年轻成年人体成分与自主心肺调节的性别特异性关联：心率变异性、呼吸率变异性及脉动呼吸商的分析

《Physiological Reports》：Associations between body composition and autonomic cardiorespiratory modulation in young adults

本研究通过分析90名18-23岁健康墨西哥大学生的体成分（BMI、脂肪百分比、肌肉量、内脏脂肪指数）与自主神经调节指标（心率变异性HRV、呼吸率变异性BRV、脉动呼吸商PRQ），首次揭示了青年人群中体成分与心肺自主调节的性别差异。结果显示：男性内脏脂肪升高与迷走神经活性降低（PNS指数、RMSSD、HFnu负相关）、交感神经活性增强（SNS指数、LF正相关）显著相关，且PRQ非线性熵值（SampEnPRQ、FuzzEnPRQ）降低，提示心肺系统复杂性受损；女性则无显著关联。多变量回归进一步证实%FM与迷走HRV的负相关仅存于男性（βstd=-0.64, p=0.008）。该发现为青年心血管风险早期预警提供了新的生理学依据。

　　

1 引言

肥胖与超重已成为全球公共卫生挑战，世界卫生组织（WHO）数据显示墨西哥成人肥胖率高达38.9%。青年期（18-25岁）是心血管健康轨迹形成的关键窗口，探究体成分与自主神经系统的早期关联具有重要意义。传统体质量指数（BMI）无法区分脂肪与肌肉比例，而生物电阻抗分析（BIA）可量化脂肪百分比（%FM）、肌肉质量（kgM）及内脏脂肪率（VFR）。自主神经系统（ANS）通过心率变异性（HRV）和呼吸率变异性（BRV）非侵入性评估，其中脉动呼吸商（PRQ）作为新兴指标可反映心肺耦合复杂性。既往研究多聚焦中老年或患病人群，青年健康群体的性别特异性关联尚不明确。

2 材料与方法

本研究纳入90名墨西哥国立自治大学（UAEMéx）学生（男性35人，女性55人），排除心血管、呼吸系统疾病及药物影响者。采用BIA测量体成分，同步记录5分钟静息心电图与呼吸信号，计算线性（如SDNN、RMSSD、LF/HF）与非线性的HRV/BRV指标（如近似熵ApEn、样本熵SampEn），并推导PRQ序列的熵值（SampEn_PRQ、FuzzEn_PRQ）。统计分析采用性别分层相关性检验与多变量线性回归（调整年龄、呼吸频率、体力活动METs）。

3 结果

3.1 呼吸模式性别差异

男性呼吸频率（BR）显著低于女性（15.65±4.45 vs. 17.88±3.40次/分, p=0.014），但呼吸间隔变异性（SDBB、RMSSD_BB）更高（p<0.01），反映男性呼吸节律更不稳定。

3.2 体成分与HRV的性别特异性关联

在男性中，BMI、%FM、VFR与迷走神经指标（PNS指数、RMSSD、pNN50、HFnu）呈负相关（r=-0.384~-0.569, p<0.05），与交感指标（SNS指数、LF）正相关（r=0.305~0.482, p<0.05）。多变量回归显示，%FM每增加1标准差，男性PNS指数降低0.64（p=0.008），而女性无显著关联。肌肉质量（kgM）在男性中与pNN50、HFnu负相关，可能与绝对肌肉量伴随的体形大小混淆有关。

3.3 PRQ熵值与体成分的关联

仅男性显示内脏脂肪指数与PRQ熵值（SampEn_PRQ、FuzzEn_PRQ）负相关（r=-0.514~-0.545, p<0.01），提示高内脏脂肪降低心肺系统复杂性。均值PRQ（mPRQ）在男性中与BMI、VFR正相关，反映心搏与呼吸比率失衡。

4 讨论

本研究首次在健康青年中整合HRV、BRV与PRQ指标，揭示内脏脂肪对自主神经功能的性别特异性影响。男性内脏脂肪蓄积可能导致迷走神经抑制与交感过度激活，其机制或与脂肪组织炎症因子干扰中枢自主调控有关。PRQ熵值降低进一步提示内脏肥胖损害心肺系统适应性，增加未来心血管风险。女性因雌激素对自主神经的保护作用可能抵消脂肪负面影响。研究局限性包括样本量较小、BIA估算内脏脂肪的误差及未控制月经周期影响。

5 结论

青年男性即使处于非肥胖范围，内脏脂肪增加仍与迷走神经活性下降及心肺复杂度降低显著相关，而女性关联微弱。BRV与PRQ为早期评估自主神经功能提供了新视角。建议青年人群通过控制内脏脂肪与增强体力活动优化自主神经调节，预防心血管疾病发生。