肥胖人群运动表现评估新突破：代谢做功成本（VO2/W）优化心肺运动试验解读

《European Journal of Applied Physiology》：Metabolic cost of external work: a novel CPET parameter optimises characterisation of exercise performance in obese individuals

【编辑推荐】传统心肺运动试验（CPET）参数在肥胖个体中解读困难，因体重和体成分差异影响峰值摄氧量（VO2）评估。本研究提出"外部做功代谢成本"（VO2/W）新参数，通过160人测试队列和62人验证队列的自行车力竭CPET和6分钟步行测试（6MWT），发现VO2/W在VT1（第一通气阈）和峰值时与6MWT距离、胰岛素敏感性（HOMA-IR）相关性优于传统指标，且体重干预后该参数显著改善（峰值降低15%，VT1降低27%）。这项发表于《European Journal of Applied Physiology》的研究为肥胖人群代谢健康评估提供了更精准的工具。

　　

随着全球肥胖患病率的持续上升，准确评估肥胖个体的运动能力已成为临床实践中的重要挑战。肥胖不仅增加日常活动代谢负担，还会引发胰岛素抵抗、血管功能异常等代谢紊乱，形成"肥胖-活动减少-代谢恶化"的恶性循环。尽管心肺适能（CRF）被证实是比体重指数（BMI）更重要的预后指标，但传统心肺运动试验（CPET）的核心参数——峰值摄氧量（VO₂）在肥胖个体中的解读存在显著局限。标准预测公式基于理想体成分设计，无法区分肌肉与脂肪组织代谢活性差异，导致肥胖个体即使实际功能良好，也可能被误判为适能低下。更关键的是，肥胖本身会通过增加肢体移动能耗（内部做功）和降低组织氧利用效率双重机制影响运动经济性，而现有CPET参数难以捕捉这种代谢效率的个体差异。

为解决这一难题，牛津大学研究团队在《European Journal of Applied Physiology》发表创新研究，提出"外部做功代谢成本"（VO₂/W）作为肥胖人群运动代谢效率的新标尺。该参数通过计算单位功率输出（瓦特）所需的摄氧量（毫升/分钟），直接反映机体将化学能转化为机械功的效率，理论上可规避体重差异对评估结果的干扰。

研究采用多阶段验证设计。首先在160名军人测试队列（84%男性，BMI 28±4 kg/m²）中，通过人体测量、血液生化检测、最大努力自行车CPET和6分钟步行测试（6MWT）收集数据，计算VT1和峰值运动时的VO₂/W。随后在62名社区中老年验证队列（26%男性，BMI 33±7 kg/m²）中重复验证，并对24名肥胖志愿者进行为期387±90天的体重干预（每日≤1500 kcal低升糖指数饮食），动态观察体重减轻对代谢成本的影响。

关键技术方法包括：1）使用生物电阻抗分析仪（InBody 770）测量体成分；2）个体化斜坡方案自行车CPET（Cortex Metalyzer 3b气体分析系统）测定通气阈、峰值功率等参数；3）标准化6MWT评估亚极量运动能力；4）酶联免疫吸附法检测 leptin 等代谢标志物。

肥胖对基线参数的影响

肥胖组（BMI 33±2 kg/m²）较正常/超重组呈现典型代谢异常特征：更高的静息心率（93±15 vs 83±13 bpm，p<0.001）、胰岛素抵抗（HbA1c 37 vs 34 mmol/mol，p=0.048）及中心性肥胖（腰臀比0.98±0.08 vs 0.91±0.08，p<0.001）。尽管两组绝对峰值VO₂无差异（3208±593 vs 3084±700 ml/min），但体重标准化值在肥胖组显著更低（31±5 vs 37±7 ml/min/kg，p<0.001），证实传统指标对肥胖个体的评估偏差。

代谢成本参数的有效性验证

VO₂/W在VT1（12.6±1.3 ml/min/W）和峰值（16.2±2.9 ml/min/W）均与6MWT距离呈负相关（r=-0.213，p=0.011），且相关性优于体重、年龄或峰值VO₂。多元回归显示，加入VO₂/W使6MWT预测模型R²从0.044提升至0.102。该参数还与BMI（r=0.632）、腰臀比（r=0.449）和HOMA-IR（r=0.449）显著相关，提示其同时捕获机械性与代谢性低效因素。在验证队列中，尽管人群特征差异显著（年龄更大、适能更低），VO₂/W与功能指标的关联依然稳定。

代谢效率与BMI的交互作用

按BMI和VO₂/W中位数分组后，肥胖高效组（Obe）在炎症标志物（CRP）、胰岛素抵抗和6MWT距离上与正常体重高效组（Lne）无差异，而肥胖低效组（Obi）则全面恶化。例如6MWT距离：Lne 633±87m，Obe 598±61m（p=0.344），Obi 572±83m（p=0.001）。这表明VO₂/W能识别"肥胖但代谢健康"表型，突破单纯BMI分类的局限。

体重干预对代谢成本的影响

减重＞5%组（n=19）在体重下降13±5%后，胰岛素敏感性显著改善（HOMA-IR从3.6降至1.3，p=0.002），6MWT距离增加（593±86m至625±71m，p=0.031）。尽管传统CPET参数（如峰值VO₂%预测值）无变化，但VO₂/W在峰值和VT1分别下降15%和27%（p<0.01），这种改善主要源于功率输出维持前提下摄氧需求降低。变化值分析进一步证实体重减轻（r=0.619）和胰岛素抵抗改善（r=0.723）均与VO₂/W下降相关。

研究结论强调，VO₂/W作为体重无关的效能量化指标，成功整合了肥胖相关的机械负荷增加（如肢体移动耗能）和代谢功能障碍（如胰岛素抵抗导致的心肌/骨骼肌低效）双重维度。其相较于传统CPET参数的优势体现在三方面：一是更准确关联日常功能（6MWT）；二是敏感捕捉体重干预后的代谢改善；三是识别同BMI个体间的代谢异质性。这项研究为肥胖人群运动受限机制的精准剖析提供了新范式，未来有望通过CPET常规数据提取VO₂/W参数，优化个体化运动处方与代谢干预策略的靶向性。