高強度間歇訓練在防治代謝綜合癥中的影響作用*

肖 梅 盧佳慧

高強度間歇訓練在防治代謝綜合癥中的影響作用*

肖 梅 盧佳慧

（汕頭職業技術學院，廣東 汕頭 515078）

采用適當的運動方式防治代謝綜合癥是慢性病防治領域的一個重要發展方向。越來越多的證據表明，高強度間歇訓練似乎比傳統的中等強度持續訓練在改善代謝綜合癥患者的康復效果方面更有效。現綜述高強度間歇訓練在代謝綜合癥防治中的生理變化、運動依從性、健康效應的影響，并與中等強度持續訓練相比較，展現高強度間歇訓練在代謝綜合癥防治領域的作用和優越性。

高強度；間歇訓練；防治；代謝綜合癥

習近平總書記在十九大報告中提出“實施健康中國戰略”，指出人民健康是民族昌盛和國家富強的重要標志[1]。2016年10月25日，中共中央、國務院正式發布《“健康中國2030”規劃綱要》預防為主，中西醫并重，將健康融入所有的政策[2]。代謝綜合癥（metabolic syndrome，MetS）被定義為一系列心血管危險因素，包括血糖升高（BG），低密度脂蛋白（HDL-C），甘油三酸酯（TG）高，收縮壓（SBP）高，舒張壓高（DBP）和腰圍大（WC）[3]。當存在上述風險因素中的三個或更多時，將被診斷為患有MetS。2016年我國居民慢性病死亡率為459.21/10萬[4]，在這些疾病中，代謝綜合癥是死亡率最高的疾病之一，并且該病病程長、治愈難。MetS造成了許多患者死亡，但由于其基本上沒有癥狀，因此該病仍未得到充分診斷，也就未得到充分治療。代謝綜合癥是人類面臨的嚴峻健康問題，健康的生活方式可以幫助管理和預防MetS及其相關因素。更具體地，每天身體活動已經顯示減少大多數代謝綜合癥的風險因素。因此，體育鍛煉被視為改善MetS的非藥理，非侵入性低成本治療方式。體育鍛煉對代謝綜合癥的預防和治療越來越受到重視。定期進行體育鍛煉有助于改善體質，減少慢性病發生，而科學地尋找適合代謝綜合癥等慢性病人群的運動方案和適宜的運動負荷是學者們追求的目標。近年來，高強度間歇訓練對身體健康方面的影響受到國內外學者的廣泛關注。盡管目前對高強度間歇訓練的影響還存在爭議，但高強度間歇訓練對代謝綜合癥的治療產生了較多的生理益處。

1 高強度間歇訓練起源與發展

高強度間歇訓練（High-intensity Interval Training，HIIT）指“短時間高強度運動之間穿插低強度活動或休息”，間歇訓練方法的特點是“高強度運動”被“低強度活動休息”所打斷。與傳統的中等強度持續運動的主要區別在于，對于間歇訓練，慢性病患者根據其癥狀的耐受性選擇工作和休息時間。高強度間歇訓練在相同運動量下，能更好地改善人體最大有氧能力，在改善血糖、心肺耐力和減脂方面存在優勢，且運動時間短，運動依從性較好，易于堅持。

高強度間歇訓練的目標強度超過無氧閾水平，間歇恢復階段由短暫的低強度運動或完全不活動構成。高強度間歇訓練可導致強烈的急性生理反應，反復刺激生理系統，使氧運輸系統和骨骼肌獲得更大的生理學適應[5]。在愛德華·福克斯和唐納德·馬修斯所著的《間歇訓練》一書中指出間歇訓練可能可以更快地提高有氧代謝的能力，因為在間歇訓練的間歇期間，心臟的每搏輸出量比運動期間更大，這樣更多的氧被送到工作的肌肉當中。高強度間歇訓練的一個優勢是它在產生與訓練相關的收益方面的效率高。具體來說，對于久坐不動的健康成年人和運動員來說，這種類型的鍛煉在兩周內就能產生生理上的訓練效果。在健康的年輕人中（n=8，年齡22±1歲，峰值攝氧量[VO2peak]45±3ml/kg/min），在2周內進行6次以騎車為基礎的高強度間歇訓練已被證明能顯著提高耐力(比基線變化12%)，以及周圍骨骼肌(即股外側肌)的變化，這表明氧化能力增強。這些變化超過了控制組[6]。

2018年美國運動醫學學會每年年底發布的全球健身趨勢預測調查結果顯示，從2014年開始至今，高強度間歇訓練一直位居前十[7]。高強度間歇性訓練可引起類似耐力訓練的有氧代謝、抗疲勞能力增加的生理效果，也可以引起類似力量訓練的肌肉肥大、力量能力增加的適應效果，也可以是耐力訓練和力量訓練的混合效果[8]。高強度間歇訓練研究常采用的運動形式是騎自行車和跑步，越來越多的研究表明，高強度間歇訓練可以有效提高機體心肺適應程度和心血管功能[9，10]，改善血糖調節、提高胰島素敏感性[11]，并且還能有效減少體脂[12]。

2 高強度間歇訓練對心肺耐力的影響

加強體育運動，預防和治療慢性疾病，成為國內外研究的熱點內容。過去30年來，大量的研究證據表明：心肺耐力是體質健康標準組成的核心成分[13]。心肺適應程度（cardiorespiratory fitness，CRF，通常表示為最大攝氧量VO 2max）又稱為心肺耐力，反映人體心血管機能，是指人體的循環系統、呼吸系統、運動系統等長時間工作的能力。2016年美國心臟病協會已經發布科學聲明，將心肺耐力作為人體的第5大生命體征。心肺耐力對人體的健康非常重要。提高心肺耐力可以有效降低心血管疾病患病風險。目前的研究證明運動訓練可以有效提高心肺健康的組成部分(即峰值吸氧率)和運動能力(即最大工作效率，Wmax)。此外，運動訓練已被證明可以減輕日常生活中慢性病患者所經歷的癥狀的嚴重程度，如呼吸困難和疲勞，并改善與健康有關的生活質量。在一般人群中，建議進行中等到高強度的運動，以優化心肺健康和運動能力的改善幅度。與這些數據相一致的是，對慢性病患者的研究表明，與低強度運動相比，高強度運動訓練在誘發生理訓練反應方面可能是有利的。這些研究結果符合運動訓練理論的超負荷原則，即為了提高心肺健康和/或鍛煉能力，鍛煉訓練必須以大于日常生活負荷的強度進行。

高強度間歇訓練可以更有效地刺激運動中有氧氧化的生理適應過程，較短時間內提高線粒體氧化酶活性；其提高心肺耐力、改善胰島素抵抗、降低血糖和減少身體脂肪含量的效果也得到初步證實。高強度間歇訓練在相同運動量下，能更好地改善人體最大有氧能力，且運動時間短，運動依從性較好，易于堅持。并且高強度間歇訓練具有更高的運動愉悅感和依從性[14]。相對于傳統的耐力運動，參與高強度間歇訓練的運動者比較傳統的中等強度耐力訓練，每周所需要的運動時間和運動周期都較短，但是高強度間歇訓練提高最大攝氧量（VO2max）的效果明顯。與其他方式的訓練如間歇運動結合持續運動或者持續運動比較，高強度間歇訓練提高所有參與者VO2max的程度更高，對心肺功能的影響更大，說明機體對高強度間歇訓練反應更敏感。

關于心肺健康和/或運動能力改善的基礎機制，其改善不是通過改善肺功能介導的。事實上，在慢性病患者的運動訓練領域所做的一些早期工作受到懷疑，因為運動能力的提高被證明在1秒內的用力呼氣量沒有任何變化（FEV1）。在20世紀90年代中期，有重大意義的研究表明，運動能力的變化至少在部分上是由外周骨骼肌狀況的改善所介導的，主要是股四頭肌中的股外側肌尤為重要。運動訓練改善心肺耐力，誘發最大攝氧量提高的最重要原因包括兩方面內容，即周圍肌肉系統的氧化能力的增強和心臟泵血功能的提高，所以高強度間歇訓練有效提高心肺耐力的原因可能也與這兩方面有關。高強度間歇訓練包含多次重復的高、低強度交替運動，不同強度訓練階段引起身體對氧氣需求量的波動變化，將最大化地誘發機體產生適應性變化，其對機體誘發的刺激也是呈現波動變化的，包括氧氣需要量和心臟泵血量。研究發現中等強度持續訓練能最快使線粒體呼吸鏈產生適應性變化；而間歇訓練顯著提高無氧代謝水平，但線粒體呼吸鏈的適應較慢；采用間歇＋中等強度持續訓練可能最有利于快速提高機體有氧代謝水平[15]。

3 高強度間歇訓練在防治代謝綜合癥中的影響作用

3.1 肥胖癥

肥胖是一種身體脂肪的異常高積累，與多種慢性疾病的風險增加和過早死亡有關[16]。在過去的幾十年中，肥胖癥的發病率在世界幾乎所有地區都顯示出急劇上升的趨勢。肥胖癥與健康受損和工作能力低下有關。額外的心臟代謝危險因素的發生與體脂過多如高血壓、血脂異常或高血糖等相關，進一步增加心血管疾病的風險和死亡率[17]。此外，研究表明，肥胖與普通人群的生活質量下降和曠工率較高有關，還與員工的提前退休率和較低的工作能力呈現正相關。因此，肥胖癥被認為是重要的公共衛生問題，迫切需要有效的治療策略。適當的飲食變化和增加體育鍛煉是肥胖癥和相關合并癥治療的關鍵組成部分。心肺適應程度已被證明是心血管疾病和死亡率的獨立預測因子，比其他既定危險因素，例如體重正常的吸煙，高血壓或糖尿病。許多肥胖的人沒有達到建議每周體力活動量，大部分采用久坐不動的生活方式，這種生活方式已經被指出了在肥胖的患病率上升中是一個主要因素。此外，久坐行為已被認為是心臟代謝紊亂的單獨危險因素。因此，肥胖者休閑時間不足和體力活動不足，久坐不動的職業（如上班族）和低心肺耐力水平，幾乎是向嚴重的健康狀況發展中具有特別高的風險。增加體育鍛煉是治療肥胖癥和相關危險因素的基石。最近，高強度間歇訓練（HIIT）已經成為一種流行的鍛煉選擇。

研究表明，2周高強度間歇訓練能夠增加婦女的有氧能力、輸出功率、運動中脂肪氧化能力和骨骼肌中檸檬酸合成酶活性，能顯著增加骨骼肌氧化能力標志物[18]。研究顯示高強度間歇訓練能夠顯著增加骨骼肌中碳水化合物代謝，脂肪酸氧化和線粒體合成的速率。與耐力運動相比高強度間歇訓練能更顯著提高骨骼肌的線粒體氧化酶活性和脂肪氧化速率[19,20]。關于減體脂方面，2017年利用Meta分析比較高強度間歇訓練和中等強度持續訓練對超重和肥胖人群身體成分的影響，認為高強度間歇訓練和中等強度持續訓練均能改善全身脂肪含量和腰圍，其中特別要指出的是高強度間歇訓練具有節省時間的優勢，能減少約40%運動時間，這使其在對抗超重和肥胖的過程中成為一個非常重要方法[21]。2018年一項Meta分析，主要以超重/肥胖人群為實驗對象，對高強度間歇訓練減少身體不同部位的脂肪重量的差異性進行比較分析，結果表明HIIT顯著減少全身總脂肪、腹部和內臟脂肪，性別之間無差異，高強度的訓練對減少全身脂肪重量更為明顯，而低強度的訓練對腹部和內臟脂肪影響更大[22]。2019年，一項采用Meta分析比較高強度間歇訓練和中等強度持續訓練對人體脂肪組織的影響，認為高強度間歇訓練和中等強度持續訓練減少體脂百分比的效果一樣，但是高強度間歇訓練能減少脂肪組織絕對重量[23]。腹部脂肪組織是代謝綜合癥的主要貢獻者。盡管不知道確切的機制，但有人提出，腰圍的減少可能與運動后過量攝氧量（EPOC）的變化，脂肪氧化增加以及食欲和飽腹感的變化有關。EPOC與運動強度呈正相關，因此高強度間歇訓練對EPOC的影響比中等強度持續訓練更強。

許多肥胖的人沒有充足的時間達到專家建議體力活動，并且其久坐的生活方式已經被指出是肥胖的患病率上升一個主要因素。此外，久坐行為已被認為是心臟代謝紊亂的單獨危險因素。因此，肥胖者休閑時間不足，體力活動不足，久坐不動的職業（如上班族）和低心肺耐力水平似乎對發展嚴重不良的健康狀況具有特別高的風險。肥胖的個體不能參與足夠體力活動的根本原因是多種多樣的，但與普通人群一樣，最常見的障礙是“時間緊缺”。因此，在這種情況下，高強度間歇訓練作為一種耗時較少的鍛煉方式，將成為一種省時高效的鍛煉策略，可實現與健康相關的益處。

3.2 高血糖

非胰島素依賴型糖尿病是以高血糖為主要特征的Ⅱ型糖尿病，主要原因是胰島素對葡萄糖的調控能力下降以及胰島素B細胞功能缺失所導致的胰島素分泌減少[24]。運動鍛煉和飲食控制是Ⅱ型糖尿病患者的有效治療方法。高強度間歇訓練后觀察到的血糖降低可以解釋為骨骼肌質量，血流量和胰島素受體的增加，以及骨骼肌中葡萄糖的增加處理，這都是體育鍛煉的功能。此外，已知增加高強度間歇訓練相比中等強度耐力訓練在骨骼肌更大地引起葡萄糖轉運蛋白GLUT-4表達增加，有利糖代謝過程[25,26]。高強度間歇訓練還可以增加Ⅱ型骨骼肌纖維的動員，這可以解釋為運動強度與胰島素敏感性呈正相關的事實。研究表明高強度間歇訓練在管理血糖方面可能比中等強度耐力訓練更有效。從長遠來看，考慮到部分由促炎因子IL-6介導的運動引起的急性炎癥反應，定期運動可以預防輕度炎癥，從而對抗胰島素抵抗。有氧運動對葡萄糖的觀察效果與高強度間歇訓練干預中報道的相似[27]。

3.3 高血壓

高強度間歇訓練降低收縮壓和舒張壓（＞4 mmHg）具有重要的臨床影響，因為只要降低2 mmHg，就可以降低發生冠狀動脈疾病、心肌梗死、卒中和死亡率[28]。雖然運動增強了對交感神經活動的壓力反射控制，減少了兒茶酚胺（去甲腎上腺素）的循環，但血壓降低的機制還不完全清楚。可能的解釋是由運動引起總外周阻力降低，血管舒張和血管收縮因子的變化。運動強度對降低收縮壓和舒張壓的作用尚不清楚，但與其他訓練方式相比，高強度間歇訓練似乎在降低收縮壓和血壓方面更有效[29]。研究表明高強度間歇訓練在改善血液循環系統的心臟和血管功能方面優于其他運動。高強度間歇訓練可以顯著改善心臟代謝健康，特別是最大攝氧量。高強度間歇訓練是最敏感變量似乎是收縮壓和舒張壓，提示高強度間歇訓練可能是高血壓的有效治療方法。

3.4 高強度間歇訓練對患者情緒的影響

高強度間歇訓練對肥胖者的研究結果支持了鍛煉對健康和主觀測量的廣泛益處，而不僅僅是簡單的節食減肥。高強度間歇訓練的本質是需要更少的時間和經常提供更大的享受，因此可能比中等強度持續訓練更有效。盡管越來越多的證據支持使用高強度間歇訓練對于改善心臟代謝健康指數有效，但其對公眾健康的潛在影響關于其安全性和充分性仍然有爭論。過去的一些研究聲稱，運動強度和影響之間存在負相關關系，因此這可能不利于堅持鍛煉。然而，最近的一項分析綜述報告稱，可以從高強度間歇訓練中獲得積極的情感反應[30]，高強度間歇訓練中的休息時間可以幫助減少不適，從而導致這種反應[31]。最近的數據表明，在健康的非肥胖人群中，高強度間歇訓練比長期持續鍛煉更有樂趣，因為它更省時并且重復的刺激變化。對于超重的個體，高強度間歇訓練和中等強度持續訓練一樣令人愉快，并且在沒有監督的情況下執行時具有高依從率。此外，隨著訓練的進展，高強度間歇訓練似乎變得更令人愉快，而中等強度持續訓練享受水平則隨著訓練時間的延長而保持不變[32]，這表明從長期來看，高強度間歇訓練似乎是一種更適合的鍛煉模式。同時，高強度間歇訓練防治慢性病過程中的情緒作用效果也值得關注，并進一步證明。

4 結論

高強度間歇訓練對代謝綜合癥患者的體成分、心肺耐力、血糖控制及生活質量等方面有明顯改善作用，但相關研究尚處于初級階段，現階段的研究大多處于對于改善代謝綜合癥效果的觀察，缺乏高強度間歇訓練的生理適應機制的研究，仍需開展研究進一步驗證高強度間歇訓練長期的應用效果。我國對代謝綜合癥患者高強度間歇訓練相關研究較少，許多患有代謝綜合癥的患者，特別是老年人，大多有并發疾病，這導致難以實現持續的高強度運動。這些癥狀可能包括骨關節炎，焦慮和抑郁或肥胖。考慮到這些問題，間歇性的訓練作為一種策略來優化運動訓練中可承受的負荷已經越來越引起了臨床的興趣。在訓練實施過程中的可行性與安全性，是體育從業者和醫務人員應注意和不斷總結經驗，以保障患者安全。進一步開展高強度間歇訓練相關方面的研究為尋找更有效的運動方式，以利于優化運動在健康促進領域中的應用，達到預防慢性病和提高全民身體素質的目的，對于實現全面小康，建設健康中國，具有重要意義。

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The Effect of High Intensity Interval Training on the Prevention and Treatment of Metabolic Syndrome

XIAO Mei, etal.

(Shantou Polytechnic, Shantou 515078, Guangdong, China)

廣東省科技專項資金項目（2019ST080）。

肖梅（1973—），在讀博士生，副教授，研究方向：運動人體科學。