J Nutr Health Aging. 2021國際期刊研究文章中文說明

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前言

　　肥胖是許多慢性疾病的危險因子，像高血壓、糖尿病和心臟疾病。肥胖也會損害粒線體功能和骨骼肌氧化能力，與第一型氧化肌纖維 (type I oxidative fibers) 轉化為第二型糖解肌纖維 (type II glycolytic fibers)有關。研究顯示肥胖會加速老化肌肉功能與身體生理功能(如行走、爬樓梯、從椅子站起)。控制肥胖的建議方式有很多，包括調整生活型態(運動與營養)、藥物和胃繞道手術，然而，生活型態調整仍是最基本的肥胖管理方式。減少熱量可以快速減重式，許多研究顯示限制熱量會降低體重與體脂，而肌肉也會明顯流失。減重計畫要預防肌肉流失，已有搭配高蛋白飲食的研究並有正面結果，如過重至肥胖者在限制熱量飲食中，攝取蛋白質1.2~1.6g比0.5~0.7g/kg/day能維持更多肌肉。綜合分析(a-analysis)顯示，健康成人在阻力運動訓練(resistance exercise training)下，攝取蛋白質1.6/kg/day對增加肌肉量有最大幫助。

　　運動是體重管理的另外一個重要項目。雖然建議以有氧運動為主，近年來對限制熱量的老年肥胖者研究中，發現阻力運動更能幫助減少肌肉流失。因此肥胖者的建議為有氧與阻力運動並行，不只能減輕體重也能維持肌肉。HIIT(高強度間歇訓練)是無氧運動，為重複作短時間(45秒到2~4分鐘)高強度或全力衝刺(<10秒或20~30秒)運動，穿插恢復時間，HIIT的高強度運動能讓骨骼肌有更強適應性。研究顯示HITT不僅可以增加心肺適能，也能增加肌肉蛋白生成率、肌肉量以及肌肉氧化能力。此外，HIIT也比MICT(中強度連續訓練; moderate intensity continuous training；)更能吸引人，Batrakoulis et al.研究顯示對久坐生活型態的肥胖女性，比有意願且進行HIIT運動。

　　整體說，肥胖損壞骨骼肌氧化能力並加速身體與肌肉老化，研究顯示運動(有氧與阻力運動)搭配限制熱量，能增進老年肥胖者的運動能力與身體生理功能。對於限制熱量的過重者，高蛋白飲食能預防肌肉流失。然而，運動或是搭配高蛋白飲食的運動對於肥胖者肌肉功能與體適能的影響尚未清楚，尤其是中年人，而中年人的肌少症預防也常被忽略。考量人口老化，從中年開始提早預防身體老化是很重要的。本實驗目的研究單獨作HIIT或是搭配高蛋白飲食，對中年肥胖者的在肌肉功能和體適能的影響。

 

方法

受試者

  1. 50~64歲
  2. 肥胖者：定義為符合三者其一
    1. BMI ≥ 27.5 kg/m2、
    2. 腰圍：女性≥80cm／男性腰圍≥ 90cm
    3. 體脂肪：男性≥25%／女性≥30%
  3. 過去六周的每周中強度運動少於150分鐘。

排除使用減肥藥物、過去三個月體種減輕5kg者、第一型糖尿病者、腎臟病變者、癌症或心臟病者等無法完成試驗運動訓練與飲食控制者。

隨機分為三組：

  • C(控制組)：維持原本生活型態。
  • E(運動組)：接受訓練但維持原本飲食習慣。
  • EP(運動搭配高蛋白組)：接受訓練並介入飲食。

運動訓練

　　E 與 EP組接受12周、每周3天的訓練。訓練60分鐘，包含10分鐘暖身、30分鐘HIIT、10分鐘緩和與10分鐘伸展。HIIT以固定式單車方式，總共5組，每組3分鐘強度為15 RPE (rating of perceived exertion; 伯格Borg之6~20分自覺強度量表 ) 或90%心率峰值(HRpeak)，然後3分鐘12PER或70心率峰值的低強度。

飲食控制

　　EP組12周飲食由營養師協助，設定25Kcal/kg熱量與1.6g/kg蛋白質。前導實驗中了解亞洲中年人很難在一般傳統飲食中攝取到1.6g/kg蛋白質，他們擔心肉吃太多會胖、植物豆類有排氣捆擾。因此本實驗提供每日0.4g/kg蛋白補充 (M Power All WHEY plain, BriPower International Enterprise, Taiwan)，其100g蛋白質含20gBCAA。

 

試驗評估

最大運動能力(maximal exercise capacity)

　　最大運動能力的測試，使用腳踏車測功器評估，受試者先在腳踏車上靜坐2分鐘後，必須維持固定踩踏頻率50 RPM (每分鐘轉數)從50 watts開始每2分鐘逐漸增加 Watts直至結束。測驗結束的時機為觀察到受試者的呼吸、心跳、RPE等生理或心理指標或無法出力維持要求踩踏頻率等狀況。以收集的數據計算出最大運動瓦數(maximal work rate)和無氧閾值(Anaerobic threshold; AT)。無氧閾值在代表在最大運動中，其強度超過此身體便開始產生無氧代謝的臨界值，此也代表運動者的有氧能力指標。

肌肉功能(muscle function)

　　評估右膝腿肌的伸肌功能(muscle extensor function)。受試者利用腿肌出力改變膝蓋曲度，記錄最大扭力(Nm; newton*meter)與平均出力。

身體表現功能(functional physical performance)
　　坐站測試與上階梯測試。坐站試驗時手交叉胸前坐在無手把椅子上，測試30秒能快速坐站轉換的次數。上階梯試驗紀錄能快速爬上11階樓梯的時間。

 

結果
實驗配合度度

 

　　飲食配合度，從受試者每日實際攝取的熱量與蛋白質和設定目標來評估。實驗前EP組為1630 kcal與1.0 g/kg，目標1652 kcal與1.6 g/kg。試驗後為1486 kcal(較實驗前降低8.8%) 與1.5g/kg，飲食配合度高。運動訓配合度，E與EP組在訓練平均達成率90%與94%、HIIT在高強度運動的平均心率峰值為91%與90%。兩組在運動訓練時的配合度高且運動強度相近。

​實驗後改變
　　各組間實驗前體重、BMI與腰圍相近。實驗後E與EP組的腰圍明顯比C組小，E與EP組實驗後的腰圍減少但C組實驗前後沒變；EP的體重與BMI實驗後有下降而C與E組沒改變。
　　最大運動能力，E與EP組的攝氧峰值與的最大運動瓦數兩組實驗後有增加，明顯優於C組。特別的是，EP組在無氧閾值的攝氧峰值提升12%明顯高於C與EP組。
　　肌肉功能。E與EP組的出力的肌肉爆發力高於C組，期兩組爆發力增加17.3%與15.2%。組內比較，E組與EP組的最大扭力都有進步、而平均力量只有EP組有提升。
　　身體表現功能方面，EP組的坐站和上階梯能力在實驗後高於C組。E與C組間實驗後的差異則不明顯。組內前後比較，E與EP組在實驗後的坐站表現比較好，而上階梯能力只有EP組在實驗後有進步，完成時間只需實驗前92%。

 

 

討論

　　了解對於中年肥胖者，在運動訓練與攝取蛋白質對於肌肉功能(muscle function) 與身體生理表現(functional physical performance)非常重要，因為肥胖會損害骨骼肌肉的氧化能力，而並加速肌肉功能與身體功能的惡化。本研究中發現，中年肥胖者的每日蛋白質攝取量低於建議的1.1g/kg，進行 HIIT(高強度間歇運動)配合高蛋白飲食，坐站和上階梯這類低限活動(submaximal activites)的能力有明顯進步，只有單獨進行HII則無。HIIT配合高蛋白飲食，能增加無氧閾值。最大運動能力和肌肉力量，HIIT訓練在實驗後都有提升。

　　EP組的無氧閾值與身體生理功能(坐站與上階梯能力)在實驗後有明顯進度是有意義的。無氧閾值代表的是身體細胞在無氧代謝下，生成能量高於血中乳酸生成比例的一個臨界值。骨骼肌氧化能力與無氧閾值有關，氧化能力衰退時運動提早轉為無氧代謝而發生肌肉疲勞。有研究顯示肥胖會損害粒線體(細胞產能工廠)而降低氧化能力，慢縮氧化肌纖維會轉換成快縮糖解肌纖維。運動與補充蛋白質是增強肌肉氧化能力的兩種方法。相關研究，Maclnnis等研究從肌肉纖維中的檸檬酸合成酶活性與粒線體氧化磷酸化中，發現HIIT能增加年輕成人的肌肉氧化能力。另外也有研究健康人，發現補充蛋白質能夠減少因為肌肉少用而造成的肌肉氧化能力退化，且在配合運動後能增強粒線體酵素活性。本實驗雖然沒有從肌肉切片中觀察粒線體，但從EP組無氧閾值提升可推測中年肥胖者進行HIIT配合高蛋白飲食可增強骨骼肌的氧化能力，此肌肉切片需進一步研究。

　　​本實驗中，HIIT在有無搭配高蛋白飲食皆可提升中年肥胖者的最大運動能力與肌肉爆發力。其他研究顯示對於年輕運動員、成年肥胖者、冠狀動脈疾病與心臟疾病患者族群，HIIT也能提升心肺適能，與本實驗中年肥胖者的最大運動能力改善結果一致。本HIIT能增加肌肉力量應為在固定單車訓練，高強度採大的時候需要增加力量與速度，因此刺激運動神經系統而增加肌肉爆發力。其他研究也有相似結果，體重過重年輕男性、運動員及生活型態者久坐者的研究中，HIIT能提升肌肉量與肌肉爆發力。爆發力是非常重要的肌肉功能，可以很敏銳預測人體的活動功能。40歲後肌肉爆發力會明顯下降，比肌力與肌肉量衰退更快。結合本實驗建議HIIT雖為無氧訓練，在肌肉功能增強上仍為必要。
　　值得注意的是EP組沒有要求控制熱量，每日減少了8.8%熱量攝取，可能與高蛋白飲食增加飽足感有關。已有研究顯示在相同熱量設定下自由飲食種類的攝取，蛋白質比例高時吃的量會比較少。在本實驗中EP組經過飲食建議後，增加了蛋白質的比例並減少醣和脂肪的熱量比例。已知飲食中高飽和脂肪和再精緻碳水化合物會誘導發炎壓力和胰島素抗性。因此，改變飲食巨量營養素比例對EP組健康也應有幫助，需要進一步研究去確認探討。
 

結論
中年肥胖者進行運動搭配高蛋白飲食，而非只有單獨運動，能明顯增加無氧閾值及身體生理功能。建議採用HIIT搭配高蛋白飲食以改善中年肥胖者的生理功能表現。

 

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