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運動訓練對荷爾蒙及免疫反應之影響

一、 運動訓練對荷爾蒙之影響

Elias 等 (2000) 對 7 名男性受試者進行最大運動測驗,發現瘦體素濃 度在運動後的30-120 分鐘內會下降到最低點。不過 Houmard, Cox, MacLean,

與 Barakat (2000) 以每天 75% V‧O2max 的腳踏車運動強度訓練 7 天,發現受 試者的瘦體素濃度未有改變,但胰島素敏感度有顯著改善。Ozcelik, Celik, Ayar, Serhatlioglu, 與 Kelestimur (2004) 檢測 14 名肥胖女性在經過最大運動 測驗及 12 週有氧運動訓練後,血漿中瘦體素濃度的變化情形。結果在最大

等 (1994) 招募 14 名健康坐式生活的男性作為受試者,從事每週 3 次、每 次 45 分鐘、強度為 70~80%最大心跳率的腳踏車運動,共進行連續 10 週。

結果顯示除了受試者的心肺功能有所提高之外,其淋巴細胞亞群 (lymphocyte subsets) 數目也有顯著地提升。

綜合上述文獻結果發現,長期規律的運動訓練對於免疫功能影響作用 目前仍不一致。一般學者認為,高強度的訓練可能會造成運動後免疫抑制 現象,這段期間免疫力下降,疾病感染機率提高;中等強度的運動則有助 於增強免疫功能 (Nieman, 1994) 。透過適當的運動訓練,可提高較佳的身 體適能,同時免疫功能產生適應後,有助於提升抵禦病源的能力。

第四節 減重對荷爾蒙與免疫反應之影響

一、 減重對瘦體素與胰島素敏感度之影響

陳元和與林正常(2004)分別對 25 名超重女性 (26.16 ± 2.04 kg·m-2) 進 行隨機分派為運動配合飲食控制組 (ED 組) 和單純運動組 (E 組) 。ED 組 從事每週 3 次、每次 30 分鐘的慢跑運動共 8 週,運動強度為最大心跳率的 50~70%,並配合每天 1405.50 ± 123.36 kcal 的飲食控制;E 組只進行慢跑運 動。實驗過程分別進行前、中、後測,結論在體重、腰臀圍比、體脂率等 肥胖相關指標均有顯著地下降,而 ED 組比 E 組有更佳的成效。兩組瘦體 素濃度均有明顯地下降,但在後測時有部分受試者的瘦體素濃度有回升現 象,作者推測可能在中測時脂肪量即有顯著下降,於是瘦體素濃度隨之降 低;而後瘦體素敏感度改善,所以瘦體素濃度才有回升現象。但其真正原 因仍須經由不同研究設計深入探討。

然而,卻有研究認為短期規律的運動訓練,瘦體素濃度未必會有改變。

Kraemer 等 (1999) 針對 16 名肥胖女性進行 9 週的有氧運動訓練,雖然平 均‧OV 2max 提升 12.29 %,但在 BMI 與體脂率皆未有顯著改變的情況下,

受試者瘦體素濃度亦沒有影響。學者們認為此現象有可能是受到運動的強

藥物 (sibutramine) 配合減少飲食,經過長達12週的時間後,78名受試者的 以節食為主的減重所帶來的負面效果 (Nieman 等, 1998; Scanga, Verde, Paolone, Andersen, & Wadden, 1998) 。

不過以上這些研究證實減去多餘的體重與脂肪, 確實能夠減少肥胖對

(growth hormone) 與皮質醇 (cortisol) 等等 (Gregoire, Smas, & Sul,

1998) 。其中瘦體素是近年來被認為影響肥胖的主要原因之一,且有調控免 疫系統的作用。在節食和過度飲食的情況下,瘦體素濃度會隨著脂肪量而 改變,並且參與各種免疫反應,諸如發炎作用、淋巴因子的製造、骨髓細 胞的增殖等等,另外有助於恢復節食帶來免疫功能抑制的現象,是體內營 養狀況與免疫功能的調節因子 (Martí, Marcos, & Martínez, 2001) ,如圖 2-4-1 所示:

圖2-4-1 瘦體素在不同飲食情況下的免疫反應調節 (Martí, Marcos, & Martínez, 2001) IL-6 是一種多重功能的細胞激素,可藉由免疫細胞、骨骼肌細胞與脂 肪細胞所分泌,除了誘導 B、T 細胞的成長及分化,也有調控其他細胞激素 的功能。Bastard 等 (2002) 調查 12 名肥胖受試者,發現其 IL-6 與胰島素 阻抗有正相關的關係存在,另外還會誘導肝臟中 CRP 的合成,是體內重要 的促發炎因子。而 Petersen 等 (2005) 將 rhIL-6 注入到第二類型糖尿病的 肥胖受試者體內後,明顯增進脂肪的氧化作用,並且降低了血漿中的胰島 素濃度,似乎有助於改善胰島素敏感度。IL-6 不僅在急性發炎階段有啟動 免疫反應機制的作用,對於肥胖者的體內慢性發炎情形,也是重要的調節 角色;然而,是否為改善胰島素敏感度的主要因素,目前仍未有研究能釐

清其作用機制,需要不同的研究設計來證實 IL-6 所具有的各種功能。

TNF-α 主要由巨噬細胞 (macrophage) 分泌,發炎初期會導致白血球的 聚集,並具有活化巨噬細胞和嗜中性球的功能,對早期的免疫反應相當重 要。Miyazaki, Pipek, Mandarino, 與 DeFronzo (2003) 比較第二類型糖尿病 患者與一般肥胖者的 TNF-α、胰島素阻抗及血糖值等關係,發現 TNF-α 和 血糖及胰島素濃度呈正相關現象;但與一般肥胖者比較,認為糖尿病患者 胰島素阻抗的惡化不是由於高濃度的 TNF-α 所引起,可能是來自血糖或胰 島素過高的情形所導致。然而,Botion, Brasier, Tian, Udupi, 與 Green ( 2001) 利用老鼠觀察 TNF-α 對脂肪代謝的作用,結果顯示 TNF-α 會增加脂肪組織 分解,提高血液中游離脂肪酸 (free fatty acid, FFA) 的濃度,進而間接增加 胰島素阻抗的情形。TNF-α 對血糖吸收能力與脂肪分解可能有部分影響,

但真正的機轉仍須進一步研究。

IL-6 和 TNF-α 除了是體內免疫反應的重要指標之外,同時對脂肪組 織、荷爾蒙與其他細胞激素都有互相調節的關係存在。然而目前研究結果 尚未一致,當中交互作用的機轉需要更進一步探討。

第五節 減重後保留效果之探討

減重固然對於人體健康有正面助益,但多數減重者經常無法維持減下 的體重,容易發生復胖的情形。National Institutes of Health [NIH] (1993) 指 出減重後約有三分之二的人體重在 1 年內會再度回升,而幾乎所有人會在 5 年內回復到原有的體重。林作慶與傅正思(2005)整理文獻後提出復胖的 原因不外乎包括:使用不正確的快速減肥法、溜溜球效應 (Yo-Yo effect) 、 減肥方法中沒有包含運動。以上三點與前文所述對照,也同樣證實以節食 為主的快速減重法即使在短時間內達到體重下降效果,卻無法長期維持,

並且有免疫功能低下的現象。

French 等 (1997) 在 1986~1992 年之間針對 33834 名女性的體重與身 體健康狀態作縱貫性的研究,結果發現當體重的變異率 (weight variability) 越大時,罹患慢性疾病的機率也越高,其中以糖尿病、心肌梗塞和中風為 最常見的疾病。另外有學者針對 114 位停經後的婦女進行問卷調查,檢測 過去 20 年來減重重量、減重次數與免疫功能之關聯。結果發現減重超過 10 磅的婦女,其自然殺手細胞的毒殺作用 (cytotoxicity) 顯著低於減重未超過 10 磅者;減重次數愈多的婦女 (0 次、1 次、2-4 次, ≧5 次) ,NK 細胞的 毒殺作用也會隨之減低;另外,在維持固定體重 (weight stability) 時間愈長 的情況下,NK 細胞的毒殺作用則呈現增加的現象 (Shade 等, 2004) 。從這 些文獻可以得知,體重的來回變動對於人體健康確實有不良的影響,對於 想要減重者來說,長期性維持減下的體重,是減重計畫中不可或缺的進階 目標。因此,採用有氧運動作為減重方式,應能更有效幫助能量消耗,且 有助於體重的維持。在減重計畫結束後,若暫時性停止運動習慣,是否也 會對免疫功能造成另一波的改變,也是目前仍然未知的問題。

第六節 本章總結

第參章 研究方法與步驟

第一節 受試者

本研究招募 54 名中原大學學生參與減重介入計畫,並且以完成全程的 22 人為受試者,探討連續 12 週之有氧運動對其減重成效與體內荷爾蒙濃度 及免疫反應之影響。每一位受試者在實驗前皆詳細閱讀與瞭解受試者須知 的內容,並且填具參與實驗同意書(附錄一),確認願意遵守實驗情境條件 之規範及填寫健康情況調查表(附錄二),以做為實驗過程控制的參考。

第二節 實驗設計

一、 自變項

受試者於 12 週內從事 18 次、每次 50 分鐘的有氧運動,內容包括 10 分鐘熱身運動與 40 分鐘的主要活動,並在最後進行伸展緩和運動。受試者 平日需佩戴計步器記錄每日步數。

二、 依變項

(一) 身體組成:包括體重、體脂率、體脂重、身體質量指數。

(二) 荷爾蒙:以瘦體素濃度和胰島素敏感度為觀察指標。

(三) 免疫反應:包括白血球總數、細胞激素濃度 (IL-6、TNF-α) 。

第三節 實驗日期

本研究於中華民國 98 年 3 月 11 日起進行相關測試。

一、 前測:98 年 3 月 11 日上午 9 時至 12 時。

二、 12 週有氧運動:自 98 年 3 月 11 日至 6 月 2 日,共計 12 週。

三、 後測:98 年 6 月 3 日上午 9 時至 12 時。

四、 保留測驗:98 年 6 月 24 日上午 9 時至 12 時。

第四節 實驗地點

一、 本研究之身體組成檢測於中原大學健康中心門口進行。

二、 減重課程於中原大學體育館進行。

三、 血糖、瘦體素、胰島素、白血球總數與細胞激素檢測於台北邱內 科核醫部暨立人醫事檢驗所進行相關分析工作。

第五節 實驗流程

圖3-5-1 實驗流程 提出研究問題

相關文獻蒐集與整理

招募受試者

前測部分

減重成效佳組 減重成效差組

後測部分

資料處理與分析 有氧運動減重計畫

保留測驗

第六節 實驗儀器

一、 體脂計 Karada Scan,CMRON,HBF-355。日本製。

二、 Pedometer 健身計步器,液晶電子數字顯示計步器。台灣製。

三、 血液常規檢查機 CBC,SYSMEX,KX-21N。日本製。

四、 微量吸取器,GILSON,P5、P100、P200、P1000。法國製。

五、 微電腦高速冷凍離心機,HETTICH,MIKRO 22R。德國製。

第七節 實驗方法與步驟

一、 受試者的實驗說明與準備

在進行前測之前,先召開說明會向受試者講解實驗目的、實驗流程、

以及簽署同意書。接著在早上9 點至 12 點期間進行前測部分,包括身體組 成、抽血,並且領取計步器作為每日活動量依據。

二、 身體組成之測量

以體脂計 Karada Scan 測量受試者之身體組成,包括體重、體脂率。所 得數據立刻以記錄表進行記錄,以便進行身體組成之相關分析。

三、 血液樣本的採集與處理

血液樣本之採集由合格的醫護人員來執行,採坐姿方式於橈骨靜脈處 抽血 20 ml。其中所抽之血液置於內含抗凝血劑 (heparin) 的試管中,並立 即將試管放置在低溫的保溫箱中,當天以離心機 490 G 分離出血漿

(plasma) ,將其抽取出後保存於-80℃的冰箱中,以便事後進行各項免疫與 生化值之分析。進行抽血之前,受試者需空腹至少四小時以上。

四、 白血球數目的分析

將 置 放 於 抗 凝 血 劑 試 管 中 的 血 液 , 使 用 Sysmex 牌 K 4500 型

( 日 本 製 ) 生 化 分 析 儀 為 分 析 工 具 , 利 用 電 阻 法 算 出 血 液 中 白 血

( 日 本 製 ) 生 化 分 析 儀 為 分 析 工 具 , 利 用 電 阻 法 算 出 血 液 中 白 血

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