不同时长HIIT与中等强度运动后大鼠O2max及血液心血管风险指标的变化

王林佳，苏 浩，梁春瑜，严 翊，赵 岩，张一民



王林佳，苏 浩，梁春瑜，严 翊，赵 岩，张一民

高强度间歇运动；中等强度运动；最大耗氧量；心血管风险

虽然运动期间出现心脏病与猝死的情况较为罕见，但不恰当的运动很容易造成心血管风险事件发生[11]。心源性运动猝死能够占到运动性猝死的80%以上，血液中与心血管风险相关的指标如肌酸激酶(Creatine Kinase,CK)，谷草转氨酶(Aspartate transaminase,AST)及血管紧张素II(AngiotensinII,AngII)能较好的预测运动中心血管风险的发生。

1 研究对象与方法

1.1 实验对象与分组

120只6周龄清洁级雄性Wistar大鼠,由北京维通利华实验动物技术有限公司提供。许可证号:SCXK(京)2002-0001。随机分为4组(N=30)：2周组(C组)、4周组(D组)、6周龄(E组)、10周龄(F组)。每组中均随机分为安静对照、中等强度运动与HIIT运动3种干预方式，每种干预方式各10只大鼠。采用国家标准啮齿类动物饲料饲养，大鼠自由进食和饮水(表1)。

表 1 大鼠实验分组Table 1 Experimental Group of Rats

1.2 实验方案

表 2 大鼠测试方案Table 2 The Test Plan of O2max

1.2.2 运动方案

安静对照组：不进行运动，正常喂养，喂养天数与运动组一致。

表 3 大鼠HIIT运动训练方案Table 3 The Test Plan of High-intensity Interval Training

所有运动组在正式实验前3天进行预适应，进行5～10 min跑台运动，速度为5～10 m/min，坡度为0。

1.3 取材

1.4 测定指标及方法

测试指标：肌酸激酶(CK)、谷草转氨酶(AST)、血管紧张素II(AngII)

测试方法：1)采用DGKC法测定大鼠血清中肌酸激酶活性，试剂盒为北京利德曼生化股份有限公司大鼠肌酸激酶测定试剂盒；2)采用IFCC速率法测定大鼠血清中谷草转氨酶活性，试剂盒为北京利德曼生化股份有限公司大鼠天门冬氨酸转移酶/谷草转氨酶试剂盒；3)采用酶联免疫法(ELISA)测定及大鼠血清血管紧张素II含量。试剂盒为美国Phoenix Pharmaceuticals公司大鼠AngII试剂盒。

测试仪器：日立7020型全自动生化分析仪、美国BIO-RAD伯乐iMark-680型酶标仪。

1.5 数据统计与分析

实验数据均表示为平均值±标准差。 实验数据用SPSS 19.0统计软件进行处理，采用单因素方差分析，统计学显著性水平为P< 0.05。

2 实验结果

表 4 大鼠测试结果(ml/kg/hr)

注：*表示与相同时间安静组对比P<0.05 ；#表示与相同运动时间中等强度组比较P<0.05；◇表示与相同方式运动2周相比具有显著性差异(P<0.05)；$表示与相同方式运动4周相比具有显著性差异(P<0.05)；&表示与相同方式运动6周相比具有显著性差异(P<0.05)，下同。

2.2 肌酸激酶(CK)测试结果

中等强度组及HIIT组大鼠血清CK水平10周内无明显变化，但在第2周至6周时出现上升趋势，6周后出现小幅度下降(表5)。第4周、10周时，中等强度组和HIIT组大鼠血清CK水平均高于安静组，且HIIT组大鼠血清CK水平低于中等强度组(P<0.05)。

表 5 大鼠血清ck测试结果Table 5 The Result of CK in Rats(Unit:U/L)

2.3 谷草转氨酶( AST)测试结果

HIIT组与中等强度组大鼠血清AST水平具有相同的变化趋势，均为第2～4周下降，第4～6周上升达到最高值，第6～10周再下降(表6)。

表 6 大鼠AST测试结果Table 6 The Result of CK in Rats(U/L)

注：△表示与相同方式运动4周比较P<0.05。

第2周、4周、6周、10周时，HIIT组大鼠血清AST水平均低于中等强度组，且2周,6周，10周时具有显著性差异。第2周，4周，10周HIIT组大鼠血清AST水平低于安静组(P<0.05)，6周时高于安静组(P<0.05)。第6周、10周时，中等强度组大鼠血清AST水平高于安静组(P<0.05)。

2.4 血管紧张素Ⅱ(AngⅡ) 测试结果

HIIT组大鼠及中等强度组大鼠血清AngⅡ水平均在4周后出现明显上升趋势，在10周时达到最高值(P<0.05，表7)。HIIT组上升幅度更大。

表 7 大鼠AngⅡ测试结果Table 7 The Result of Ang Ⅱin Rats(Pg/ml)

注：&表示与相同运动方式2周组比较P<0.05；◇表示大鼠AngⅡ与以相同方式运动4周比较P<0.05；△表示大鼠AngⅡ与以相同方式运动6周比较P<0.05。

2周HIIT组大鼠AngⅡ水平低于中等强度组(P<0.05)及安静组。4周HIIT组与中等组相比值略低但无显著性差异，且2组均显著低于安静组。6周HIIT组与安静组相比明显升高(P<0.05)，与中等强度组相比较高，但无显著性差异。10周HIIT组大鼠AngⅡ水平明显高于安静组及中等强度组(P<0.05)。

3 分析与讨论

3.2 不同时长HIIT与中等强度运动对大鼠血清CK影响的比较

临床上常将与心肌损伤相关的酶，如CK及其同功酶CK-MB、乳酸脱氢酶(LDH)及其同功酶LDH1、谷草转氨酶(AST)和α-羟丁酸脱氢酶(α-HBDH)等合称为心肌酶谱,用于诊断心肌梗塞、心肌缺血等心血管疾病。在运动风险评估中常采用CK，AST等心肌酶系指标评估心血管风险[1]。经过一定的运动训练后酶活性会发生变化，对CK、AST及同功酶的含量测试可反应心肌能量代谢状况及心肌膜系统的损伤与否。

CK是心肌损伤的标志性指标。当心脏发生病变时，如AMI(急性心肌梗塞)，心肌组织中的CK会释放入血，导致血清CK值升高[9]。缺氧亦是血清CK水平升高的诱因，当心脏出现缺氧而造成心肌受损的情况下，心肌酶数值也出现升高的迹象。同时，递增负荷运动实验表明[2，5]，心电图出现异常时研究对象出现心肌酶升高的比例较未出现心电图异常人群比例增高。因此，血清CK水平可以用于进行运动中心血管风险发生的预测。

由于运动6 h后血清CK即恢复正常水平[8]，本研究取材时间是在最后一次运动24 h后，因此取材时血清CK已恢复至运动组的正常水平。本研究中不同运动时长结果显示，中等强度组及HIIT组大鼠血清CK水平10周内无明显变化，在第2周至6周时出现上升趋势，6周后出现下降趋势。这说明，制定的运动负荷可引起机体的应激反应以适应逐渐升高的跑速，6周时出现最高值，这表明运动达到6周时心血管风险较高，应进行相应的监控。

不同运动方式结果显示，第4周、6周、10周时，中等强度组和HIIT组大鼠血清CK水平均高于安静组，分析其原因可能是每日训练后大鼠无法得到完全的恢复即开始新的训练，造成了损伤的累积效应。同时，第4周、6周、10周时，HIIT组大鼠血清CK水平低于中等强度组。这表明，进行10周中等强度运动时，缺少间歇的持续性运动可能容易造成疲劳的积累，大鼠未完全恢复又进行新的运动，引起血清CK水平较高，从而导致一定的心血管风险。

3.3 不同时长HIIT与中等强度运动对大鼠血清AST影响的比较

AST又名天门冬氨酸氨基转移酶，与CK同为心肌酶系指标。心肌细胞中含量最高，其次是肝脏、骨骼肌和肾脏。当心肌细胞膜受损完整性被破坏时，AST可通过受损的细胞膜进入血液，使血清含量增加，因此，血清中AST活性升高，可用于判断心肌损伤,并且其增高程度会随心肌损伤程度的加重而加大[4]。

本研究中不同运动时长结果显示，HIIT组与中等强度组大鼠血清AST水平具有相同的变化趋势，均为第2至4周下降，第4至6周上升，第6至10周再下降。分析其原因可能是随着跑动速度的逐渐提高，大鼠表现为对不同运动强度的逐渐适应。

不同运动方式结果显示，第2周、4周、6周、10周时，HIIT组大鼠血清AST水平均低于中等强度组，且2周、6周、10周时具有显著性差异。中等强度组大鼠血清AST水平均高于安静组，且6周及10周时具有显著性差异。这提示我们，中等强度运动过程中发生心肌损伤的风险可能高于HIIT组。但仍有相关研究表明，测定结果中如果出现单纯的AST升高，并不能轻易地就认为是心肌损伤。主要是因为：1)AST特异性低。还存在于除了心肌外的其他器官中[6]。2)转氨酶非常敏感，在1天之内的不同时间段检查，转氨酶水平都有可能产生波动，因此，取材时间的差异也会对最终结果造成影响。

3.4 不同时长HIIT与中等强度运动对大鼠血清AngⅡ影响的比较

AngⅡ是肾素-血管紧张素系统(renh-angiotensin system，RAS)的重要组成部分。它的作用是引起血管收缩，升高血压，促进肾上腺皮质释放醛固酮。Harrison[12]等研究发现，AngⅡ作用于血管平滑肌，可产生强烈的缩血管作用,增大外周阻力，增高动脉血压。AngⅡ对运动的影响则表现为运动后血浆AngⅡ水平明显升高，并随着运动强度和时间的增加，血浆AngⅡ呈持续上升趋势。这提示我们在运动过程中，AngⅡ的升高使血管收缩加强，促进静脉回流，保证血液重新分配，以满足运动器官和组织对氧的需求，从而继续保持高水平的运动能力[14，16]。同时，AngⅡ也具有正反两方面的作用，若AngⅡ生成增多，其强烈的缩血管作用会持续性增加心脏的外周阻力，在循环中就表现为高血压。当其作用于组织时则引起结构重塑，当器官的组织结构重塑发展到一定程度时就无法发挥正常的生理功能，则表现出相应的症状如的心肌梗塞，脑卒中等。如AngⅡ作用于平滑肌细胞膜上的特异性受体时，可刺激内皮细胞产生内皮素,引起心脏冠状动脉收缩导致心肌毛细血管密度降低，加重心肌缺血缺氧性损伤[7]。因此， AngⅡ不仅是造成高血压的原因，也是造成心、脑、肾等器官损害的原因。这在李维根等[3]的报道中可以证实，急性衰竭性运动后心肌组织呈嗜酸性缺血缺氧性改变，心肌AngⅡ含量降低了43%，血浆AngⅡ的含量在运动后增加了83%，说明血浆和心肌局部AngⅡ的释放增多可能参与了心肌病理改变的发生过程。

不同运动时长结果显示， HIIT组大鼠及中等强度组大鼠血清AngⅡ水平均在4周后出现明显上升趋势，且HIIT组上升幅度更大。分析其原因可能是由于4周时大鼠为适应逐渐提高的运动负荷要提高AngⅡ水平以满足运动时较高的需氧量，同时HIIT的强度较大AngⅡ水平也更高。

不同运动方式结果显示，第2周时，HIIT组大鼠血清AngⅡ水平低于中等强度组(P<0.05)及安静组。第4周时，HIIT组与中等组大鼠血清AngⅡ水平相比值略低但无显著性差异，且2组均显著低于安静组。表示经过4周训练后， HIIT及中等强度组大鼠都需要较高水平的AngⅡ以维持高强度的运动。第6周时，HIIT组与安静组大鼠血清AngⅡ水平相比明显升高(P<0.05)，与中等强度组相比较高，但无显著性差异。第10周时，HIIT组大鼠血清AngⅡ水平明显高于安静组及中等强度组(P<0.05)。这表明，正常水平的AngⅡ已无法满足10周时的运动负荷，机体通过AngⅡ的升高使心输出量增，心率加快以满足运动器官和组织对氧的需求。10周HIIT训练后血清AngⅡ水平较高，其缩血管作用会持续性增加心脏的外周阻力，增高动脉血压，因此10周HIIT训练具有一定的引起血压升高的风险。

4 结论

1.10周HIIT训练能够更快更好地改善大鼠心肺耐力。

2.HIIT与中等强度运动对大鼠均存在一定的心血管风险，应在超过6周的训练中进行心血管风险监控。

3.10周HIIT训练大鼠血压上升的风险强于中等强度运动。

[1]丁双双,宋成.高敏反应蛋白联合血脂检测对冠心病的预测价值[J],临床输血与检验,2008,10(1):51-53.

[2]李淑葵.心脏疾病的实验室诊断(一)[J].中国临床医生,2000,28(4):58.

[3]李维根,李昭波,高云秋,等.运动性与高血压性心肌肥大时心源性活性肽变化比较[J].中国运动医学杂志,2000,19(l):27-28.

[4]马淑红.心肌损伤标志物检测项目选择及临床意义研究[D].吉林：吉林大学,2008:3-5.

[5]彭峰林,间歇运动训练和急性间歇运动对缺血/再灌注大鼠心电图及血清心肌酶的影响[J].中国体育科技，2010,46(3):103-105.

[6]荣墨克,孙荣武.线粒体天门冬氨酸氨基转移酶的临床应用价值[J].中国综合临床，1998,14(6):570-571.

[7]田振军,熊正英.过度训练对大鼠心肌肾素一血管紧张素系统及有关酶的影响[J].体育科学,1999,19(5):67-70.

[8]张宏磊,王凤阳,张立立.递增负荷力竭运动对血清CK,CK-MB活性的影响[J].沈阳体育学院学报,2004,23(3):358-359.

[9]AGRAWAL J,SHAH G S,POUDEL,etal.Electrocardiographic and enzymatic correlation with outcome in neonates with hypoxic-ischemic encephalopathy[J].Ital J Pediatr,2012,38:33

[10]BILLET L V.Interval training for performance：a scientific and empirical practice.Special recommendations for middle and long-distance running[J].Sports Med,2001,31(1):13-31.

[11]DAVID M B，HENNIFER B,DAVID R B,etal,2008 physical activity guidelines for Americans[M] U.S.2008 physicals.Department of Health and Human Services,Washington DC:2008.

[12]HARRISON-BERNARD L M.Intrarenal AT(1) receptor and ACE binding in ANG II-induced hypertensive rats[J].Am J Physiologic Renal Physiol,2002,282(1):19-25.

[14]MARTA R,Angiotensin II modulates cell growth related events and Synthesis of matrix Proteins in renal interstitial fibroblasts [J].Kidney Inter,1997,52:1497-1510.

[15]NYBO L,SUNDSTRUP E,JAKOBSEN M D,etal.High intensity training versus traditional exercise interventions for promoting health[J].Med Sci Sports Exe,2010,42(10):1951-1958.

[16]ROWE W J.Endurance exercise and injury to the hear[J].Sports Med,1993,16(2):73-79.

[17]TJONNA A E.Aerobic interval training versus continuous moderate exercise as a treatment for the metabolic syndrome:a pilot study[J].Circulation,2008,118(4):346-354

WANG Lin-jia，SU HAO，LIANG Chun-yu，YAN YI，ZHAO YAN，ZHANG Yi-min

1002-9826(2016)06-0081-05

10.16470/j.csst.201606013

2016-09-02；

2016-10-25

北京体育大学科研课题资助(2014YB017)。

王林佳(1993-)，女，山东聊城人，在读硕士研究生，主要研究方向为运动生化，E-mail：489499191@qq.com；苏浩(1982-)，男，山东平度人，副教授，博士，主要研究方向为运动生物化学、运动风险评估，Tel：(010)62989584,E-mail:：suhao1982@163.com；梁春瑜(1992-),女,壮族,广西南宁人,在读硕士研究生，主要研究方向为运动生化，E-mail:：liangxiaochuna@sina.com。作者单位：北京体育大学，北京 100084 Beijing Sport University,Beijing 100084,China.

G804.7

A