两种运动强度规定方法对代谢综合征患者体成分及心肺运动试验指标的影响

doi:10.3969/j.issn.1006-5725.2024.19.003

摘要/Abstract

摘要：

目的分析两种运动强度规定方法制订的运动处方对代谢综合征（metabolic syndrome，MS）的临床干预效果及差异。方法选择2022年12月至2024年1月在太原市中心医院招募的MS患者49例，随机分为标准化组（n = 24）和个体化组（n = 25）。所有患者在治疗前后均进行心肺运动试验（cardiopulmonary exercise test，CPET）以测量主要指标，用于观测和制订运动处方，次要指标包括人体参数、人体成分和代谢指标的测定。标准化组基于心率储备，个体化组基于通气阈值规定运动强度，两组患者均进行12周运动频率一致的等能量消耗运动干预。结果干预后，两组较干预前均有效降低患者腰围（WC）、体质量指数（BMI）、体脂肪相关参数及收缩压（P < 0.05），个体化组对WC、BMI和体脂肪参数的改善幅度更高（P < 0.05）；两组较干预前均有效提高患者峰值摄氧量（PeakVO₂）、峰值负荷功率（PeakWR）、峰值代谢当量（PeakMets）和峰值呼吸交换率（PeakRER）（P < 0.05），个体化组还有效提高患者峰值心率（HRpeak）、峰值氧脉搏（PeakVO₂/HR）和最大通气量（MVV）（P < 0.05）。干预前，两组PeakVO₂和PeakMets差异有统计学意义（P < 0.05），标准化组高于个体化组，干预后组间差异均无统计学意义（P > 0.05），个体化组对以上指标的改善幅度均高于标准化组。结论即使处于中等运动强度领域，基于CPET的两种渐进式运动处方都可有效改善MS患者的健康相关指标，通气阈值个体化方法相比最大生理值标准化方法更具优势。

关键词: 运动强度, 通气阈值, 代谢综合征, 心肺运动试验, 运动处方

Abstract:

Objective To compare the effects of two exercise intensities on metabolic syndrome （MS）. Methods Forty-nine MS patients hospitalized in Taiyuan Central Hospital from December， 2022 to January 2024 were selected and randomly divided into two groups： a standard group（n = 24） and individual group（n = 25）. All patients underwent cardiopulmonary exercise test （CPET） before and after treatment， collecting major indexes including body parameter， body component， and metabolic indicator for prescribing exercise programs. The standard group was trained with exercise intensity prescribed on heart rate reserve， while the individual group received the exercise with intensity prescribed on ventilatory threshold. Both groups received equal energy consumption exercise intervention with the same exercise frequency for 12 weeks. Results The two groups demonstrated significant improvements in waist circumference （WC）， body mass index （BMI）， body fat related indexes， and systolic blood pressure after intervention （P < 0.05）. The individual group showed significant improvements inWC， BMI and body fat related indexes as compared to the standard group （P < 0.05）. Both groups showed significant improvements in peak oxygen uptake，（PeakVO₂）， peak load power （Peak WR）， peak metabolic equivalent （PeakMets）， and peak respiratory exchange ratio （Peak RER） after intervention （P < 0.05）. The individual group presented significant improvements in peak heart rate （HRpeak）， peak oxygen pulse （Peak VO₂/HR）， and maximum voluntary ventilation （MVV）（P < 0.05） after intervention. Before intervention， the standard group demonstrated significantly higher levels in PeakVO₂ and Peak MET compared to the individual group （P < 0.05）， but after intervention the two groups showed no significant differences in the two indexes. After the intervention， the individual group demonstrated insignificant improvements in all indexes compared to the standard group （P > 0.05）. Conclusions Both exercise prescriptions based on CPET can effectively improve the health-related indicators of MS patients on condition of moderate exercise intensity. However， the program prescribed based on individualized ventilatory threshold shows superiority to the program prescribed based on maximum physiological value in improving these indicators.

Key words: exercise intensity, ventilatory threshold, metabolic syndrome, cardiopulmonary exercise test, exercise prescription

中图分类号:

R589

刘若江,秦晋梅,薛伟珍,李治,王枫,张翔,刘鸿宇,裴志强. 两种运动强度规定方法对代谢综合征患者体成分及心肺运动试验指标的影响[J]. 实用医学杂志, 2024, 40(19): 2678-2684.

Ruojiang LIU,Jinmei QIN,Weizhen XUE,Zhi LI,Feng WANG,Xiang ZHANG,Hongyu LIU,Zhiqiang. PEI. Effect of exercise intensity on body components and CPET indexes of MS patients： A comparison of two prescribed programs[J]. The Journal of Practical Medicine, 2024, 40(19): 2678-2684.

图/表 4

表1

表2

表4

表5

参考文献 34

1	ROSSI J L S， BARBALHO S M， ARAUJO R R， et al. Metabolic syndrome and cardiovascular diseases： Going beyond traditional risk factors［J］. Diabetes Metab Res Re， 2022， 38（3）： e3502. doi:10.1002/dmrr.3502 doi: 10.1002/dmrr.3502
2	TIRANDI A， CARBONE F， MONTECUCCO F， et al. The role of metabolic syndrome in sudden cardiac death risk： Recent evidence and future directions［J］. Eur J Clin Invest， 2022， 52（2）： e13693. doi:10.1111/eci.13693 doi: 10.1111/eci.13693
3	FAHED G， AOUN L， ZERDAN M B， et al. Metabolic syndrome： Updates on pathophysiology and management in 2021［J］. Int J Mol Sci， 2022， 23（2）： 786. doi:10.3390/ijms23020786 doi: 10.3390/ijms23020786
4	张承启，李易姿，吴琪俊，等. 膳食多样化与代谢综合征关系的研究进展［J］. 实用医学杂志， 2022， 38（15）： 1970-1974. doi:10.3969/j.issn.1006-5725.2022.15.022 doi: 10.3969/j.issn.1006-5725.2022.15.022
5	YAO F， BO Y， ZHAO L， et al. Prevalence and influencing factors of metabolic syndrome among adults in China from 2015 to 2017［J］. Nutrients， 2021， 13（12）： 4475.
6	RODRIGUEZ J C， PETERMAN J E， FLEENOR B S， et al. Cardiopulmonary exercise responses in individuals with metabolic syndrome： The ball state adult fitness longitudinal lifestyle study［J］. Metab Syndr Relat Disord， 2022， 20（7）： 414-420. doi:10.1089/met.2021.0130 doi: 10.1089/met.2021.0130
7	KIM B， KU M， KIYOJI T， et al. Cardiorespiratory fitness is strongly linked to metabolic syndrome among physical fitness components： A retrospective cross-sectional study［J］. J Physiol Anthropol， 2020， 39（1）： 30.
8	SCHARHAG-ROSENBERGER F， WALITZEK S， KINDERMANN W， et al. Differences in adaptations to 1 year of aerobic endurance training： Individual patterns of nonresponse［J］. Scand J Med Sci Sports， 2012， 22（1）： 113-118. doi:10.1111/j.1600-0838.2010.01139.x doi: 10.1111/j.1600-0838.2010.01139.x
9	MATURANA F M， SOARES R N， MURIAS J M， et al. Responders and non-responders to aerobic exercise training： Beyond the evaluation of VO_{2 max} ［J］. Physiol Rep， 2021， 9（16）： e14951. doi:10.14814/phy2.14951 doi: 10.14814/phy2.14951
10	BONAFIGLIA J T， PREOBRAZENSKI N， ISLAM H， et al. Exploring differences in cardiorespiratory fitness response rates across varying doses of exercise training： A retrospective analysis of eight randomized controlled trials［J］. Sports Med， 2021， 51（8）： 1785-1797. doi:10.1007/s40279-021-01442-9 doi: 10.1007/s40279-021-01442-9
11	WEATHERWAX R M， HARRIS N K， KILDING A E， et al. The incidence of training responsiveness to cardiorespiratory fitness and cardiometabolic measurements following individualized and standardized exercise prescription： Study protocol for a randomized controlled trial［J］. Trials， 2016， 17（1）： 601. doi:10.1186/s13063-016-1735-0 doi: 10.1186/s13063-016-1735-0
12	WEATHERWAX R M， HARRIS N K， KILDING A E， et al. Incidence of VO_2max responders to personalized versus standardized exercise prescription［J］. Med Sci Sports Exerc， 2019， 51（4）： 681-691.
13	BYRD B R， KEITH J， KEELING S M， et al. Personalized moderate-intensity exercise training combined with high-intensity interval training enhances training responsiveness［J］. Int J Environ Res Public Health， 2019， 16（12）： 2088. doi:10.3390/ijerph16122088 doi: 10.3390/ijerph16122088
14	KIRTON M J， BURNLEY M T， RAMOS J S， et al. The effects of standardised versus individualised aerobic exercise prescription on fitness-fatness index in sedentary adults： A randomised controlled trial［J］. J Sports Sci Med， 2022， 21（3）： 347-355.
15	WEATHERWAX R M， NELSON M C， DALLECK L C. The impact of personalized versus standardized cardiorespiratory and muscular training on health-related outcomes and rate of responders［J］. J Sports Sci Med， 2024， 23（1）： 209-218.
16	CHAN S M H， SELEMIDIS S， BOZINOVSKI S， et al. Pathobiological mechanisms underlying metabolic syndrome （MetS） in chronic obstructive pulmonary disease （COPD）： Clinical significance and therapeutic strategies［J］. Pharmacol Ther， 2019， 198： 160-188.
17	BHATTI J S， BHATTI G K， REDDY P H. Mitochondrial dysfunction and oxidative stress in metabolic disorders-A step towards mitochondria based therapeutic strategies［J］. Biochim Biophys Acta Mol Basis Dis， 2017， 1863（5）： 1066-1077. doi:10.1016/j.bbadis.2016.11.010 doi: 10.1016/j.bbadis.2016.11.010
18	中华医学会糖尿病分会. 中国2型糖尿病防治指南（2020年版）（下）［J］. 中国实用内科杂志， 2021， 41（9）： 757-784.
19	BAYLES M P. ACSM's exercise testing and prescription［M］. Philadelphia： Lippincott Williams & Wilkins， 2023.
20	GLAAB T， TAUBE C. Practical guide to cardiopulmonary exercise testing in adults［J］. Respir Res， 2022， 23（1）： 9. doi:10.1186/s12931-021-01895-6 doi: 10.1186/s12931-021-01895-6
21	HANSEN D， ABREU A， AMBROSETTI M， et al. Exercise intensity assessment and prescription in cardiovascular rehabilitation and beyond： Why and how： A position statement from the Secondary Prevention and Rehabilitation Section of the European Association of Preventive Cardiology［J］. Eur J Prev Cardiol， 2022， 29（1）： 230-245. doi:10.1093/eurjpc/zwab007 doi: 10.1093/eurjpc/zwab007
22	PÜHRINGER M， RING-DIMITRIOU S. The influence of cardiorespiratory fitness level on the relationship between work rates at the aerobic threshold （AerT） and the point of maximal fat oxidation （Fat_max） in untrained adults［J］. Front Sports Act Living， 2024， 6： 1321896.
23	WANG D， ZHANG P， LI J. Crossover point and maximal fat oxidation training effects on blood lipid metabolism in young overweight women： A pilot study［J］. Front Physiol， 2023， 14： 1190109. doi:10.3389/fphys.2023.1190109 doi: 10.3389/fphys.2023.1190109
24	邓淑坤，袁鹏，周群燕，等. 基于心肺运动试验的精准有氧运动处方对中心型肥胖患者体成分及代谢指标的影响［J］. 中国康复医学杂志， 2023， 38（2）： 199-206. doi:10.3969/j.issn.1001-1242.2023.02.010 doi: 10.3969/j.issn.1001-1242.2023.02.010
25	王晓东，谢友红，孙兴国，等. 个体化强度运动康复治疗代谢综合征的疗效分析［J］. 中国运动医学杂志， 2021， 40（3）： 181-185. doi:10.3969/j.issn.1000-6710.2021.03.003 doi: 10.3969/j.issn.1000-6710.2021.03.003
26	ALGHANNAM A F， GHAITH M M， ALHUSSAIN M H. Regulation of energy substrate metabolism in endurance exercise［J］. Int J Environ Res Public Health， 2021， 18（9）： 4963. doi:10.3390/ijerph18094963 doi: 10.3390/ijerph18094963
27	叶健华，赵玉钏. 2型糖尿病缓解标准与治疗策略［J］. 实用医学杂志， 2023， 39（14）： 1729-1732. doi:10.3969/j.issn.1006-5725.2023.14.001 doi: 10.3969/j.issn.1006-5725.2023.14.001
28	王晓东，谢友红，孙兴国，等. 心肺运动试验精准制定个体化强度运动处方对代谢综合征患者心肺功能的影响［J］. 中国运动医学杂志， 2019， 38（1）： 3-9. doi:10.3969/j.issn.1000-6710.2019.01.001 doi: 10.3969/j.issn.1000-6710.2019.01.001
29	李莉，鲍燕. 基于心肺运动试验的个体化运动方案对代谢综合征患者心肺功能指标影响分析［J］. 实验与检验医学， 2022， 40（2）： 214-218. doi:10.3969/j.issn.1674-1129.2022.02.021 doi: 10.3969/j.issn.1674-1129.2022.02.021
30	WEATHERWAX R M， RAMOS J S， HARRIS N K， et al. Changes in metabolic syndrome severity following individualized versus standardized exercise prescription： A feasibility study［J］. Int J Environ Res Public Health， 2018， 15（11）： 2594.
31	HACKETT D A. Lung function and respiratory muscle adaptations of endurance-and strength-trained males［J］. Sports， 2020， 8（12）： 160.
32	SILVA L R B， ZAMUNÉR A R， GENTIL P， et al. Cardiac autonomic modulation and the kinetics of heart rate responses in the on-and off-transient during exercise in women with metabolic syndrome［J］. Front Physiol， 2017， 8： 542.
33	NAVARRO-LOMAS G， DOTE-MONTERO M， ALCANTARA J M A， et al. Different exercise training modalities similarly improve heart rate variability in sedentary middle-aged adults： The FIT-AGEING randomized controlled trial［J］. Eur J Appl Physiol， 2022， 122（8）： 1863-1874.
34	GRÄSSLER B， THIELMANN B， BÖCKELMANN I， et al. Effects of different exercise interventions on heart rate variability and cardiovascular health factors in older adults： A systematic review［J］. Eur Rev Aging Phys Act， 2021， 18（1）： 24.

	标准化组（n = 24）	个体化组（n = 25）	t/χ²值	P值
年龄/岁	42.42 ± 10.96	44.92 ± 12.21	-0.754	0.454
男/女/（例）	17/7	14/11	1.159	0.282
体质量/kg	91.51 ± 16.80	85.23 ± 15.26	1.371	0.177
身高/cm	170.29 ± 8.25	169.52 ± 7.26	0.348	0.730
BMI/（kg/m²）	31.42 ± 4.47	29.48 ± 3.62	1.666	0.102

指标	标准化组（n = 24）		t值	P值	个体化组（n = 25）		t值	P值	干预前组间		干预后组间
指标	干预前	干预后	t值	P值	干预前	干预后	t值	P值	t值	P值	t值	P值
WC/cm	103.83 ± 9.96	101.81 ± 10.57^?	4.068	< 0.001	98.72 ± 8.42	94.56 ± 9.18^?	5.246	< 0.001	1.943	0.058	2.567	0.014
BMI/（kg/m²）	31.42 ± 4.47	30.76 ± 4.41^?	3.359	0.003	29.49 ± 3.61	28.33 ± 3.45^?	6.009	< 0.001	1.660	0.103	2.153	0.036
SMM/kg	33.69 ± 6.92	33.67 ± 6.84	0.096	0.924	31.51 ± 6.67	31.57 ± 6.44	-0.448	0.658	1.123	0.267	1.106	0.274
FM/kg	31.45 ± 8.79	29.82 ± 9.17^?	3.685	< 0.001	28.64 ± 6.86	25.46 ± 6.49^?	8.064	< 0.001	1.254	0.216	1.926	0.060
PBF/%	34.21 ± 6.07	33.20 ± 6.80^?	2.891	0.008	33.56 ± 5.38	30.75 ± 5.25^?	7.820	< 0.001	0.396	0.694	1.412	0.165
VFA/cm²	142.56 ± 43.26	134.23 ± 44.3^?	3.950	< 0.001	133.89 ± 34.95	116.42 ± 33.79^?	7.096	< 0.001	0.773	0.443	1.586	0.119
TG/（mmol/L）	2.40 ± 1.31	2.20 ± 0.84	0.989	0.333	2.43 ± 1.01	2.27 ± 1.36	0.837	0.411	-0.089	0.929	-0.203	0.840
TC/（mmol/L）	5.10 ± 1.32	5.00 ± 1.60	0.557	0.583	4.54 ± 1.12	4.38 ± 1.41	0.745	0.463	1.613	0.113	1.438	0.157
LDL/（mmol/L）	3.38 ± 1.04	3.23 ± 1.24	1.000	0.328	3.03 ± 0.83	2.82 ± 1.02	1.238	0.228	1.299	0.200	1.272	0.210
HDL/（mmol/L）	1.13 ± 0.17	1.16 ± 0.25	-0.851	0.404	1.01 ± 0.21	1.04 ± 0.24	-0.730	0.473	1.736	0.076	1.787	0.080
SBP/mmHg	128.83 ± 9.33	125.58 ± 7.87^?	2.487	0.021	127.64 ± 11.79	122.32 ± 10.43^?	5.762	< 0.001	0.392	0.697	1.232	0.224
DBP/mmHg	84.46 ± 8.99	83.04 ± 7.64	1.037	0.310	83.04 ± 10.18	79.20 ± 10.34^?	4.398	< 0.001	0.516	0.608	1.475	0.147

CPET指标	标准化组（n = 24）				个体化组（n = 25）				干预前组间		干预后组间
CPET指标	干预前	干预后	t值	P值	干预前	干预后	t值	P值	t值	P值	t值	P值
PeakVO₂/［mL/（min·kg）］	24.88 ± 4.54	28.01 ± 5.95^?	-3.446	0.002	22.20 ± 4.12	26.68 ± 5.68^?	-6.740	< 0.001	2.163	0.036	0.801	0.427
PeakWR/watt	161.50 ± 46.62	184.46 ± 52.65^?	-5.253	< 0.001	139.28 ± 51.46	162.52 ± 52.28^?	-8.216	< 0.001	1.582	0.120	1.463	0.150
PeakMets/MET	7.10 ± 1.29	7.91 ± 1.70^?	-3.161	0.004	6.35 ± 1.17	7.55 ± 1.67^?	-6.226	< 0.001	2.123	0.039	0.760	0.451
HRpeak/bpm	160.17 ± 20.74	162.79 ± 17.67	-1.221	0.234	144.96 ± 23.63	150.04 ± 21.18^?	-3.801	< 0.001	2.390	0.021	2.283	0.027
（PeakVO₂/HR）/（mL/beat）	14.23 ± 3.19	15.07 ± 4.05	-1.813	0.083	13.36 ± 3.34	14.59 ± 4.26^?	-4.226	< 0.001	0.935	0.355	0.403	0.689
PeakRER	1.12 ± 0.07	1.16 ± 0.05^?	-2.948	0.007	1.11 ± 0.07	1.17 ± 0.06^?	-8.094	< 0.001	0.662	0.511	-0.331	0.742
OUES/（mL/logL）	2 575.29 ± 746.67	2 444.11 ± 634.32	0.843	0.408	2 287.04 ± 694.37	2 245.47 ± 667.84	0.800	0.432	1.400	0.168	1.067	0.292
LowestVE/VCO₂	29.63 ± 2.16	29.05 ± 2.59	1.362	0.186	30.18 ± 2.32	29.87 ± 3.05	0.650	0.522	-0.865	0.392	-1.016	0.315
VE/VCO₂ slope	27.35 ± 2.50	26.45 ± 2.16	1.641	0.114	26.8 ± 2.6	27.19 ± 2.11	-0.777	0.445	0.765	0.448	-1.217	0.230
（ΔVO₂/ΔWR）/［mL/（min·W）］	10.71 ± 0.74	10.68 ± 0.96	0.143	0.887	10.58 ± 1.12	10.8 ± 1.05	-1.216	0.236	0.502	0.618	-0.428	0.671
VO₂@VT1/［mL/（min·kg）］	13.39 ± 2.17	13.75 ± 3.08	-0.682	0.502	13.03 ± 1.67	13.54 ± 2.19	-1.792	0.086	0.652	0.518	0.271	0.787
FVC/L	4.03 ± 0.92	3.97 ± 0.84	0.918	0.368	3.61 ± 0.97	3.72 ± 0.99	-2.205	0.037	1.547	0.129	0.956	0.344
MVV/（L/min）	131.27 ± 25.99	132.11 ± 28.69	-0.203	0.841	119.81 ± 26.52	126.49 ± 30.5^?	-2.863	0.009	1.527	0.134	0.664	0.510

变化指标	校正后差值		组别效应
变化指标	标准化组	个体化组	F值	P值	偏η²
PeakVO₂/［mL/（kg·min）］	3.79 ± 0.94	4.74 ± 0.94	0.478	0.494	0.013
PeakWR/watt	22.94 ± 3.78	23.26 ± 3.70	0.004	0.952	0.000
PeakMets/MET	0.80 ± 0.24	1.20 ± 0.23	1.389	0.245	0.029
HRpeak/bpm	3.65 ± 1.60	4.12 ± 1.63	0.040	0.842	0.001
（PeakVO₂/HR）/（mL/beat）	0.77 ± 0.38	1.29 ± 0.37	0.943	0.336	0.020
MVV/（L/min）	1.19 ± 3.42	6.35 ± 3.35	1.133	0.293	0.024

[1]	张冰,孙秋,杜丽明,陈朔华. 前瞻性队列研究—甘油三酯葡萄糖指数与急性胰腺炎发病风险[J]. 实用医学杂志, 2023, 39(23): 3116-3119.
[2]	赵冉沙卫红. 代谢相关脂肪性肝病的概念变更及其对临床实践的影响[J]. 实用医学杂志, 2022, 38(19): 2390-2394.
[3]	张承启李易姿吴琪俊常青赵玉虹. 膳食多样化与代谢综合征关系的研究进展[J]. 实用医学杂志, 2022, 38(15): 1970-1974.
[4]	童露瑶雷理仪陈军黄薇羚张美 . 代谢综合征及其组分与卵巢癌发病风险的关系 [J]. 实用医学杂志, 2022, 38(10): 1280-1285.
[5]	王心治张勇许海波冷红蒲丽. 代谢综合征对严重创伤急救患者预后的影响 [J]. 实用医学杂志, 2021, 37(1): 63-70.