不同强度运动对脂解激素的影响及在减肥机制中的作用研究进展

朱显贵 石旅畅 张海峰

1 河北师范大学体育学院（河北石家庄050024）

2 北京体育大学（北京100084）

近十年来超重、肥胖及其相关疾病发病率在全球范围内越来越高，严重危害人们健康[1]。目前，运动锻炼仍然是防控肥胖的基础手段。传统观点认为中等强度持续训练（moderate intensity continuous training，MICT）时人体供能物质以脂肪为主，对减脂更有利。但由于中低强度运动减肥所需运动时间较长，且运动形式单调，所以运动者很难长期坚持。近年来研究证明[2-6]，高强度间歇训练（high intensity interval training，HIIT）甚至极高强度冲刺训练减脂效果与MICT相当，甚至有研究[2，7]发现HIIT减少内脏脂肪的效果优于MICT。HIIT运动中的供能物质主要是糖而非脂肪（超过70%VO2max 强度人体供能物质以糖为主）[8，9]，那么其如何达到与MICT 相当的减肥效果呢？推测原因可能是高强度运动能够刺激机体分泌更多的脂解激素，并在运动后保持较长时间，在运动间歇期和运动后恢复期促进脂肪的分解，从而达到减肥的效果。另外，腹部内脏脂肪细胞有更多脂解激素受体，对脂解激素更敏感[10]，可能是高强度运动比中低强度运动能够减少更多内脏脂肪的原因。本文通过Web of science、PubMed、Cochrane 图书馆、中国知网（CNKI）、万方数据库、维普网等中英文数据库，以“高强度间歇训练”、“运动强度”、“脂解激素”、“脂肪分解”、“减肥机制”、“肾上腺素”、“去甲肾上腺素”、“生长激素”、“胰岛素样生长因子1”、“心钠肽”、“high intensity interval training”、“exercise intensity”、“lipolytic hormones”、“lipolysis”、“epinephrine”、“norepinephrine”、“growth hormone”、“insulin-like growth factor 1”和“atrial natriuretic peptide”为中英文关键词，检索有关不同强度运动对脂解激素影响的相关研究文献。针对不同强度运动对脂解激素分泌的影响进行系统总结，深入分析HIIT 减肥机制中脂解激素的作用。

1 脂解激素概述

脂肪组织主要由脂肪细胞组成，贮藏在脂肪细胞中的甘油三酯（脂肪）是人体主要能量储备，在需要能量时动员分解为脂肪酸和甘油[11]。脂肪的消耗分为动员分解和氧化两个阶段。脂肪动员是将脂肪细胞中脂滴（主要为甘油三酯）分解的过程，甘油三酯在甘油三酯脂肪酶、激素敏感性脂肪酶和单酰基甘油脂肪酶作用下，最终分解为甘油和脂肪酸。脂肪氧化主要是将脂肪酸氧化为水和二氧化碳的过程。甘油三酯分解过程中主要限速酶为激素敏感性脂肪酶[12]。脂解激素是能够加速脂肪组织中甘油三酯动员分解的激素，主要包括肾上腺素（epinephrine，EPI）、去甲肾上腺素（norepinephrine，NE）、生长激素（growth hormone，GH）、胰岛素样生长因子1（insulin-like growth factor 1，IGF-1 ）和心钠肽（atrial natriuretic peptide，ANP）等。运动刺激机体脂解激素分泌增多能够使激素敏感性脂肪酶活性提高，加速脂肪组织中甘油三酯动员分解，促进脂肪氧化，从而调节脂代谢，改善身体成分[13，14]。

交感神经兴奋时，刺激肾上腺髓质细胞分泌EPI与NE，NE 也可由交感神经末梢直接分泌。EPI 与NE均能够激活肾上腺素受体，肾上腺素受体分为α与β两大类受体，又细分为α1、α2，β1、β2 与β3。结合的肾上腺素受体通过激活细胞膜上的腺甘酸环化酶或磷脂酶，调控细胞内的第二信使环磷酸腺苷或Ca 离子，进一步活化蛋白激酶，使激素敏感性脂肪酶活性提高，促进游离脂肪酸动员[8，12]。内脏脂肪组织中有更多肾上腺素β3受体，结合的肾上腺素β3受体主要促进内脏脂肪的分解[10]。一次急性运动血液中EPI 浓度会随着运动时间的延长而成线性增加，这主要与运动时心血管系统（如心率与血压）和能量动员变化有关。在相同的相对强度（最大摄氧量百分比）有训练基础者比无训练基础者EPI、NA浓度升高更多[15]。

GH主要由垂体前叶促生长细胞分泌，由生长激素释放激素、生长激素抑制激素等调控以脉冲的方式分泌。IGF-1主要由GH刺激肝脏及肾脏等靶器官分泌，GH 缺乏或过剩表现出相应的IGF-1缺乏或过剩。GH和IGF-1为促进机体合成的主要激素，GH可直接或间接通过IGF-1发挥促进机体合成的生理作用[16]。GH在运动后脂肪分解中起着重要作用，阻断运动诱导的GH分泌会抑制运动后脂肪分解和脂肪组织血流量的升高[17]。GH介导IGF-1能促进脂肪分解，其作用机制为：刺激肾上腺素β受体活性，促进激素敏感性脂肪酶活性，抑制甘油三脂储存酶（脂肪酸合成酶、脂蛋白脂酶等）活性，促进游离脂肪酸动员[12]。GH分泌受多种因素的影响，如运动、睡眠、压力、低血糖等，其中运动是GH分泌最有效的刺激之一[18]。外源性合理补充GH 可改善脂肪代谢，改变身体成分，还能够提高最大摄氧量与肌力[8]。

ANP 由心房心肌细胞扩张后分泌，能调节多种生理活动，如利尿和尿钠排泄、扩张血管、松弛心肌，还对心肌细胞和心肌成纤维细胞发挥保护、抗肥大和抗纤维化作用[12]。近年来研究发现ANP 也能调节脂肪分解，ANP 与脂肪细胞膜上的NPR-A 受体结合，刺激第二信使环磷酸鸟苷，使激素敏感性脂肪酶活性提高，促进脂肪动员分解[19]。运动时肾上腺素主要负责运动诱导的脂肪分解，但使用酚妥拉明阻断肾上腺素能的作用后，脂质动员仍有增加，提示有其它介质在急性运动时对脂解的刺激起重要作用，Moro 等研究证明此介质为ANP[20]。由于急性耐力或阻力运动时人体心率增加，使心房心肌拉伸，因此在运动开始后ANP 迅速升高，而在运动停止后ANP半衰期较短而迅速下降[17]。

2 不同强度运动对脂解激素分泌的影响

2.1 运动强度分级

美国运动医学会（American College of Sports Medicine，ACSM）将运动强度分为中低强度、较高强度和高强度[21]。中低强度判断标准为：＜60%心率储备或摄氧量储备；＜76%最大心率；＜64%最大摄氧量（maximal oxygen consumption，VO2max）；RPE＜13；MET＜6。较高强度判断标准为：≧60%、＜90%心率储备或摄氧量储备；≧76%、＜96%最大心率；≧64%、＜91%VO2max；RPE14～17；≧6、＜8.8MET。高强度判断标准为：≧90%心率储备或摄氧量储备；≧96%最大心率；≧91%VO2max；RPE≧18；MET≧8.8。

2.2 中低强度运动对脂解激素分泌的影响

如表1 所示，关于中低强度运动对脂解激素分泌影响的研究对象有青年人、中老年人，包含部分肥胖者，多数研究为一次急性运动，运动强度均在60%VO2max以下，运动时间在22～100 min，干预方式多为跑台或功率车运动。结果显示中低强度急性运动后即刻血液EPI、NE、GH、ANP 均可升高，在短时间内（约30 min左右）恢复至安静值[13，22，28-32]。脂解激素易受其它因素影响，如年龄、性别、运动类型（跑台或功率车）、运动强度、营养、进食或禁食状态等。因此，未来的研究，应严格控制这些相关条件。长期干预方面，有研究表明成年人进行4周中低强度运动训练不能改变安静血液GH 浓度，GH 对一次急性运动的反应也不受训练的影响[24]。

肥胖者与非肥胖者进行中低强度运动时，运动后脂解激素的反应不同[22，25]：非肥胖者比肥胖者EPI、NE、GH 升高更多，肥胖者ANP 未升高，这可能与肥胖者交感神经活动迟缓密切相关[12，26]。肥胖人群在急性耐力运动时脂解激素释放的减弱能够抑制脂肪的分解[27]，尤其是降低了内脏脂肪的脂解作用，因为肥胖者腹部内脏脂肪组织中肾上腺素β受体数量减少或功能减退[10]，而改善肥胖能够缓解此状态[12]。

表1 中低强度运动对脂解激素分泌的影响

（续表1）

2.3 较高强度运动对脂解激素分泌的影响

如表2 所示，关于较高强度运动对脂解激素分泌影响的研究对象多为青年人，包括部分运动员和肥胖者，干预方式有一次急性运动和长期训练，运动强度在65%～85%VO2max，运动时间在10～60 min，运动方式均在功率车上进行，研究结果显示较高强度急性运动后即刻脂解激素中EPI、NE、GH浓度均显著升高[14，33]，长期较高强度运动干预并不能改变安静血液GH 浓度[24]。

在Peake等的研究中[14]，对运动员进行两种不同强度的对比运动干预，干预方式为：以80%VO2max 强度进行10组4 min运动（每组间歇2 min，间歇期以50瓦强度运动）与一次相同能量消耗的65%VO2max 强度持续运动，结果显示两种强度运动后即刻NE、GH均有显著性升高，仅80%VO2max 强度运动干预EPI 显著性升高；运动后恢复期65%VO2max强度组GH仅保持了1个小时的升高期，而在80%VO2max组GH保持了2个小时升高期。此研究提示较高强度比中等强度运动能够刺激机体分泌的脂解激素种类更多，浓度更高，保持时间更长。

表2 较高强度运动对脂解激素分泌的影响

2.4 高强度运动对脂解激素分泌的影响

如表3 所示，高强度运动对脂解激素分泌影响的研究中，研究对象包括青年人和老年人，多数运动干预为一次急性功率车运动，少数研究为长期干预，运动时间从30s至22 min不等（不包括热身、间歇期和整理活动），运动强度均大于90%VO2max。从干预效果来看，一次急性高强度运动能够使EPI、NE、GH、IGF-1 显著升高，且升高水平均保持在60 min 以上[35-37]。然而急性高强度运动后各脂解激素分泌的高峰期还有待研究，以便全面了解脂解激素在运动后的反应。高强度运动，即使运动时间很短（最短30 s）也能够使GH浓度显著升高，且保持升高60 min以上[36]，提示运动强度对脂解激素的分泌至关重要。少量研究发现长期高强度训练并不能改变人体安静状态下的GH水平[34，38]，而理论上长期运动干预人体能够产生适应性变化，脂解激素可能也会改变，长期高强度训练干预对脂解激素的影响目前还不清楚。

Sgrò等的研究[31]对比了青年男性60%VO2max 强度与递增负荷力竭运动的运动后即刻、运动后15 min 和30 min的GH变化，结果显示高强度运动GH在各个时间点升高值均高于中等强度运动，在运动后60 min 中等强度运动组GH 已经恢复安静值，而高强度运动组GH仍显著升高。Williams等的研究[33]对青年男性进行高强度运动（4组30 s的Wingates冲刺）与65%VO2peak强度运动干预，结果显示运动后即刻两组EPI、NE均显著升高，而高强度组运动后即刻EPI、NE 升高值更高。另有研究表明[37]，乳酸阈强度（50%～60%VO2max）以下运动GH无显著升高，乳酸阈强度至力竭运动，GH分泌随着运动强度升高而显著升高，且非肥胖组比肥胖组GH 升高更多。以上研究提示高强度运动比中低强度运动能够刺激机体分泌更高浓度的脂解激素（如EPI、NE、GH），且保持时间更长。

表3 高强度运动对脂解激素分泌的影响

3 HIIT的减肥效果

ACSM[21]推荐的减肥运动处方中，运动强度以中低强度（40%～60%VO2max）为主，也可以增加到≧60%VO2max 强度。运动时间为每天30～60 min，每周150～300 min，尽量延长运动时间和增加运动频率（每周至少5 次）。该运动处方需要较大运动量和较长运动时间，超重和肥胖人群很难长期坚持。近年来HIIT成为运动减肥的研究热点[40，41]。HIIT是指进行多次短时间高强度运动，在每两次高强度运动之间以较低强度运动（或者完全休息）形成间歇期。从肥胖儿童[42]、成年人[43，44]进行HIIT干预研究来看，不同人群进行HIIT减少体脂百分比的效果是可以肯定的。另有研究对比相同能量消耗HIIT与MICT对肥胖人群的减肥效果，结果显示虽然HIIT运动时间较短，但减脂效果与MICT相当[43]，甚至更好[45]。一篇Meta 分析[4]纳入了这些研究成果，结论为：在降低体脂百分比方面，HIIT和MICT均有效果，且效果相似；在降低全身脂肪量方面，HIIT 相比MICT效果可提高约28.5%。

腹部内脏脂肪积累与2 型糖尿病、非酒精性脂肪肝、血脂异常和高血压发病率高度相关，而减少腹部内脏脂肪能改善人体代谢障碍，降低相关疾病的发病率[46]。研究表明中低强度运动需要较大运动量才能达到减少腹部内脏脂肪的效果，且存在量效关系[47，48]。最新的Meta 分析[2]发现HIIT 也能够减少腹部内脏脂肪，且相同做功量的HIIT 比MICT 能够减少更多的腹部内脏脂肪量。甚至有研究发现，极少运动量的HIIT（8周，2次/周，全力冲刺20s休息10 s，重复4组）仍然能够达到减少腹部内脏脂肪的效果[49]。

4 脂解激素在HIIT减肥机制中的作用分析

目前关于HIIT 减肥的效果可以肯定，但其机制尚不能完全阐明。HIIT 运动中供能物质以糖为主，脂肪供能比例较低，但HIIT 的能量消耗还应该包括运动间歇期和运动后，这部分能量消耗以脂肪为主要底物，称为运动后过量氧耗（post-exercise oxygen consumption，EPOC）。有研究以73%VO2max 强度运动40 min，发现EPOC 持续至少达14 h，额外消耗190 kcal 的热量[50]。而且，运动强度与EPOC 量之间存在正相关[8]。一篇对比HIIT和MICT对EPOC影响的综述文章中提出：HIIT 与MICT 在运动后恢复初期（＜1 h）EPOC 差异较小，但在24 小时以上检测时，HIIT 的EPOC 值更大[51]。由于EPOC 与脂解激素分泌的增加密切相关[8]，因此我们推测HIIT 能够刺激机体分泌更多的脂解激素，从而增加EPOC量，消耗更多的脂肪，这可能是HIIT减肥的机制之一。

HIIT减肥机制中脂解激素的作用可从急性和长期两个方面进行分析。一次急性HIIT 可以使EPI、NA 和ANP 等脂解激素大量分泌，促进脂肪分解。随着运动持续时间的增加，慢作用激素GH和IGF-1也会使全身脂肪分解率和局部脂肪组织脂肪分解率进一步增加[8]。另外，HIIT 还能使脂肪组织血流量持续升高数小时，脂肪组织血流量增加会使更多脂解激素向脂肪组织运输，使更多脂解激素发挥作用[17]。

除了急性运动的累积效果，长期HIIT 还可以通过提高机体脂肪分解能力达到减肥效果。有证据表明[52]，随着训练的进行，运动诱导的局部及全身脂肪分解能力与运动初期相比逐渐增加，这可能是由于运动时骨骼肌对脂肪酸的需求增多，从而适应性地增加对游离脂肪酸的动员，提高运动中脂肪分解能力。此外，长期训练后，相同EPI 浓度下脂肪组织能够动员更多脂肪酸，局部输注ANP有更大的脂肪分解反应[19]，表明长期训练后脂肪组织对脂解激素敏感性增强。最后，长期训练可以增加运动时脂肪组织血流，在相同的脂解激素浓度情况下，脂肪组织血流量增大，意味着脂肪组织受到更多脂解激素的刺激（即血流量加快，浓度不变，相当于更大的输送量）[17]。

5 小结与展望

综上所述，运动强度与脂解激素的分泌存在量效关系。高浓度脂解激素的分泌在HIIT减肥机制中可能发挥重要作用：急性HIIT促进高浓度脂解激素分泌，并在运动后持续较长时间，再加上长期HIIT训练后，机体运动时的脂肪分解能力增强，脂肪组织对脂解激素敏感性提高，脂肪组织血流量增大，共同促进运动对脂肪的动员和分解，增加脂肪的消耗，从而达到减肥效果。

需要指出的是，本文通过综述不同强度运动对脂解激素分泌的影响，初步推测HIIT 减肥的可能机制之一是通过刺激脂解激素的分泌，增加运动间歇期和运动后的能量消耗。但目前尚缺乏直接的研究证据阐明HIIT 中脂解激素分泌的特点（尤其是运动过程中的运动期和间歇期），及其对脂肪分解的直接影响。另外，HIIT的方案众多，运动强度和运动量的变化、运动时间和间歇时间的变化等均可能影响脂解激素的分泌，从而可能影响到减肥效果。将来的研究应该系统深入观察HIIT的不同方案与脂解激素分泌和减肥效果的量效关系，确认脂解激素在HIIT减肥中的作用机制，并筛选具有较好减肥效果的HIIT减肥运动处方。