代谢综合征运动处方制定的新模式
——最大脂代谢强度运动处方

高峰崔文丽焦广发苗冠一张静

1 河北师范大学体育学院（石家庄 050024）

2 石家庄市中心医院 3 河北体育学院

代谢综合征运动处方制定的新模式
——最大脂代谢强度运动处方

高峰1崔文丽2焦广发3苗冠一1张静1

1 河北师范大学体育学院（石家庄 050024）

2 石家庄市中心医院 3 河北体育学院

本世纪初Achten［1］和Perez-Martin［2］在能量交叉调控理论基础之上，为提高有氧运动中脂肪供能比例和增加脂代谢的靶向性，先后提出最大脂代谢强度这一新的运动强度术语及其检测方法。目前最大脂代谢强度判定方法的精确性虽仍存争议 ，但随着最大脂代谢强度的检测程序、最大脂氧化率的计算方法和最大脂代谢训练监控方案逐步确立，最大脂代谢强度作为一种新的靶向性更强的有氧训练模式已日趋成熟，并逐步实现了从理论研究到运动处方临床应用的转变。本文旨在对最大脂代谢强度在运动处方制定中的应用成果进行综述，并对最大脂代谢强度运动处方治疗在实际应用中的不足进行分析和探讨，展望基于最大脂代谢强度的代谢综合征（MS）运动处方发展方向。

1 最大脂代谢强度

最大脂代谢强度是指脂氧化率峰值所对应的运动强度，此峰值被称为最大脂氧化率（Fatmax［1］，Fatoxmax［3］，Lipoxmax［2］）。人体脂氧化率从低强度到中等运动强度呈上升趋势，至中高等运动强度阶段则表现为下降趋势，在89%±3%VO2max（92%±1% HRmax）运动强度脂肪氧化供能在总能耗中的比例基本可忽略不计［4］。除运动强度外，人体最大脂氧化率还与训练水平、身体成分、性别、运动方式和饮食补充等密切相关。由于目前最大脂氧化率相应的最大脂代谢强度描述术语和检测程序尚未统一，因此，对不同人群最大脂肪氧化率及其相应运动强度的横向比较研究结果也采用不同术语进行描述，但其对人群中最大脂代谢强度个体差异的研究结果基本一致：耐力运动员最大脂代谢强度出现在59%～64% VO2max［4］，普通人群一般为55%±10%VO2max［5］，肥胖者则更低［6］；男性最大脂肪氧化率比女性低，且随着运动强度的增加男性更早地转换为以糖供能为主供能方式［7］；相同的运动强度下，跑台比功率自行车运动可引起更高的最大脂氧化率，但对最大脂代谢强度无显著影响［8］；运动前和运动中补糖可引发最大脂氧化率和最大脂代谢强度显著性下降［9］；T2DM患者安静和运动中最大脂氧化率也显著低于健康人群，T2DM患者最大脂代谢强度约为37%VO2max左右，显示T2DM最大脂代谢运动强度处于低有氧强度范围且在运动中更早地转化为碳水化合物供能［10］；MS患者最大脂氧化强度为28.48%±5.98%VO2max［11］。以上研究表明，慢性代谢疾病患者全身脂代谢水平受损，最大脂氧化强度处于低有氧强度范围。

2 最大脂代谢强度测定

最大脂代谢强度测定是指通过气体代谢分析间接推算递增运动中脂氧化率变化，描记脂氧化率与递增运动强度之间的变化曲线，进而获得最大脂氧化率相应的运动强度即最大脂代谢强度。最大脂代谢强度主要采用最大摄氧量百分数、机体外负荷和心率百分数表示。目前最大脂代谢强度的检测程序（递增负荷级别、每级运动负荷递增量和持续时间）、最大脂氧化率和最大脂肪代谢强度判定方法已经基本确定。

2.1 Fatmax测定法

Achten在总结早期最大脂肪氧化率检测方法的基础上，分别对影响最大脂氧化率和最大脂肪代谢强度判定的运动负荷强度、递增负荷级别、每级负荷递增量和持续时间进行系统比较，提出了目前被运动科学界广泛应用的最大脂氧化强度检定法，即Fatmax测定法。该检测方法主要适用于运动训练、普通健康人群的最大脂代谢强度的判定，最大脂氧化强度多用最大摄氧量百分数表示。

Fatmax功率车测定流程［1，3-6］：成年人递增运动负荷方案为50～100W起，每3分钟递增20～50W直至RER为1.0，然后每2分钟递增20～35W直至力竭；记录递增负荷运动中的气体代谢数据，通过Frayn脂肪氧化公式 ［脂肪氧化率 （mg/min）=1.6946VO2-1.7012VCO2］推算出不同运动强度对应的脂肪氧化率，获得最大脂氧化率值；通过最后阶段力竭运动直接测定VO2max，进而描记出%VO2max与脂肪氧化率之间的二次多项式的平滑曲线，获得最大脂肪氧化率值所对应的运动强度，即Fatmax强度（见图1A）。

Fatmax跑台测定流程［8］：成年人递增运动负荷方案为3.5 km/h和1%坡度起始，每3min速度递增1 km/h直至速度为6.5或7.5 km/h后保持不变；递增坡度，每3 min递增2%坡度直至速度RQ达到1，最后阶段坡度不变，速度每分钟增加1 km/h直至力竭；最大脂氧化率和Fatmax的判定方法同上。

2.2 LIPOXmax测定法

Perez-Martin等于2001年提出LIPOXmax测定法，对运动中脂肪最大氧化率相应的运动强度进行界定。与Fatmax测定法不同的是，LIPOXmax测定中运动强度采用运动外负荷表示，采用最大脂代谢强度和糖脂供能交叉点强度两个参数共同评价人体运动中脂代谢特征。该检测方法主要适用于对慢性代谢疾病患者进行最大脂代谢强度的判定。

LIPOXmax功率车测定流程［2］：首先测定被试者最大负荷能力 （maximalWorkload capacity，WLmax）或依据Wasserman公式预测WLmax；递增运动负荷方案为20%WLmax热身3min后，按照30%、40%、50%和60%WLmax设定五级运动负荷方案，每级负荷持续6 min，至力竭或不能维持蹬骑转速后终止；采集运动中气体代谢数据，用每级负荷最后1分钟气体代谢数据进行脂代谢率的计算。计算方式为：将四个固定强度运动下总能量消耗乘以脂肪利用的比例，获不同强度下脂肪供给能量特征。通过Frayn底物氧化公式［脂肪氧化率公式同上，碳水化合物氧化率（mg/min）=4.585×VCO2-3.2255×VO2］计算运动中糖和脂氧化值，以及糖脂能量消耗值。最后通过描记出运动负荷与糖脂能量消耗曲线，获最大脂氧化率（见图1B），通过描记运动负荷—糖脂供能百分比曲线，获糖脂供能交叉点相应的运动强度。

图1 最大脂氧化率判定法

虽然最大脂肪代谢强度判定方法的精确性仍存争议 ，但随着最大脂肪代谢强度的检测程序、最大脂肪氧化率的计算方法和最大脂肪代谢训练监控方案逐步确立，最大脂肪代谢强度作为一种新的靶向性更强的有氧训练模式已日趋成熟，并逐步实现了从理论研究到运动处方临床应用的转变。

3 最大脂代谢强度运动处方疗效

长时间中低强度（40/50%～70%VO2max，每次运动40～60min，每周运动5～7次）的有氧运动已逐渐发展成为目前公认的有效减脂运动方式［12］。但是由于MS症候群患者胰岛素敏感性下降，脂肪酶脂解作用增强，导致门脉循环和体循环中自由脂肪酸（FFA）增加，进而对胰岛素调控的靶器官（肌肉、胰脏和肝脏）产生脂毒性作用，最终引发机体在安静和运动时脂代谢水平下降［13，14］。

近年来，以改善MS症候群患者受损脂代谢水平为靶点的最大脂代谢强度运动处方研究显示：T2DM患者进行3次/周，每次45min的10周最大脂代谢强度功率车运动，治疗前后体重和体脂重无显著差异，但10周治疗可显著提高T2DM患者最大脂代谢强度和糖脂交叉点强度［15］；肥胖青少年患者进行7次/周，每次45 min，8周最大脂代谢强度治疗，体重、体脂重和腰围显著下降，且8周治疗可显著提高运动中骨骼肌柠檬酸合成酶活性、提高骨骼肌线粒体数目和β-氧化酶的活力、提高全身脂肪氧化率、增加胰岛素敏感性和改善血脂水平［16］。Ben等于2008年～2011年对肥胖青少年人群的研究显示，基于最大脂代谢强度的2个月运动治疗显著降低去脂体重和腰围，显著提高全身最大脂代谢水平、升高HDL、降低血胆固醇，显著增加安静状态生长激素和皮质醇水平，显著降低胰岛素敏感指数、脂肪因子、ApoB/ApoA-I指数与收缩压［17-21］；MS患者进行3次/周，每次40min的8周最大脂代谢强度功率车治疗，体重、体脂重和腰围显著降低，而瘦体重不变，且8周治疗可显著提高MS患者最大脂代谢强度和糖脂交叉点强度，提高MS患者胰岛素敏感指数［22］。以上研究表明，基于最大脂氧化强度的运动处方具有显著降低MS症候群核心组分肥胖的效果，同时还具有降低胰岛素抵抗与炎症反应标记物、改善血脂水平和提高骨骼肌脂氧化能力及降低收缩压的效果。因此，最大脂代谢强度在MS运动处方制定中具有重要意义。

4 最大脂代谢强度处方制定的新进展

目前最大脂代谢强度运动处方制定流程主要包括4个环节：（1）基本情况评价，包括运动中间接测热、健康状况评价、体成分评价和膳食评价；（2）最大脂代谢强度的检测和运动训练计划制定，多采用功率车递增负荷法；（3）运动处方实施，多以专业监控和自我训练相结合形式展开；（4）运动处方效果评价和运动处方调整［23，24］。其与传统运动处方制定流程无异。但最近最大脂代谢强度处方与膳食管理相结合对肥胖患者治疗效果的研究显示［17，18］：单独膳食控制（日膳食总量500 kcal，蛋白质15%，碳水化合物55%和脂肪30%）具有降低体脂、改善血TC和LDL-C之效；单独最大脂代谢强度处方治疗还可增加运动中脂氧化率，改善胰岛素敏感指数和血TG；而两者结合则进一步全面提升体脂、血脂、胰岛素抵抗和最大脂氧化率的治疗效果；两者结合还可进一步提高最大脂氧化率，且最大脂氧化率增加值与炎症因子改变相关 （TNF-α，r=-0.48；IL-6，r=-0.38；脂联素，r=0.43；抵抗素，r=0.51）。因此，建议在MS最大脂肪代谢运动处方制定中辅以膳食控制，可以增强最大脂代谢强度处方改善机体初级炎症状态和胰岛素抵抗的代谢治疗效果。

最大脂代谢强度处方与大强度间歇（HIN）耐力运动处方对T2DM患者的处方疗效比较研究显示：两种处方3个月治疗均可显著降低T2DM患者体重和提高心肺适能效果；最大脂代谢强度处方显著调高运动中最大脂肪氧化率、降体脂和腰围及降低HbA1C，而HIN处方在此方面则效果甚微；耐力运动处方侧重降低血胆固醇和收缩压，最大脂代谢强度处方效果次之［25］。MS患者多具有肥胖、高血脂、高血压、糖尿病等多种慢性代谢性疾病，虽然个性化的最大脂代谢强度运动处方为低强度有氧运动，但MS患者肌肉占体重的总量、HIN运动易出现呼吸困难、心脏不适而产生心理上对运动锻炼的恐惧和排斥等因素，易造成运动处方实施效率（处方实施效率=处方实际运动量/运动设计运动量×100%）下降。可见，以糖供能为主的大强度运动，虽辅之以短暂脂氧化供能的间歇而具显著降体重和收缩压之效，但不能有效改善MS患者的糖脂代谢受损的症状，同时考虑处方实施的安全性，故不建议在MS运动处方制定中辅助HIN运动形式。

5 研究展望

MS是一种生活方式疾病，提高身体活动水平是全球公认的MS有效防治手段［26，27］。MS患者由静态生活方式向有规律锻炼行为的转变不是简单的二分法（转变/不转变或运动/不运动），个体行为习惯的转变是从现今行为到期望行为阶段性转化的动态过程［28］，静态生活行为方式的转变和有规律锻炼行为的获得与心理、社会和生理密切相关［29，30］。 目前，在锻炼心理学和行为学领域，阐释和预测锻炼行为的理论众多，其中锻炼行为跨理论（TTM）在促进健康行为转变和获得有效运动干预中得到广泛应用［31］。据此，我们认为如果没有持久的行为修正，MS难以彻底治疗，基于最大脂代谢运动强度的MS处方疗效也难以保持。因此，如何将膳食管理、行为修正和基于最大脂代谢强度处方有机组合，是今后MS运动处方研究中尚待进一步研究的课题。

［1］Asker E，Jeukendrup AE，Achten J.Fatmax：A new concept to optimize Fat oxidation during exercise?Eur JSport Sci，2001，1（5）：1-5.

［2］Perez-Martin A，Dumortier M，Raynaud E，et al.Balance of substrate oxidation during submaximal exercise in lean and obese people.Diab Metab，2001，27（4）：466-474.

［3］Dériaz O，Dumont M，Bergeron N，et al.Skeletalmuscle low attenuation area and maximal fat oxidation rate during submaximal exercise in male obese individuals.Int JObes RelatMetab Disord，2001，25（11）：1579-1584.

［4］Achten J，Gleeson M，Jeukendrup AE.Determination of the exercise intensity thatelicitsmaximal fatoxidation.Med Sci Sports Exerc，2002，34（1）：92-97.

［5］Achten J，Jeukendrup AE.Maximal fat oxidation during exercise in trained men.Int JSports Med，2003，24（8）：603-608.

［6］Van Aggel-Leijssen DP，Saris WH，Wagenmakers AJ，et al.Effect of exercise training at different intensities on fat metabolism of obese men.J Appl Physiol，2002，92（3）：1300-1309.

［7］Venables MC，Achten J，Jeukendrup AE.Determinants of fat oxidation during exercise in healthymen and women：a cross-sectional study.JAppl Physiol，2005，98（1）：160-167.

［8］Achten J，Venables MC，Jeukendrup AE.Fat oxidation rates are higher during runing compared with cycling over a wide range of intensities.Metabolism，2003，52（6）：747-752.

［9］Achten J，Jeukendrup AE.The effectof pre-exercise carbohydrate feedings on the intensity thatelicitsmaximal fat oxidation.JSports Sci，2003，21（12）：1017-1024.

［10］Ghanassia E，Brun JF，Fedou C，et al.Substrate oxidation during exercise：type 2 diabetes is associated with a decrease in lipid oxidation and an earlier shift towards carbohydrate utilization.Diab Metab，2006，32（6）：604-610.

［11］高峰，崔文丽，焦广发，等.BMI和心肺适能对全代谢综合征男性最大脂代谢水平的影响.中国体育科技，2011，47（3）：89-94.

［12］American College of Sports Medicine.ACSM’s Guidelines for Exercise Testing and Prescription，7th Edition.Philadelphia：LippincottWilliams and Wilkins，2006：211-145.

［13］Sam V，Antonio VP.Adipose tissue expandability，lipotoxicity and the Metabolic Syndrome— An allostatic perspective.Biochimica et Biophysica Acta（BBA）-Mole&Cell Bio Lipids，2010，1801（3）：338-349.

［14］乔玉成.运动干预代谢综合征机制的研究进展.体育科学，2005，25（11）：66-71.

［15］Bordenave S，Metz L，Flavier S，et al.Training-induced improvement in lipid oxidation in type 2 diabetesmellitus is related to alterations in muscle mitochondrial activity.Diab Metab，2008，34（2）：162-168.

［16］Brandou F，Dumortier M，Garandeau P，et al.Effects of a two-month rehabilitation program on substrate utilization during exercise in obese adolescents.Diab Metab，2003，29（1）：20-27.

［17］Ben Ounis O，ElloumiM，Chiekh IB，et al.Effects of twomonth physical-endurance and diet-restriction programmes on lipid profiles and insulin resistance in obese adolescentboys.Diab Metab，2008，34（6）：595-600.

［18］Ben Ounis O，ElloumiM，Amri M，et al.Impact of training and hypocaloric dieton fatoxidation and body composition in obese adolescents.Sci Sports，2009，24（3）：178-185.

［19］Ben Ounis O，Elloumi M，Lac G，et al.Two-month effects of individualized exercise training with or without caloric restriction on plasma adipocytokine levels in obese female adolescents.Ann Endocrinol，2009，70（4）：235-241.

［20］Ben Ounis O，Elloumi M，Zouhal H，et al.Effect of an individualized physical training program on resting cortisol and growth hormone levels and fat oxidation during exercise in obese children.Ann Endocrinol（Paris），2011，72（1）：34-41.

［21］Ben Ounis O，Elloumi M，Makni1 E，et al.Exercise improves the ApoB/ApoA-I ratio，a marker of themetabolic syndrome in obese children.Acta Paediatrica，2010，99（11）：1679-1685.

［22］Dumortier M，Brandou F，Perez-Martin A，et al.Low intensity endurance exercise targeted for lipid oxidation improves body composition and insulin sensitivity in patients with the metabolic syndrome.Diab Metab，2003，29（5）：509-518.

［23］Brun JF，Jean E，Ghanassia E，et al.Metabolic training：new paradigms of exercise training for metabolic disease with exercise calorimetry targeting individuals.Annales de Readaptation et de Medecine Physique，2007，50（6）：528-534.

［24］American College of Sports Medicine.ACSM’s Guidelines for Exercise Testing and Prescription，7th Edition.Philadelphia：LippincottWilliams and Wilkins，2006：145-146.

［25］Brun J，Maurie J，Jean EA，et al.Comparison of Square-Wave Endurance Exercise Test（SWEET）training with endurance training targeted at the level of maximal lipid oxidation in type 2 diabetics.Sci Sports，2011，26（2）：92-96.

［26］Hillsdon M，Foster C，Cavill N，et al.The effectiveness of public health interventions for increasing physical activity among adults：a review of reviews.Evidence Briefing（2nd Edition）.London:Health Development Agency.2005：13-19.

［27］Hall KL，Rossi JS.Meta-analytic examination of the strong and weak principles across 48 health behaviors.Prev Med，2008，46（3）：266-274.

［28］Nahas MV，Goldfine B，Collins MA.Determinants of physical activity in adolescents and young adults：the basis for high school and college physical education to promote active life styles.Phys Edu，2003，60（1）：42-57.

［29］司琦.大学生体育锻炼行为的阶段变化与心理因素研究.体育科学，2005，25（12）：76-83.

［30］曾永忠，董伦红，赵苏喆.促进个体参与身体锻炼理论模式研究的现状及未来发展.西安体育学院学报，2009，26（2）：157-160.

［31］尹博.体育锻炼行为的跨理论模型研究进展.体育学刊，2006，13（5）：120-123.

2012.02.16

河北省教育厅自然科学基金课题（2009460），河北师范大学青年基金（L2010Q08）

高峰，Email：gaolindy@126.com