高強度間歇訓練對肥胖女性部分生理指標干預效果的研究進展

蔡 霞，鮑善軍，常 碩，牛永捷

（武漢體育學院 研究生院，湖北 武漢 430079）

高強度間歇訓練（HIIT）強調重復進行高強度運動，以低強度運動或完全休息作為銜接，盡管提出了短時間、快速的要求，但是沒有完全固定的模式。近幾年，高強度間歇訓練逐漸在大眾健身和競技體育訓練領域流行，其訓練效果得到廣泛關注和研究［1］。競技體育中尤其關注高水平運動員進行HIIT采用的模式、強度包括針對不同項目產生的訓練效果；大眾健身中HIIT的運用主要考慮不同人群的訓練效應，不僅能提高健康人群的身體素質，更多的考慮如何對特殊人群產生良好適應；隨著對高強度間歇效益的認可，目前的研究熱點也集中在臨床應用，HIIT作為一種輔助干預手段應用于精神疾病和肥胖癥的臨床治療中且效果顯著。以往研究中已經證明HIIT能在短時間內提高有氧能力、心肺功能、運動耐力；短時間高強度訓練與長時間中小強度訓練相比，增強有氧運動能力、骨骼肌氧化代謝和脂肪代謝等方面能有相當的效果，并且能有效增強無氧運動能力，正因為其在減脂減重、提高心臟功能方面的效益較高，對調控糖脂改善代謝等方面具有積極作用，期望HIIT能夠作為肥胖人群、癌癥和糖尿病等各種慢性病患者的運動處方之一［2-5］。肥胖女性身體健康在臨床研究和大眾健身領域都有較高的關注度，本文以期通過總結近10年國內外關于HIIT對肥胖/超重女性生理因素產生影響的研究，掌握運動干預對肥胖人群影響目前較新的研究動態，查找深入與生理生化指標影響相關的科研熱點，為國內學者進行HIIT與肥胖人群研究提供理論依據和干預研究的運動方案設計提供借鑒。

1 高強度間歇訓練的概念

國內關于間歇訓練法理論與HIIT其實有著明顯的區別，傳統間歇訓練法對動作結構、訓練強度和間歇時間有著嚴格的控制，主要通過心率監測訓練效果，注重提升人體心臟功能和不同代謝系統的功能能力［6］。HIIT到目前并沒有得到完全一致的定義和概念，總的來說HIIT是一種短時間內進行的全力、快速、爆發式鍛煉的訓練方法［7］。由于沒有明確的時間和強度要求，這也使得研究者在HIIT的研究中更為關注不同模式下的訓練效果。以往研究對高強度間歇訓練的定義整理如表1。

表1 關于高強度間歇訓練的定義

2 肥胖與HIIT的相關研究

2.1 MICT與HIIT在肥胖人群中的對比研究

肥胖已然成為了全球公共衛生問題，超重或肥胖與心血管疾病甚至死亡的相關性不斷升高，是導致代謝紊亂、Ⅱ型糖尿病等慢性疾病的主要危險因素。對超重/肥胖影響的研究在過往熱衷于探討高強度間歇訓練（HIIT）與中等強度間歇訓練（MIIT）、中等強度連續訓練（MICT）相比減脂是否更具優勢，以往研究整理見表2。

表2 高強度間歇訓練與肥胖人群的研究

之前國內外傳統觀點認為MICT更能有效減脂減重，Viana［14］等對肥胖人群進行研究發現MICT降低體脂的效果好于HIIT組。然而近年來的研究開始關注HIIT等不同模式的訓練對肥胖人群身體成分、心理感受以及神經反應的影響，目前研究已經充分證明高強度間歇訓練可能對健康決定因素產生更積極的影響。Wewege［15］對比中強度持續訓練（MICT）和高強度間歇訓練（HIIT）對改善18～45歲肥胖/超重成年人身體成分的效果研究中表示短期的中等到高強度的運動訓練能夠適度改善肥胖個體身體狀況，即便沒有明顯的體重變化；研究平均為每周3次的10周訓練，結果顯示HIIT和MICT均導致全身脂肪質量和腰圍顯著降低（p＜0.05），并且二者在任何身體成分測量中顯示出非顯著差異的有效性，能夠引導身體成分產生積極效應；不過HIIT需要的訓練時間較MICT減少了40%，是更為高效的訓練方式。

2.2 HIIT在肥胖女性人群中的應用研究

通過體育活動提高身體健康、改善體成分、增強機體代謝的觀點如今已被大眾接受，尤其近年來HIIT在大眾健身訓練中成為熱點，國內外有關高強度間歇訓練的研究也已經從運動科學發展到臨床醫學及應用。整理大量文獻發現HIIT對女性人群包括慢性疾病患者（超重/肥胖、心血管疾病、癌癥、Ⅱ型糖尿病患者、代謝綜合癥）的研究增多，并且不再局限于HIIT的減脂減重效果，更多的開始關注不同模式的間歇訓練與HIIT相比，在體成分、血壓、心肺適能、血脂、慢性炎癥細胞、胰島素水平、血糖、胰島素抵抗等方面的影響研究。本文整理被引量較高的相關文獻內容，了解目前針對肥胖/超重女性人群進行HIIT后生理監測指標如表3。

表3 肥胖女性進行HIIT的相關研究

Racil［20］關于12周中強度或高強度運動訓練對肥胖青少年女性血脂和血漿脂聯素水平的影響研究中，HIIT組和MIIT組的數據都表明患者的體重、體脂率、VO2峰值、MAS（最大有氧速度）、HOMA-IR（胰島素穩態模型評估指標）、膽固醇和脂聯素水平發生了積極的改變，但是HIIT較MIIT運動效果更好。緊接著2016年Racil［21］探討了高強度和中強度間歇訓練對肥胖女性青少年瘦素水平、心血管健康和感知運動（RPE）評分的影響（p＜0.05），測試結果顯示HIIT組與MIIT組的體重（BM）、BMIZ評分、體脂率均有所改善，并且只有HIIT組的腰圍（WC）（p＝0.017）下降；最大攝氧量（VO2max）發生顯著變化（HIIT，p＝0.019、ES＝0.48；MIIT，p＝0.010、ES＝0.57）；兩組患者的血糖、胰島素水平和HOMA-IR均有所下降。

3 HIIT在肥胖女性人群中的應用方向

3.1 減脂減重

HIIT的減脂減重效果已經在非常多的研究中得以檢驗，研究者針對肥胖/超重女性的減脂研究中不再過多關注減重效果，轉而關注影響減脂效果的身體成分和內環境變化。如今的研究正在不斷拓展深入，學者針對女性生理特征選擇了更具代表性的生理指標，除了基礎的體重、軀體圍度、全身脂肪含量、身體局部比如腹部或腿部的脂肪質量，更多研究中開始以內臟脂肪含量，血脂、血糖以及能夠改善能力代謝的激素比如鳶尾素（Irisin）等作為重點。

劉洪富［26］關于高強度間歇訓練對肥胖女性的減脂效果研究中對受試者基礎生理數據包括身體質量指數（BMI）、VO2max、血壓、Fat%、肺活量等進行采集后，另外使用德國西門子炫速雙源CT機（Siemens Somatom Definition Flash，Germany）測量了腹部內臟脂肪面積和腹部皮下脂肪面積；選擇的血液指標在實驗干預前后沒有顯著變化故不做討論。經過每周4次，持續12周的訓練后，HIIT組降低腹部皮下脂肪面積的效果（17.6%）顯著大于中強度持續訓練（10.0%），腹部內臟脂肪面積出現顯著性下降（18.6%，p＜0.01），研究認為高強度間歇訓練在減少腹部內臟脂肪和皮下脂肪有更好的效果。

Herrera［27］認為鳶尾素水平在不同類型的運動強度影響研究有許多不同層面的理解，產生減脂效果的運動機制并不明確，他提出就單次HIIT和有氧訓練后對肥胖女性青少年骨骼肌和血漿鳶尾素水平影響進行研究。實驗干預前后采集血液和股外側肌肉樣本進行活檢，對血漿鳶尾素和肌鳶尾蛋白作為主要測量結果，以葡萄糖、胰島素和脂質分析作為次要結果進行分析。數據顯示HIIT組肌肉鳶尾蛋白含量水平顯著升高（0.51±0.48～0.94±0.69，p＜0.05），而有氧訓練后鳶尾蛋白含量沒有變化（p＝0.3），運動前和運動后的血漿鳶尾素濃度均無明顯變化。國內關于鳶尾素減脂效果的研究還未深入到人體肌肉成分活檢，檢測主要是以血液成為為主。史霄雨［28］則是以小鼠為實驗目標進行4周的高強度間歇訓練，訓練后檢測小鼠比目魚肌中FND C5蛋白表達和血清鳶尾素水平，結果表明4周高強度間歇訓練顯著提高大鼠骨骼肌FND C5表達與血清鳶尾素水平，與Archundia提出只在HIIT組觀察到肌鳶尾蛋白水平增加且血漿鳶尾素濃度沒有增加的結論存在不一致，考慮是訓練時長不同帶來的影響。

實施不同的運動方案，比如短期急性和長期訓練，使用不同的強度以及運動方式，選擇不同的人群和檢測內容在研究結果上都會產生差異，目前針對肥胖女性進行HIIT減脂研究選擇的生理指標主要包括人體測量（體重、體重指數z評分、體脂、身體圍度、瘦體重和內臟脂肪質量等）和生化數據（血糖、胰島素、瘦素和脂聯素濃度、瘦素/脂聯素比值以及鳶尾素等）；近些年對不同類型人群進行運動訓練的研究中主要采用生化數據檢測，意在探討引起減脂效果或者身體成分變化的生理機制和運動模式。

3.2 改善心肺健康

肥胖人群由于體重限制活動能力和運動強度以及激素變化誘發疾病，在心血管健康存在更大的疾病風險，通常臨床評估肥胖/超重女性心肺健康會從心臟代謝風險標志物、功能能力和激素水平等方面進行監測，常用指標包括體成分、血液指標（血糖、胰島素、總膽固醇、甘油三酯、血脂等）、肺功能（VO2peak等）和心血管測試等［29］。

張海峰［30］就不同訓練強度和訓練方式誘導肥胖女性內臟脂肪減少的研究中提出內臟肥胖比軀體肥胖帶來更大的疾病風險，包括心血管疾病和代謝綜合征，部分原因是內臟脂肪激素活性更高；研究表明MICT、SITall-out、SIT120、HIIT90四種方案12周訓練后均能顯著改善心肺適應能力；研究中另外還提出運動強度將影響誘導脂肪分解轉化成的脂肪酸的激素釋放，比如兒茶酚胺、生長激素和生長激素脂多激素。

胰島素不僅具有補充組織葡萄糖儲備的功能，還能通過刺激信號通路來促進血管內環境的穩定，實現調節血管穩態的作用。孫生艷［31］等人比較了12周SIT、HIIT和MICT對超重女性心肺健康和胰島素敏感性的影響，主要測量指標為VO2peak和胰島素，采用胰島素抵抗（HOMA-IR）的穩態模型評估來評估胰島素敏感性。測試數據顯示3組訓練均顯著提高了心肺健康水平，對VO2peak的增加依次為HIIT＞MICT＞SIT；空腹胰島素水平和胰島素敏感性在SIT組和HIIT得到顯著提高，在MICT組僅空腹血糖水平有所下降。學者認為高強度的訓練即SIT和HIIT較MICT更能有效改善胰島素敏感性，但在選擇監測指標和樣本數量上仍有不足［32］。今后的研究除了涵蓋身體成分的總體變化，下一步可能要對血漿水平、有氧能力和血壓等進行測量，分析各激素和生理表現之間的交互效果，從而從生化角度解釋和評估高強度間歇訓練引起的人體生理變化以及對健康的影響。

唐松鑫［33］對肥胖中年女性心血管機能與肺功能的影響進行水中高強度間歇訓練，設計HIIT與MICT兩個組進行實驗干預，結果顯示HIIT組在水中與陸地短期內的減脂和改善肺功能的效果都是優于MICT組，但是在降低心血管發生風險的程度上MICT組是優于HIIT組的，這與部分研究的觀點一致，不過仍然缺少足夠多的實驗去驗證是否與實驗對象、訓練強度等因素相關。

另外還有研究包含了心電圖測試，討論4周HIIT能否有效改善運動前靜息狀態及運動中心臟自主神經功能；探討急性HIIT能否改善運動恢復期副交感神經激活，實驗結果是否存在男女心臟自主機制的區別；也有學者提出心率變異性此方面的研究在未來可以作為主要的方向和監測指標。由于肥胖以及超重人群的心肺功能及心臟健康存在特殊性，進行HIIT的可行性證據有限，未來關于肥胖人群的心肺健康研究可以考慮采用較低強度和工作量的HIIT訓練方案來調查最佳時間效率和可持續性。

3.3 慢性疾病治療

《柳葉刀全球健康》中，有研究報告自1980年至今肥胖引發的心血管疾病導致的死亡率在全球上升，且女性人群肥胖患病率正在增加。肥胖和超重人群的身體健康狀況更可能不佳，一方面肥胖本身是一種由多種相關因素引起的慢性代謝疾病；另一方面，由于體內環境和激素不穩定，導致肥胖人群慢性病發病率較高，包括心血管疾病（CVD）、腎病、糖尿病、癌癥、抑郁癥、高血壓和高膽固醇等。因此，旨在減脂的運動干預措施在預防和管理女性慢性疾病風險方面仍然得到較多學者的支持。

Rafiei［34］關于短期運動訓練降低Ⅱ型糖尿病（T2D）疾病風險的研究中為了比較HIIT與MICT的效果，篩選15名中等或高等T2D風險的肥胖女性青年，安排兩周（10次）的漸進式訓練；HIIT組以90%心率峰值，第1～9天進行4×1min的負荷訓練，第10天提高到10×1min，間歇1min；MICT組以65%心率峰值進行20～50min持續訓練。運動干預前后采集血液，監測血糖變化，以血糖變異性和內皮細胞損傷的生物標志物（CD31+和CD62+內皮微粒（EMPs））作為評估指標。實驗結果顯示經過短期的HIIT與MICT對降低T2D風險升高的肥胖女性的血糖變異性和CD62E+EMPS同樣有效。已有研究表明血糖變異性可以作為糖尿病慢性并發癥的獨立預測因子，EMPS則與心血管疾病的發生有密切聯系，可以作為高血壓、高血脂以及冠心病等的生物學標記物［35］。值得注意的是，研究對象是無糖尿病的肥胖人群，意味著運動訓練對患T2D高風險肥胖人群產生有益作用，未來HIIT將會是改善代謝和心血管健康標志物的優先運動選擇。

衡先培［36］在關于糖脂代謝病藥物治療的問題中指出糖脂代謝疾病當今已經嚴重威脅人類身體健康，主要引發的慢性疾病包括高血糖、高血脂、肥胖和脂肪肝等；肥胖人群體內脂肪將會分泌多種脂肪細胞因子和炎癥細胞因子，不斷參與應激反應產生惡性循環，且當前的化學藥物治療不能解決糖脂代謝病的核心問題。2020年Nakisa［37］就肥胖女性的炎癥狀態和糖脂代謝在進行HIIT后的變化進行研究，將30名18～25歲的久坐肥胖女性分為兩組，進行10周包含全軀體的聯合高強度間歇訓練；除了測量受試者的血脂、血糖和胰島素水平以外，另外以白細胞介素（IL）-10、血清脂聯素、皮素3（PTX3）和腫瘤壞死因子a（TNFa）等促進/拮抗炎癥細胞因子作為評估體內抗炎平衡狀態的指標。研究結果表明，經過10周HIIT能夠降低PTX3、IL-10、TNFa等細胞因子的水平達到抗炎平衡。

FGF21是人體自身具有的一種參與能量代謝的內分泌蛋白質，醫學研究已經證明其具有降低血糖、改善機體胰島素抵抗、提高脂質氧化和改善脂代謝紊亂的能力；2021年中國科學院合肥物質科學研究院王俊峰課題組將FGF21進行改造后制成FGF21SS，為未來可改善胰島素抵抗治療藥物的研制帶來重大進步。已有研究就FGF21作為監測指標，討論HIIT與MICT對肥胖青年人群糖脂代謝的效果，結果顯示［38］，兩種訓練均能降低血清FGF21水平，并且是調節糖脂代謝的機制之一；未來研究中可以考慮不同模式和強度的高強度間歇訓練在改善糖脂代謝上的效能，并且目前有關長期運動對FGF21影響的研究甚少。

3.4 其他

肥胖女性進行HIIT的研究除了減脂、疾病干預以及心肺健康三大內容外，還包括比如能量攝入干預、增加營養補充劑（綠茶、咖啡因等）、女性情感以及情緒感知能力和采用不同高強度間歇訓練機制等內容，國內有關方面的研究還不夠深入，未來有較大研究空間。

Astorino［39］關于HIIT對肥胖女性情感影響的研究中以兩種不同機制的HIIT進行6周訓練，測試受試者感知消耗的等級（RPE），結果顯示強度更大、時間更長的間歇訓練降低了享受和厭惡反應，短暫和大強度的訓練中容易產生積極的知覺反應，但是從情緒感知的方面是否能夠堅持長期進行訓練，還需要額外的研究。

Ghasemi［40］等人討論進行急性HIIT中補充綠茶后肥胖女性的代謝和抗氧化狀態是否產生變化，監測3組（HIIT組、HIIT+綠茶組、綠茶補充組）受試者體內過氧化氫酶（CAT）、血清SIRT1和PGC-1α的水平變化，其中SIRT1和PGC-1α是控制代謝紊亂和氧化應激的關鍵調控因子。實驗結果表明HIIT+綠茶組的3個指標均有顯著提高并能夠快速適應急性運動應激，而單純進行HIIT或者補充綠茶并不能顯著改善抗氧化系統。學者認為盡管研究中關注到綠茶與訓練是否能夠單獨影響抗氧化標志物對急性運動應激的反應，但是運動與綠茶攝入量產生的綜合影響研究還不足。另外考慮受試者類型、身體健康水平、運動方案和時間的不同，SIRT1和PGC-1α與減脂的作用機制還不夠清晰，有待進一步研究。

Amy Clark［41］就不同的間歇訓練機制對久坐不動肥胖女性最大吸氧量、身體成分和肌肉力量變化的影響研究中提出：不同的高強度間歇訓練機制會有不同程度增加肥胖女性心肺健康和身體成分，雖然降低脂肪含量，但是并不會增加肌肉力量；不同的參與者特征和采用的HIIT機制的差異會表現出VO2max的不同的變化。

HIIT對不同慢性疾病治療的實際效果并不十分明確，郭志誠［42］等人為了更清晰的展示HIIT對慢性疾病存在不同的治療效果，就不同類型HIIT訓練處方對糖尿病、癌癥、心腦血管疾病以及慢性肺病的研究進行整理。結果顯示，在達到進行HIIT訓練的醫療條件下，HIIT對于大部分處于穩定期慢性疾病患者的治療效果明顯優于常規護理甚至較MICT有更顯著的治療效果。盡管存在一定的研究證明的HIIT對于慢性疾病治療有一定的幫助，但實際的臨床應用中仍然存在實施條件方面的阻礙，未來將考慮進行更多的相關實驗和進一步改進HIIT訓練方案，使之避免過于單一的訓練方式，并且能夠在慢性病的治療中有進一步的應用。

4 總結與展望

本研究主要探討了HIIT在肥胖/超重女性人群減脂減重、心肺健康、慢性疾病干預以及不同環境和生理因素變化的影響，主要監測的生理指標包括人體測量（體重、體脂、身體圍度、瘦體重和內臟脂肪質量等）和生化數據（血糖、胰島素、瘦素和脂聯素濃度、鳶尾素和炎癥因子等）；運動干預對肥胖/超重女性心肺健康以及心臟功能研究會從心臟代謝風險標志物、功能能力和激素水平等方面進行監測；旨在減脂的運動干預措施在預防和管理女性慢性疾病風險方面未來仍然有較大研究空間，代謝系統各項關鍵調控因子以及干預機制的研究逐漸成為主要方向。盡管肥胖女性人群屬于高危人群，但在未來關于肥胖人群的心肺健康研究仍然可以考慮采用較低強度和工作量的HIIT訓練方案來調查最佳時間效率和可持續性；慢性疾病干預研究中對于改善肥胖/超重人群代謝功能障礙方面，學者可以從探索不同模式和強度的高強度間歇訓練在改善糖脂代謝上的效能，提出更適合肥胖女性人群的運動干預方案。