16周高強度間歇訓練對強制隔離戒毒人員身體健康的有益影響

劉楊子純，韓雨梅*，孟林盛，呂 慧，董 晉，盧 紅

毒品泛濫是威脅公共衛生和破壞社會生產力的全球性問題。吸毒者不僅會使自身的健康受到極大傷害，更會給自己的家庭帶來毀滅性打擊，最重要的是會引發一系列的社會問題（國家禁毒委員會辦公室，2019；郝偉等，2018）。國家戒毒委員會統計表明，截至2019年底，我國現有吸毒人員214.8萬名。目前，我國強制隔離戒毒和社區康復領域尚缺乏針對藥物依賴和復吸預防的有效治療和干預手段（朱曉東，2010），運動干預被認為是一種潛在的戒毒新療法，可能會發展成為毒品戒除的一個獨立或重要的輔助手段（馮俊鵬等，2019）。研究證實，有氧運動是干預戒毒效果最明顯的運動方式（韓雨梅等，2019），中等強度的持續有氧運動能夠有效地抑制藥物渴求心理及強制覓藥沖動（趙非一等，2018），然而由于其具有訓練時間較長和部分內容枯燥乏味等不足，使得戒毒人員往往難以長期堅持，如何運用較短時間達到同樣或者更佳的戒毒效果是值得深入研究的重要問題。

高強度間歇訓練（high-intensity interval training，HIIT）已被廣泛證實能夠明顯改善健康受試對象（普通人、運動員、實驗動物）的生理機能及運動水平，具有趣味性、時效性、容易接受等突出優勢（MacInnis et al.，2017a）。研究表明，HIIT具有增強肌力、改善骨骼肌線粒代謝酶活性（MacInnis et al.，2017b）和提高機體心肺功能（Kellogg et al.，2019）等作用，對提升高水平運動員的無氧和有氧工作能力，以及普通大眾增肌減肥均具有積極效應（黎涌明，2015），其運動方式的多樣性提升了訓練過程中的愉悅感和自我效能感（Jung et al.，2014）。HIIT能夠調節模型動物腦源性神經營養因子（brain derived neurotrophic factor，BDNF）含量，改善神經元功能，減輕大腦海馬區氧化應激損傷（Freitas et al.，2018），并對提高中樞神經可塑性（Luo et al.，2019）產生有益影響。

戒毒人員體質健康水平普遍較低，而HIIT訓練強度大、對心臟負擔較重，并不適合所有戒毒人員。鮮見有關該人群是否適宜開展HIIT訓練，以及HIIT訓練對其身體健康有何影響的研究報道。Cabral等（2018）研究顯示，運動干預可能更利于改善藥物濫用者初期的戒斷癥狀，因此闡明HIIT對康復鞏固期戒毒人員身體健康的干預效果及其作用機制具有重要意義。本研究以山西省長治大辛莊強制隔離戒毒所戒毒人員為研究對象，對其進行16周的HIIT干預，探討長期HIIT對戒毒人員身體健康的影響并闡釋其作用機制。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

按整體分層抽樣方法，選取山西省長治大辛莊強制隔離戒毒所110名男性（年齡30～40歲）戒毒人員為實驗篩選對象，參照美國運動醫學會（The American College of Sports Medicine，ACSM）和美國心臟協會（American Heart Association，AHA）發布的指南，對運動的安全性及有效性進行運動前篩查（李彥林等，2020），納入標準包括：1）年齡在30～40歲；2）受試者當前處于隔離狀態并接受了2～3個月的強制隔離戒斷；3）通過體力準備活動問卷（PAR-Q）（Thompson et al.，2013）和運動前篩查問卷的調查法（Maron et al.，1996），在強制隔離戒斷期間沒有服用精神類藥物和過敏史、家族史、體力活動障礙等其他健康問題；4）心肺功能、皮膚檢查和運動功能檢查均無異常。排除標準包括：1）既往或目前患有精神系統疾病；2）依從性差和不愿意參加隨機分配的受試者。

根據上述篩查標準，選取了108名研究對象，戒毒人員簽署知情同意書并自愿參加本實驗。

1.2 實驗分組與訓練方案

1.2.1 實驗分組

將108名戒毒人員隨機分為對照組（C組）和運動干預組（E組），C組只接受常規戒毒矯治（包括法制教育、戒毒知識宣教、勞動衛生等）和一般的體力活動，E組額外增加16周的HIIT干預，運動干預后分別稱之為C1組和E1組。同時，選取與受試者年齡相匹配的50名健康男性作為正常對照組（N組）。在實驗過程中，有6人無法完成相關測試，2人腳扭傷而中途退出。16周后依據意向治療分析（intention to treat analysis，ITT）原則，將運動干預組和對照組各54人全部納入統計分析（表1）。

表1 受試者基本信息Table 1 Basic Information of Subjects

1.2.2 訓練方案

HIIT具體方案見表2。

表2 高強度間歇訓練內容Table 2 High-Intensity Interval Training Content

1.3 樣本采集與保存

分別在實驗前和實驗結束后次日收集受試者晨起中段尿5 ml進行尿常規檢測；上午8～10點統一采集空腹肘靜脈血5～10 ml于肝素鈉抗凝管中，一部分進行血常規檢測，一部分室溫靜置30 min后3 500 rpm離心10 min，取血清-80℃保存備用。尿常規和血常規指標委托長治市自愿戒毒醫院檢測。

1.4 指標檢測與方法

1.4.1 體成分測定

采用體成分分析儀（Inbody720，Biospace）通過生物抗阻法測定和解析數據，主要包括：身高、體質量、BMI指數、體脂肪量、骨骼肌量、身體水分、蛋白質量和無機鹽量。

1.4.2 血液生化指標檢測

1）血常規指標委托長治市自愿戒毒醫院檢測；2）血清抗氧化指標超氧化物歧化酶（SOD）、丙二醛（MDA）和過氧化氫酶（CAT）水平采用試劑盒（南京建成生物技術研究所）測定，相關操作按說明書進行。

1.4.3 身體素質測定

嚴格按照測試標準和流程，在長治大辛莊戒毒所康體中心采用國民體質監測設備（Js-2962，澳瑞特）完成受試者閉眼單腳站立、選擇反應時、俯臥撐、坐位體前屈、握力和縱跳能力的測定。

1.4.4 神經生物學機能測定

相關指標主要包括腦源性神經營養因子（BDNF）、皮質醇、多巴胺和五羥色胺。上述指標通過酶聯免疫吸附法（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）測定，試劑盒購于上海生工生物工程技術服務有限公司。將全血收集到含抗血凝劑的試管中，抗凝劑使用EDTA鈉鹽，樣品采集后30 min內于1 000 xg離心15 min，取上清液，嚴格按照說明書進行操作并采用酶標儀方法檢測，避免使用溶血、高血脂樣品。

1.4.5 數理統計

實驗所有數據和圖表均采用Graph Pad Prism 7.0及SPSS 23.0分析，數據以平均數±標準差（M±SD）表示，雙因素方差分析對實驗數據進行統計分析，P＜0.05為顯著性差異；P＜0.01為非常顯著性差異。

2 研究結果

2.1 高強度間歇訓練后戒毒人員身體健康水平的變化

2.1.1 高強度間歇訓練后戒毒人員身體成分的變化

C組和E組體脂肪量均顯著高于N組，而蛋白含量均顯著低于N組（P＜0.05；表3）。16周的常規戒毒矯治和HIIT干預對戒毒人員身體成分產生了顯著影響：C1組體質量和BMI指數顯著高于C組；E1組與E組和C1組相比，體質量、BMI指數和體脂肪量均顯著下降（P＜0.05，P＜0.01），骨骼肌量和蛋白質量均顯著增加（P＜0.05，P＜0.01），E1組無機鹽量顯著高于E組（P＜0.05）。

表3 運動干預后戒毒人員身體成分的變化Table 3 Changes in Body Composition of DrugAbstainers after Exercise Intervention

2.1.2 高強度間歇訓練后戒毒人員尿常規的變化

運動干預后，E1組尿蛋白和尿膽原陽性檢出率均顯著高于N組、E組和C1組，其他指標未見顯著改變（表4）。

表4 運動干預前、后戒毒人員尿常規指標陽性率的變化Table 4 Changes in the Positive Rate of Urine Routine Indexes of DrugAbstainers before and after Exercise Intervention %

2.1.3 高強度間歇訓練后戒毒人員血液生化指標的變化

C組和E組血清SOD活性顯著低于N組，MDA含量則顯著增加（P＜0.05；表5）。統計數據顯示，常規戒毒矯治和HIIT干預均可對血液指標產生顯著影響：C1組常規指標MCV和MCH以及血清SOD活性顯著高于C組（P＜0.05）；E1組血常規指標（MCV、MCH和MCHC）和血清SOD活性均顯著高于E組和C1組（P＜0.05，P＜0.01），而MDA含量的變化則相反。

表5 運動干預前、后戒毒人員血液生化指標的變化Table 5 Changes of Blood Biochemical Indexes of DrugAbstainers before and after Exercise Intervention

2.1.4 高強度間歇訓練后戒毒人員身體素質的變化

C組和E組握力、縱跳和閉眼單腳站立水平均顯著低于N組（P＜0.05，P＜0.01；表6），選擇反應時顯著高于N組（P＜0.05）。常規戒毒矯治和HIIT干預對戒毒人員身體素質變化均有影響：C1組握力和閉眼單腳站立時間顯著高于C組（P＜0.05）；E1組握力、縱跳、俯臥撐、坐位體前屈、閉眼單腳站立均顯著高于E組和C1組（P＜0.05，P＜0.01）。

表6 運動干預后戒毒人員身體素質指標的變化Table 6 Changes in Physical Fitness Indicators of DrugAbstainers after Exercise Intervention

2.2 高強度間歇訓練后戒毒人員血液神經生物學機能的變化

C組和E組五羥色胺、BDNF、多巴胺和皮質醇含量均顯著高于N組（P＜0.05；圖1）。常規戒毒矯治對戒毒人員血液五羥色胺和BDNF含量產生了顯著影響，C1組與C組相比血液五羥色胺和BDNF顯著降低（P＜0.05）。HIIT干預后戒毒人員血液中，上述4種神經遞質均有顯著改變，E1組與E組和C1組相比，五羥色胺和多巴胺含顯著升高（P＜0.01，P＜0.05），BDNF和皮質醇水平顯著降低（P＜0.05）。

3 分析與討論

3.1 高強度間歇訓練對戒毒人員身體健康水平的影響

3.1.1 高強度間歇訓練對戒毒人員身體成分的影響

研究表明，毒品對人體神經系統、呼吸系統、心血管系統、內分泌系統和運動系統均會造成嚴重損害（劉昭強等，2020），尤其是在心肺功能和肌力方面（范琪，2019）。本研究中，戒毒人員BMI指數屬于超重水平，這緣于戒毒人員進入戒毒所后生活作息規律，導致康復鞏固期體質量明顯上升。有研究顯示，毒品依賴者BMI超標可能會增加糖尿病和心臟病等疾病發生的風險（McIlwraith et al.，2014；Vera-Villarroel et al.，2014）。

有研究證實，8周的運動干預能夠使戒毒人員體質量得到有效控制，體脂率和脂肪重量得到較大改善（張建磊等，2020；Dolezal et al.，2013）。常規戒毒矯治未能有效控制戒毒人員體質量和體脂的增加，而HIIT干預后，E1組與E組和C1組相比，體質量、BMI指數和體脂肪量均顯著下降（P＜0.05，P＜0.01），骨骼肌量和蛋白質量均顯著增加（P＜0.05，P＜0.01），E1組無機鹽量顯著高于E組（P＜0.05）。證實HIIT干預對戒毒人員身體形態和身體成分都產生了積極效果，增加了脂肪分解代謝，促進了機體蛋白合成，顯著提高了身體健康水平。

3.1.2 高強度間歇訓練對戒毒人員血液和尿液生化指標的影響

血液和尿液是公安部門檢驗吸毒者體內毒品的常規檢材（張蕾萍等，2020）。長期吸食毒品可造成機體各器官損害，直接影響組織代謝及正常生理功能，機體血液流變學的變化是其病理改變的重要環節之一（郭桂芝，2013）。氧化應激是體內氧化與抗氧化系統失衡的一種狀態，氧化應激的加劇會進一步導致細胞凋亡和內質網應激的發生（Albert et al.，2020）。研究發現，活性氧（ROS，如超氧化物、羥基自由基和過氧化氫）和氧化應激在苯丙胺類毒品誘導的毒性反應中起到重要作用（Kita et al.，2009）。大鼠注射丙苯胺類毒品可以增加血液MDA水平，改變內源性SOD和CAT的活性，同時降低其總抗氧化水平（Gluck et al.，2001；Melo et al.，2010；Yamamoto et al.，1998）。

本研究顯示，戒毒人員血清SOD活性與N組相比顯著下降，而MDA含量則顯著增加（P＜0.05），提示，戒毒人員機體抗氧化能力較差，經過16周常規戒毒矯治和HIIT干預后血常規和氧化應激指標均發生了有益的變化。C1組常規指標MCV和MCH以及血清SOD活性顯著高于 C組（P＜0.05），E1組血常規指標（MCV、MCH 和MCHC）和血清SOD活性均顯著高于E組和C1組（P＜0.05，P＜0.01），而MDA含量的變化則相反，說明HIIT能夠顯著改善機體運輸氧氣的能力，提高了戒毒人員的健康水平。尿蛋白和尿膽原陽性檢出率E1組顯著高于E組和C1組，提示，受試者運動性疲勞暫未完全恢復，也可能與尿液收集時間相關，未來應注重尿常規的系統性監測，防止運動疲勞積累。

3.1.3 高強度間歇訓練對戒毒人員身體素質的影響

握力、縱跳和俯臥撐分別反映人體上肢、下肢和核心肌力，可綜合體現人體力量素質水平；閉眼單腳站立和坐位體前屈是評價人體平衡能力和柔韌素質的常用指標；選擇反應時主要用于評價機體的速度素質和靈敏素質。有研究表明，10～12周的核心力量訓練、綜合性體能訓練和有氧運動均可顯著提高戒毒人員的力量素質、柔韌素質和平衡能力（何寶玉，2019；劉昭強，2020；趙振虎等，2017）。

本研究中，戒毒人員握力、縱跳、閉眼單腳站立和選擇反應時與健康對照組存在顯著差異（P＜0.05，P＜0.01）。16周常規矯治和HIIT訓練后，C1組握力和閉眼單腳站立時間顯著高于C組（P＜0.05）；E1組握力、縱跳、俯臥撐、坐位體前屈、閉眼單腳站立均顯著高于E組和C1組（P＜0.05，P＜0.01），說明16周的HIIT同樣能夠顯著提高戒毒人員的肌肉力量、柔韌素質和平衡能力，提示，在訓練過程中熱身運動與放松拉伸中，柔韌性和平衡能力都得到了系統地鍛煉。值得注意的是，本研究中HIIT并未對戒毒人員選擇反應時產生顯著影響，可能與長期攝入毒品對受試者腦部中樞神經系統造成不可逆損害有關，導致反應速度和靈敏素質難以恢復。

3.2 高強度間歇訓練對戒毒人員神經生物學機能的影響

從神經生物學機制來看，毒品成癮是一種表現為持續性渴求和強迫性覓藥行為的復發性腦慢病，與大腦獎賞系統受損有關（顧慶等，2019）。在導致毒品依賴的過程中，諸多中樞與外周的神經遞質分泌水平和功能產生了顯著變化（柯鈺婷等，2015），可誘導神經系統整體結構及功能可塑性改變（Volkow et al.，2012）。研究發現，甲基苯丙胺類毒品成癮后，中樞神經遞質多巴胺、五羥色胺、乙酰膽堿、γ-氨基丁酸及谷氨酸的含量均顯著增加（Yuan et al.，2015）。本研究中，戒毒人員（C組和E組）血液中五羥色胺和多巴胺含量均顯著高于健康對照組，與上述研究結果一致。

運動干預已被認為是一種潛在的戒毒新療法。動物和人體實驗證實，3周有氧運動（跑輪）可以顯著改善大鼠因甲基苯丙胺造成的紋狀體多巴胺能神經元和五羥色胺神經元損傷（O’Dell et al.，2012），12周的中等強度有氧運動干預可明顯改善甲基苯丙胺依賴者的焦慮和抑郁癥狀（王東石等，2017），運動鍛煉能夠減少毒品誘導的多巴胺能神經損傷，進而降低其對毒品的渴求度和復吸次數（Robertson et al.，2016），然而關于HIIT干預對戒毒人員神經遞質的影響鮮見報道。戒斷期間血液中五羥色胺的減少將導致戒毒人員神經興奮性減弱，容易出現抑郁癥狀，而體育鍛煉具有調節中樞神經系統功能、改善情緒的作用（劉溪等，2017）。本研究常規戒毒矯治后，C1組血液五羥色胺含量顯著低于C組，可能是機體隨著時間推移自我修復的過程特點；而HIIT干預后戒毒人員血液中4種神經遞質均有顯著改變，E1組與E組和C1組相比，五羥色胺和多巴胺含量均顯著升高（P＜0.01，P＜0.05），BDNF和皮質醇水平均顯著降低（P＜0.05），說明16周的HIIT干預改善了戒毒人員心理健康狀態的神經生物學物質基礎，可能會促進戒斷者對自我不良情緒的控制能力。

皮質醇是人體腎上腺分泌的糖皮質激素之一，在控制情緒以及平衡免疫細胞和炎癥、血管和血壓間的關系方面具有重要的作用（李永超等，2015）。有研究發現，可卡因吸食者在戒斷初期的毒品渴求與皮質醇水平呈正相關（Szumlinski et al.，2001）。然而，楊瑾等（2016）指出，通過測定血清中皮質醇反映戒斷者毒品成癮、渴求程度存在一定的局限性，靜脈采血前面臨的壓力會影響腎上腺皮質活動，血液皮質醇會受到晝夜節律的影響等。Russell等（2012）指出，頭發皮質醇在取樣、分析檢測等方面可能更具有優勢和可靠性，如果在康復鞏固期間采取干預措施，戒毒人員皮質醇水平下降可能加快（宋健文等，2020）。本研究中，戒毒人員（C組和E組）血液中皮質醇水平顯著高于健康人（N組），經過16周HIIT干預后，E1組皮質酮水平顯著回調，說明HIIT有效地緩解了糖皮質激素的異常分泌，然而能否抑制戒毒人員對毒品的渴求度還需要進一步的實驗驗證。

BDNF是大腦中分布最為廣泛的神經營養素成員之一，能促進神經元的生長發育，并且在認知、學習和記憶形成中都起著重要作用（李荷君等，2014）。BDNF與中樞神經系統多巴胺能、膽堿酯能和五羥色胺能神經元的可塑性密切相關（彭澎等，2021），血清BDNF水平可直接反應中樞神經系統BDNF濃度（Klein et al.，2011）。本研究發現，戒毒人員血液中BDNF水平顯著高于健康人，說明如甲卡西酮、冰毒等中樞興奮性類毒品對戒毒人員腦神經異常活躍的影響依然存在。運動能夠改善人體認知功能，被認為與BDNF的表達增加有關。16周的HIIT后，E1組和C1組血清BDNF水平與各自干預前相比均顯著回調，且E1組顯著高于C1組，說明常規戒治和HIIT干預都能夠改善戒毒人員異常的腦神經活性，兩者可能存在疊加效應。

4 結論

長期HIIT能夠有效改善戒毒人員身體健康水平，提高其身體素質和機能狀態，增強機體抗氧化能力，促進神經生物學機能的良性改變。