劉 靜,劉亞華,陳 迪,萬 瓊

肥胖是代謝性疾病和心血管疾病的重要危險(xiǎn)因素[1]。流行病學(xué)數(shù)據(jù)顯示,體力活動(dòng)不足是成年人肥胖的主要原因之一[2]。規(guī)律運(yùn)動(dòng)尤其是長(zhǎng)時(shí)間中等強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動(dòng)(moderate-intensity continuous training,MICT),簡(jiǎn)稱有氧運(yùn)動(dòng),有助于改善身體成分和心血管危險(xiǎn)因素并預(yù)防肥胖相關(guān)并發(fā)癥[3]。缺乏時(shí)間是制約多數(shù)人參加體力活動(dòng)的最大障礙,因此MICT較為費(fèi)時(shí)(超過40～60 min)限制了其在肥胖管理中的應(yīng)用。如何花費(fèi)更少時(shí)間達(dá)到同樣或更佳的鍛煉效果成為眾多普通人追求的目標(biāo)。近年來的研究發(fā)現(xiàn),高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)(high-intensity interval training,HIIT)作為一種省時(shí)有效的新穎運(yùn)動(dòng)方式,對(duì)于健康人和高血壓、糖尿病、冠心病等患者在心血管和代謝方面的健康效應(yīng)與傳統(tǒng)MICT方式效果相似甚至更佳[4, 5]。在大多數(shù)研究中,傳統(tǒng)HIIT的訓(xùn)練時(shí)間僅為傳統(tǒng)MICT的50%～60%[4, 5]。鑒于HIIT的時(shí)效性特點(diǎn),有學(xué)者認(rèn)為可替代MICT并作為肥胖/超重患者的主要運(yùn)動(dòng)康復(fù)手段。然而不同運(yùn)動(dòng)方式對(duì)身體成分尤其是脂肪分布的影響尚未明確。本研究旨在對(duì)比HIIT和MICT對(duì)超重青年心肺適能和身體成分的影響,為該特定人群優(yōu)化運(yùn)動(dòng)康復(fù)方案提供依據(jù)。

1 對(duì)象與方法

1.1 對(duì)象 通過電話、現(xiàn)場(chǎng)招募等方式選取2022年5-8月北京市某社區(qū)64名無規(guī)律運(yùn)動(dòng)習(xí)慣的超重男性青年,按照隨機(jī)數(shù)字表法將其分為HIIT組(n=22)、MICT組(n=22)和對(duì)照組(C組,n=20),HIIT組和MICT組分別進(jìn)行不同運(yùn)動(dòng)方式干預(yù),C組保持日常生活習(xí)慣不變。納入標(biāo)準(zhǔn):(1)男性,年齡18～25歲;(2)體重指數(shù)(body mass index,BMI)24～28 kg/m2;(3)過去3個(gè)月體重保持穩(wěn)定(±2 kg);(4)除每周參加2次學(xué)校組織的體育課外,無規(guī)律運(yùn)動(dòng)習(xí)慣;(5)受試者身體健康,無心血管疾病、代謝性疾病、內(nèi)分泌疾病以及骨骼肌肉疾病,無長(zhǎng)期服藥史,2個(gè)月內(nèi)未使用處方藥。試驗(yàn)前向受試者說明本研究的目的、意義、流程以及潛在風(fēng)險(xiǎn)并簽訂知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 遞增負(fù)荷試驗(yàn) 在心內(nèi)科醫(yī)師及運(yùn)動(dòng)生理專家監(jiān)督下,利用自行車測(cè)功儀(Monark,839E,瑞典)通過遞增負(fù)荷試驗(yàn)對(duì)心肺適能進(jìn)行評(píng)估。先進(jìn)行3 min準(zhǔn)備活動(dòng)(35 W),隨后每3 min增加25 W。運(yùn)動(dòng)過程中利用心肺測(cè)試系統(tǒng)(MAX-Ⅱ,德國)記錄攝氧量(oxygen uptake,VO2),記錄運(yùn)動(dòng)過程中的心率、血壓,利用主觀疲勞感覺(ratings of perceived exertion,RPE)量表(6～20級(jí))評(píng)價(jià)疲勞程度。終止試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)為:呼吸交換率(respiratory exchange rate,RER=VCO2/VO2)>1.10;主觀疲勞感覺(rate of perceived exertion,RPE)>18;受試者主訴力竭;收縮壓>250 mmHg,舒張壓下降>10 mmHg;心率>90%最大預(yù)測(cè)心率(最大預(yù)測(cè)心率=220-年齡)。試驗(yàn)終止時(shí)的VO2即為最大攝氧量(maximal oxygen uptake,VO2max),記錄力竭時(shí)間(min)。

1.2.2 身體成分測(cè)定 利用雙能X線骨密度儀(dual energy X-ray absorptiometry,DEXA)(GE Lunar Prodigy,美國)測(cè)定身體成分,指標(biāo)包括:全身脂肪含量、去脂體重、體脂百分比,軀干、android區(qū)域、gynoid區(qū)域脂肪含量及百分比(某區(qū)域脂肪含量占該區(qū)域總質(zhì)量的百分比)。測(cè)試前1 h進(jìn)行儀器預(yù)熱與校準(zhǔn),采用全身掃描模式,計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別軀干、android和gynoid區(qū)域。根據(jù)身體脂肪的部位劃分[6],軀干為領(lǐng)口到骨盆頂端切線區(qū)域(不包括手臂);android 區(qū)域位于上腹部,包括骨盆頂端切線到肋骨下緣切線之間的部分;gynoid區(qū)域以骨盆頂端切線為上限,高度為 android 區(qū)2倍的部分,包括臀部和大腿的一部分。

1.2.3 運(yùn)動(dòng)方案 MICT組和HIIT組在自行車測(cè)功儀上(Monark 839E,瑞典)完成3次/周、共12周的運(yùn)動(dòng)干預(yù)。HIIT組以90%VO2max強(qiáng)度蹬車4 min,間歇3 min為1組,反復(fù)重復(fù)直到完成300 kJ做功量;MICT組始終以60%VO2max強(qiáng)度進(jìn)行持續(xù)蹬車,直到完成300 kJ做功量。運(yùn)動(dòng)過程中對(duì)受試者進(jìn)行嚴(yán)格醫(yī)務(wù)監(jiān)督,實(shí)時(shí)記錄心率,運(yùn)動(dòng)后測(cè)量血壓和RPE的變化并記錄運(yùn)動(dòng)過程中的不良反應(yīng)。受試者運(yùn)動(dòng)依從性用實(shí)際完成的訓(xùn)練次數(shù)占運(yùn)動(dòng)處方計(jì)劃次數(shù)的百分比表示。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 使用SPSS for Windows 20.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理和分析。連續(xù)型變量先進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn),2組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn),3組間比較采用單因素方差分析,組內(nèi)試驗(yàn)前后比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 HIIT和MICT的可行性和安全性 共有64例受試者符合納入標(biāo)準(zhǔn),共58例(58/64=90.6%)完成全部試驗(yàn)與測(cè)試,失訪6例(6/64=9.4%)。HIIT組20例(20/22=90.9%)完成全部訓(xùn)練,2例失訪(2/22=9.1%);MICT組18例(18/22=81.8%)完成全部訓(xùn)練,4例失訪(4/22=18.2%);失訪率組間比較,差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。12周運(yùn)動(dòng)干預(yù)過程中,HIIT組和MICT組平均每周參加訓(xùn)練次數(shù)分別為(2.9±0.1)次和(2.8±0.2)次,訓(xùn)練計(jì)劃完成率(運(yùn)動(dòng)依從性)分別為97.9%[705/(12×3×20)]和96.4%[625/(12×3×18)],組間比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。兩組受試者運(yùn)動(dòng)期間以及運(yùn)動(dòng)后均無不良反應(yīng)事件發(fā)生。

2.2 試驗(yàn)前受試者基線變量特征 MICT組和HIIT組受試者在年齡、身高、體重、BMI等基線變量間比較,差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,具有可比性(表1)。

2.3 運(yùn)動(dòng)負(fù)荷與生理反應(yīng) 訓(xùn)練時(shí)的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷及生理反應(yīng)見表2所示。兩組做功量均為300 kJ,HIIT組功率、平均心率、峰值心率、收縮壓、舒張壓和RPE均高于MICT組(P<0.05),運(yùn)動(dòng)時(shí)間為MICT組的56.1%(P<0.05)。

表1 3組超重男青年試驗(yàn)前受試者基線變量特征

表2 2組超重男青年完成300 kJ的功量運(yùn)動(dòng)負(fù)荷與生理反應(yīng)

2.4 心肺適能的變化與試驗(yàn)前比較 試驗(yàn)后HIIT和MICT組VO2max、力竭時(shí)間均升高,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),C組VO2max和力竭時(shí)間的變化無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。試驗(yàn)后組間比較,HIIT和MICT組VO2max、力竭時(shí)間均高于C組,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),HIIT和MICT組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表3。

表3 3組超重男青年心肺適能的變化

2.5 體重和BMI的變化 與試驗(yàn)前比較,試驗(yàn)后各組體重和BMI的變化均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。試驗(yàn)后組間比較,體重和BMI的變化均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表4。

2.6 身體成分的變化 與試驗(yàn)前比較,試驗(yàn)后MICT組全身脂肪含量、體脂百分比、android區(qū)域脂肪含量與百分比下降,去脂體重增加,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),HIIT和C組身體成分各指標(biāo)的變化均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。試驗(yàn)后組間比較,MICT組全身脂肪含量、體脂百分比、android區(qū)域脂肪含量與百分比低于HIIT和C組,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表5。

表4 3組超重男青年體重和BMI的變化

表5 3組超重男青年身體成分的變化

3 討 論

間歇訓(xùn)練分為兩大類,即HIIT和沖刺間歇訓(xùn)練:前者運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度為80%～100%VO2max,運(yùn)動(dòng)時(shí)間為60～240 s;后者運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度>100%VO2max,運(yùn)動(dòng)時(shí)間為8～30 s[7]。沖刺間歇訓(xùn)練可誘導(dǎo)血漿腎上腺素以及心率的急劇升高,適合健康的年輕人,基于安全性考量,可能并不適合臨床患者(包括超重和肥胖)[8]。為避免訓(xùn)練過程中發(fā)生心血管事件和肌肉關(guān)節(jié)損傷,本研究選擇損傷方案風(fēng)險(xiǎn)較低的HIIT方案。HIIT方案涵蓋運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)時(shí)間、間歇時(shí)間、重復(fù)次數(shù)等數(shù)個(gè)變量,因此造成不同研究間的可比性較低。針對(duì)臨床患者(如冠狀動(dòng)脈疾病、慢性阻塞性肺疾病、2型糖尿病和慢性心臟病)的研究中,HIIT在誘導(dǎo)一系列心血管和代謝益處同時(shí)能夠最大限度降低心血管應(yīng)激[4, 5]。本研究采用相似的運(yùn)動(dòng)方案,盡管所有受試者在運(yùn)動(dòng)時(shí)接近或達(dá)到最大疲勞程度(RPE18～20),但峰值血壓(收縮壓<250 mmHg)和心率(<90%最大心率)均在正常范圍內(nèi)[9],且耐受性和安全性良好,無不良事件發(fā)生。

本研究發(fā)現(xiàn),HIIT和MICT均可改善超重青年VO2max,且兩種運(yùn)動(dòng)方式的效果并無顯著性差異,這與前期針對(duì)不同年齡、不同健康狀況和臨床疾病患者的多項(xiàng)研究結(jié)果一致[4, 5],由于HIIT的運(yùn)動(dòng)時(shí)間僅為MICT的56.1%,且受試者在運(yùn)動(dòng)中和運(yùn)動(dòng)后并無不良反應(yīng),因此HIIT在提升體能方面較傳統(tǒng)MICT更具時(shí)效性。心肺適能是健康和死亡風(fēng)險(xiǎn)的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子,VO2max每增加3.5 ml/(kg·min),全因病死率降低15%,心血管疾病病死率降低19%[10],因此本研究為超重人群利用HIIT作為健康風(fēng)險(xiǎn)管理的重要手段提供了證據(jù)。此外,有氧能力水平與肥胖患者生活質(zhì)量正相關(guān)[11]。在本研究中,HIIT和MICT組運(yùn)動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)的力竭時(shí)間均增加,提示運(yùn)動(dòng)耐量得到改善。Hansen等[12]證實(shí),肥胖患者運(yùn)動(dòng)耐量與全因以及心血管死亡率呈負(fù)相關(guān)?？傊?HIIT組和MICT均可改善中老年2型糖尿病患者有氧能力和運(yùn)動(dòng)耐量。

身體脂肪尤其是腹部脂肪(包括內(nèi)臟脂肪組織)過度沉積是胰島素抵抗、心血管疾病和死亡率增加的獨(dú)立危險(xiǎn)因素,而內(nèi)臟脂肪組織面積/體積的微小差異即可顯著改變風(fēng)險(xiǎn)分布[13]。雖然有學(xué)者建議并推薦將HIIT作為肥胖/超重患者體重管理的康復(fù)手段,然而至今尚缺乏有力證據(jù),尤其是針對(duì)超重人群的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)。本研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)過12周HIIT后體重和體脂等參數(shù)均未發(fā)生顯著性改變,而MICT組軀干和android區(qū)域脂肪含量下降,表明HIIT對(duì)超重患者身體成分并無明顯益處,傳統(tǒng)MICT仍然是該人群體重管理的主要康復(fù)運(yùn)動(dòng)方式。

已證實(shí),規(guī)律運(yùn)動(dòng)能夠?qū)χ井a(chǎn)生益處,即使體重未降低仍可減少內(nèi)臟脂肪含量[3]。有氧運(yùn)動(dòng)顯著增加激素介導(dǎo)的脂肪分解和隨后的循環(huán)脂肪酸利用率,當(dāng)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度增加時(shí),工作肌肉中脂肪酸攝取與氧化隨之增加[14]。盡管優(yōu)先減脂的確切機(jī)制尚不清楚,但內(nèi)臟脂肪組織脂解被認(rèn)為對(duì)脂解激素的變化尤為敏感[15]。由于HIIT顯著增加兒茶酚胺(腎上腺素和去甲腎上腺素)和生長(zhǎng)激素含量[16],從而刺激脂肪分解,似乎暗示HIIT可能對(duì)降低內(nèi)臟脂肪有效。然而上述假設(shè)尚缺乏直接證據(jù),結(jié)合本研究結(jié)果我們推測(cè),由于HIIT時(shí)脂肪氧化總量較低(明顯低于MICT),因此僅通過HIIT提高脂肪分解和脂肪酸利用率并不一定會(huì)顯著增加脂肪酸氧化以及脂肪含量降低。

綜上所述,不同運(yùn)動(dòng)方式均可提升超重男性青年心肺適能,且兩種方式效果相似,然而僅MICT可改善身體成分,因此超重青年采用不同運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行體力活動(dòng)時(shí),HIIT在提升心肺適能方面具有時(shí)效性(運(yùn)動(dòng)時(shí)間約為MICT的一半),MICT則是改善身體成分的主要手段。