运动与能量代谢调控研究进展

能量代谢不平衡已经成为世界性科技难题与热点。规律性运动可以改善机体的能量代谢， 但运动如何通过组织与器官实现改善脂肪代谢和能量代谢尚不明确。本文评述了运动与能量代谢研究领域的最新进展，主要包括不同运动方式对能量代谢的影响、运动与静息能量代谢、运动与骨骼肌代谢调节、运动与脂肪代谢调节等，提出了有关运动与能量代谢调控的研究思路。

一、导言

身体活动不足是现代生活方式中国民体质与健康状况下降的重要原因。2010年国民体质监测数据表明，1985~2010年青少年耐力素质持续下降，成年人肌肉力量、耐力、柔韧等运动能力不同程度降低。体育活动不足，缺乏身体活动已直接成为影响我国儿童及青少年生长发育、国民体质与健康的重大问题。体育活动是增加能量消耗的主要途径。因此，增加体育活动是提高健康水平的最积极/有效的生活方式。

虽然有关增加体育活动控制体重的研究已有大量报道，但有关体育活动对能量代谢的调节机制、体育活动对基础代谢率(Basal Metabolic Rate，BMR)的影响、不同体育活动方式对促进脂肪转化的效果与机制尚不清楚。因此， 探讨运动改善能量代谢的相关内在机制显得尤为重要。

二、不同运动方式对能量代谢的影响

有氧运动与力量运动(或抗阻力练习)是改善能量代谢常用和相对有效的运动方式。关于力量运动与减体重的量-效关系资料积累不多。尽管在运动时间相同情况下，力量运动或抗阻力练习在能量消耗与脂肪利用方面远逊于有氧运动，但是一次急性抗阻力练习后，可以使体内激素稳态环境改变，刺激增加新陈代谢和脂肪氧化；长期力量或抗阻力练习可以增加肌肉质量，引起一天内总能量消耗增加。 

三、运动与静息能量代谢

静息能量代谢是机体整体能量消耗的关键，具有相对广泛的健康积极效应。影响能量代谢的主要因素包括肌肉活动、精神活动、食物的特殊动力效应、环境温度。其中，肌肉活动对能量代谢的影响最为显著。目前，对于运动是否能改变静息能量代谢没有完全一致的结论。导致研究结果差异较大的原因可能与研究对象的初始体质水平、干预方式、干预时间长短等因素有关。AE和RE是否可以有效提高静息代谢的水平 进而改善缺乏身体活动导致的体质和健康问题尚不清楚。

四、运动与骨骼肌代谢调节

研究表明，运动提高基础代谢率的途径可能与骨骼肌肥大和生成有关，而雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)是其中一条极为重要的代谢通路。有氧和抗阻力训练对mTOR信号通路影响研究处于萌芽阶段，存在着许多尚需研究与探索的问题。

五、运动与脂肪代谢调节

PGC-1 是一类辅激活因子，可通过调控运动训练引起的线粒体生物合成增加、氧化磷酸化能力增强、毛细血管密度增加、氧化型肌纤维比例增多、白色脂肪棕色化等多个方面来调控能量代谢。

PGC-1调控白色脂肪组织的棕色化和热生成。脂肪组织分为白色脂肪组织(white adipose tissue，WAT)，棕色脂肪组织(brown adipose tissue，BAT)和浅棕色(米色)脂肪细胞。AE和RE均可能引起PGC-1，Irisin代谢通路的变化，但AE与RE的组合练习是否影响此代谢通路尚不可知；最大脂肪氧化强度(Fatmax)运动是否是动员PGC-1、Irisin代谢通路的有效方式也有待于深入研究。

六、运动与能量代谢调控研究思路

在基础研究的角度来看，应该围绕“运动、能量代谢稳态与调控”研究领域，在以下几个方面开展研究工作：

（1）不同运动方式对静息能量代谢率的影响。静息能量代谢占普通人能耗的70%~80%，在以往有关运动与能耗的研究中，多集中在运动过程中能量消耗的特点，而对于运动对静息能量代谢率的研究不多。不同运动方式、特别是力量练习对普通人群的静息能量代谢率影响效果及其机制并不清楚，有氧运动和力量练习相结合的运动方案是否能够在增加运动过程中能量消耗的基础上，通过增加静息能量代谢率提高总能量消耗，值得进一步探讨。

（2）运动对能量代谢稳态的影响。能量代谢平衡取决与能量摄入与效率两个方面，运动中的能量消耗能否与运动后的摄入达到新的稳态直接影响体育活动效果。鉴于运动对随后能量摄入和食欲的潜在影响，相关研究试图探讨其对能量代谢稳态的生理调节机制，及其在防控肥胖方面可能起到的作用。然而，相关研究结果并不一致。长期有氧训练和/或抗阻力训练对能量消耗和食欲的长期影响效果及其机制，需深入研究。

（3）最大脂肪氧化(Fatmax)运动强度的研究。体重降低、身体脂肪量减少同时也伴随着机体脂肪氧化水平降低，后者可能与减体重后“反弹(regain)”现象相关。运动减体重效果可能受脂肪氧化能力的影响，最大脂肪氧化速率在一定程度上反映机体最大氧化脂肪水平。确定最大脂肪氧化(Fatmax)运动强度对减少身体脂肪含量、建立慢病运动处方等具有重要意义，因此，急性或长期Fatmax运动强度对能量代谢(摄入与消耗)、减控体重的实证研究应当是今后一个时期的重点研究领域。 

（4）运动与脂肪代谢、骨骼肌代谢调节信号通路研究。运动与能量代谢调控研究主要集中在脂肪代谢和骨骼肌代谢调节相关的mTOR和PGC-1等信号通路。短期和长期有氧和/或抗阻力运动是否对人体脂肪和骨骼肌调节信号通路有影响？其内在机制是否与上述两条信号通路有联系？尽管基因敲除实验证实PGC-1在运动改善胰岛素抵抗(insulin resistance，IR)中发挥重要作用，但Irisin和PR(PRD1-BF1-RIZI homologous)域包含蛋白16(PRDM16)基因敲除实验和相关的原代脂肪细胞培养并未进行，难以说明能量代谢通路的唯一性。运动与脂肪代谢/骨骼肌代谢调节信号通路研究对探讨体育活动防控慢病机制具有重要作用。

七、小结 

综上所述，本文通过不同运动方式对能量代谢的影响、运动与静息能量代谢、运动与骨骼肌代谢调节、运动与脂肪代谢调节等方面，提出了有关运动与能量代谢调控的研究思路，但运动如何通过组织与器官实现改善脂肪代谢和能量代谢尚不明确。

文献来源：

田野, 赵杰修, 何子红, 等. 运动与能量代谢调控研究进展. 科学通报, 2015, 60: 3078–3086.