qin1,WEI Yu-qin1,TIAN Qian-qian1,CHEN Wen-he1,CHEN Pei-jie1

Objective:Previous studies shows that the intervention of “l(fā)iving high-training low” may lower body weight,and magnesium levels are inversely associated with obesity risk.However,little is known if magnesium levels modify the influence of “Living High-Training Low” on weight loss.Method:A total of 34 overweight adolescents (11～15 years of age) were enrolled and were divided into two groups;the low magnesium group (LM,below median,n=17) and the high magnesium group (HM,median and above,n=17).Within each group,participants were randomly assigned into the Living low-Training Low group or the Living High-Training Low group.Participants in the living low-training low groups underwent exercise training in daytime and slept in regular environment,while participants in the Living High-Training Low groups underwent exercise training in daytime and slept in hypoxia room equipped with hypoxia systems that simulated an altitude of 2 700 meters.Before and after the 4-week intervention,body composition and metabolic health-related blood biomarkers were assessed.Results:After the intervention,weight loss was observed in all 4 groups.The influences of living high training low on weight loss were greater in participants with high serum magnesium levels (11.86%±1.10%) than that among individuals in other groups (P<0.01).Conclusions:Findings from this intervention study suggest that the influence of “Living High-Training Low” on weight loss among overweight adolescents is modified by magnesium status.This effect may be related to leptin.

hypoxia;exercise;obesity;magnesium;leptin

1000-677X(2016)09-0028-08

10.16469/j.css.201609004

2016-03-31；

2016-08-11

國家自然科學(xué)基金(81472148)。

王茹(1976-),女,河南新鄉(xiāng)人,副教授,博士,碩博士生導(dǎo)師,主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)免疫學(xué),運(yùn)動(dòng)分子生物學(xué);E-mail:wangru0612@163.com;蘇利強(qiáng)(1979-),男,河南新鄉(xiāng)人,副教授,碩士,主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)人體科學(xué);E-mail:s-2005100153@163.com;楊欽(1984-),男,河南鄭州人,在讀博士研究生,主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)減肥機(jī)理,E-mail:yangqinsus@163.com。

1.上海體育學(xué)院,上海市人類運(yùn)動(dòng)能力開發(fā)與保障重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200438；2.江西中醫(yī)藥大學(xué) 體育教學(xué)部，江西,南昌 330004 1.Shanghai University of Sport,Shanghai 200438,China;2.Jiangxi University of Traditional Chinese Medicine,Nanchang 330004,China.

G804.7

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