CrossFit?参与者心肺适能与身体成分：瘦体重与脂肪量对峰值摄氧量表达方式的影响

《Physiologia》：Cardiorespiratory Fitness and Body Composition in CrossFit? Participants: Associations with Lean Mass and Adiposity

　　

摘要 背景：身体成分可能与心肺适能的表达相关，尤其是当峰值摄氧量（VO2peak）以体重或瘦体重进行标准化时。本探索性、横断面、单中心研究主要考察了身体成分与绝对、体重标准化及瘦体重标准化的VO2peak之间的关联。次要目的是比较男性与女性CrossFit?参与者，并检验性别间VO2peak差异是否随表达方式而变化。 方法：研究纳入来自同一训练馆的15名训练有素的CrossFit?参与者，包括9名男性（30.0 ± 4.2岁；82.6 ± 4.0 kg；176.3 ± 4.2 cm；均值 ± 标准差）和6名女性（36.3 ± 6.6岁；58.7 ± 3.4 kg；158.3 ± 5.1 cm）。参与者接受了双能X射线吸收测定法（dual-energy X-ray absorptiometry, DXA）和逐口气体分析的递增跑台运动测试至力竭。性别差异采用Welch独立样本t检验评估，关联性采用Pearson相关和性别校正偏相关分析，并进行错误发现率（false discovery rate, FDR）校正。采用以参与者为随机截距的对数尺度线性混合效应模型检验性别×VO2peak表达方式的交互作用。 结果：男性呈现更高的全身及下肢瘦体重和更低的体脂百分比。男性绝对VO2peak约高61%（4.1 ± 0.5 vs. 2.5 ± 0.4 L·min?1），而以体重标准化后差异缩小至约15%，以瘦体重标准化后差异缩小至约5%。性别×表达方式交互作用显著（p < 0.001），表明性别间差异的幅度在不同表达方式下并不恒定。绝对VO2peak与全身瘦体重（r = 0.908）、下肢瘦体重（r = 0.879）和体重（r = 0.891）强相关（均pFDR < 0.001）。体重标准化的VO2peak与体脂百分比呈负相关（r = ?0.555），与全身瘦体重呈正相关（r = 0.558）（均pFDR = 0.044）。经性别校正后，所有关联在FDR校正后均不再显著。 结论：在CrossFit?参与者中，身体成分与有氧适能表达相关，瘦体重与绝对VO2peak相关，脂肪量与体重标准化VO2peak相关。显著的性别×表达方式交互作用表明，性别间差异取决于标准化方法。

CrossFit?参与者心肺适能与身体成分关系的系统解读

一、研究背景与问题提出

心肺适能反映肺、心血管和骨骼肌系统在运动中运输和利用氧气的综合能力，是健康与运动表现的重要组成部分。峰值摄氧量（VO₂peak）是评估最大运动时这一能力的常用指标，但其解读方式受表达方法影响。绝对VO₂peak反映总耗氧量，而按体重标准化常用于校正体型差异。然而，总体重包含在运动中代谢和功能作用截然不同的组织：瘦组织是运动中耗氧的主要活性组织，而脂肪组织虽增加体重但对耗氧贡献不成比例。因此，体重标准化VO₂peak可能受脂肪量影响，不能充分反映参与氧气利用的活性组织量。按瘦体重标准化则可能为不同形态特征个体（尤其是男女之间）的比较提供补充视角。

在CrossFit?运动中，表现取决于有氧能力、力量和爆发力的整合，其训练结合举重、体操和心血管运动，结构高度多变。既往研究表明，男性通常比女性具有更高的绝对有氧能力和瘦体重、更低的体脂百分比，但性别差异在不同VO₂peak表达方式下是否一致尚不清楚。目前缺乏基于双能X射线吸收测定法（DXA）的全身及区域瘦体重和脂肪量与CrossFit?参与者不同表达方式VO₂peak之间关联的系统研究，也缺乏性别校正后这些关联是否持续存在的证据。因此，本研究旨在阐明这些关系，以改善该人群有氧适能评估在训练和科研中的解读。

二、研究设计与主要技术方法

本研究采用横断面、单中心设计，从同一CrossFit?训练馆招募15名训练有素的参与者（9名男性、6名女性），男性平均约8年、女性约6年CrossFit?训练经验，每周约5次训练，均具有区域和国家级比赛经验。所有评估在单次实验室访问中完成。身体成分采用双能X射线吸收测定法（DXA，Hologic Discovery WI）测量体脂百分比、脂肪量、全身瘦体重和下肢瘦体重（左右腿之和）。心肺适能采用递增跑台测试至力竭，通过固定式代谢车（Quark CPET, COSMED）逐口气分析呼吸气体，VO₂peak定义为测试中获得的最高30秒滑动平均值，同时记录二氧化碳排出量、分钟通气量、呼吸频率、潮气量、呼吸交换率和PetCO₂。VO₂peak分别以绝对值（L·min^?1）、体重标准化（mL·kg^?1·min^?1）和全身瘦体重标准化（mL·kg瘦体重^?1·min^?1）表达。统计方法包括Welch独立样本t检验、Pearson相关、性别校正偏相关、Benjamini-Hochberg FDR校正，以及对数尺度线性混合效应模型检验性别×表达方式交互作用。

三、研究结果

1. 身体成分的性别差异

男性比女性约高11%的身高、重41%的体重，身体质量指数（BMI）高约13%。男性全身瘦体重和下肢瘦体重分别比女性高约53%和61%，体脂百分比低约27%。两性间绝对脂肪量无统计学显著差异。这表明男性较大的体重主要反映更多的瘦组织而非脂肪组织。

2. 心肺运动反应与有氧适能结局的性别差异

男性绝对VO₂peak比女性高约61%（4.1 ± 0.5 vs. 2.5 ± 0.4 L·min^?1），FDR校正后仍显著。体重标准化后男性高约15%，但未通过FDR校正；按全身瘦体重标准化后差异缩小至约5%且不显著。正式的对数尺度混合效应模型确认性别差异幅度随表达方式变化（性别×表达方式似然比χ²(2) = 74.35, p < 0.001）。男性在VO₂peak时的跑台速度高约17%，二氧化碳排出量高约54%，分钟通气量高约40%，潮气量高约35%，均通过FDR校正；呼吸频率、呼吸交换率和PetCO₂无显著性别差异。峰值心率未调整分析中男性高约9%，但未通过FDR校正。

3. 身体成分与VO₂peak的关联

绝对VO₂peak与全身瘦体重（r = 0.908）、下肢瘦体重（r = 0.879）和体重（r = 0.891）强正相关，均通过FDR校正；脂肪量与绝对VO₂peak无显著关联。体重标准化VO₂peak与体脂百分比呈中等负相关（r = ?0.555），与全身瘦体重呈正相关（r = 0.558），均通过FDR校正。体脂百分比与瘦体重标准化VO₂peak无显著关联。性别校正使所有关联减弱约39%–71%，FDR校正后无任何性别校正关联保持显著。

4. 探索性多变量分析

以绝对VO₂peak为结局的线性模型中，全身瘦体重和性别共同解释83%方差（R² = 0.826）。全身瘦体重与绝对VO₂peak相关（B = 0.080 L·min^?1/kg, p = 0.039），残余性别系数不显著（p = 0.794）。但该瘦体重估计在HC3异方差稳健标准误下减弱（p = 0.082），额外校正年龄后亦减弱（p = 0.066）。性别×瘦体重交互作用不显著（p = 0.787）。性别分层相关在男性和女性中均为正但不精确。探索性对数-对数异速生长模型得出瘦体重指数为1.20（95% CI 0.19–2.22），无可检测的残余性别系数（p = 0.864）。留一法分析显示瘦体重系数估计范围为0.068–0.107 L·min^?1/kg（p = 0.023–0.077），表明推断显著性对个别观测敏感。

四、讨论与结论

本研究表明，CrossFit?参与者中性别间心肺适能差异的幅度高度依赖于VO₂peak的表达方式：绝对差异约61%，体重标准化后降至约15%，瘦体重标准化后进一步降至约5%。这一模式与既往在CrossFit?运动员中的发现一致，并得到正式交互作用检验的支持。身体成分与有氧适能表达相关：瘦体重与绝对VO₂peak强相关，脂肪量与体重标准化VO₂peak负相关，但性别校正后这些关联大幅减弱且无一项通过FDR校正，提示强合并关联部分反映潜在的性别差异，而非瘦体重的独立效应。

研究人员指出，教练、从业者和科研人员在评估CrossFit?参与者心肺适能时应考虑VO₂peak表达方式的影响，不应孤立解读体重标准化VO₂peak，尤其在比较不同脂肪量个体时。将绝对、体重标准化和瘦体重标准化VO₂peak与DXA身体成分结合可提供更全面的评估。研究局限性包括样本量小（尤其女性数量较少）、横断面设计无法推断因果、单一训练馆招募限制外推性、未直接评估VO₂peak的生理决定因素（如心输出量、血红蛋白浓度、肌肉氧化能力或外周氧提取），以及部分历史测试程序细节无法从存档文件中恢复。

研究结论：在本探索性队列中，男性呈现更高的瘦体重、更低的脂肪量和更高的绝对VO₂peak，但性别间差异在体重标准化（约15%）和瘦体重标准化（约5%）后显著缩小，性别×表达方式交互作用显著（χ²(2) = 74.35, p < 0.001）。合并关联将瘦体重与绝对VO₂peak、脂肪量与体重标准化VO₂peak联系起来，但性别校正后大幅减弱，FDR校正后无任何性别校正关联保持显著。因此，本研究提供的是描述性关联和标准化模式的探索性证据，而非瘦体重的独立效应或瘦体重标准化后性别等效的证据。在评估男性和女性CrossFit?参与者的心肺适能时，绝对和标准化VO₂peak应结合身体成分进行解读。