活跃绝经后女性最大脂肪氧化评估：一种新颖的相对功率FATmax测试

《Physiological Reports》：Maximal fat oxidation assessment in active postmenopausal females: A novel relative power FATmax test

　　

本研究在绝经后女性中比较了一种新颖的相对于体重的FAT_max测试（RFT；从0.45 W/kg开始，每4分钟增加0.15 W/kg）与传统的绝对功率FAT_max测试（AFT；从30 W开始，每3分15秒增加10 W）。目的是确定RFT方案是否能改善脂肪氧化能力较低的女性在运动期间的脂肪氧化动力学。研究人员假设，更长的持续时间和更低的负荷增量将导致比AFT更高的脂肪氧化值。17名活跃的绝经后女性（69.2 ± 5.1岁）以随机顺序完成了两种方案，并根据最大脂肪氧化率（MFO）是否高于或低于0.3 g/min被分为高MFO组（H-MFO）和低MFO组（L-MFO）。两组在年龄和身体成分上相似。总体而言，在RFT方案中达到MFO的时间延迟了（765 ± 621秒 vs. 401 ± 262秒），但MFO值无差异。两组在RFT中都显示出更长的达到MFO时间，但仅在L-MFO组中差异显著（420 ± 280秒 vs. 317 ± 232秒）。尽管没有统计学差异，但在L-MFO组进行RFT期间，观察到MFO（0.22 ± 0.04 vs. 0.19 ± 0.06 g/min，d = 0.65）和摄氧量（VO₂；12.8 ± 3.8 vs. 15.4 ± 5.5 mL/min/kg，d = ?0.53）的中等效应量。RFT可能改善对脂肪氧化能力降低的绝经后女性的底物氧化动力学测定，同时便于需要更长记录和稳定性的补充分析（如效率和心率变异性分析）。

**论文解读：活跃绝经后女性最大脂肪氧化评估新方案**

**研究背景与问题**
代谢灵活性（MF）是指机体根据底物可用性适应和调整底物氧化的能力。衰老与脂肪氧化率降低相关，这与线粒体含量和线粒体呼吸能力下降有关。同时，与年龄相关的下降也会导致在需要时增加碳水化合物氧化能力受损，这两者都影响代谢灵活性。对于绝经过渡期，其特征是卵巢激素（特别是17β-雌二醇和孕酮）的显著下降，以及雄激素可用性的改变和促性腺激素（包括促卵泡激素（FSH）和黄体生成素（LH））循环浓度的增加，这反映了卵巢对下丘脑*垂体轴负反馈的进行性丧失。这些内分泌变化与底物利用改变、内脏肥胖增加以及肌肉质量和力量减少有关，这些因素共同影响了能量消耗和代谢灵活性，超出了与年龄相关的损害。然而，尽管具有生理相关性，绝经后女性的代谢灵活性，尤其是在运动期间的特征仍然很少被描述。

最近证据表明，该人群的代谢灵活性可能更多地取决于肌肉功能而非实际年龄本身。在此背景下，FAT_max测试是旨在通过间接测热法和渐进负荷增量来识别最大脂肪氧化率（MFO）及其发生的运动强度（FAT_max）的递增运动方案。然而，大多数FAT_max方案是在年轻或混合人群中开发和验证的，在运动方式、热身程序、阶段持续时间、增量负荷和营养状态方面存在相当大的方法学变异性。这种方法的变异性在绝经后女性中可能特别相关。有研究报道该人群达到稳态的时间延迟，因此常用的阶段持续时间（例如3分钟）可能不足以准确捕捉其底物氧化动力学。此外，脂肪氧化率和身体成分参数的高个体间变异性可能限制绝对负荷处方的适用性。先前在绝经后女性中使用中等方案（从30 W开始，每3分15秒增加10 W）的研究报告了较低的能量消耗以及与年轻人群相比底物氧化率曲线的向下和向左偏移。这些发现表明，最初在年轻成人中开发的方案可能不完全适用于绝经后女性，因为固定的绝对负荷可能施加不成比例地更高的相对代谢需求，可能导致更早地转向依赖碳水化合物，从而可能影响底物氧化演变过程的准确表征。综上所述，这些局限性凸显了需要根据绝经后女性的生理特征定制FAT_max方案，以提高MFO和FAT_max测定的准确性，尤其是在那些脂肪氧化率较低的女性中。

因此，本研究旨在比较一种新的相对于体重的FAT_max测试（RFT；从0.45 W/kg开始，每4分钟增加0.15 W/kg体重）与传统的绝对功率FAT_max测试（AFT；从30 W开始，每3分15秒增加10 W）。通过根据体重调整负荷并延长阶段持续时间，RFT旨在实现更好的稳态，从而优化运动期间的底物氧化动力学。据此，研究人员假设RFT将使绝经后女性实现比AFT更高的脂肪氧化。

**研究方法**
本研究招募了17名活跃的绝经后女性参与者（年龄69.2 ± 5.1岁；去脂体重41.3 ± 5.2 kg），完成了为期3天的研究，两种测试（AFT和RFT）以随机顺序进行，每次方案之间至少有48小时休息。研究方案获得了科学伦理委员会的批准，并在ClinicalTrials.gov注册。参与者纳入标准包括：年龄超过60岁、根据国际身体活动问卷（IPAQ）为适度活跃（>600 METs/周）、闭经超过12个月、无运动医学禁忌症。排除标准包括：诊断为任何慢性疾病、使用限制或影响身体活动的药物（如β-受体阻滞剂）、接受激素替代疗法或任何雌激素治疗、有运动低血压反应史。

在基线测量和熟悉过程后，参与者进行了两种FAT_max测试。AFT方案从30 W开始，每3分15秒增加10 W。RFT方案从0.45 W/kg开始，每4分钟增加0.15 W/kg。递增测试在满足至少两个终止标准时结束：呼吸交换率（RER）超过1.0、自觉疲劳程度（RPE）超过6（博格0-10量表）、疼痛视觉模拟量表（VAS）评分>6、或动脉血氧饱和度（SaO₂）低于92%。通过间接测热法（使用K5代谢车）测量摄氧量（VO₂）和二氧化碳排出量（VCO₂），并使用弗林方程计算全身脂肪氧化率。根据MFO中位数0.3 g/min将参与者分为低MFO组（L-MFO）和高MFO组（H-MFO）。统计分析包括描述性统计、组间和方案间比较（使用曼-惠特尼U检验、T检验、重复测量方差分析）、效应量计算（科恩d值）以及布兰德-奥特曼图分析一致性。

**研究结果**
**3.1 FAT_max方案间生理反应比较**
总体而言，在MFO强度下，两种方案在绝对脂肪氧化率、相对于去脂体重的脂肪氧化率、相对功率输出、摄氧量、自觉疲劳程度或心率方面均未观察到差异。然而，在RFT中达到FAT_max的时间显著更长，具有中等至大的效应量。在最大碳水化合物氧化率（MCO）强度下，两种方案在相对功率输出、摄氧量、自觉疲劳程度或心率方面也未观察到差异，但RFT中达到CHO_max的时间显著更长，效应量大。在恢复期（测试后3分钟），血乳酸浓度在方案间无差异，而RFT后的心率显著低于AFT后，具有中等至大的效应量。在前四个强度（RER <0.9）的比较中，仅相对功率在方案间显示出差异，AFT在第1和第4阶段的相对功率更大。

**3.2 组间分析与协议比较**
组间分析显示，两种方案在绝对和相对于去脂体重的脂肪氧化率方面均存在显著差异。在组内方案比较中，RFT在L-MFO组和H-MFO组都显示出更长的达到MFO持续时间，两组均具有中等效应量。尽管存在其他一些效应量，但在任一组的MFO强度下，方案间在相对功率输出、摄氧量、自觉疲劳程度或心率方面均未观察到差异。类似地，在MCO强度下，任一组的方案间在相对功率输出、摄氧量、自觉疲劳程度或心率方面也未观察到差异。然而，在L-MFO和H-MFO组中，RFT达到CHO_max所需的时间都显著更长，效应量大。恢复期血乳酸浓度在任一组的方案间无差异。

小提琴图显示，L-MFO女性在RER和脂肪氧化率方面表现出更大的离散度，尤其是在AFT方案的RER中。相反，AFT在H-MFO组中显示出更低的离散度，且数据更集中在四分位距内。脂肪氧化率的小提琴图显示，L-MFO组在RFT方案中离散度更大。这种更大的离散度在H-MFO组的RFT方案中得以保持，且在两种方案中每个阶段的离散度都在增加。尽管离散度保持最小，但AFT的RER变异系数在步骤1和4中大于RFT，无论哪一组。

**3.3 FAT_max测试的可靠性与一致性**
布兰德-奥特曼图说明了RFT和AFT方案在脂肪氧化率评估方面的一致性。一致性限相对较窄，表明方法间具有一致性。在H-MFO组中，平均偏差较低且为负值，相关系数的可解释变异性为中等至大。L-MFO组显示出较小但为正的平均偏差，且每个阶段略有增加。可解释变异性仅在步骤1和2较大，此后贡献极小。

**讨论与结论**
据研究人员所知，这是第一项引入通过相对于体重的功率（W/kg）控制起始和递增强度的FAT_max方案并与传统绝对功率方案进行比较的研究。主要发现是，尽管两种方案产生了相似的组水平MFO值和MFO强度下的相对功率，但RFT方案反映了更一致的脂肪氧化动力学进展，并且在L-MFO组中达到FAT_max的时间系统性地更长。RFT中更长的时间（包括达到MFO的时间和阶段长度）可能支持RFT在检测脂肪氧化能力低的个体真实MFO值方面具有更好的适用性，此外还能增强对该人群氧化时间区受限的效率变量分析，或需要更长稳定记录的自律神经分析。未来的研究应确定这些方法学特征是否能提高绝经后女性和其他脂肪氧化能力有限人群的FAT_max评估的有效性和测定。

作为次要发现，根据小提琴图，前四个阶段（RER均<0.90）的比较显示，L-MFO亚组的女性 consistently 表现出较低的RER值、较高的脂肪氧化率，并且在RFT与AFT比较时呈现正的平均偏差。这些结果表明，RFT方案在低MFO个体中在较低强度下诱发了更高的脂肪氧化反应。相反，AFT方案在测试的早期阶段与相对较低的脂肪氧化率值相关。有趣的是，尽管表现出明显不同的MFO值，但两个亚组显示出非常相似的描述性特征，年龄值匹配。这与最近的证据一致，表明MFO在绝经后女性中很大程度上与年龄无关，这表明除了实际年龄之外的因素可能驱动了该队列中观察到的MFO的显著变异性。

还应承认，尽管参与者最初被筛查为表面健康且无诊断出的心血管疾病，但整个队列的静息收缩压值均升高。虽然未观察到组间差异，但高血压前期的特征可能促成了底物氧化反应的个体间变异性。一方面，在MFO处达到的相对功率在整个样本中显示方案间相似性，并且当样本分组时这种相似性得以保持。然而，尽管两种方案在MFO处收敛，但它们在各个阶段的工作负荷分配的内部进展不同。当检查每个方案的逐步行为时，出现了一些差异，例如RFT步骤1和4的相对功率较低，尽管在这些相同阶段产生了与AFT相似的代谢和心血管反应。此外，在H-MFO组中观察到相当于两个增量阶段的延迟，因此脂肪氧化主导期持续时间更长，这可能导致RFT方案中交叉点出现得更晚。值得注意的是，L-MFO组在RFT中显著更长的持续时间（延长32%）与MFO率无统计学显著差异但具有中等至大的效应量同时发生，尽管摄氧量较低。相反，H-MFO女性在摄氧量方面显示出相似的值。虽然摄氧量对脂肪氧化能力个体间变异性的独立贡献无法完全确定，但这些发现表明，RFT更渐进的进展和延长的氧化阶段可能有助于在女性中实现相似或更高的脂肪氧化，而无需更大的氧气消耗。这种方法学特征在具有有限氧化能力和底物利用高个体间变异性的人群中可能特别相关。

MFO的变异性可能反映了个体间在线粒体功能、毛细血管化和肌纤维类型分布以及绝经后女性身体活动水平等因素上的差异。此外，尽管与年轻人相比，老年人的线粒体含量通常较低，但有证据表明，这些下降可能更强烈地与身体活动不足相关，而非衰老本身。正如假设，数据表明，该方法可能对检测脂肪氧化率低者的脂肪氧化微小差异更敏感。这可能归因于RFT阶段的持续时间和每个阶段强度的更渐进增加，这一因素对L-MFO尤其有益，因为脂肪氧化占主导的时期更长。整个样本的RFT延迟可能是有利的，因为脂肪氧化曲线向下和向左偏移，这意味着达到MFO的强度出现得更晚且负荷更低。每个RFT强度更长的持续时间可能导致更高的底物可用性和更好的稳态达成，这将是支持该方案的另一个因素。相反，AFT方案较短的持续时间可能限制其完全捕捉心肺能力较低个体较慢代谢激活特征的能力，从而低估脂肪氧化的峰值。

肌肉相对功率（W/kg）对年龄相关变化的敏感性，以及RFT能够考虑该人群高度异质性进行更公平比较的能力，表明RFT方案可能是该人群更好的方法。RFT方案根据体重标准化强度，补偿了研究人群内个体间体型和成分的差异。在此背景下，RFT可能代表脂肪氧化能力可能降低人群的合适替代方案，能够更好地评估不同体型和能力个体的底物利用。此外，该方案更长的持续时间可能在分析补充变量（如心率变异性或机械效率）时提供额外益处，从而提供更全面的生理特征描述。

研究人员承认一些局限性。首先，虽然连续测量了摄氧量并获得了峰值VO₂值，但缺乏最大摄氧量（VO_2max）结果可能限制了对最大脂肪氧化的个体间差异是否受最大有氧能力差异影响的解释。其次，基于0.3 g/min的MFO阈值对参与者进行二分法可能过度简化了脂肪氧化能力的生理连续性，尽管该阈值是基于先前在可比人群中的参考值选择的。第三，RFT和AFT方案的设计同时修改了两个变量（阶段持续时间和增量大小），这限制了对观察到的效应具体归因于工作负荷的相对缩放。此外，工作负荷是根据体重而非去脂体重进行缩放的，而去脂体重可能与骨骼肌氧化能力更密切相关。优先考虑的是采用单一方案，应用这些更长的阶段持续时间和更低的相对负荷增量，以改善对低MFO人群（如活跃绝经后女性）的脂肪氧化测定。未来的研究应确定根据去脂体重规定工作负荷是否能进一步改善绝经后女性的FAT_max方案评估。

**结论**
总之，数据表明两种方案在评估MFO和脂肪氧化率方面具有广泛一致性，但在RFT方案中达到MFO的时间延迟。尽管应谨慎解释这些发现，但RFT更大的脂肪主导区可能代表一个潜在优势，因为它允许在脂肪氧化能力和身体成分个体间离散度高的群体中更准确地测定MFO。当样本被分为两个MFO亚组时，RFT方案中更长的达到FAT_max时间得以保持，尽管两组显示出相似的相对功率输出和脂肪氧化率。需要更大样本量的进一步研究，以更好地理解在异质人群中观察到的反应，并优化FAT_max方案，目标是实现更准确和全面的脂肪氧化动力学特征描述。