高强度间歇训练在防治代谢综合症中的影响作用*

肖 梅 卢佳慧

高强度间歇训练在防治代谢综合症中的影响作用*

肖 梅 卢佳慧

（汕头职业技术学院，广东 汕头 515078）

采用适当的运动方式防治代谢综合症是慢性病防治领域的一个重要发展方向。越来越多的证据表明，高强度间歇训练似乎比传统的中等强度持续训练在改善代谢综合症患者的康复效果方面更有效。现综述高强度间歇训练在代谢综合症防治中的生理变化、运动依从性、健康效应的影响，并与中等强度持续训练相比较，展现高强度间歇训练在代谢综合症防治领域的作用和优越性。

高强度；间歇训练；防治；代谢综合症

习近平总书记在十九大报告中提出“实施健康中国战略”，指出人民健康是民族昌盛和国家富强的重要标志[1]。2016年10月25日，中共中央、国务院正式发布《“健康中国2030”规划纲要》预防为主，中西医并重，将健康融入所有的政策[2]。代谢综合症（metabolic syndrome，MetS）被定义为一系列心血管危险因素，包括血糖升高（BG），低密度脂蛋白（HDL-C），甘油三酸酯（TG）高，收缩压（SBP）高，舒张压高（DBP）和腰围大（WC）[3]。当存在上述风险因素中的三个或更多时，将被诊断为患有MetS。2016年我国居民慢性病死亡率为459.21/10万[4]，在这些疾病中，代谢综合症是死亡率最高的疾病之一，并且该病病程长、治愈难。MetS造成了许多患者死亡，但由于其基本上没有症状，因此该病仍未得到充分诊断，也就未得到充分治疗。代谢综合症是人类面临的严峻健康问题，健康的生活方式可以帮助管理和预防MetS及其相关因素。更具体地，每天身体活动已经显示减少大多数代谢综合症的风险因素。因此，体育锻炼被视为改善MetS的非药理，非侵入性低成本治疗方式。体育锻炼对代谢综合症的预防和治疗越来越受到重视。定期进行体育锻炼有助于改善体质，减少慢性病发生，而科学地寻找适合代谢综合症等慢性病人群的运动方案和适宜的运动负荷是学者们追求的目标。近年来，高强度间歇训练对身体健康方面的影响受到国内外学者的广泛关注。尽管目前对高强度间歇训练的影响还存在争议，但高强度间歇训练对代谢综合症的治疗产生了较多的生理益处。

1 高强度间歇训练起源与发展

高强度间歇训练（High-intensity Interval Training，HIIT）指“短时间高强度运动之间穿插低强度活动或休息”，间歇训练方法的特点是“高强度运动”被“低强度活动休息”所打断。与传统的中等强度持续运动的主要区别在于，对于间歇训练，慢性病患者根据其症状的耐受性选择工作和休息时间。高强度间歇训练在相同运动量下，能更好地改善人体最大有氧能力，在改善血糖、心肺耐力和减脂方面存在优势，且运动时间短，运动依从性较好，易于坚持。

高强度间歇训练的目标强度超过无氧阈水平，间歇恢复阶段由短暂的低强度运动或完全不活动构成。高强度间歇训练可导致强烈的急性生理反应，反复刺激生理系统，使氧运输系统和骨骼肌获得更大的生理学适应[5]。在爱德华·福克斯和唐纳德·马修斯所著的《间歇训练》一书中指出间歇训练可能可以更快地提高有氧代谢的能力，因为在间歇训练的间歇期间，心脏的每搏输出量比运动期间更大，这样更多的氧被送到工作的肌肉当中。高强度间歇训练的一个优势是它在产生与训练相关的收益方面的效率高。具体来说，对于久坐不动的健康成年人和运动员来说，这种类型的锻炼在两周内就能产生生理上的训练效果。在健康的年轻人中（n=8，年龄22±1岁，峰值摄氧量[VO2peak]45±3ml/kg/min），在2周内进行6次以骑车为基础的高强度间歇训练已被证明能显著提高耐力(比基线变化12%)，以及周围骨骼肌(即股外侧肌)的变化，这表明氧化能力增强。这些变化超过了控制组[6]。

2018年美国运动医学学会每年年底发布的全球健身趋势预测调查结果显示，从2014年开始至今，高强度间歇训练一直位居前十[7]。高强度间歇性训练可引起类似耐力训练的有氧代谢、抗疲劳能力增加的生理效果，也可以引起类似力量训练的肌肉肥大、力量能力增加的适应效果，也可以是耐力训练和力量训练的混合效果[8]。高强度间歇训练研究常采用的运动形式是骑自行车和跑步，越来越多的研究表明，高强度间歇训练可以有效提高机体心肺适应程度和心血管功能[9，10]，改善血糖调节、提高胰岛素敏感性[11]，并且还能有效减少体脂[12]。

2 高强度间歇训练对心肺耐力的影响

加强体育运动，预防和治疗慢性疾病，成为国内外研究的热点内容。过去30年来，大量的研究证据表明：心肺耐力是体质健康标准组成的核心成分[13]。心肺适应程度（cardiorespiratory fitness，CRF，通常表示为最大摄氧量VO 2max）又称为心肺耐力，反映人体心血管机能，是指人体的循环系统、呼吸系统、运动系统等长时间工作的能力。2016年美国心脏病协会已经发布科学声明，将心肺耐力作为人体的第5大生命体征。心肺耐力对人体的健康非常重要。提高心肺耐力可以有效降低心血管疾病患病风险。目前的研究证明运动训练可以有效提高心肺健康的组成部分(即峰值吸氧率)和运动能力(即最大工作效率，Wmax)。此外，运动训练已被证明可以减轻日常生活中慢性病患者所经历的症状的严重程度，如呼吸困难和疲劳，并改善与健康有关的生活质量。在一般人群中，建议进行中等到高强度的运动，以优化心肺健康和运动能力的改善幅度。与这些数据相一致的是，对慢性病患者的研究表明，与低强度运动相比，高强度运动训练在诱发生理训练反应方面可能是有利的。这些研究结果符合运动训练理论的超负荷原则，即为了提高心肺健康和/或锻炼能力，锻炼训练必须以大于日常生活负荷的强度进行。

高强度间歇训练可以更有效地刺激运动中有氧氧化的生理适应过程，较短时间内提高线粒体氧化酶活性；其提高心肺耐力、改善胰岛素抵抗、降低血糖和减少身体脂肪含量的效果也得到初步证实。高强度间歇训练在相同运动量下，能更好地改善人体最大有氧能力，且运动时间短，运动依从性较好，易于坚持。并且高强度间歇训练具有更高的运动愉悦感和依从性[14]。相对于传统的耐力运动，参与高强度间歇训练的运动者比较传统的中等强度耐力训练，每周所需要的运动时间和运动周期都较短，但是高强度间歇训练提高最大摄氧量（VO2max）的效果明显。与其他方式的训练如间歇运动结合持续运动或者持续运动比较，高强度间歇训练提高所有参与者VO2max的程度更高，对心肺功能的影响更大，说明机体对高强度间歇训练反应更敏感。

关于心肺健康和/或运动能力改善的基础机制，其改善不是通过改善肺功能介导的。事实上，在慢性病患者的运动训练领域所做的一些早期工作受到怀疑，因为运动能力的提高被证明在1秒内的用力呼气量没有任何变化（FEV1）。在20世纪90年代中期，有重大意义的研究表明，运动能力的变化至少在部分上是由外周骨骼肌状况的改善所介导的，主要是股四头肌中的股外侧肌尤为重要。运动训练改善心肺耐力，诱发最大摄氧量提高的最重要原因包括两方面内容，即周围肌肉系统的氧化能力的增强和心脏泵血功能的提高，所以高强度间歇训练有效提高心肺耐力的原因可能也与这两方面有关。高强度间歇训练包含多次重复的高、低强度交替运动，不同强度训练阶段引起身体对氧气需求量的波动变化，将最大化地诱发机体产生适应性变化，其对机体诱发的刺激也是呈现波动变化的，包括氧气需要量和心脏泵血量。研究发现中等强度持续训练能最快使线粒体呼吸链产生适应性变化；而间歇训练显著提高无氧代谢水平，但线粒体呼吸链的适应较慢；采用间歇＋中等强度持续训练可能最有利于快速提高机体有氧代谢水平[15]。

3 高强度间歇训练在防治代谢综合症中的影响作用

3.1 肥胖症

肥胖是一种身体脂肪的异常高积累，与多种慢性疾病的风险增加和过早死亡有关[16]。在过去的几十年中，肥胖症的发病率在世界几乎所有地区都显示出急剧上升的趋势。肥胖症与健康受损和工作能力低下有关。额外的心脏代谢危险因素的发生与体脂过多如高血压、血脂异常或高血糖等相关，进一步增加心血管疾病的风险和死亡率[17]。此外，研究表明，肥胖与普通人群的生活质量下降和旷工率较高有关，还与员工的提前退休率和较低的工作能力呈现正相关。因此，肥胖症被认为是重要的公共卫生问题，迫切需要有效的治疗策略。适当的饮食变化和增加体育锻炼是肥胖症和相关合并症治疗的关键组成部分。心肺适应程度已被证明是心血管疾病和死亡率的独立预测因子，比其他既定危险因素，例如体重正常的吸烟，高血压或糖尿病。许多肥胖的人没有达到建议每周体力活动量，大部分采用久坐不动的生活方式，这种生活方式已经被指出了在肥胖的患病率上升中是一个主要因素。此外，久坐行为已被认为是心脏代谢紊乱的单独危险因素。因此，肥胖者休闲时间不足和体力活动不足，久坐不动的职业（如上班族）和低心肺耐力水平，几乎是向严重的健康状况发展中具有特别高的风险。增加体育锻炼是治疗肥胖症和相关危险因素的基石。最近，高强度间歇训练（HIIT）已经成为一种流行的锻炼选择。

研究表明，2周高强度间歇训练能够增加妇女的有氧能力、输出功率、运动中脂肪氧化能力和骨骼肌中柠檬酸合成酶活性，能显著增加骨骼肌氧化能力标志物[18]。研究显示高强度间歇训练能够显著增加骨骼肌中碳水化合物代谢，脂肪酸氧化和线粒体合成的速率。与耐力运动相比高强度间歇训练能更显著提高骨骼肌的线粒体氧化酶活性和脂肪氧化速率[19,20]。关于减体脂方面，2017年利用Meta分析比较高强度间歇训练和中等强度持续训练对超重和肥胖人群身体成分的影响，认为高强度间歇训练和中等强度持续训练均能改善全身脂肪含量和腰围，其中特别要指出的是高强度间歇训练具有节省时间的优势，能减少约40%运动时间，这使其在对抗超重和肥胖的过程中成为一个非常重要方法[21]。2018年一项Meta分析，主要以超重/肥胖人群为实验对象，对高强度间歇训练减少身体不同部位的脂肪重量的差异性进行比较分析，结果表明HIIT显著减少全身总脂肪、腹部和内脏脂肪，性别之间无差异，高强度的训练对减少全身脂肪重量更为明显，而低强度的训练对腹部和内脏脂肪影响更大[22]。2019年，一项采用Meta分析比较高强度间歇训练和中等强度持续训练对人体脂肪组织的影响，认为高强度间歇训练和中等强度持续训练减少体脂百分比的效果一样，但是高强度间歇训练能减少脂肪组织绝对重量[23]。腹部脂肪组织是代谢综合症的主要贡献者。尽管不知道确切的机制，但有人提出，腰围的减少可能与运动后过量摄氧量（EPOC）的变化，脂肪氧化增加以及食欲和饱腹感的变化有关。EPOC与运动强度呈正相关，因此高强度间歇训练对EPOC的影响比中等强度持续训练更强。

许多肥胖的人没有充足的时间达到专家建议体力活动，并且其久坐的生活方式已经被指出是肥胖的患病率上升一个主要因素。此外，久坐行为已被认为是心脏代谢紊乱的单独危险因素。因此，肥胖者休闲时间不足，体力活动不足，久坐不动的职业（如上班族）和低心肺耐力水平似乎对发展严重不良的健康状况具有特别高的风险。肥胖的个体不能参与足够体力活动的根本原因是多种多样的，但与普通人群一样，最常见的障碍是“时间紧缺”。因此，在这种情况下，高强度间歇训练作为一种耗时较少的锻炼方式，将成为一种省时高效的锻炼策略，可实现与健康相关的益处。

3.2 高血糖

非胰岛素依赖型糖尿病是以高血糖为主要特征的Ⅱ型糖尿病，主要原因是胰岛素对葡萄糖的调控能力下降以及胰岛素B细胞功能缺失所导致的胰岛素分泌减少[24]。运动锻炼和饮食控制是Ⅱ型糖尿病患者的有效治疗方法。高强度间歇训练后观察到的血糖降低可以解释为骨骼肌质量，血流量和胰岛素受体的增加，以及骨骼肌中葡萄糖的增加处理，这都是体育锻炼的功能。此外，已知增加高强度间歇训练相比中等强度耐力训练在骨骼肌更大地引起葡萄糖转运蛋白GLUT-4表达增加，有利糖代谢过程[25,26]。高强度间歇训练还可以增加Ⅱ型骨骼肌纤维的动员，这可以解释为运动强度与胰岛素敏感性呈正相关的事实。研究表明高强度间歇训练在管理血糖方面可能比中等强度耐力训练更有效。从长远来看，考虑到部分由促炎因子IL-6介导的运动引起的急性炎症反应，定期运动可以预防轻度炎症，从而对抗胰岛素抵抗。有氧运动对葡萄糖的观察效果与高强度间歇训练干预中报道的相似[27]。

3.3 高血压

高强度间歇训练降低收缩压和舒张压（＞4 mmHg）具有重要的临床影响，因为只要降低2 mmHg，就可以降低发生冠状动脉疾病、心肌梗死、卒中和死亡率[28]。虽然运动增强了对交感神经活动的压力反射控制，减少了儿茶酚胺（去甲肾上腺素）的循环，但血压降低的机制还不完全清楚。可能的解释是由运动引起总外周阻力降低，血管舒张和血管收缩因子的变化。运动强度对降低收缩压和舒张压的作用尚不清楚，但与其他训练方式相比，高强度间歇训练似乎在降低收缩压和血压方面更有效[29]。研究表明高强度间歇训练在改善血液循环系统的心脏和血管功能方面优于其他运动。高强度间歇训练可以显著改善心脏代谢健康，特别是最大摄氧量。高强度间歇训练是最敏感变量似乎是收缩压和舒张压，提示高强度间歇训练可能是高血压的有效治疗方法。

3.4 高强度间歇训练对患者情绪的影响

高强度间歇训练对肥胖者的研究结果支持了锻炼对健康和主观测量的广泛益处，而不仅仅是简单的节食减肥。高强度间歇训练的本质是需要更少的时间和经常提供更大的享受，因此可能比中等强度持续训练更有效。尽管越来越多的证据支持使用高强度间歇训练对于改善心脏代谢健康指数有效，但其对公众健康的潜在影响关于其安全性和充分性仍然有争论。过去的一些研究声称，运动强度和影响之间存在负相关关系，因此这可能不利于坚持锻炼。然而，最近的一项分析综述报告称，可以从高强度间歇训练中获得积极的情感反应[30]，高强度间歇训练中的休息时间可以帮助减少不适，从而导致这种反应[31]。最近的数据表明，在健康的非肥胖人群中，高强度间歇训练比长期持续锻炼更有乐趣，因为它更省时并且重复的刺激变化。对于超重的个体，高强度间歇训练和中等强度持续训练一样令人愉快，并且在没有监督的情况下执行时具有高依从率。此外，随着训练的进展，高强度间歇训练似乎变得更令人愉快，而中等强度持续训练享受水平则随着训练时间的延长而保持不变[32]，这表明从长期来看，高强度间歇训练似乎是一种更适合的锻炼模式。同时，高强度间歇训练防治慢性病过程中的情绪作用效果也值得关注，并进一步证明。

4 结论

高强度间歇训练对代谢综合症患者的体成分、心肺耐力、血糖控制及生活质量等方面有明显改善作用，但相关研究尚处于初级阶段，现阶段的研究大多处于对于改善代谢综合症效果的观察，缺乏高强度间歇训练的生理适应机制的研究，仍需开展研究进一步验证高强度间歇训练长期的应用效果。我国对代谢综合症患者高强度间歇训练相关研究较少，许多患有代谢综合症的患者，特别是老年人，大多有并发疾病，这导致难以实现持续的高强度运动。这些症状可能包括骨关节炎，焦虑和抑郁或肥胖。考虑到这些问题，间歇性的训练作为一种策略来优化运动训练中可承受的负荷已经越来越引起了临床的兴趣。在训练实施过程中的可行性与安全性，是体育从业者和医务人员应注意和不断总结经验，以保障患者安全。进一步开展高强度间歇训练相关方面的研究为寻找更有效的运动方式，以利于优化运动在健康促进领域中的应用，达到预防慢性病和提高全民身体素质的目的，对于实现全面小康，建设健康中国，具有重要意义。

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The Effect of High Intensity Interval Training on the Prevention and Treatment of Metabolic Syndrome

XIAO Mei, etal.

(Shantou Polytechnic, Shantou 515078, Guangdong, China)

广东省科技专项资金项目（2019ST080）。

肖梅（1973—），在读博士生，副教授，研究方向：运动人体科学。