16周高强度间歇训练对强制隔离戒毒人员身体健康的有益影响

刘杨子纯，韩雨梅*，孟林盛，吕 慧，董 晋，卢 红

毒品泛滥是威胁公共卫生和破坏社会生产力的全球性问题。吸毒者不仅会使自身的健康受到极大伤害，更会给自己的家庭带来毁灭性打击，最重要的是会引发一系列的社会问题（国家禁毒委员会办公室，2019；郝伟等，2018）。国家戒毒委员会统计表明，截至2019年底，我国现有吸毒人员214.8万名。目前，我国强制隔离戒毒和社区康复领域尚缺乏针对药物依赖和复吸预防的有效治疗和干预手段（朱晓东，2010），运动干预被认为是一种潜在的戒毒新疗法，可能会发展成为毒品戒除的一个独立或重要的辅助手段（冯俊鹏等，2019）。研究证实，有氧运动是干预戒毒效果最明显的运动方式（韩雨梅等，2019），中等强度的持续有氧运动能够有效地抑制药物渴求心理及强制觅药冲动（赵非一等，2018），然而由于其具有训练时间较长和部分内容枯燥乏味等不足，使得戒毒人员往往难以长期坚持，如何运用较短时间达到同样或者更佳的戒毒效果是值得深入研究的重要问题。

高强度间歇训练（high-intensity interval training，HIIT）已被广泛证实能够明显改善健康受试对象（普通人、运动员、实验动物）的生理机能及运动水平，具有趣味性、时效性、容易接受等突出优势（MacInnis et al.，2017a）。研究表明，HIIT具有增强肌力、改善骨骼肌线粒代谢酶活性（MacInnis et al.，2017b）和提高机体心肺功能（Kellogg et al.，2019）等作用，对提升高水平运动员的无氧和有氧工作能力，以及普通大众增肌减肥均具有积极效应（黎涌明，2015），其运动方式的多样性提升了训练过程中的愉悦感和自我效能感（Jung et al.，2014）。HIIT能够调节模型动物脑源性神经营养因子（brain derived neurotrophic factor，BDNF）含量，改善神经元功能，减轻大脑海马区氧化应激损伤（Freitas et al.，2018），并对提高中枢神经可塑性（Luo et al.，2019）产生有益影响。

戒毒人员体质健康水平普遍较低，而HIIT训练强度大、对心脏负担较重，并不适合所有戒毒人员。鲜见有关该人群是否适宜开展HIIT训练，以及HIIT训练对其身体健康有何影响的研究报道。Cabral等（2018）研究显示，运动干预可能更利于改善药物滥用者初期的戒断症状，因此阐明HIIT对康复巩固期戒毒人员身体健康的干预效果及其作用机制具有重要意义。本研究以山西省长治大辛庄强制隔离戒毒所戒毒人员为研究对象，对其进行16周的HIIT干预，探讨长期HIIT对戒毒人员身体健康的影响并阐释其作用机制。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

按整体分层抽样方法，选取山西省长治大辛庄强制隔离戒毒所110名男性（年龄30～40岁）戒毒人员为实验筛选对象，参照美国运动医学会（The American College of Sports Medicine，ACSM）和美国心脏协会（American Heart Association，AHA）发布的指南，对运动的安全性及有效性进行运动前筛查（李彦林等，2020），纳入标准包括：1）年龄在30～40岁；2）受试者当前处于隔离状态并接受了2～3个月的强制隔离戒断；3）通过体力准备活动问卷（PAR-Q）（Thompson et al.，2013）和运动前筛查问卷的调查法（Maron et al.，1996），在强制隔离戒断期间没有服用精神类药物和过敏史、家族史、体力活动障碍等其他健康问题；4）心肺功能、皮肤检查和运动功能检查均无异常。排除标准包括：1）既往或目前患有精神系统疾病；2）依从性差和不愿意参加随机分配的受试者。

根据上述筛查标准，选取了108名研究对象，戒毒人员签署知情同意书并自愿参加本实验。

1.2 实验分组与训练方案

1.2.1 实验分组

将108名戒毒人员随机分为对照组（C组）和运动干预组（E组），C组只接受常规戒毒矫治（包括法制教育、戒毒知识宣教、劳动卫生等）和一般的体力活动，E组额外增加16周的HIIT干预，运动干预后分别称之为C1组和E1组。同时，选取与受试者年龄相匹配的50名健康男性作为正常对照组（N组）。在实验过程中，有6人无法完成相关测试，2人脚扭伤而中途退出。16周后依据意向治疗分析（intention to treat analysis，ITT）原则，将运动干预组和对照组各54人全部纳入统计分析（表1）。

表1 受试者基本信息Table 1 Basic Information of Subjects

1.2.2 训练方案

HIIT具体方案见表2。

表2 高强度间歇训练内容Table 2 High-Intensity Interval Training Content

1.3 样本采集与保存

分别在实验前和实验结束后次日收集受试者晨起中段尿5 ml进行尿常规检测；上午8～10点统一采集空腹肘静脉血5～10 ml于肝素钠抗凝管中，一部分进行血常规检测，一部分室温静置30 min后3 500 rpm离心10 min，取血清-80℃保存备用。尿常规和血常规指标委托长治市自愿戒毒医院检测。

1.4 指标检测与方法

1.4.1 体成分测定

采用体成分分析仪（Inbody720，Biospace）通过生物抗阻法测定和解析数据，主要包括：身高、体质量、BMI指数、体脂肪量、骨骼肌量、身体水分、蛋白质量和无机盐量。

1.4.2 血液生化指标检测

1）血常规指标委托长治市自愿戒毒医院检测；2）血清抗氧化指标超氧化物歧化酶（SOD）、丙二醛（MDA）和过氧化氢酶（CAT）水平采用试剂盒（南京建成生物技术研究所）测定，相关操作按说明书进行。

1.4.3 身体素质测定

严格按照测试标准和流程，在长治大辛庄戒毒所康体中心采用国民体质监测设备（Js-2962，澳瑞特）完成受试者闭眼单脚站立、选择反应时、俯卧撑、坐位体前屈、握力和纵跳能力的测定。

1.4.4 神经生物学机能测定

相关指标主要包括脑源性神经营养因子（BDNF）、皮质醇、多巴胺和五羟色胺。上述指标通过酶联免疫吸附法（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）测定，试剂盒购于上海生工生物工程技术服务有限公司。将全血收集到含抗血凝剂的试管中，抗凝剂使用EDTA钠盐，样品采集后30 min内于1 000 xg离心15 min，取上清液，严格按照说明书进行操作并采用酶标仪方法检测，避免使用溶血、高血脂样品。

1.4.5 数理统计

实验所有数据和图表均采用Graph Pad Prism 7.0及SPSS 23.0分析，数据以平均数±标准差（M±SD）表示，双因素方差分析对实验数据进行统计分析，P＜0.05为显著性差异；P＜0.01为非常显著性差异。

2 研究结果

2.1 高强度间歇训练后戒毒人员身体健康水平的变化

2.1.1 高强度间歇训练后戒毒人员身体成分的变化

C组和E组体脂肪量均显著高于N组，而蛋白含量均显著低于N组（P＜0.05；表3）。16周的常规戒毒矫治和HIIT干预对戒毒人员身体成分产生了显著影响：C1组体质量和BMI指数显著高于C组；E1组与E组和C1组相比，体质量、BMI指数和体脂肪量均显著下降（P＜0.05，P＜0.01），骨骼肌量和蛋白质量均显著增加（P＜0.05，P＜0.01），E1组无机盐量显著高于E组（P＜0.05）。

表3 运动干预后戒毒人员身体成分的变化Table 3 Changes in Body Composition of DrugAbstainers after Exercise Intervention

2.1.2 高强度间歇训练后戒毒人员尿常规的变化

运动干预后，E1组尿蛋白和尿胆原阳性检出率均显著高于N组、E组和C1组，其他指标未见显著改变（表4）。

表4 运动干预前、后戒毒人员尿常规指标阳性率的变化Table 4 Changes in the Positive Rate of Urine Routine Indexes of DrugAbstainers before and after Exercise Intervention %

2.1.3 高强度间歇训练后戒毒人员血液生化指标的变化

C组和E组血清SOD活性显著低于N组，MDA含量则显著增加（P＜0.05；表5）。统计数据显示，常规戒毒矫治和HIIT干预均可对血液指标产生显著影响：C1组常规指标MCV和MCH以及血清SOD活性显著高于C组（P＜0.05）；E1组血常规指标（MCV、MCH和MCHC）和血清SOD活性均显著高于E组和C1组（P＜0.05，P＜0.01），而MDA含量的变化则相反。

表5 运动干预前、后戒毒人员血液生化指标的变化Table 5 Changes of Blood Biochemical Indexes of DrugAbstainers before and after Exercise Intervention

2.1.4 高强度间歇训练后戒毒人员身体素质的变化

C组和E组握力、纵跳和闭眼单脚站立水平均显著低于N组（P＜0.05，P＜0.01；表6），选择反应时显著高于N组（P＜0.05）。常规戒毒矫治和HIIT干预对戒毒人员身体素质变化均有影响：C1组握力和闭眼单脚站立时间显著高于C组（P＜0.05）；E1组握力、纵跳、俯卧撑、坐位体前屈、闭眼单脚站立均显著高于E组和C1组（P＜0.05，P＜0.01）。

表6 运动干预后戒毒人员身体素质指标的变化Table 6 Changes in Physical Fitness Indicators of DrugAbstainers after Exercise Intervention

2.2 高强度间歇训练后戒毒人员血液神经生物学机能的变化

C组和E组五羟色胺、BDNF、多巴胺和皮质醇含量均显著高于N组（P＜0.05；图1）。常规戒毒矫治对戒毒人员血液五羟色胺和BDNF含量产生了显著影响，C1组与C组相比血液五羟色胺和BDNF显著降低（P＜0.05）。HIIT干预后戒毒人员血液中，上述4种神经递质均有显著改变，E1组与E组和C1组相比，五羟色胺和多巴胺含显著升高（P＜0.01，P＜0.05），BDNF和皮质醇水平显著降低（P＜0.05）。

3 分析与讨论

3.1 高强度间歇训练对戒毒人员身体健康水平的影响

3.1.1 高强度间歇训练对戒毒人员身体成分的影响

研究表明，毒品对人体神经系统、呼吸系统、心血管系统、内分泌系统和运动系统均会造成严重损害（刘昭强等，2020），尤其是在心肺功能和肌力方面（范琪，2019）。本研究中，戒毒人员BMI指数属于超重水平，这缘于戒毒人员进入戒毒所后生活作息规律，导致康复巩固期体质量明显上升。有研究显示，毒品依赖者BMI超标可能会增加糖尿病和心脏病等疾病发生的风险（McIlwraith et al.，2014；Vera-Villarroel et al.，2014）。

有研究证实，8周的运动干预能够使戒毒人员体质量得到有效控制，体脂率和脂肪重量得到较大改善（张建磊等，2020；Dolezal et al.，2013）。常规戒毒矫治未能有效控制戒毒人员体质量和体脂的增加，而HIIT干预后，E1组与E组和C1组相比，体质量、BMI指数和体脂肪量均显著下降（P＜0.05，P＜0.01），骨骼肌量和蛋白质量均显著增加（P＜0.05，P＜0.01），E1组无机盐量显著高于E组（P＜0.05）。证实HIIT干预对戒毒人员身体形态和身体成分都产生了积极效果，增加了脂肪分解代谢，促进了机体蛋白合成，显著提高了身体健康水平。

3.1.2 高强度间歇训练对戒毒人员血液和尿液生化指标的影响

血液和尿液是公安部门检验吸毒者体内毒品的常规检材（张蕾萍等，2020）。长期吸食毒品可造成机体各器官损害，直接影响组织代谢及正常生理功能，机体血液流变学的变化是其病理改变的重要环节之一（郭桂芝，2013）。氧化应激是体内氧化与抗氧化系统失衡的一种状态，氧化应激的加剧会进一步导致细胞凋亡和内质网应激的发生（Albert et al.，2020）。研究发现，活性氧（ROS，如超氧化物、羟基自由基和过氧化氢）和氧化应激在苯丙胺类毒品诱导的毒性反应中起到重要作用（Kita et al.，2009）。大鼠注射丙苯胺类毒品可以增加血液MDA水平，改变内源性SOD和CAT的活性，同时降低其总抗氧化水平（Gluck et al.，2001；Melo et al.，2010；Yamamoto et al.，1998）。

本研究显示，戒毒人员血清SOD活性与N组相比显著下降，而MDA含量则显著增加（P＜0.05），提示，戒毒人员机体抗氧化能力较差，经过16周常规戒毒矫治和HIIT干预后血常规和氧化应激指标均发生了有益的变化。C1组常规指标MCV和MCH以及血清SOD活性显著高于 C组（P＜0.05），E1组血常规指标（MCV、MCH 和MCHC）和血清SOD活性均显著高于E组和C1组（P＜0.05，P＜0.01），而MDA含量的变化则相反，说明HIIT能够显著改善机体运输氧气的能力，提高了戒毒人员的健康水平。尿蛋白和尿胆原阳性检出率E1组显著高于E组和C1组，提示，受试者运动性疲劳暂未完全恢复，也可能与尿液收集时间相关，未来应注重尿常规的系统性监测，防止运动疲劳积累。

3.1.3 高强度间歇训练对戒毒人员身体素质的影响

握力、纵跳和俯卧撑分别反映人体上肢、下肢和核心肌力，可综合体现人体力量素质水平；闭眼单脚站立和坐位体前屈是评价人体平衡能力和柔韧素质的常用指标；选择反应时主要用于评价机体的速度素质和灵敏素质。有研究表明，10～12周的核心力量训练、综合性体能训练和有氧运动均可显著提高戒毒人员的力量素质、柔韧素质和平衡能力（何宝玉，2019；刘昭强，2020；赵振虎等，2017）。

本研究中，戒毒人员握力、纵跳、闭眼单脚站立和选择反应时与健康对照组存在显著差异（P＜0.05，P＜0.01）。16周常规矫治和HIIT训练后，C1组握力和闭眼单脚站立时间显著高于C组（P＜0.05）；E1组握力、纵跳、俯卧撑、坐位体前屈、闭眼单脚站立均显著高于E组和C1组（P＜0.05，P＜0.01），说明16周的HIIT同样能够显著提高戒毒人员的肌肉力量、柔韧素质和平衡能力，提示，在训练过程中热身运动与放松拉伸中，柔韧性和平衡能力都得到了系统地锻炼。值得注意的是，本研究中HIIT并未对戒毒人员选择反应时产生显著影响，可能与长期摄入毒品对受试者脑部中枢神经系统造成不可逆损害有关，导致反应速度和灵敏素质难以恢复。

3.2 高强度间歇训练对戒毒人员神经生物学机能的影响

从神经生物学机制来看，毒品成瘾是一种表现为持续性渴求和强迫性觅药行为的复发性脑慢病，与大脑奖赏系统受损有关（顾庆等，2019）。在导致毒品依赖的过程中，诸多中枢与外周的神经递质分泌水平和功能产生了显著变化（柯钰婷等，2015），可诱导神经系统整体结构及功能可塑性改变（Volkow et al.，2012）。研究发现，甲基苯丙胺类毒品成瘾后，中枢神经递质多巴胺、五羟色胺、乙酰胆碱、γ-氨基丁酸及谷氨酸的含量均显著增加（Yuan et al.，2015）。本研究中，戒毒人员（C组和E组）血液中五羟色胺和多巴胺含量均显著高于健康对照组，与上述研究结果一致。

运动干预已被认为是一种潜在的戒毒新疗法。动物和人体实验证实，3周有氧运动（跑轮）可以显著改善大鼠因甲基苯丙胺造成的纹状体多巴胺能神经元和五羟色胺神经元损伤（O’Dell et al.，2012），12周的中等强度有氧运动干预可明显改善甲基苯丙胺依赖者的焦虑和抑郁症状（王东石等，2017），运动锻炼能够减少毒品诱导的多巴胺能神经损伤，进而降低其对毒品的渴求度和复吸次数（Robertson et al.，2016），然而关于HIIT干预对戒毒人员神经递质的影响鲜见报道。戒断期间血液中五羟色胺的减少将导致戒毒人员神经兴奋性减弱，容易出现抑郁症状，而体育锻炼具有调节中枢神经系统功能、改善情绪的作用（刘溪等，2017）。本研究常规戒毒矫治后，C1组血液五羟色胺含量显著低于C组，可能是机体随着时间推移自我修复的过程特点；而HIIT干预后戒毒人员血液中4种神经递质均有显著改变，E1组与E组和C1组相比，五羟色胺和多巴胺含量均显著升高（P＜0.01，P＜0.05），BDNF和皮质醇水平均显著降低（P＜0.05），说明16周的HIIT干预改善了戒毒人员心理健康状态的神经生物学物质基础，可能会促进戒断者对自我不良情绪的控制能力。

皮质醇是人体肾上腺分泌的糖皮质激素之一，在控制情绪以及平衡免疫细胞和炎症、血管和血压间的关系方面具有重要的作用（李永超等，2015）。有研究发现，可卡因吸食者在戒断初期的毒品渴求与皮质醇水平呈正相关（Szumlinski et al.，2001）。然而，杨瑾等（2016）指出，通过测定血清中皮质醇反映戒断者毒品成瘾、渴求程度存在一定的局限性，静脉采血前面临的压力会影响肾上腺皮质活动，血液皮质醇会受到昼夜节律的影响等。Russell等（2012）指出，头发皮质醇在取样、分析检测等方面可能更具有优势和可靠性，如果在康复巩固期间采取干预措施，戒毒人员皮质醇水平下降可能加快（宋健文等，2020）。本研究中，戒毒人员（C组和E组）血液中皮质醇水平显著高于健康人（N组），经过16周HIIT干预后，E1组皮质酮水平显著回调，说明HIIT有效地缓解了糖皮质激素的异常分泌，然而能否抑制戒毒人员对毒品的渴求度还需要进一步的实验验证。

BDNF是大脑中分布最为广泛的神经营养素成员之一，能促进神经元的生长发育，并且在认知、学习和记忆形成中都起着重要作用（李荷君等，2014）。BDNF与中枢神经系统多巴胺能、胆碱酯能和五羟色胺能神经元的可塑性密切相关（彭澎等，2021），血清BDNF水平可直接反应中枢神经系统BDNF浓度（Klein et al.，2011）。本研究发现，戒毒人员血液中BDNF水平显著高于健康人，说明如甲卡西酮、冰毒等中枢兴奋性类毒品对戒毒人员脑神经异常活跃的影响依然存在。运动能够改善人体认知功能，被认为与BDNF的表达增加有关。16周的HIIT后，E1组和C1组血清BDNF水平与各自干预前相比均显著回调，且E1组显著高于C1组，说明常规戒治和HIIT干预都能够改善戒毒人员异常的脑神经活性，两者可能存在叠加效应。

4 结论

长期HIIT能够有效改善戒毒人员身体健康水平，提高其身体素质和机能状态，增强机体抗氧化能力，促进神经生物学机能的良性改变。