阻力訓練與有氧運動的訓練量對身體組成與脂肪激素的影響

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(1)國立臺灣師範大學運動與休閒學院體育學系博士學位論文. 阻力訓練與有氧運動的訓練量對身體組成與脂肪激素的影響. 研究生：陳奐杰指導教授：謝伸裕共同指導：陳榮邦. 中華民國 107 年 7 月中華民國臺北市.

(2) 阻力訓練與有氧運動的訓練量對身體組成與脂肪激素的影響 2018 年 7 月研究生：陳奐杰指導教授：謝伸裕共同指導：陳榮邦摘要前言：脂肪激素在人體健康上扮演重要角色，因而受到重視。過去研究已探討阻力訓練與有氧運動對脂肪激素的影響，但將訓練量加以定量的研究極少，且造成二種運動模式有所差異的相關生理機轉亦尚未明朗。目的：探討不同訓練量的阻力訓練與有氧運動對身體組成和脂肪激素的影響。方法：53 名沒有運動習慣的中年肥胖男性 (30-44 歲) 配對後隨機分成 5 組，分別為高阻力組 (HRT)、低阻力組 (LRT)、高有氧組 (HAE)、低有氧組 (LAE) 與控制組 (CON)，以 WER 法定量不同運動模式的訓練後，分別以不同的訓練量進行阻力訓練或有氧運動，訓練期 8 週，每週 3 次；控制組維持日常生活即可。阻力訓練包含胸部水平推舉、捲腹、腿部推舉與肱二頭肌彎舉等 4 個動作，有氧運動則以跑步進行。每 4 週檢測身體組成與採集血液。分析指標為身體組成（體重、BMI、腰臀圍、肌肉量、脂肪量、體脂率、去脂體重、肌肉脂肪比）、脂肪激素（脂締素、瘦體素與 C 反應蛋白）、冠心病相關因子（總膽固醇、三酸甘油脂、高密度脂蛋白膽固醇）與肌肉合成激素（生長激素、1 型類胰島素生長因子、睪固酮、胰島素）。統計方法以混合設計二因子變異數分析和 LSD 法進行訓練時間與運動模式的考驗，顯著水準訂為 p <.05。結果：身體組成方面，HAE、LAE 的體重顯著下降，且 HAE 的改變量顯著高於 CON；LRT、HAE、LAE 的 BMI 顯著下降。所有運動組的腰圍、臀圍皆顯著下降，且改變量都顯著高於 CON。LRT、HAE 的體脂率、脂肪量顯著下降，肌肉脂肪比則顯著上升，且兩組的改變量均顯著高於 CON。HAE、LAE 的組織量顯著下降，且 HAE 的改變量顯著高於 CON。肌肉量、去脂體重與骨礦含量沒有變化。脂肪激素方面，HRT 的脂締素濃度在四週和八週後顯著下降。LRT 與 HAE 訓練後的瘦體素濃度明顯下降，且 HAE 對瘦體素濃度的改善較佳，C 反應蛋白則沒有變化。冠心病因子和肌肉合成激素不 iii.

(3) 受訓練時間和運動模式的影響。結論：中年肥胖男性在八週訓練後，有氧運動和阻力訓練均有改善身體組成的效果，其中以高訓練量的有氧運動效果為最佳。同樣的，高訓練量的有氧運動對瘦體素的改善亦最大，可以作為設計運動處方的考量，而高訓練量的阻力運動可能導致脂締素濃度下降，坐式生活者進行阻力訓練應以低訓練量為適宜。. 關鍵詞：脂肪組織、阻力訓練、有氧運動、訓練量. iv.

(4) The effects of resistance and aerobic training volume on body composition and adipokines July, 2018 Author: Chen, Huan-Chieh Advisor: Hsieh, Shen-Yu Co-Advisor: Chan, Wing-Pang Abstract Introduction: Adipokines got attention because it play an important role in human health. Past research has explored the impacts of resistance training (RT) and aerobic exercise (AE) on adipokine. However, quantitative research for the training volume of these two training types is limited. Also, mechanisms of training-induced physiological adaptation between RT and AE are not yet clear. Purpose: To examine the effects of different RT and AE training volumes on body composition and adipokines. Methods: Fifty-three (53) middle-aged obese men (30-44 yr) were paired and randomly assigned into 5 groups, including HRT, LRT, HAE, LAE and CON. The Work Endurance Recovery (WER) method was used to quantify exercise volume for different modes of exercise training. The subjects were trained by RT or AE with high and low training volume respectively for eight weeks, three times per week. The subjects in the CON group were asked to maintain sedentary lifestyle. The RT training movements included chest press, arm curl, leg press and abdominal curl. For the AE training group, subjects were trained by jogging. Blood samples and body composition data were collected every four weeks for subsequent analysis. The analysis included adipokines, body composition, coronary heart disease factors and muscle synthesis hormones. A mixed design two way ANOVA with LSD post hoc test were used to compare the differences with training time points and exercise types. The significant level was set at p <.05. Results: On body composition, body weight of HAE and LAE decreased significantly, and the percentage difference of HAE was significantly higher than that of CON. BMI of LRT, HAE and LAE decreased significantly. The waist and hip circumferences of all exercise v.

(5) groups decreased significantly, and the percentage difference was significantly higher than CON. Body fat percentage and fat mass of LRT and HAE decreased significantly, and muscle-fat mass ratio increased significantly, and the percentage differences in both groups were significantly higher than CON. The tissue mass of HAE and LAE decreased significantly, and the percentage difference of HAE was significantly higher than CON. There was no change in muscle mass, fat-free weight and bone mineral content. In terms of adipokine, the concentration of adiponectin in HRT decreased significantly after four and eight weeks of training. The concentration of leptin in LRT and HAE decreased significantly after training, and the percentage difference of leptin in HAE was favorably better than that of LRT. C-reactive protein did not change. Coronary heart disease factors and muscle synthetic hormones were not affected by either different training durations or exercise types. Conclusions: Following eight weeks of training, middle-aged obese men have significant improvements on body composition in both aerobic exercise and resistance training groups. Specifically, high training volume aerobic exercise can bring more beneficial impacts than the other training modes. As to blood adipokines, high training volume aerobic exercise had the greatest improvement in leptin, which can be considered as exercise prescriptions. The high training volume resistance exercise induced a decreased in blood adiponectin. Therefore, resistance training with low training volume could be an ideal exercise model for sedentary obese population.. Key words: adipose tissue, resistance training, aerobic exercise, training volume. vi.

(6) 謝誌時光飛逝，長達九年的博士班生活即將畫下休止符。在師大求學的日子，我感到萬分的幸福與幸運。回首來時路，這將是我的人生中ㄧ段重要且精彩的回憶。在許多的歡笑快樂與挫折失敗中，ㄧ路跌跌撞撞，也終於完成重要的人生階段。博士班學業與論文得以完成，要感謝的人實在太多。指導教授謝伸裕老師，在碩、博士班期間的悉心指導與照顧，扮演著嚴格卻又慈祥的角色。老師在學術與做人處世的嚴謹，都是我學習的典範。共同指導教授陳榮邦老師，在實驗過程中給予無數的支援與協助。老師總是親切的關心，讓我在煎熬中獲得繼續向前的動力。口試委員方進隆老師、王鶴森老師、林嘉志老師、劉燦宏老師，在實驗設計與論文寫作上給予許多建議與指正，使我的論文更加完整。師長們不只是指導我的論文，還有許多特質與為人處事的態度讓我獲益匪淺。師長們總是以身作則，可以跟隨著師長們學習，我感到非常榮幸，如同站在巨人的肩膀上，讓我學習到最重要的精神與態度。老師們辛苦了，謝謝老師！研究過程中，受試者義不容辭的賣力配合。龜山運動中心武德學長、體適能中心衍宏學長、萬芳醫院綉卿、國綱、盈均給予強而有力的幫忙。還有許多曾經對我說加油的人，ㄧ句微不足道的加油總是使我心懷感恩並更有動力。感謝上天，讓我的人生中出現這些人，謝謝！長年的在外求學與工作，甚少返家。感謝大哥力元、大嫂愛舒分擔家中事務，減輕父母辛勞，讓我可以安心的在異地求學。感謝我的太太瑩芳，我的人生中最重要的伴侶，給我無數的實質上與心靈上的支持和鼓勵，讓我可以無後顧之憂。最後，感謝我的父母親。小時候牽著我往前走，長大後陪著我往前走，總是無怨無悔的付出，總是給我無數的支持與鼓勵。千言萬語難以表達內心的感激，僅以此論文獻給我最敬愛的父母。. 陳奐杰謹誌於國立台灣師範大學體育學系中華民國 107 年 7 月. vii.

(7) 目. 次. 口試委員與系主任簽字之論文通過簽名表..............................................................................i 論文授權書................................................................................................................................ii 中文摘要...................................................................................................................................iii 英文摘要.....................................................................................................................................v 謝誌..........................................................................................................................................vii 目次.........................................................................................................................................viii 表次............................................................................................................................................xi 圖次........................................................................................................................................xiii. 第壹章緒論.......................................................................................................1 一、前言..............................................................................................................................1 二、研究問題.......................................................................................................................6 三、研究目的.......................................................................................................................6 四、研究假設.......................................................................................................................7 五、研究範圍與限制...........................................................................................................7 六、研究的重要性...............................................................................................................7 七、名詞操作性定義...........................................................................................................8. 第貳章文獻探討.............................................................................................10 一、脂肪激素的生理功能.................................................................................................10 二、有氧運動與脂肪激素.................................................................................................13 三、阻力訓練與脂肪激素.................................................................................................17 viii.

(8) 四、阻力訓練與肌肉合成.................................................................................................19 五、本章總結.....................................................................................................................23. 第參章研究方法.............................................................................................24 一、研究對象.....................................................................................................................24 二、實驗設計.....................................................................................................................24 三、實驗方法.....................................................................................................................25 四、統計分析.....................................................................................................................31. 第肆章結果.....................................................................................................32 一、受試者的分組與基本資料.........................................................................................32 二、身體組成的比較.........................................................................................................32 三、脂肪激素的比較.........................................................................................................41 四、冠心病因子的比較.....................................................................................................42 五、肌肉合成激素的比較.................................................................................................44 六、飲食調查的分析.........................................................................................................46. 第伍章討論.....................................................................................................47 一、運動模式與訓練時間對身體組成的影響.................................................................47 二、運動模式與訓練時間對脂肪激素的影響.................................................................50 三、運動模式與訓練時間對冠心病因子的影響.............................................................52 四、運動模式與訓練時間對肌肉合成激素的影響.........................................................55 五、結論與建議.................................................................................................................57. ix.

(9) 引用文獻.............................................................................................................60 附錄一受試者同意書...........................................................................................................73 附錄二人體研究倫理委員會核准函...................................................................................81 附錄三最大與 70%的肌力測驗紀錄表...............................................................................82 附錄四最大與 70%的有氧測驗紀錄表...............................................................................83 附錄五血液分析項目的 QC 表現…....................................................................................84 附錄六三日飲食調查表.......................................................................................................85 個人小傳...................................................................................................................................86. x.

(10) 表. 次. 表 1 單次運動對脂締素的效果............................................................................................14 表 2 長期訓練對脂締素的效果............................................................................................14 表 3 單次運動對瘦體素的效果............................................................................................15 表 4 長期訓練對瘦體素的效果............................................................................................15 表 5 單次運動對 CRP 的效果................................................................................................16 表 6 長期訓練對 CRP 的效果................................................................................................16 表 7 阻力訓練對脂締素的效果............................................................................................17 表 8 阻力訓練對瘦體素的效果............................................................................................18 表 9 阻力訓練對 C 反應蛋白的效果....................................................................................18 表 10 阻力訓練的訓練目標與變項之間的關係..................................................................23 表 11 實驗設計與分組..........................................................................................................26 表 12 分組與基本資料表......................................................................................................32 表 13 訓練時間與運動模式對體重的影響..........................................................................33 表 14 訓練時間與運動模式對 BMI 的影響..........................................................................34 表 15 訓練時間與運動模式對腰圍的影響..........................................................................34 表 16 訓練時間與運動模式對臀圍的影響..........................................................................36 表 17 訓練時間與運動模式對腰臀圍比的影響..................................................................37 表 18 訓練時間與運動模式對肌肉量的影響......................................................................37 表 19 訓練時間與運動模式對體脂率的影響......................................................................38 表 20 訓練時間與運動模式對脂肪量的影響......................................................................38 表 21 訓練時間與運動模式對組織量的影響......................................................................39 表 22 訓練時間與運動模式對去脂體重的影響..................................................................40 表 23 訓練時間與運動模式對肌肉脂肪比的影響..............................................................40 xi.

(11) 表 24 訓練時間與運動模式對脂締素的影響......................................................................41 表 25 訓練時間與運動模式對瘦體素的影響......................................................................42 表 26 訓練時間與運動模式對 C 反應蛋白的影響..............................................................42 表 27 訓練時間與運動模式對總膽固醇的影響..................................................................43 表 28 訓練時間與運動模式對 HDL-C 的影響.....................................................................43 表 29 訓練時間與運動模式對三酸甘油脂的影響..............................................................44 表 30 訓練時間與運動模式對生長激素的影響..................................................................44 表 31 訓練時間與運動模式對 IGF-1 的影響.......................................................................45 表 32 訓練時間與運動模式對睪固酮的影響......................................................................45 表 33 訓練時間與運動模式對胰島素的影響......................................................................46 表 34 飲食調查的分析..........................................................................................................46. xii.

(12) 圖. 次. 圖一脂肪過多位於代謝疾病和心血管異常的中心位置.....................................................2 圖二多樣的脂肪衍生因子影響心血管.................................................................................3 圖三實驗流程圖...................................................................................................................25 圖四胸部水平推舉...............................................................................................................28 圖五腿部推舉.......................................................................................................................28 圖六檢測時間點...................................................................................................................29 圖七 DXA 檢測身體組成......................................................................................................31 圖八採血...............................................................................................................................31 圖九訓練時間與運動模式對腰圍的響...............................................................................35 圖十訓練時間與運動模式對臀圍的影響...........................................................................36. xiii.

(13) 第壹章. 緒論. 一、前言時代變遷，現代人生活於便利的環境。雖然科技進步使生活更加舒適方便，但同時也導致運動不足 (hypokinetic) 及坐式生活 (sedentary lifestyle) 的人口大幅提升，並衍生許多文明病。缺乏身體活動使能量的消耗與攝取之間形成不平衡，多餘的熱量以脂肪形式囤積於人體，進而形成肥胖。肥胖不僅影響到外型，更是造成許多疾病的主要因素，不應輕視。國人十大死因中，有多項疾病與肥胖有關聯，如心血管疾病、糖尿病與高血壓等（行政院衛生署，2013）。過去研究顯示肥胖是血脂異常、胰島素阻抗與動脈粥狀硬化等慢性疾病的中心角色（圖一）。國際上許多重要組織均宣導肥胖的危險性，美國心臟協會 (American Heart Association, AHA) 指出肥胖為冠心病的主要危險因子 (Eckel & Krauss, 1998)。另外，美國運動醫學會 (American College of Sport and Medicine, ACSM) 的立場聲明中亦提到肥胖為心血管疾病重要的危險因子之ㄧ，其他危險因子為年齡、家族病史、吸菸、高血壓、血脂、血糖異常及坐式生活 (ACSM, 2006)。事實上，肥胖在本質上即為一種疾病，肥胖者身上具有低程度的全身性慢性發炎，而持續的發炎反應將逐漸導致慢性疾病形成。因此，肥胖對人體健康是不利的，肥胖者應改善生活方式並增加身體活動，不僅有益生理的健康，且對心靈福祉的層面也有所益處。冠心病的危險因子中，血脂異常其中重要的一項，包含總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇 (low-density lipoprotein cholesterol, LDL-C) 與高密度脂蛋白膽固醇 (high-density lipoprotein cholesterol, HDL-C)。HDL-C 一般又被稱作”好的膽固醇”，因能將脂質自血管中運送至肝臟而具有保護心血管的作用。在人體中的正常值在 40 mg/dl 以上，若低於此數值則為血脂異常。反之，HDL-C 的濃度高於 60 mg/dl，ACSM 的準則中列為得到一個好的因子，可以抵銷一個心血管危險因子，由此可見其重要性。身體組成與人體健康有莫大的關係，過去的觀念通常認為身體組成是脂肪與非脂肪 (lean) 的成份，但現在的觀念普遍已經逐漸調整為脂肪與肌肉 (muscle) 所佔的比例， 1.

(14) 且也關心這些組織在身體的分佈狀況。事實上，若只在乎體脂肪，反而易於忽略許多其他身體組成的重要因子，例如：肌肉量是基礎代謝率的關鍵 (Pratley et al., 1985)、骨礦含量與骨質疏鬆有密切相關 (Marshall, Johnell, & Wedel, 1996)、脂肪的分佈情形是否堆積在腹部，而形成內臟脂肪過高 (Fontana, Eagon, Trujillo, Scherer, & Klein, 2007) 等，這些狀況其實都與健康息息相關。. 肥胖心血管疾病. 胰島素阻抗. 脂肪過多. 粥狀動脈栓塞. 內皮功能異常發炎反應. 圖一. 脂肪過多位於代謝疾病和心血管異常的中心位置. 參考自 Fruhbeck, G. (2007). Vasoactive factors and inflammatory mediators produced in adipose tissue. In G. Fantuzzi, & T. Mazzone (Eds.), Adipose tissue and adipokines in health and disease. Totowa, NJ: Humana Press. 脂肪激素 (adipokines) 在人體中扮演的角色對健康層面影響甚大，主要為其調節與作用的範圍廣泛，因而成為近年來研究的熱門議題 (Cinti, 2007)。廣義來說，由脂肪組織所衍生的相關因子統稱為脂肪激素，其中包括細胞激素、生長因子及由脂肪細胞分泌或產生的蛋白質、激素或其他分子。在目前脂肪組織已被視為多功能且非常活躍的器官，其作用除了儲存脂肪與作為能量來源外，更重要的是具有分泌和表現 50 個以上與人體代謝有關的激素 (Rokling-Andersen et al., 2007)，而這些激素大部份皆對心血管具有直接或間接的作用（圖二）。由此可見，脂肪激素不僅在疾病的發展上具重要的調節功能，更加說明肥胖與心血管疾病密不可分。綜合上述，脂肪激素與冠心病因子對人體健康都有重要的影響。 2.

(15) 粘著分子. 瘦體素. 補體因子. 單核球趨化蛋白-1. IL-10 / IL-8. 阻抗素. IL-6 TNF-α. 內臟脂肪素. 胞漿素原活化抑制劑-1. 類胰島素生長因子-1. 血管內皮生長因子. C 反應蛋白飢餓素. 血清澱粉樣蛋白 A 脂締素. 其他. 血管收縮素原脂締素. 圖二. 多樣的脂肪衍生因子影響心血管. 參考自 Fruhbeck, G. (2007). Vasoactive factors and inflammatory mediators produced in adipose tissue. In G. Fantuzzi, & T. Mazzone (Eds.), Adipose tissue and adipokines in health and disease. Totowa, NJ: Humana Press. 脂肪激素以內分泌 (endocrine)、旁分泌 (paracrine)、自體分泌 (autocrine) 和近分泌 (juxtacrine) 等不同模式作用，而其衍生物並結合許多的生物訊息路徑，進而影響人體。然而，這些脂肪激素訊息傳遞路徑和作用與其特性皆不相同 (Fruhbeck, 2007)。因此，脂肪組織在分泌與免疫的功能上，其重要性也許比能量代謝更應值得注意 (Halberg, Wernstedt-Asterholm, & Scherer, 2008; Wozniak, Gee, Wachtel, & Frezza, 2009)。目前的研究認為脂肪激素與發炎反應息息相關，而缺少運動或坐式生活導致肥胖與大量脂肪堆積，促使脂肪激素表現更為活躍（脂締素濃度下降，瘦體素、C 反應蛋白濃度上升）並刺激人體全身性發炎反應，長期累積下最終形成胰島素阻抗、內皮功能異常、斑塊不穩定或破裂、動脈粥狀硬化等疾病 (Kaplanski, Marin, Montero-Julian, Mantovani, & Farnarier, 2003)。因此，脂肪激素的相關研究極為重要。本研究中主要探討的脂肪激素 3.

(16) 為脂締素 (adiponectin)、瘦體素 (leptin) 與 C 反應蛋白 (C-reactive protein, CRP)，而這三者皆是與肥胖及慢性發炎有強烈連結的脂肪激素。過去研究顯示，脂締素為對人體有正面作用的脂肪激素，對於心血管具有保護作用，有對抗冠心病的效用 (Kobayashi et al., 2004)。因此，健康者的脂締素濃度高於不健康者。另一方面，瘦體素對心血管疾病的發展呈現負面作用。當體內濃度增加時，誘發動脈粥狀硬化，阻抗一氧化氮 (NO) 並造成內皮功能失調。因此，健康者的瘦體素濃度低於不健康者。CRP 為預測心血管疾病的獨立因子，在臨床上有其重大意義。研究指出安靜態的 CRP 濃度上升，與心血管疾病、缺血性中風、高血壓和頸動脈病變有關，濃度大於 3.0 mg/dl 即屬於高風險 (Luc, Bard, ＆ Juhan-Vague, 2003; Sesso, Wang, Buring, Ridker, & Gaziano, 2006)。運動與脂肪激素的關係，在過去雖有許多研究探討，但目前仍尚未定論。然而，儘管研究結果雖不一致，但大致上已可整理出一些趨勢。在脂締素方面，肥胖者、年齡較長者及患有疾病的病人其濃度較低，而經規律運動訓練後可以提升脂締素濃度 (Bruun, Helge, Richelsen, & Stallknecht, 2006; Kondo, Kobayashi, & Murakami, 2006)，但單次運動似乎不會誘發脂締素的反應 (Kraemer et al., 2003; Ferguson et al., 2004)。另外，對健康者而言，運動訓練雖然可以減少體脂肪量，但對脂締素沒有明顯效果 (Blüher et al., 2006; Rosenbaum et al., 2007)。在瘦體素方面，短時間運動 (<45 分鐘) 對於瘦體素沒有急性效果 (Jamurtas et al., 2006)，但若延長運動時間則可能因大量動員脂肪為能量而對瘦體素有所影響。體內瘦體素的濃度下降，主要因素為體脂肪含量下降 (Kraemer et al., 2002)。由上述可見，這些脂肪激素皆與體脂肪有重要關聯，若脂肪激素要達到正面調控，則必須動員脂肪為能量，並改善身體組成，同時也必須考量到個別的適應情況。過去研究大部份以有氧運動作為運動介入，探討其對脂肪激素的影響，長期的有氧運動介入可以改善體脂肪與 BMI，因而達到正面的調控。阻力訓練 (resistance training, RT) 已被發現有許多益處，包括肌肉量增加與肌肉肥大、減少體脂肪，以及改善脂質代謝，進而改善心血管功能並減少冠心病危險因子 (Fleck, 1988; Goldberg, 1989)。另外，阻力訓練亦可增加胰島素敏感度 (Miller, Sherman, & Ivy, 1984) 與增加骨質密度 4.

(17) (Layne & Nelson, 1999)。综合這些效果，阻力訓練不僅適合對雕塑外觀體型有所幫助，更重要的是對慢性疾病具有預防或改善的效果。在能量利用方面，研究亦證實阻力訓練的效果並不亞於有氧運動，更能提升總代謝量與基礎代謝率 (Dolezal & Potteiger, 1998; Hunter, Wetzstein, Fields, Brown, & Bamman, 2000)。基於阻力訓練有眾多好處，因而學者也著手研究阻力訓練對脂肪激素的影響。雖然與有氧運動相較，阻力訓練的研究較少，但研究結果已顯示阻力訓練對脂肪激素的調控有正面效果。更進一步的比較阻力訓練與有氧運動的研究中發現，脂肪激素似乎對阻力訓練較為敏感。Varady, Bhutani, Church, 與 Phillips (2010) 的研究中指出阻力訓練對脂締素的反應較佳，但其原因尚不清楚。從事規律阻力訓練者進行單次的阻力訓練，其脂肪激素濃度有正面的調控，但沒有運動習慣者則沒有變化，由此可見規律性阻力訓練可以改善脂肪激素。Donges, Duffield, 與 Drinkwater (2010) 的研究進行 10 週的阻力訓練和有氧訓練，結果顯示兩組的 CRP 均下降，而阻力訓練的效果更優於有氧運動，作者並推測阻力訓練的肌肉合成路徑與 CRP 反應有關。CRP 在心血管疾病上是強力的預測指標，阻力訓練的 CRP 濃度下降顯示對心血管方面有良好的保護作用，而其較有氧運動有更佳效果的原因則應做更進一步的研究加以探討。另外，Ogawa, Sanada, Machida, Okutsu, 與 Suzuki (2010) 的研究結果顯示阻力訓練有助於減少發炎反應，並解釋阻力訓練造成的肌肥大可能與發炎反應的指標物有關。部分研究著重於比較阻力訓練與有氧運動的差異，藉由操控運動的組成要素（如不同的運動強度、組數、訓練重量、運動持續時間等）進行研究，但過程中可能忽略不等量的現象。舉例來說，探討不同訓練重量對脂肪激素的影響時，高負荷與低負荷的訓練也許即不等量，因此研究結果的解釋未必完善。再者，阻力訓練與有氧運動要加以定量並比較有其困難度，且探討脂肪激素的研究中少有針對訓練量加以探討。鑒於此，本研究擬以定量後的訓練量作為主要因子，觀察不同訓練量對脂肪激素的影響，有助於釐清阻力訓練與有氧運動的組成要素是否具有影響性，亦或訓練量達到某一閾值即可影響脂肪激素的調控。. 5.

(18) 二、研究問題在比較阻力訓練與有氧運動對脂肪激素影響的研究中，有些研究結果宣稱阻力訓練的效果較佳，但目前仍不清楚為何阻力訓練的效果優於有氧運動，需要更多的證據加以探討。目前少有研究針對阻力訓練與有氧運動的訓練量進行探討，若能更清楚訓練量對脂肪激素的影響，運動處方的設計可以更多元。再者，以定量進行兩種運動，則可確認運動模式是否為調控脂肪激素的主要影響因子。因此，本研究針對不同運動模式（阻力訓練、有氧運動）進行不同訓練量（高、低）之訓練，以釐清運動模式及其訓練量對脂肪激素的影響。另外，阻力訓練與有氧運動對脂肪激素的影響有所差異，而其生理機轉尚未明朗。本研究考量兩種運動模式的特性，判斷身體組成的變化可能為脂肪激素調控的起點，並假設身體組成的改善愈大，進而使脂肪激素調節效果較好。一般而言，規律阻力訓練造成肌肉量顯著增加，而規律有氧運動則使脂肪量顯著減少。因此，本研究擬於比較身體組成變化對脂肪激素的影響。藉由不同訓練量，以兩種運動模式進行八週訓練使其誘發的身體組成達不同程度的改變，有助於解釋身體組成的變化與脂肪激素的關係。承上所述，藉由身體組成的變化與脂肪激素的相關性，可以釐清阻力訓練與有氧運動的部份機轉。若結果符合預期之假設，脂肪激素對阻力訓練較為敏感，則可再進一步檢測與肌肉合成有關的主要激素，包括生長激素、1 型類胰島素生長因子、睪固酮與胰島素，以解釋脂肪激素調控的部份機轉與代謝路徑。. 三、研究目的（一）探討阻力訓練與有氧運動對身體組成的影響（二）探討阻力訓練與有氧運動對脂肪激素的影響（三）探討阻力訓練與有氧運動對冠心病因子的影響（四）探討阻力訓練與有氧運動對肌肉合成激素的影響. 6.

(19) 四、研究假設（一）阻力訓練與有氧運動對身體組成、脂肪激素、冠心病因子與肌肉合成激素的變化有差異，阻力訓練的改善效果優於有氧運動。（二）不同訓練量對身體組成、脂肪激素、冠心病因子與肌肉合成激素的變化有差異，高訓練量的正面調控效果優於低訓練量。. 五、研究範圍與限制本研究以沒有運動習慣的中年肥胖者為研究對象，且實驗設計亦以此族群為考量。脂肪激素受到許多因素影響，包括個體的健康狀況與研究者的實驗設計等，因此本研究的結果若推論至其他的族群可能會有些許誤差。另外，由於研究對象必須參與運動訓練，且避免脂肪激素的濃度受到個體服用藥物所影響，研究對象必須以健康成人為主，並排除服用藥物者。實際上調查研究對象有無慢性疾病（心血管疾病、代謝症候群、高血壓與糖尿病等）實屬困難，本研究的受試者均為自述其身體健康，且沒有服用慢性疾病之藥物。. 六、研究的重要性由於脂肪激素在人體健康上扮演重要角色，且與慢性疾病的發展有強烈相關性，因此近年來受到學者的關注並大量研究，盼能更加了解其生理機轉與影響因素，有利於提供更多相關知識以預防疾病。本研究比較不同訓練量的阻力訓練與有氧運動，觀察運動模式是否為調控脂肪激素的主要影響因素，並加以釐清訓練量與兩種運動模式的組成要素之影響力，未來可以作為運動處方設計的依據。另外，藉由不同的運動模式誘發身體組成改變，說明身體組成的變化與脂肪激素的相關程度。本研究的設計以定量的阻力訓練和有氧運動作為運動介入，可以分別了解其對身體組成與脂肪激素的改善效果，對參與運動的形式及慢性疾病 7.

(20) 的發展可以有更多不同角度的探討。經由這些研究結果提供更多的證據，並解釋脂肪激素調控的原因，藉此吸引更多沒有規律運動習慣或坐式生活者開始從事運動，使身心更為健康。. 七、名詞操作性定義（一）訓練量本研究以直接定量的方式讓受試者進行阻力訓練和有氧運動，訓練量分成高、低兩個等級並成倍數關係，訓練量的目標值參考先前研究及考量受試者族群特性而設定。受試者依組別進行不同訓練量的阻力訓練或有氧運動，訓練量以 Work Endurance Recovery (WER) 為定量方法，高訓練量 WER=4，低訓練量 WER=2。受試者每次運動必需達到目標訓練量，該次運動為完成。在定量的部分，過去研究通常以 WER 監控運動員的表現，而本研究將其應用在坐式生活者的訓練。WER 是經由兩次測驗所得之數值，此數值即為訓練量，是較為方便且不受器材限制的定量方法。（二）阻力訓練本研究的阻力訓練包含四個動作，分別以胸部水平推舉與捲腹代表軀幹部位、肱二頭肌彎舉代表上肢部位，腿部推舉代表下肢部位。測驗或訓練時，動作的順序皆為胸部水平推舉、腹部屈曲、腿部推蹬、肱二頭肌屈曲。每次運動達到設定的訓練量為完成該次運動，而阻力訓練的過程中，訓練強度（負荷重量）和反覆次數依 Baechle 與 Earle (2000) 的建議為原則。（三）有氧運動本研究的有氧運動以跑步進行，場地為室外 400 m 標準田徑場。同樣的，參與有氧運動的受試者，必須在該次運動達到設定的目標訓練量。（四）身體組成目前已有許多發展良好的身體組成測量方法，而這些方法的方便性與準確度皆不同。本研究採以較為準確的雙能 X 光吸收法 (dual energy X-ray absorptiometry, DXA) 檢 8.

(21) 測身體組成。DXA 的檢測可以區分全身、局部及肢段部位等數據，本研究係以全身的數據進行分析。. 9.

(22) 第貳章. 文獻探討. 脂肪組織 (adipose tissue) 是非常活躍的內分泌器官，在人體中扮演極其重要的角色。除了儲存脂肪與作為能量來源，並具有表現和分泌 50 個以上與代謝相關的細胞激素，因此也統稱做脂肪激素 (adipokines) (Rokling-Andersen, et al., 2007)。其中，有一些較有名的脂肪激素已被大量研究，如 TNF-α、IL-6 等，而本研究主要針對脂締素、瘦體素與 C 反應蛋白進行探討，本章節將依其生理功能以及運動介入的影響來加以討論。. 一、脂肪激素的生理功能（一）脂締素 (adiponectin) 脂締素為具有正面效果的脂肪激素，其來源為脂肪組織所分泌。約在 2000 年，因有抗發炎與抗動脈粥狀硬化的效果而受到注視，同時期的文獻也稱脂締素為 ACRP30、 AdipoQ、Apm1 或 GBP28。隨著時間進展，許多的動物與臨床實驗皆證實脂締素具有多樣化的功能，對於代謝症候群、心血管疾病與第二型糖尿病是有助益的。脂締素屬於可溶解的防禦性膠原家族，其結構為 3 個區段 (domain) 組合而成的序列，兩端分別為主要表現的 NH2 端及球狀的 COOH 端，中間則是 22 個 Gly-X-Y 重複排列的膠原區段。三個不同的區段具有不同的表現，全長的脂締素可以與胰島素作用，抑制肝醣產生。球狀區段則刺激肌肉與其他組織的脂肪酸氧化和向上調節其受器的表現 (Simpson & Singh, 2008)。目前已知的脂締素功能，視其不同作用器官或位置而影響下游表現。作用在胰腺的 β 細胞會使細胞激素所誘發的細胞凋亡現象下降。脂締素也可以作用在脂肪組織上，並導致葡萄糖的攝取上升。對大腦作用時，造成人體的能量支出增加、體重下降。在心血管方面，脂締素扮演保護者的角色對抗冠心病的發展，其機轉為藉由抑制單核細胞黏著到內皮細胞，並抑制巨噬細胞形成泡細胞，而減少血栓的形成。另外，脂締素會刺激一氧化氮的釋放，導致內皮舒張，進而減少缺血性中風發生。對骨骼肌而言，脂締素的作用幫助脂肪酸氧化與胰島素敏感度增加。在肝臟方面，則醣質新生的作用下降、避免脂 10.

(23) 肪肝形成、減少纖維化與抑制發炎反應 (Simpson et al., 2008; Xu, Wang, & Lam, 2004)。一般而言，人體的脂締素濃度正常為 5-20 μg/ml (Matsuzawa, 2005)，而不健康的個體或已患疾病者（第二型糖尿病、冠狀動脈疾病、失能者等）的體內循環濃度低於正常人。研究指出，血漿脂締素濃度為 5-25 μg/ ml 時，在對抗 TNF-α誘發的單核球黏著及黏著分子表現上有顯著的保護效果 (Ouchi et al., 1999)。目前已經知道脂締素的多效功能與正面效果，而未來更重要的課題是找尋誘發其濃度上升的方法。在運動科學方面，應多嘗試不同的運動模式與訓練處方以提升脂締素濃度，並應用於需要改善者。（二）瘦體素 (leptin) 瘦體素是一個重要的脂肪激素，由脂肪組織細胞產生，1994 年在 ob 基因的突變鼠身上發現。當時的研究指出瘦體素是一個帶有螺旋結構的蛋白，具有調節體重和能量平衡的功能，並且扮演訊息傳遞的中繼角色 (Zhang et al., 1994; Pelleymounter et al., 1995; Campfield, Smith, Guisez, Devos, & Burn, 1995)。爾後，瘦體素在食物攝取、代謝及生殖的調控作用亦有所發現，瘦體素的功能與作用也幫助許多代謝相關的研究可以有更好的理解。瘦體素的來源主要為脂肪組織，在體內的濃度通常也取決於脂肪量。因此，在肥胖個體的瘦體素濃度高於較瘦的個體，並與慢性疾病的發展有關。同時，瘦體素的調節與進食後的胰島素反應是呈部分相關的 (Saladin et al., 1995)。另外，瘦體素的調節也受到其他荷爾蒙的影響，已知的有可體松 (cortisol) 和生長激素 (growth hormone)，而兒茶氛胺 (catecholamines) 則會抑制瘦體素的分泌 (Wabitsch et al., 1997)。除上述之外，影響瘦體素的因素還包含性別。Hickey 等 (1997) 的研究中指出女性的瘦體素濃度高於男性，並歸因為女性雌激素 (estrogens) 的刺激、雄性激素 (androgens) 的抑制與脂肪儲存量的差異所造成。另外，瘦體素的表現也因位置而有所不同，在皮下的表現會高於內臟脂肪組織。然而，脂肪堆積的模式受到性別差異的影響，男性通常堆積在腹部內臟，而女性則是堆積於皮下脂肪組織 (Fruhbeck, 2007)，由此也可說明女性瘦體素濃度較高的關係。瘦體素受器被歸類為細胞激素家族受器的一員，表現在不同的組織。其中，對於中 11.

(24) 樞神經核 (CNS nuclei) 的作用會與食慾、能量平衡有關。瘦體素與脂締素一樣，在許多位置被發現，並且表現多樣化的作用。在心血管方面，瘦體素同樣為冠心病發展的重要因子，具有產生動脈粥狀硬化的效果，並且阻抗 NO，誘導內皮功能失調、血小板聚集與血管平滑肌細胞增生等作用，最後形成心血管疾病 (Varady et al, 2010)。改善瘦體素濃度的方法需要更多長遠的研究，目前普遍認為體脂肪量是影響瘦體素濃度的主要因子，經由減少體脂肪可以降低瘦體素濃度。因此，在運動的安排上應進行以脂肪為能量來源的運動，並延長運動持續時間，且長期規律進行才是有效的方法。（三）C 反應蛋白 C 反應蛋白 (C-reactive protein, CRP) 主要來自肝臟，由前驅物 IL-6 調控，為目前臨床上預測心血管與代謝疾病的強力指標。CRP 是發炎反應的急性蛋白，與發炎反應具有高度連結。身體有不良狀況時，其反應敏感且快速。舉例來說，當身體受傷或感染時， CRP 濃度就會升高。更重要的是，CRP 亦反應在全身性慢性發炎，其濃度會呈現微量升高。雖然 CRP 濃度僅有些微升高，但卻與未來的疾病發展具有非常重要的關係。心血管疾病的進展是由發炎反應誘導動脈粥狀硬化，以至於後來的斑塊破裂、血管栓塞。由此可知，發炎反應是非常重要的致病因子。有些研究亦證實 CRP 濃度的改變加速心血管疾病的發生，並與缺血性中風、高血壓、動脈病變等發展呈現高度相關 (Rost, Wolf, & Kase, 2001; Sesso, Wang, Buring, Ridker, & Gaziano, 2006; Tzoulaki et al., 2005)。CRP 扮演的角色就像是血管發炎的放大器，血液中循環的 CRP 在血管內皮層和平滑肌上有致粥瘤性的作用。CRP 經由活化血管內皮 NFκB，誘導內皮細胞及補體、黏著分子（IL -6、 TNF-α、 IL -1β 、PAI-1、MCP-1 和內皮素等）等活化，並抑制血管內皮 NO 合成酶和 NO 信號，進而影響血管內皮細胞的特性，並發展為動脈粥狀硬化 (Verma et al., 2004; Labarrere & Zaloga, 2004)。心血管疾病有許多相關因子，血脂異常是其中一項。事實上，一些心血管病人的膽固醇與 LDL-C 的濃度尚屬正常範圍內，從這些研究證據可以說明 CRP 比 LDL-C 更具預測的能力。在臨床上 CRP 的數值範圍已經被界定，正常濃度< 1.0 mg/dl，屬於低風險的狀態，1.0-3.0 mg/dl 為中風險，而> 3.0 mg/dl 則為高風險。須注意的是，雖然 CRP 具強 12.

(25) 而有力的預測力，但心血管疾病的篩檢與預測仍應與許多危險因子共同評估。如同上述，CRP 與疾病的關係極為密切，如何改善 CRP 濃度的議題開始受到重視。運動科學中的經典名言＂Exercise is medicine.＂用於改善 CRP 仍是適用的。過去研究中，Brooks 等 (2006) 以肥胖和患有糖尿病的老年男性介入 16 週的阻力運動，結果顯示訓練後 CRP 濃度顯著降低。Olson, Dengel, Leon, 與 Schmitz (2007) 和 White 等 (2006) 分別進行肥胖女性的阻力訓練，訓練時間為 24 週與 12 週，結果皆顯示運動後的 CRP 濃度下降。這些研究說明運動介入可以改善 CRP 濃度。然而，不同的運動模式與訓練量及其調控機轉似乎仍不明朗，仍需更多的研究加以釐清。另外，除了運動外，諸多健康的行為如減重、戒菸、飲食控制、補充營養素等對於 CRP 的正向調控亦有所幫助。. 二、有氧運動與脂肪激素以有氧運動介入後觀察脂肪激素變化的研究中，可以分成單次運動與長期訓練等二類。大部分的證據說明單次運動對脂締素的影響，目前的證據傾向下降或是沒有變化（表 1），脂締素濃度下降可能是因為高強度訓練誘發肌纖維損傷或急性發炎的現象所導致。長期訓練的研究則顯示對脂締素的影響可能上升或是沒有變化（表 2）。瘦體素的部份，以單次運動進行若要達到瘦體素濃度有顯著變化，可能運動時間必須延長，並動員脂肪轉換為能量。一般而言，單次短時間的運動 (<60 分鐘)，瘦體素濃度反應為下降或是沒有變化（表 3）。長期的運動訓練，研究結果有不一致的現象，瘦體素可能下降或沒有變化（表 4）。根據不同的實驗設計及其結果，推測瘦體素濃度沒有變化的原因在於體脂肪沒有改善。因此，雖然長期運動介入可能有效果，但仍需注意到飲食控制。. 13.

(26) 表1. 單次運動對脂締素的效果作者與年代. 實驗處理. 效果. Ferguson et al. (2004). 以健康男性和女性各 8 男性和女性的脂締素濃名進行單次腳踏車運動度沒有改變 ‧ (60 分鐘，65%VO2max). Punyadeera et al. (2005). 10 名健康男性進行脂締素沒有變化 ‧ 50%VO2max 的腳踏車運動 120 分鐘. Jamurtas et al. (2006). 9 名肥胖男性進行脂締素沒有變化 ‧ 65%VO2max 的腳踏車運動 45 分鐘. Jürimäe, Purge, & Jürimäe. (2004). 以 10 名從事高強度訓練運動後的脂締素濃度顯的划船運動員進行單次著下降的 6000 公尺划船運動. 表2. 長期訓練對脂締素的效果作者與年代. 實驗處理. 效果. Marcell, McAuley, Traustadóttir, & Reaven. (2005). 以肥胖中年人為對象，分運動組在訓練後均顯著成高強度、中強度運動組上升，控制組則顯著下降和控制組，進行 16 週有氧運動訓練. Balagopal, George, Yarandi, Funanage, & Bayne. (2005). 以肥胖青少年為研究對肥胖受試者的脂締素濃象，介入每週 3 次，每次度顯著上升 45 分鐘的身體活動，持續 3 個月. Giannopoulou et al. (2005). 將 33 名受試者分成運三組的脂締素濃度均改動、飲食管理與運動+飲善，但組間則沒有差異食管理組，進行 14 週的走路運動 (60 分鐘，每週 3-4 次). Yoshida et al. (2010). 以 25 名中度失能障礙者脂締素濃度顯著增加介入 16 週有氧運動訓練 51%，且 BMI 與膽固醇均下降. 14.

(27) 表3. 單次運動對瘦體素的效果作者與年代. Elias et al. (2000). 實驗處理. 效果. 以年齡介於 18-55 歲的男瘦體素濃度在運動後顯性進行在跑步機的耗竭著下降性運動 (Bruce protocol). Duclos, Corcuff, Ruffie, 8 個男性跑者進行 2 小時運動後立即檢測的瘦體跑步素濃度顯著低於安靜 Roger, & Manier. (1999) 值，下降約 30% Weltman et al. (2000). 表4. 以不同的運動強度 (25% 無顯著差異 ‧ 和 75%VO2peak) 進行單次 30 分鐘運動. 長期訓練對瘦體素的效果作者與年代. 實驗處理. 效果. Houmard, Cox, Maclean, & Barakat. (2000). 以 16 位健康年輕男性和瘦體素濃度沒有變化 14 位老年人進行有氧運 ‧ 動 (75%VO2max)，每天 60 分鐘，連續 7 天. Kraemer et al. (1999). 16 位中年肥胖婦女持續瘦體素濃度沒有變化 9 週，每週 3-4 次，每次 20-30 分鐘的跑步機或腳踏車有氧運動. Hickey et al. (1997). 9 男 9 女的中年肥胖者持瘦體素濃度下降續 12 週，每週 4 次，每次 30-45 分鐘的有氧運動. Pasman,. 針對中年肥胖男性進行 4 訓練後瘦體素濃度與脂. Westerterp-Plantenga, & Saris. (1998). 個月的有氧運動訓練，每肪量均下降週 3-4 次的中強度運動並搭配飲食控制. CRP 的部份，單次運動介入的研究較少，大部分是以馬拉松作為探討。學者指出單次運動後 CRP 濃度會顯著上升，尤其是較長時間或較為激烈的運動（表 5），原因可能與肌纖維損傷有關。長期運動訓練的結果並不一致，但大多顯示可以使 CRP 濃度下降（表 6）。與瘦體素相似，影響 CRP 的主要原因亦在於體脂肪量，當體脂肪量下降時， CRP 濃度也隨著下降。 15.

(28) 表5. 單次運動對 CRP 的效果作者與年代. 實驗處理. 效果. Tomaszewski et al. (2003). 進行單次馬拉松並觀察 CRP 濃度大幅上升 CRP 反應. Siegel et al. (2001). 以中年跑者進行馬拉松. Ghafourian et al. (2016). 足球運動員分別在跑步不同運動強度的運動，機上進行不同強度 CRP 濃度皆上升，但未達 ‧ (65、85%VO2max) 的單顯著差異. CRP 濃度顯著上升，24 小時之後達到峰值. 次運動. 表6. 長期訓練對 CRP 的效果作者與年代. 實驗處理. 效果. Cavagnolli et al. (2012). 以非肥胖、坐式生活的男 CRP 濃度沒有變化性進行 8 週的有氧運動. Duncan et al. (2004). 體重過重的中年坐式生體重與 CRP 濃度下降，活者參與 6 個月的不同但未達顯著水準強度、頻率的有氧運動. Dvorakova-Lorenzova et al. (2006). 40 位肥胖女性進行 9 週 CRP 濃度下降的飲食教育與監控式身體活動. Kondo et al. (2006). 以年輕肥胖女性進行 7 體脂肪和 CRP 濃度顯著個月的腳踏車運動下降. Hammett et al. (2004). 61 位健康老年人從事 6 體脂率和 CRP 濃度下個月跑步機有氧運動降，但未達顯著水準. 有氧運動和脂肪激素的關係，從這些研究結果雖不完全一致，但整體而言已呈現一些輪廓與趨勢，包括：單次運動似乎難以誘發脂肪激素的反應，而運動時間延長以動員脂肪為能量，則瘦體素可能有變化。對於瘦體素而言，改善體脂肪量是主要影響原因。脂肪激素在不健康的個體介入長期規律訓練後是可以改善的，而健康個體雖經由訓練造成體脂肪量下降，但脂肪激素的效果並不明顯。因此，單次有氧運動對脂肪激素的影響不明顯，而長期規律有氧運動對脂肪激素的正面效果較多。. 16.

(29) 三、阻力訓練與脂肪激素在脂締素方面，過去研究顯示經由長期阻力訓練的介入可以提升脂締素濃度（表 7），而訓練強度較高的效果可能比訓練強度低者佳。在瘦體素方面，阻力訓練的介入可以降低瘦體素濃度（表 8），規律運動的訓練時間至少需 6 週以上。 C 反應蛋白為心血管功能的強力指標，若能改善則有助於保護心血管。大部分的研究顯示阻力訓練的介入可以降低 CRP 濃度（表 9）。同樣的，訓練時間至少需達 6 週以上。. 表7. 阻力訓練對脂締素的效果. 作者與年代. 參與者. 訓練期. 阻力訓練. 結果. Klimcakova et al. (2006). 中年/男肥胖. 12 週. 1-3 組；12-15 次未達顯著每週 3 次；60-70% 1RM 差異. Praet et al. (2008). 中年/男肥胖/糖尿病. 10 週. 2 組；10 次每週 3 次；50% 1RM. 未達顯著差異. Fatouros et al. (2005). 老年/男體重過重. 6 個月. 2–3 組；每週 2 次 14 次；45-50 % 1RM 10 次；60-65 % 1RM 8 次；80-85 % 1RM. ↑ ↑* ↑*. Olson et al. (2007). 成年/女體重過重. 1年. 3 組；8-10 次每週 2 次；8RM. ↑*. Ahmadizad. 成年/男. 12 週. 4 組；12 次. 未達顯著. et al. (2007). 體重過重. Brooks et al. (2006). 老年/男女肥胖/糖尿病. 每週 3 次；50-60% 1RM 差異 3 組；8 次 ↑* 每週 3 次；60-80% 1RM. 16 週. 註：↑為濃度上升，*為達顯著差異 (p＜.05). 17.

(30) 表8. 阻力訓練對瘦體素的效果. 作者與年代. 參與者. 訓練期. 阻力訓練. 結果. Klimcakova et al. (2006). 中年/男肥胖. 3 個月. 1-3 組；12-15 次 ↓* 每週 3 次；60-70% 1RM. Prestes et al. (2009). 停經後女性. 4 個月. 3組每週 2 次；6–14RM. ↓*. Kanaley et al. (2001). 中年/男女肥胖/糖尿病. 6週. 3 組；8-12 次每週 3 次；80% 3RM. 男 ↓* 女 ↓*. Fatouros et al.. 老年/男. 6 個月. 2-3 組；每週 2 次. (2005). 體重過重. Ara et al. (2006). 年輕/男健康. Guadalupe-Grau 年輕/男女健康 et al. (2009). 14 次；45-50% 1RM 10 次；60-65% 1RM 8 次；80-85% 1RM. ↓* ↓* ↓*. 6週. 1-3 組；3-10 次 ↓ 每週 3 次；50-90% 1RM. 9週. 每週 3 次；50-90% 1RM 男 ↓* 女 ↓*. 註：↓為濃度下降，*為達顯著差異 (p＜.05). 表9. 阻力訓練對 C 反應蛋白的效果. 作者與年代. 參與者. 訓練期. 阻力訓練. 結果. White et al. (2006). 中年/女體重過重. 12 週. 1 組；6-15 次 ↓* 每週 2 次；50-70% MVC. Fatouros et al. (2006). 年輕/男健康. 12 週. 2-6 組；6-12 次；每週未達顯著 2-6 次；70-100% 1RM 差異. Klimcakova et al. (2006). 中年/男肥胖. 12 週. 1-3 組；12-15 次未達顯著每週 3 次；60-70% 1RM 差異. Heﬀernan et al. (2009). 年輕/男體重過重. 6週. 3 組；每週 3 次；8-15RM. Brooks et al. (2007). 老年/男肥胖/糖尿病. 16 週. 3 組；8 次 ↓* 每週 3 次；60-80% 1RM. Olson et al. (2007). 成年/女體重過重. 1年. 3 組；每週 2 次；8RM. ↓*. ↓*. 註：↓為濃度下降，*為達顯著差異 (p＜.05) 综合上述文獻探討，阻力訓練的介入對脂肪激素的效果亦大致有其趨勢，包括：1) 對大部分族群都有改善效果；2) 這些相關研究的訓練時間不一致，最少的六週即有顯 18.

(31) 著效果，較長的則持續一年，說明身體組成變化的影響高於訓練時間，而身體組成的變化與訓練強度、頻率有關。從文獻中顯示，對脂肪激素有顯著效果的阻力訓練，最理想的模式為訓練時間達 16 週以上，頻率為每週至少 2 次，訓練強度達 80 % 1RM 以上。換言之，長期規律運動仍是調控脂肪激素的最佳方法。. 四、阻力訓練與肌肉合成（一）肌肉的基本解剖與功能肌肉的主要功能用以支撐及移動骨架，而人類的身體活動必須倚賴肌肉才得以完成。提供力量亦是肌肉的功能，肌肉同時也是運動員追求顛峰表現時的力量來源，因此運動員通常以阻力訓練強化其肌肉系統。對一般人而言，雖然肌肉量的需求不如運動員，但肌肉量的多寡在健康層面上仍扮演相當重要的角色。人體的肌肉包含骨骼肌 (skeletal muscle)、平滑肌 (smooth muscle) 與心肌 (cardiac muscle) 等三類，依其構造與作用特性而區分，本文中的肌肉泛指骨骼肌。肌肉收縮經由意志控制，產生神經傳導至肌肉，而肌肉以肌鍵與骨頭相連，當肌肉收縮產生力量時可以傳遞到骨骼而使身體進行各種動作。因此肌肉系統與骨骼和神經系統的相互適當連結才能表現出各種動作。肌纖維 (muscle fiber) 即是單一肌肉細胞，呈現狹長型，而單獨的一條肌纖維又由肌原纖維 (myofibril) 所組成。肌原纖維包含的收縮蛋白（肌動蛋白與肌凝蛋白）可以使肌肉收縮並產生力量。許多的肌纖維組成肌束 (fascicle)，再由多條肌束組成肌肉。肌外膜、肌束膜與肌內膜等結締組織分別包覆這些肌肉組織 (謝伸裕，2010)。本研究試圖探討身體組成中肌肉量增加與脂肪激素的關係，必須藉由阻力訓練誘發肌肥大，而肌肥大的生理機轉與內分泌系統產生的幾個特定激素有關，釐清其作用將有助於本研究的進行。（二）肌肉的合成與降解生物學常以「用進廢退」的原則解釋適應的現象，而肌肉的發展或重塑 19.

(32) (remodeling)，亦符合此原則，當使用頻繁或加以訓練則肌肉量增加。反之，缺乏身體活動則肌肉量流失或萎縮 (atrophy)，例如臥病在床或無重力的太空飛行。藉由長期訓練使肌肉更為粗壯，稱做肌肥大 (hypertrophy)，而肌肥大的現象通常為肌纖維增大所致 (Kraemer et al., 1995; MacDougall et al., 1979)。肌纖維增大的過程中，收縮蛋白（肌動蛋白、肌凝蛋白）的比例增加，亦即新生的肌原纖維數量增加，而導致肌纖維增大。肌肥大的機轉牽涉到三個層面，包含有無足夠的營養素（胺基酸）、蛋白質合成與細胞核的增加，而這些層面在分子訊息的傳遞更是一系列複雜的反應。肌肥大的的先決條件是增加細胞核，在這個過程中，衛星細胞 (satellite cells) 扮演關鍵角色。每個肌細胞核調控適合比例的肌纖維，因此肌纖維增大必須新增細胞核，才足以使細胞功能受到正常調節。圍繞著肌纖維的衛星細胞進行增生與分化，並與肌纖維融合，因而增加新的細胞核。除了增加細胞核之外，另一方面則是蛋白質的合成。這個過程中有一些特定激素的參與，包含同化性與異化性激素。這些激素並引導一連串的分子機制作用，刺激肌肉蛋白質合成而導致肌肥大 (Hansen, Kvorning, Kjaer, & Sjogaard, 2001)。最後，足夠的營養是必須的。即使加工過程順暢，但終究必須有原料才得以建設完成。在肌肉蛋白質的合成中，胺基酸是重要的原料。一般而言，均衡飲食即可提供足夠的營養素，而運動員需補充較多的胺基酸。肌肉增生 (hyperplasia) 意指肌纖維的數目增加導致肌肥大。然而，肌肉增殖的議題已討論多年，在缺乏更具突破性的研究方法限制下，目前該議題仍未定論。雖然從其他動物已證實肌肉增殖的現象，但人類的研究受限於技術，僅有少數研究支持 (Antonio & Gonyea, 1994)。不論如何，即使肌肉增殖確實發生於人體，也僅占極小的比例，大部份肌肥大的主因仍是肌纖維增大所致 (McCall, Byrnes, Dickinson, Pattany, & Fleck, 1996)。（三）阻力訓練刺激肌肉合成的機轉阻力訓練已被視為增加肌力與肌肥大的有效方法。藉由阻力訓練所提高的外在負荷，給予人體高度的壓力，再經由機械性、代謝性與激素分泌等路徑產生一系列的分子訊息反應，最終誘導肌肉量增加。研究顯示，阻力訓練造成肌肉合成的生理機轉，取決 20.

(33) 於肌肉蛋白質合成與分解之間的平衡。從阻力訓練的不同時間點觀察並發現，進行阻力訓練時異化性激素增加，以應付運動中的能量需求。阻力訓練後，異化性激素立即下降，而同化性激素上升，營造出肌肉合成的有利環境。肌肥大的訊息傳遞路徑的有一重要激酶 mTOR (mammalian target of rapamycin)，在此分子系統中整合刺激的訊息（代謝、機械壓力與激素濃度變化），並活化上游分子，進而調控蛋白質轉譯而達到肌肉合成的效果 (Hansen et al., 2001)。這個路徑中，包含許多分子參與，藉由活化或抑制的作用而達到訊息傳遞，促使肌肉蛋白質合成。研究指出，阻力訓練所影響的基因表現約有 70 多個，其中也包括正、負調節因子的作用 (Volaklis, Spassis, & Tokmakidis, 2007)。阻力訓練以反覆的肌肉收縮動作對抗重量負荷，而機械性壓力即來自肌肉收縮的動作。不同的訓練強度、訓練量或離心收縮造成不同程度的壓力，刺激肌細胞反應並傳遞訊息，由激活局部沾黏激酶 (focal adhesion kinase, FAK) 等相關分子後進入 mTOR 系統。另一方面，阻力訓練亦會產生代謝性壓力，主要為了因應壓力而提高能量代謝需求，代謝產物累積而影響分子訊息傳遞。5’腺苷磷酸活化蛋白激酶 (5’-AMP-activated protein kinase, AMPK) 因阻力訓練而活化以進行能量調控，而 AMPK 的活化已被證實抑制 mTOR 活性。（四）與阻力訓練相關的激素從阻力訓練與肌肉合成的相關研究可以說明幾個特定激素扮演不可或缺的角色。參與的主要激素分為二類，包含生長激素 (growth hormone, GH)、1 型類胰島素生長因子 (insulin-like growth factor 1, IGF-1)、睪固酮 (testosterone) 與胰島素等同化性 (anabolic) 激素，促使肌肉蛋白質合成。異化性 (catabolic) 激素主要為皮質醇 (cortisol)，對肌肉蛋白質具有降解效果。 GH 屬於多胜肽激素，由腦垂腺前葉分泌，主要調控組織生長及醣類、脂肪與蛋白質的代謝，而運動可刺激其釋放。GH 不僅在肌肉蛋白質合成具有直接的作用，另外一個重要功能是刺激肝臟釋放 IGF-1，加速肌肉合成。IGF-1 的釋放，是蛋白質合成路徑的重要起點之ㄧ，刺激 mTOR 訊息傳遞系統，誘導基因表現以增加蛋白質合成。阻力運 21.

(34) 動中，IGF-I 的濃度的提高來自運動與 GH 的刺激。睪固酮屬於類固醇激素，調控與性別有關的生理功能，由促腺性激素 (gonadotropins) 刺激而釋放，是男性重要的合成性激素。過去研究顯示，若將睪固酮阻斷，則肌力和肌肉量的生成均降低。另外，阻力訓練後，睪固酮濃度顯著上升。這些研究說明睪固酮在肌肥大的過程影響甚多。胰島素為人體代謝上的重要激素，在運動過程中其濃度變化與血糖恆定息息相關。然而，胰島素在阻力訓練的角色為運動後減少蛋白質降解，而使整體合成的效果上升。皮質醇也稱做可體松，由腎上腺皮質所分泌，與代謝、壓力反應、免疫和發育的調控有關。進行阻力訓練時，皮質醇為維持血糖穩定並提供足夠能量，因而刺激醣質新生作用，同時抑制蛋白質合成，使胺基酸可以作為能量來源。上述的同化性激素，不僅在 mTOR 路徑影響訊息傳遞，同時也對衛星細胞的增生與分化具有刺激作用。整體而言，阻力訓練刺激激素變化是肌肉蛋白質合成的起點，接著誘導細胞核增生及 mTOR 訊息路徑作用，最終產生適應，肌纖維得以增大。（五）阻力訓練的訓練計畫阻力運動的訓練處方必須以強度（負荷重量）、反覆次數、組數、休息間隔時間、頻率、訓練動作及動作順序等訓練變項為考量 (ACSM, 2011)。進行阻力訓練時，可依目的而有不同的訓練計畫。這些目的大致上被區分為達到三種不同的肌肉適應，包含增加肌力或爆發力、增加肌肉量（肌肉肥大）或增加肌耐力（有氧耐力）。本研究中的主要目的為誘發肌肉量增加以觀察脂肪激素的變化，因此訓練策略以增加肌肉量的目標而設定。傳統的阻力訓練常以高負荷、低反覆次數進行與充分的休息，有助於訓練爆發力。儘管這樣的訓練計畫亦可促使肌肥大達到顯著效果 (Tesch, Komi, & Häkkinen, 1987)，但若以肌肥大為目標的話，其最佳訓練被認為須採以高訓練量的方式，包含中等強度以上的負荷，多組數與較多的反覆次數，以及短的休息間隔，原因在於這個訓練組合刺激較多的合成性激素分泌 (Kraemer & Ratamess, 2004)。另外，在肌耐力的部份，訓練時則採取低負荷與高訓練量，協助肌肉有氧能力的提升。訓練目標與變項之間的關係，如表 10 所示。 22.

(35) 表 10. 阻力訓練的訓練目標與變項之間的關係. 目的. 強度. ％１RM. 反覆次數. 組數. 組間休息. 肌力. 高. ≧85. ≦6. 2-6. 2-5 分. 肌肥大. 中. 30-90 秒. 低. 6-12 ≧12. 3-6. 肌耐力. 67-85 ≦67. 2-3. ≦30 秒. 參考自 Baechle & Earle (2000) 過去研究顯示，經由阻力運動的訓練，初期先達到神經適應（增加運動單位的活化與招募），接著產生肌肥大的效果，而肌肥大一般發生在 6 至 8 週之後 (Deschenes & Kraemer, 2002)。然而，達到適應的時間通常受到訓練計劃與參與者之特質所影響。. 五、本章總結脂肪激素在人體生理為重要的調控者，影響人體健康甚鉅，在慢性發炎反應與疾病發展扮演重要的角色。综合上述的文獻探討，脂締素、瘦體素和 CRP 為重要的脂肪激素，雖過去至今已有許多研究加以探討，但對於其機轉與上游路徑仍未完全透徹。適當運動有益身心健康，而運動對於脂肪激素的影響效果，從文獻探討中可以發現，即使部分研究呈現不一致的結果，但大致的趨勢是明朗的，運動確實對脂肪激素有正面助益，惟仍需要更進一步的研究，使這個主題的拼圖更加完整。然而，大部分的研究雖以不同的運動處方為訓練內容，但極少研究將訓練內容加以定量，造成訓練處方在改善脂肪激素的效果難以比較，因此訓練量對脂肪激素的影響有必要加以探討。另外，比較阻力訓練與有氧運動分別對於脂肪激素的效果也很重要，研究結果有助於解釋更多的生理機轉，未來若能加以應用並設計合適的運動處方，有助於預防或改善慢性疾病。. 23.

(36) 第參章. 研究方法. 一、研究對象本研究招募 53 位受試者，皆為沒有運動習慣的中年肥胖男性。因年齡達 45 歲以上即為一項心血管疾病的危險因子，所以本研究的受試者年齡設定為 30-44 歲。受試者需身體健康，沒有心血管疾病、代謝症候群、高血壓與糖尿病等慢性疾病，且沒有吸菸、濫用酒精與藥物等不良習慣。為避免受試者中途退出，受試者必須為具有強烈動機參與運動改善健康者。肥胖的定義依據 ACSM (2006) 之準則，四項條件（BMI 達 30 kg/m2、腰圍 102 公分以上、腰臀圍比 0.95 以上、體脂肪 30 %以上）符合其中一項即為肥胖。在體脂肪的部分，因目前已有許多檢測體脂率的方法，且其誤差程度不一致，本研究設定的 30 % 係以較為準確的 DXA 檢測，達 30 %以上為符合招募條件。受試者自願參與且符合上述條件者予以納入。受試者清楚實驗目的與進行方式，並簽署受試者知情同意書（附錄一），經由台北醫學大學暨附屬醫院聯合人體研究倫理委員會 (TMU-Joint Institutional Review Board) 審查通過後開始進行（附錄二）。. 二、實驗設計本研究為二因子設計，以不同的訓練時間（前測、中測、後測）與不同運動模式（阻力、有氧、控制組）為自變項，藉以觀察兩個因子對身體組成與脂肪激素的影響。另外，藉由運動訓練誘發身體組成的變化，釐清身體組成變化對脂肪激素的影響，並觀察肌肉合成過程中的主要激素，以解釋調控脂肪激素變化的部份機轉。實驗架構與操作流程如圖三。. 24.

(37) 高阻力組 (n=11) 招募受試者低阻力組 (n=11) 配對後隨機分組. 高有氧組 (n=11). QQ94YJ31U,6 低有氧組 (n=10) 前測控制組 (n=10) 最大能力測驗. 擬定訓練內容. 運動訓練期. 每週三次，持續八週. 中測與後測. 四週與八週結束. 資料整理與統計分析. 圖三. 實驗流程圖. 三、實驗方法 (一) 分組受試者納入並進行基本檢測後，採配對後隨機分組的方式共分成 5 組，分別為高阻力組 (high resistance training group, HRT)、低阻力組 (low resistance training group, LRT)、高有氧組 (high aerobic exercise group, HAE)、低有氧組 (low aerobic exercise group, LAE) 與控制組 (control group, CON)（表 11）。. 25.

(38) 表 11. 實驗設計與分組運動模式高. 訓練量. (WER=4) 低 (WER=2). 阻力訓練. 有氧運動. 高阻力組. 高有氧組. 低阻力組. 低有氧組. 控制組控制組維持日常生活. 本研究的訓練量以 WER (work endurance recovery) 作為定量方式。Desgorces, Sénégas, Garcia, Decker, 與 Noirez (2007) 發展的 WER 公式已證明可以將不同運動模式的訓練量加以定量並比較，且其運動強度可以調整，對於訓練內容的設計與擬定有極大幫助。經先前的研究 (pilot study) 及受試者族群特性（沒有規律運動習慣或從事坐式生活的中年人）的考量後，設定高 (WER=4)、低 (WER=2) 兩個不同程度的訓練量，各組必須依其組別進行阻力訓練與有氧運動，且每次運動必須達到所設定的目標值。因此，本研究的高訓練量為 WER=4 (± 0.2)，低訓練量則為 WER=2 (± 0.2)，使其呈倍數關係，以利觀察不同訓練量的效果。運動強度方面，不論是阻力訓練與有氧運動，兩者皆為最大能力的 70%。訓練量計算公式分別如下：阻力訓練. WER =. 70% 1RM 的運動累積值 (次數). + ln. 運動時間 (秒) 1+. 70% 1RM 的運動極限值 (次數). 累積休息時間 (秒). 有氧運動. WER =. 70% MAV 的運動累積值 (分鐘) 70% MAV 的運動極限值 (分鐘). + ln. 運動時間 (秒) 1+. 累積休息時間 (秒). 上述公式中，阻力訓練以反覆次數表示，而有氧運動則以分鐘表示。Desgorces 等 (2007) 的訓練量公式為一比值的概念，並同時考量到運動量與時間，且以自然對數 (ln) 加以計算，計算而得的 WER 即為訓練量。運動時間係指一次訓練中所有運動所耗費的時間，亦即總時間扣除休息時間。累積休息時間為所有組間休息的加總，以秒表示。 26.

(39) （二）訓練內容訓練期需持續進行八週，每週進行三次的運動。在嚴謹的控制下，參與運動的受試者皆完成。在開始訓練之前，每位受試者必須依個別的能力擬定訓練內容，且按照所分配的組別，使其訓練量達到目標值。因個體差異且能力、水準不同，訓練內容會有些微調整。換言之，訓練內容為個人化，而訓練量是相等的。因此，受試者必須進行兩項測驗，以計算 WER 並擬定其個人訓練內容。 1. 最大能力測驗阻力訓練組檢測最大肌力 (one repetition maximum, 1RM)，測驗方法採 3 到 5 回合的逐步增重法 (NSCA, 2000)，並儘可能在 5 個回合中測得 1RM 的重量（附錄三）。動作與順序為胸部水平推舉 (chest press)、捲腹 (abdominal curl)、腿部推舉 (leg press) 與肱二頭肌彎舉 (arm curl)。有氧運動組的檢測方式為最大有氧速度測驗 (maximal aerobic velocity, MAV)，在 400 公尺標準田徑場進行，以角錐與聲音控制速度，測驗過程中速度漸增，直到受試者跟不上速度為止。受試者以跑步進行該測驗，起始速度為 8 km/h，每 2 分鐘增加一階 (1 km/h)，直到終止。在終止階數的前一個完整完成的階數即為 MAV （附錄四）。終止測驗的標準為：1) 不能跟上速度，落後 5 公尺或以上；2) 個體自覺已達極限；3) 連續 2 次不能及時到達標記位置。三項標準只要達到其中一項則立即終止測驗。 2. 70%運動極限值最大能力測驗完成後，計算 70% 1RM 和 70% MAV。休息 3 天後，阻力訓練組以 70% 1RM 分別進行 4 個動作，每個動作直到衰竭才停止，完成的次數為 70%運動極限值，亦即公式中的分母。同樣的，有氧運動組以 70% MAV 跑步至衰竭，完成的時間（分鐘）為 70%運動極限值。在訓練量公式中所需的要素，除運動強度設定為 70%，運動累積值與組間休息時間可依個體差異做適當調整，使每位受試者皆可完成所設定的 WER 訓練量。（三）運動模式 1. 阻力訓練 27.

(40) 本研究的阻力訓練均以器械式阻力器材 (machines) 進行，訓練動作以軀幹、上肢、下肢為主。軀幹的動作為胸部水平推舉（圖四）及捲腹，上肢為肱二頭肌彎舉，下肢為腿部推舉（圖五）。肌肥大訓練原則（表 10）為運動強度（訓練重量）67-85% 1RM，反覆次數 6-12 次，組數 3-6 組，組間休息 30-90 秒。本研究以此原則為主，在達到目標訓練量的前提下，運動強度設定為 70% 1RM，每組 10 下，組間休息為 90 秒。HRT 的組數為 4 組，LRT 的組數為 2 組。另外，過程中完成一個動作的所有組數再進行下一個動作，每次訓練時都有紀錄人員在旁協助，使受試者可以確實完成每次的組數、反覆次數與休息時間。. 圖四. 胸部水平推舉. 圖五. 腿部推舉. 2. 有氧運動本研究的有氧運動在標準 400 公尺跑道上進行跑步，運動強度的設定為 70% MAV， HAE 以此速度跑步 30 分鐘，LAE 則為 15 分鐘。過程中的休息時間則配合個人的 WER 計算而得，因此每位受試者的休息時間有些微不同，但都必須完成總運動時間，以達到 28.

(41) 目標訓練量。 3. 控制組控制組不需運動，僅維持相同的日常生活即可，並於檢測時間進行檢測。（四）檢測時間檢測的時間點共有三次（圖六），包含： 1. 前測：受試者招募後，基本資料收集齊全，於運動訓練前進行前測。 2. 中測：於訓練 4 週結束時檢測。 3. 後測：於訓練 8 週結束時進行。一般來說，大部分研究為比較前後測的改變情形，本研究於過程中加入中測，其目的是有助於觀察訓練過程中的變化，並檢視訓練內容對受試者的合適性，以避免過度訓練或強度過高等情形。為避免血液中激素濃度受到日常生活不同狀況的影響，或是激素本身日夜週期的波動，受試者採集血液的時間點均為固定的時間。考量受試者上班的時間因素，本研究的採血時間固定在下午的 5-6 點。另外，每次採血與先前的運動訓練至少間隔 24 小時，採血當日要求受試者於中午的午餐後即不再進食（僅可喝水），以達較佳的實驗控制。. Wk1. 依變項檢測. Wk2. Wk3. Wk4. Wk5. 依變項檢測. 圖六. 檢測時間點. 29. Wk6. Wk7. Wk8. 依變項檢測.