HIIT與AEE運動對肥胖兒童/青少年身體成分和血壓的影響

郭子肈，王駿昇

（首都體育學院，北京 100191）

近十年來，全球肥胖性問題迅速增加，在2015年全球肥胖兒童已經達到1.077 億，一度超過成年肥胖增長率[1-2]。我國7～18 歲群體肥胖率同樣不容樂觀，在2014 年青少年肥胖率已然高達7.3%[3]。有研究表明，兒童時期的超重肥胖會大概率延續到成年時期，且易發心血管疾病、心肺功能低下以及其他慢性疾病的風險，同時，肥胖率的增加也會引起衛生服務成本與保健成本的上升[4-5]。因此，必須對青少年肥胖采取有效措施，做出有效管理。

2008年美國身體活動指南中將有氧耐力運動（aerobic endurance exercise，AEE）作為控制體重的標準手段[6]。AEE現階段主要分為中等強度持續訓練（moderate intensity continuous training，MICT）和中等強度間歇訓練(moderate intensity interval training，MIIT)[7]，根據國內外元分析顯示，有氧耐力運動可以明顯改善體脂率、體重、BMI、血壓、血脂以及血糖等相關指標[8-10]。WHO建議6～17歲的兒童和青少年每天鍛煉時間超過60 min，并以有氧耐力運動形式每周進行3次以上的全身性活動[11]，然而全球只有約20%兒童能夠達到WHO所規定的運動時間和強度[12]。此外，盡管有氧耐力運動對肥胖個體的健康益處已被證實，但哪種運動方式和強度對肥胖兒童最有效尚不清楚[13]。

近幾年，高強度間歇訓練（high-intensity interval training，HIIT）成為了更具吸引力、更省時的替代方案，相比于AEE，HIIT 是更適合青少年的自發活動模式[14]。據元分析發現，HIIT 在改善心肺健康、收縮壓、體脂方面優于MICT[15-16]。然而這些分析存在一些局限性，關于HIIT 是否在青少年肥胖兒童身體指標方面優于AEE 尚未達成共識。本研究旨在定量比較HIIT 與AEE 對身體相關指標的影響，客觀篩選更適合肥胖青少年兒童的運動方案。

1 資料來源與方法

1.1 文獻檢索策略

檢索數據庫包括中國知網、萬方數據庫、Web of Science、PubMed 和EBSCO。中文檢索詞以“高強度間歇訓練”“有氧訓練”“中等強度間歇訓練”“持續訓練”“肥胖”“超重”“青少年”“兒童”“身體成分”等 為關鍵詞在數據庫中混合檢索；外文檢索詞以“High intensity interval training”“aerobic endurance training”“MIIT”“Obesity”“children”“Body fat”等主題詞進行檢索，檢索年限均為建庫至2022年3月14日。

1.2 文獻納入與排除標準

納入標準：①所納研究為RCT 試驗；②受試者為肥胖兒童/青少年，年齡區間為7～18 歲；③干預措施為HIIT；④對照組為AEE（持續訓練或中等強度間歇訓練）；⑤HIIT 強度區間最大有氧速度（100%～120% MAS）或 HRmax（80%～100%）、VO2max（80%），AEE 強度為年齡HRmax（90%～95%）或心率儲備（60%～90%），MIIT 強度界定MAS（70%～80%）[17]；⑥結局指標為BMI、體重、體脂率、收縮壓與舒張壓。

排除標準：①非對照試驗；②試驗為一次急性HIIT；③文獻為綜述類或缺少全文。

1.3 數據提取與質量評價

由兩名獨立檢索人員對所納入文獻進行信息提取，提取內容為受試者特征與干預內容，具體包括實驗對象年齡、樣本量、性別比例、干預組別、運動形式、干預時間、干預頻率與持續時間。選用Cochrane偏倚風險方法進行質量評分，劃分為研究對象隨機分配、分配隱藏、雙盲法、不完全結局指標、選擇性結局報告和其他偏倚指標。

1.4 統計學分析

運用軟件Revman5.4 和Stata17.0 對數據進行運算，選取95%置信區間（95%CI）的標準化均數差（SMD）運算分析。根據Cochrane 手冊，公式Mean組內差值=Mean干預后-Mean基線，S2=S12+S22?2×R×S1×S2，其中S是組內標準差值，S1是干預后標準差，S2是基線標準差，R是常數取0.4 或0.5[18]。采用I2檢驗異質性水平，當I2=0%表示同質性較好，I2>40%則認為存在一定的異質性。當I2≤40%時使用固定效應模型，反之使用隨機效應模型[19]。利用亞組分析探討異質性來源，敏感性分析驗證結果的可靠性，最后采用Egger 法對發表偏倚進行檢驗，其中P≤0.05 時則認為是存在偏倚。所有統計計算結果均由Stata 軟件完成，且只有P<0.05 才被認為具有統計學差異。

2 結果

2.1 文獻檢索與篩選

在中英文數據庫中共檢索文獻533 篇。在剔除非RCT、綜述、Meta 以及動物類試驗后，初步剩余文獻232 篇，再對全文進行干預評估、受試者和結局指標篩選后納入文獻共計36 篇，通過剔除明顯的基線差異、低質量文獻等后最終納入文獻15篇。

2.2 納入文獻特征

15 篇RCT 文獻中，樣本量總數為413 例：HIIT 組樣本210 例，每組樣本7～30 例；AEE 組203 例，每組樣本6～30 例。HIIT 和AEE 兩組的訓練頻率以及周期完全相同，其中每周訓練頻率為2～3 次/周，訓練周期為3～24 周；HIIT 訓練強度計劃包括以100%/50% VT 訓練、100%/50% MAS 訓練、≥80% VO2peak或≥80%HRmax 訓練為主。而AEE 訓練強度計劃以60%～80%VO2peak 訓練、80%/50% MAS 訓練和60%～70% MAS 訓練為主。15 篇研究的基線信息見表1。

表1 納入文獻的基本特征

2.3 質量評價

根據Cochrane 質量評價標準，對15 項研究進行了風險偏倚評估，其中15 篇明確運用隨機分配法，2篇文獻實施分配隱藏，15 篇文獻均未使用結果評估盲法，12 篇文獻具有數據完整性，所納入文獻均不存在其他偏倚和選擇性報告。

2.4 Meta分析結果

2.4.1 身體質量指數（BMI）的干預比較

在納入的文獻中，共有12 篇記錄了肥胖兒童/青少年的BMI 數據。Meta 分析結果顯示，HIIT 與AEE運動在BMI 方面合并效應值為SMD=-0.06（95%CI范圍-0.29～0.17，P=0.596），表明兩項運動對BMI的影響無顯著性差異。此外檢測到各研究在BMI指標上含有較低的異質性（I2=14.8%，P=0.299），因此采用固定效應模型進行分析。為驗證研究結果的可信度，采用敏感性分析檢驗結果是否仍具有統計學差異，通過每次剔除單篇文獻后，發現BMI 合并效應結果無明顯差異，結果可靠。對身體體重指數進行Egger 檢驗，P>|t|=0.093，表示無明顯的發表偏倚。

2.4.2 身體重量的干預比較

所納入文獻中共有14項研究對試驗樣本進行體重分析。Meta 結果顯示，HIIT 對肥胖兒童/青少年體重指標水平的下降顯著高于AEE，合并效應值SMD=-0.21（95%CI 范圍-0.41～-0.01，P=0.04），具有顯著差異性。異質性檢驗表明，各實驗組之間并無異質性（I2=0%，P=0.604），因此采用固定效應模型進行匯總分析。為確保試驗結果的真實性，采用逐篇剔除的方法對敏感性進行分析，結果顯示，兩組間并未有顯著性變化。對身體重量進行Egger 檢驗，P>|t|=0.562，未檢測到明顯的發表偏倚。

2.4.3 體脂百分比的干預比較

共有12 篇研究描述了兩種運動方式對體脂的影響。Meta 結果顯示，與AEE 相比，HIIT 在降低青少年/兒童體脂率上并無顯著性差異，合并效應量SMD=-0.15（95%CI 范圍-0.38～0.08，P=0.204）。異質性檢驗結果顯示，各研究之間存在較低異質性（I2=7.3%，P=0.374），因此利用固定效應模型進行匯總。用剔除單篇文獻的方法進行敏感性分析，經過減少文獻來合并結果后，效應量仍然保持在95%CI 內，表明Meta 結果比較穩定。對體脂率進行Egger 檢驗，P>|t|=0.666，表示研究無明顯發表偏倚。

2.4.4 收縮壓的干預比較

在所納入的研究中，有10 篇文獻記錄了肥胖兒童/青少年的收縮壓（SBP），根據Meta 結果可知：HIIT 對肥胖兒童/青少年收縮壓指標水平的改善顯著高于AEE，合并效應量SMD=-0.43（95%CI 范圍-0.74～-0.12，P=0.006）。異質性檢驗表明，各個研究之間存在中度程度的異質性（I2=44.1%，P=0.065），因此利用隨機效應模型進行合并效應量。本研究的敏感性分析以逐篇剔除文獻實現，剔除后結果均保持在95%CI 內，表明研究結果真實可信。對收縮壓進行Egger 檢驗，P>|t|=0.063，表示研究無明顯發表偏倚。

2.4.5 舒張壓的干預比較

舒張壓指標的Meta 分析共納入10 篇文獻，Meta 分析結果顯示：HIIT 與AEE 對肥胖兒童/青少年舒張壓的改善作用并無統計學差異，合并效應量SMD=-0.29（95%CI 范圍-0.69～0.10，P=0.149），即HIIT 與AEE 在改善超重或肥胖兒童青少年舒張壓的效果相似。根據異質性結果顯示：各研究之間具有中等異質性（I2=65.7%，P=0.002），因此選取隨機效應模型進行分析。敏感性分析以逐篇剔除法檢驗，結果穩健，無統計學差異。對舒張壓進行Egger 檢驗，P>|t|=0.785，表示研究無明顯發表偏倚。

2.5 亞組分析

2.5.1 身體重量的亞組分析

訓練參數的不同可能是影響體重的重要因素，因此根據干預計劃的受試對象、訓練時間、訓練頻率、訓練周期和訓練形式進行亞組分析。結果顯示，與AEE 相比，HIIT 對兒童階段≤12 歲[SMD=-0.32，95%CI：（-0.62，-0.02），P=0.039]，訓練頻率為2 次/周[SMD=-0.54，95% CI：（-1.19，0.10），P=0.029]與訓練方式為跑步的干預方案改善效果最佳[SMD=-0.28，95% CI：（-0.52，-0.04），P=0.024]，而其他亞組結果無統計學差異。見表2。

表2 HIIT 與AEE 對肥胖兒童/青少年體重比較的亞組分析

2.5.2 收縮壓的亞組分析

收縮壓的亞組分析結果顯示：與AEE 相比，HIIT訓練方案中每次訓練時間≤24 min[SMD=-0.51，95%CI：（-0.81，-0.20），P=0.001]，每周3 次[SMD=-0.4，95% CI：（-0.78，-0.02），P=0.038]，訓練周期>12 周[SMD=-1.18，95% CI：（-1.83，-0.52），P=0.000]，且運動方式為跑步的干預方案[SMD=-0.4，95%CI：（-0.74，-0.07），P=0.018]對改善12 歲以上的超重/肥胖兒童青少年收縮壓效果更好[SMD=-0.55，95% CI：（-1.08，-0.01），P=0.044]。見表3。

表3 HIIT 與AEE 對肥胖兒童/青少年收縮壓比較的亞組分析

3 討論

此次研究是在中等強度持續訓練（MICT）的基礎上，補充中等強度間歇訓練（MIIT）構成AEE訓練，并與HIIT 訓練比較相關指標。研究結果顯示：與AEE 相比，HIIT 能夠作為降低體重和收縮壓的有效干預手段，而在其他指標方面無明顯差異，但高強度間歇訓練具有短時高效的特點，且所產生的愉悅效果更易于讓人接受[34]。此外，研究發現兒童青少年體質健康與體育鍛煉存在效應關系，其運動強度-時間-頻率結合的運動劑量可被認作是一種生物效應[35]。

BMI、體重、體脂百分比是診斷身體成分的常用指標，身體的改善能直接反映個體肥胖狀況。研究發現，HIIT 與AEE 在降低體重指標方面表現出顯著差異。此研究結果與目前所發表的報告部分不一致，當前研究普遍表明兩項運動在改善身體成分方面效果相似。例如Cao M 和Liu J 在Meta 分析中發現，盡管兩種訓練方案均能有效降低身體成分指數，但組間比較并不存在顯著性差異[16-17]。而在肥胖成人群體中，兩種運動方式同樣對身體成分效果相似[36]。根據受試者年齡、訓練時間、頻率、周期和形式進行亞組分析，結果發現，受試者年齡為兒童，訓練頻率為2次的干預方案改善效果最為明顯，但基于目前仍未見肥胖青少年兒童在HIIT 與AEE 體成分Meta 分析的相關研究，因此最佳干預措施的比較仍需要進一步探討。其次，身體重量同樣受運動方式選擇的影響，結果表明，以跑步方式進行運動性減肥，無論是HIIT 還是AEE 都能夠產生顯著性效果，相比之下，自行車訓練則沒有顯著影響。Millet G P 從生理學角度發現，在最大強度或次最大強度的運動中，跑步中的肌肉泵效率較騎自行車會更高，也會產生更大的能量消耗[37]，但目前兩者之間差異性還尚未解釋清楚[38]，因此仍需要通過高質量研究進一步探討造成差異性的原理。

研究中發現，盡管HIIT 僅在體重指標上與AEE有顯著性差異，但是兩者均能夠有效改善兒童青少年的身體成分。進一步從生理方面探求兩類運動的潛在機制發現：高強度間歇訓練之后，人體內兒茶酚含量會增加，協同參與脂肪氧化。相比于其他組織，兒茶酚受體在脂肪組織中分布廣泛且更加敏感，以此提高脂肪分解的速率，從而降低體重[39]。有氧耐力訓練則是通過調節內分泌代謝，逆轉肌細胞膜胰島素受體結合力的降低，并增加能量消耗，造成體內能量負平衡，以此實現減肥效果[40]。其次，高強度間歇訓練后所產生過量氧耗會間接消耗能源底物，進行能量代謝[41]。同時Treuth[42]在研究中發現，在運動后24 h 內高強度間歇訓練與有氧耐力運動所消耗脂肪含量相同，這也解釋了為什么高強度間歇訓練與有氧耐力運動在身體成分部分方面效果相似。

高血壓是心血管疾病的主要風險因子，據Ortega等人研究報道，低年齡段所出現的高血壓可能是老年后原發性高血壓的預測因子之一[43]。研究顯示，無論是AEE還是HIIT均能對收縮壓和舒張壓產生積極作用，但與AEE 相比，HIIT 降低收縮壓有顯著效果，而在舒張壓方面改善程度相似。而Jingxin Liu 等人則報道，兩項運動在改善收縮壓與舒張壓方面都沒有顯著差異[17]。相反，曹甍等人在meta 分析中證明，與AEE相比，HIIT可顯著改善青少年收縮壓，而在舒張壓方面改善效果接近，這個結論與我們所研究的結果所相符[15-16]。此外，也有研究發現，在運動干預兒童血壓方面與成人血壓研究不一致。Costa等人對患有前期高血壓成人進行研究數據匯總，結果發現兩種干預手段在改善血壓方面沒有顯著差異[44]。Cornelissen 等人表明中等強度與高強度的有氧耐力運動對收縮壓與舒張壓下降幅度相當[45]。按照受試者年齡、訓練時間、訓練頻率、訓練周期和訓練形式等開展亞組分析，結果顯示，訓練周期越長、年齡越大、訓練時間低于24 min 的跑步干預對青少年效果更好。該發現與Cao M 等人的Meta分析結果部分一致，其研究表明，訓練周期>8周且運動形式為跑步的干預方案對降低血壓更明顯[16]。從臨床角度探討高強度間歇訓練降血壓機制包括：高強度運動會導致交感神經活動大幅度的削弱，促進一氧化氮所介導的血管舒張，從而降低血壓[46-47]。在誘導血漿NE（全身交感活性）含量方面，HIIT 在誘導血漿NE 含量下降的幅度也要遠高于AEE[48]；同時HIIT 可進一步緩解交感縮血管反應，從而提高功能性抗交感，進一步降低高血壓[49]。

局限性：①納入文獻中的HIIT 與AEE 的干預方案中，由于部分指標所測試方法不同，可能會造成偏倚風險。②由于研究方案中訓練頻率與訓練周期較為一致，且部分指標納入較少，難以在異質性檢驗過程中實現精準。③在檢索過程中，數據難以全部獲取，部分指標丟失可能會造成潛在的發表偏倚。

綜上所述，HIIT對肥胖兒童/青少年體重、收縮壓的改善效果要顯著優于AEE，而在其他指標方面改善效果相似，證明HIIT 可作為AEE 的替代方案。干預體重處方以2 次/周的跑步干預方案（HIIT）和干預收縮壓處方以3 次/周、訓練時間≤24min、訓練周期>12 周的跑步干預方案（HIIT）對肥胖青少年（>12 歲）的效果更佳。