Effect of physical activity on autonomic nervous system function in lean and obese children
International journal of obesity and related metabolic disorders 28. 27-33.
10.1038/sj.ijo.0802470.
Keywords:
abst
The autonomic nervous system (ANS) is a key factor in the regulation of energy balance and body fat storage;however, to what extent the physical activity during the childhood years contributes to variations in ANS function is still unclear. The present study was designed to investigate the ANS activity in lean and obese children, focusing on the differences in physical activity levels. This study was performed on 1080 school children initially recruited to the present study. In all, 24 physically active and 24 inactive obese children (> or =120% of the standard body weight) were chosen as samples. Then, 24 lean-active and 24 lean-inactive children, who were matched individually in age, gender, height, and the amount of sports activity, were carefully selected from the remaining children.
Physical activity was classified as the frequency of participation in after-school sports activities (active; > or =3 times per week, inactive; nothing). The ANS activities were measured during the resting condition by means of heart rate variability power spectral analysis, which enables us to identify separate frequency components, that is, low frequency (LF; 0.03-0.15 Hz), reflecting mixed sympathetic (SNS) and parasympathetic nervous system (PNS) activity, high frequency (HF; 0.15-0.5 Hz), mainly associated with PNS activity, and total power (TP; 0.03-0.5 Hz), evaluating the overall ANS activity. The spectral powers were log transformed for statistical testing. The lean-active group demonstrated lower resting HR as well as significantly higher TP, LF, and HF powers compared to the remaining groups. In contrast, the obese-inactive group showed significantly lower TP (P<0.05 vs the remaining groups), LF (P<0.05 vs the lean groups), and HF power (P<0.05 vs the lean groups), respectively. The obese-active and lean-inactive groups were nearly identical in all spectral parameters. The correlation analysis revealed that TP among 48 inactive children was significantly and negatively associated with the percentage of body fat (r=-0.53, P<0.001); however, such correlation among 48 active children was modest (r=-0.33, P=0.02).
Our data suggest that obese children possess reduced sympathetic as well as parasympathetic nervous activities as compared to lean children who have similar physical activity levels. Such autonomic reduction, associated with the amount of body fat in inactive state, might be an etiological factor of onset or development of childhood obesity. On the other hand, regular physical activities could contribute to enhance the overall ANS activity in both lean and obese children. These findings further imply that regular physical activity might be effective in preventing and treating obesity beginning in the childhood.
自律神経系（ANS）は、エネルギーバランスと体脂肪貯蔵の調節における重要な要因ですが、小児期の身体活動がANS機能の変動にどの程度貢献しているかはまだ不明です。本研究は、身体活動レベルの違いに焦点を当てて、やせた子供と肥満の子供のANS活動を調査するために設計されました。 この研究は、本研究に当初募集された1080人の学童に対して実施されました。全体として、24人の身体的に活動的な肥満児と24人の非活動的な肥満児（標準体重の120％以上）がサンプルとして選択されました。次に、年齢、性別、身長、スポーツ活動の量が個別に一致した24人のリーンアクティブおよび24人のリーンアクティブでない子供が、残りの子供から慎重に選択されました。
身体活動は、放課後のスポーツ活動への参加頻度として分類されました（アクティブ;週に3回以上、非アクティブ;何もない）。安静時のANS活動は、心拍変動パワースペクトル分析によって測定されました。これにより、混合交感神経（SNS）を反映して、低周波（LF; 0.03-0.15 Hz）の個別の周波数成分を識別できます。 ）および副交感神経系（PNS）活動、主にPNS活動に関連する高周波（HF; 0.15-0.5 Hz）、および全体的なANS活動を評価する総出力（TP; 0.03-0.5 Hz）。スペクトルパワーは、統計的検定のために対数変換されました。 リーンアクティブグループは、残りのグループと比較して、安静時の心拍数が低く、TP、LF、HFのパワーが大幅に高いことを示しました。対照的に、肥満不活性群は、TP（P <0.05 vs残りの群）、LF（P <0.05 vs除脂肪群）、およびHF電力（P <0.05 vs除脂肪群）がそれぞれ有意に低かった。肥満活動性グループとleanせ非活動性グループは、すべてのスペクトルパラメーターでほぼ同一でした。相関分析により、48人の不活発な子供のTPは、体脂肪の割合と有意にかつ負に関連していることが明らかになりました（r = -0.53、P <0.001）。ただし、48人のアクティブな子供の間のこのような相関はささやかなものでした（r = -0.33、P = 0.02）。
私たちのデータは、同様の身体活動レベルを有するleanせた子供と比較して、肥満の子供は交感神経および副交感神経の活動が減少していることを示唆しています。非活動状態の体脂肪の量に関連するこのような自律神経の減少は、小児肥満の発症または発症の病因因子である可能性があります。一方、定期的な身体活動は、やせた子供と肥満の子供の両方で全体的なANS活動を強化するのに役立つ可能性があります。これらの発見はさらに、定期的な身体活動が小児期から肥満の予防と治療に効果的であることを示唆しています。
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