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青春期是代谢发生变化的重要时期。青少年时期代谢紊乱（如胰岛素抵抗）所产生的影响会持续到成年期，并增加远期糖尿病和心血管疾病发生风险^[1-2]。我国青少年超重肥胖问题较为突出，检出率处于较高水平^[3]，其相关的胰岛素抵抗问题^[4]也十分常见，这种葡萄糖稳态失衡会带来一系列短期和长期的代谢问题^[5]。既往研究表明，体育锻炼不仅可以改善肥胖青少年的身体成分指标，还可以减轻胰岛素抵抗情况^[6-8]。但关于体育锻炼对一般青少年身体成分指标和胰岛素抵抗情况影响的研究较少。本研究以普通中学与体育学校学生作为研究对象，采用建立纵向队列规律随访的方式，探究长期规律体育锻炼对青少年代谢的影响。

1 对象与方法

1.1 研究对象

本研究为前瞻性队列研究。采用随机抽样法选取2023年6月济宁市第七中学和济宁市体育训练中心青少年，通过体格检查和问卷调查采集基线期数据，并于2024年6月完成随访期数据采集。

纳入标准：（1）10~16 周岁；（2）自愿参加本研究，能够配合完成基线期和随访期的体检检查、问卷调查等。排除标准：（1）有心、脑、肺、肾及运动系统等严重器质性病变；（2）使用生长激素等直接影响生长发育的药物；（3）既往有精神病史；（4）无法完成随访或依从性差。

本研究已通过中国医学科学院北京协和医院伦理委员会审批（审批号：K3298），所有参与者及监护人均签署知情同意书。

1.2 研究方法

基线期，通过体格检查采集身高、体重、血压、心率、腰围、臀围等数据，测定空腹血糖（FBG）及空腹胰岛素（insulin,INS）水平，并通过问卷调查收集自我报告的饮食情况（甜食食用频率、碳酸饮料饮用频率、奶类摄入频率）、电子屏幕使用时间和夜间睡眠时间。调查问卷的设计参考中国疾病预防控制中心制定的《中国青少年健康相关行为调查问卷》。1年后随访期，重复测量和采集基线期各项数据，并采用生物电阻抗法［ACCUNIQ,ReV A.I（CHINA）SELVAS Healthcare,Inc］补充测量体重、骨骼肌质量、体脂肪质量和体脂率等。在静息状态下测量血压，测量两次取平均值。根据《中国学龄儿童青少年超重、肥胖筛查体重指数值分类标准》（2004年）^[9]判断超重和肥胖情况。

体质量指数（BMI）计算公式：BMI=体重（kg）/身高（m²）；FBG通过全自动生化检测仪（Cobas c702,Roche; Shanghai,China）检测；INS采用化学发光法检测。采用稳态模型评估胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）评估胰岛素抵抗程度，计算公式：HOMA-IR=FBG（mmol/L）×INS（μU/mL）/ 22.5。

1.3 统计学处理

应用SPSS 26.0软件和R 4.3.1软件进行统计分析。所有计量资料先进行正态性检验，符合正态分布的计量资料以均数±标准差表示，组间比较采用t检验；非正态分布的计量资料以中位数（四分位数）表示，组间比较采用非参数检验。HOMA-IR与身体成分指标的相关性分析采用单因素线性回归模型。两组学生长期坚持体育锻炼情况和普通中学组学生体育锻炼情况的线性回归分析均以随访期数据作为因变量，分组作为自变量，随访期年龄、性别及基线期数据作为协变量纳入模型校正。以P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 研究对象基本特征

本研究纳入264名学生，其中济宁市第七中学学生145名（普通中学组）和济宁市体育训练中心学生110名（体育学校组）。其中男生163名，女生101名；基线期年龄10.6~16.3岁，中位年龄13.24岁。普通中学组学生自由参与校内外体育锻炼活动，体育锻炼情况通过调查问卷获得；体育学校组学生严格参与校内不同类型体育训练，包括体能训练（力量、耐力等训练）和专项训练（赛艇、手球、拳击、橄榄球、羽毛球、散打等），每周训练次数＞7次，每次训练2~3 h。

研究对象基线期数据如表1所示，体育学校组学生身高高于普通中学组（P＜0.001），腰围、FBG水平、INS水平和HOMA-IR均低于普通中学组（P均＜0.001）。

表1 普通中学组与体育学校组基线期数据比较

随访期资料如表2所示，体育学校组学生身高高于普通中学组（P＜0.001），INS水平、HOMA-IR和体脂率均低于普通中学组（P均＜0.001）。

表2 普通中学组与体育学校组随访期数据比较

2.2 HOMA-IR与身体成分指标的相关性分析

使用单因素线性回归分析随访期264名学生HOMA-IR与身体成分指标的相关性，结果显示，HOMA-IR与BMI（β=0.34，95% CI：0.29~0.39，P＜0.001）、腰围（β=0.13，95% CI：0.11~0.15，P＜0.001）和体脂率（β=0.14，95% CI：0.11~0.17，P＜0.001）均呈显著正相关（表3）。

表3 随访期264名学生HOMA-IR与BMI、腰围和体脂率的相关性分析

2.3 长期规律体育锻炼对身体成分指标、空腹INS水平及HOMA-IR的影响

分别以随访期HOMA-IR、空腹INS水平、BMI、腰围和体脂率为因变量建立线性回归模型（表4）。HOMA-IR、空腹INS水平、BMI、腰围和体脂率模型对年龄、性别，以及自我报告的饮食情况（甜食食用频率、碳酸饮料饮用频率、奶类摄入频率）、电子屏幕使用时间及夜间睡眠时间进行校正；除体脂率外，其余各模型还需对基线期因变量（HOMA-IR、空腹INS水平、BMI、腰围）进行校正。

结果显示，长期规律体育锻炼与HOMA-IR（β=-0.66，95% CI：-1.31~-0.01,P=0.049）、空腹INS水平（β=-3.65，95% CI：-6.86~-0.44,P=0.027）、BMI（β=-1.02，95% CI：-1.91~-0.14,P=0.025）、腰围（β=-1.96， 95% CI：-3.78~-0.15,P=0.035）和体脂率（β=-6.00，95% CI：-8.67~-3.32，P＜0.001）均呈显著负相关（表4）。

表4 普通中学组与体育学校组的HOMA-IR、空腹INS水平、BMI、腰围和体脂率线性回归模型

根据普通中学组学生的体育锻炼情况，将普通中学组基线期与随访期两次自我报告中，持续每周两日以上中等强度体育活动（运动时间＞30 min，并伴有气喘、流汗、脸红）的27名学生纳入体育锻炼亚组，其余127名学生纳入非体育锻炼亚组。以随访期HOMA-IR、INS水平、BMI、腰围和体脂率为因变量建立线性回归模型（表5）。

表5 普通中学组中体育锻炼亚组与非体育锻炼亚组的HOMA-IR、空腹INS水平、BMI、腰围和体脂率线性回归模型

对性别、年龄、饮食情况（碳酸饮料饮用频率、甜食食用频率、奶类摄入频率）、电子屏幕使用时间和夜间睡眠时间进行校正。结果显示,普通中学组学生进行规律体育锻炼与HOMA-IR（β=-1.48，95% CI：-2.93~-0.04，P=0.046）、空腹INS水平（β=-8.85，95% CI：-16.99~-0.72,P=0.035）、BMI（β=-4.27，95% CI：-7.23~-1.32,P=0.005）、腰围（β=-9.76，95% CI：-16.57~-2.95,P=0.006）和体脂率（β=-6.61，95% CI：-11.34~-1.88,P=0.007）亦呈显著负相关（表5）。

3 讨论

体育锻炼作为简单易行的主动健康方式，可带来代谢相关受益的运动频率和强度，有助于运动方案的推广。既往有关体育锻炼对青少年身体成分指标和胰岛素水平影响的研究，多集中于超重肥胖青少年。本研究采用随机抽样法，建立不同体育锻炼频率和强度青少年的纵向观察队列，采集基线期和1年后随访期体格检查数据和问卷调查结果，采用单因素线性回归模型进行HOMA-IR与身体成分指标的相关性分析；并对影响因素进行校正后，探讨体育锻炼对HOMA-IR和身体成分指标的影响。

普通中学组与体育学校组学生基线期和随访期的数据分析发现，体育学校组学生INS水平和HOMA-IR均低于普通中学组学生。两组学生的BMI、腰围和体脂率与HOMA-IR均呈正相关。这与另一项横断面研究结果类似，认为青少年BMI、脂肪量、INS水平与HOMA-IR相互作用，运动在其中发挥调节作用^[10]。

已有相关研究证实，体育锻炼对青少年血糖相关代谢有益。一项对比田径训练和单纯胰岛素强化治疗的青少年1型糖尿病患者的相关研究发现，运动结合强化血糖管理可显著改善青少年糖尿病患者的血糖水平^[11]。另有研究发现，儿童较长的久坐时间与脂肪量及胰岛素抵抗风险增加相关，且这种不良影响将持续至成年期，而增加身体活动可降低高胰岛素血症患病和INS抵抗风险^[12-13]。儿童青少年进行高强度间歇运动可改善FBG水平^[14]。

本研究利用体育学校学生接受长期规律体育锻炼的情况，在校正饮食、睡眠和电子屏幕使用时间（可视作与久坐时间存在一定相关性）等混杂因素后，并校正年龄、性别和基线期数据，发现长期规律体育锻炼对青少年身体成分指标和INS敏感性的益处。此外，既往研究认为，缺乏运动可能比单纯肥胖带来更大的代谢风险^[15]。对肥胖青少年进行基于学校的高强度间歇运动训练可降低其体脂率和HOMA-IR，有效改善肥胖青少年的身体健康^[6]。

对于普通中学组学生，采用问卷调查的形式进一步细分其体育锻炼情况。结果显示，体育锻炼与HOMA-IR、INS水平、BMI、腰围和体脂率均呈负相关。这与另一项队列研究结果类似，认为青少年每日进行64 min中等强度体力活动与较低的HOMA-IR相关^[16]。对多项针对超重、肥胖青少年的运动干预研究进行荟萃分析后发现，与INS水平和HOMA-IR降低相关的最小运动量为每周900~1 200代谢当量，最好的运动方式是有氧和抗阻运动相结合^[17]。而在另一项研究中，持续4周的高强度间歇运动可改善男性青少年的大血管功能，但该效果在训练停止2周后消失^[18]。上述研究结果表明，长期规律且具有一定强度的体育锻炼对青少年身体成分指标和HOMA-IR有益。

综上，长期规律的中等强度体育锻炼（每周＞2次，每次60 min且心率提高的有氧运动）可改善普通青少年的身体成分指标和INS敏感性，可能有助于预防和改善脂肪过度堆积和INS抵抗状态。

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