HIIT与AEE运动对肥胖儿童/青少年身体成分和血压的影响

郭子肈，王骏昇

（首都体育学院，北京 100191）

近十年来，全球肥胖性问题迅速增加，在2015年全球肥胖儿童已经达到1.077 亿，一度超过成年肥胖增长率[1-2]。我国7～18 岁群体肥胖率同样不容乐观，在2014 年青少年肥胖率已然高达7.3%[3]。有研究表明，儿童时期的超重肥胖会大概率延续到成年时期，且易发心血管疾病、心肺功能低下以及其他慢性疾病的风险，同时，肥胖率的增加也会引起卫生服务成本与保健成本的上升[4-5]。因此，必须对青少年肥胖采取有效措施，做出有效管理。

2008年美国身体活动指南中将有氧耐力运动（aerobic endurance exercise，AEE）作为控制体重的标准手段[6]。AEE现阶段主要分为中等强度持续训练（moderate intensity continuous training，MICT）和中等强度间歇训练(moderate intensity interval training，MIIT)[7]，根据国内外元分析显示，有氧耐力运动可以明显改善体脂率、体重、BMI、血压、血脂以及血糖等相关指标[8-10]。WHO建议6～17岁的儿童和青少年每天锻炼时间超过60 min，并以有氧耐力运动形式每周进行3次以上的全身性活动[11]，然而全球只有约20%儿童能够达到WHO所规定的运动时间和强度[12]。此外，尽管有氧耐力运动对肥胖个体的健康益处已被证实，但哪种运动方式和强度对肥胖儿童最有效尚不清楚[13]。

近几年，高强度间歇训练（high-intensity interval training，HIIT）成为了更具吸引力、更省时的替代方案，相比于AEE，HIIT 是更适合青少年的自发活动模式[14]。据元分析发现，HIIT 在改善心肺健康、收缩压、体脂方面优于MICT[15-16]。然而这些分析存在一些局限性，关于HIIT 是否在青少年肥胖儿童身体指标方面优于AEE 尚未达成共识。本研究旨在定量比较HIIT 与AEE 对身体相关指标的影响，客观筛选更适合肥胖青少年儿童的运动方案。

1 资料来源与方法

1.1 文献检索策略

检索数据库包括中国知网、万方数据库、Web of Science、PubMed 和EBSCO。中文检索词以“高强度间歇训练”“有氧训练”“中等强度间歇训练”“持续训练”“肥胖”“超重”“青少年”“儿童”“身体成分”等 为关键词在数据库中混合检索；外文检索词以“High intensity interval training”“aerobic endurance training”“MIIT”“Obesity”“children”“Body fat”等主题词进行检索，检索年限均为建库至2022年3月14日。

1.2 文献纳入与排除标准

纳入标准：①所纳研究为RCT 试验；②受试者为肥胖儿童/青少年，年龄区间为7～18 岁；③干预措施为HIIT；④对照组为AEE（持续训练或中等强度间歇训练）；⑤HIIT 强度区间最大有氧速度（100%～120% MAS）或 HRmax（80%～100%）、VO2max（80%），AEE 强度为年龄HRmax（90%～95%）或心率储备（60%～90%），MIIT 强度界定MAS（70%～80%）[17]；⑥结局指标为BMI、体重、体脂率、收缩压与舒张压。

排除标准：①非对照试验；②试验为一次急性HIIT；③文献为综述类或缺少全文。

1.3 数据提取与质量评价

由两名独立检索人员对所纳入文献进行信息提取，提取内容为受试者特征与干预内容，具体包括实验对象年龄、样本量、性别比例、干预组别、运动形式、干预时间、干预频率与持续时间。选用Cochrane偏倚风险方法进行质量评分，划分为研究对象随机分配、分配隐藏、双盲法、不完全结局指标、选择性结局报告和其他偏倚指标。

1.4 统计学分析

运用软件Revman5.4 和Stata17.0 对数据进行运算，选取95%置信区间（95%CI）的标准化均数差（SMD）运算分析。根据Cochrane 手册，公式Mean组内差值=Mean干预后-Mean基线，S2=S12+S22−2×R×S1×S2，其中S是组内标准差值，S1是干预后标准差，S2是基线标准差，R是常数取0.4 或0.5[18]。采用I²检验异质性水平，当I²=0%表示同质性较好，I²>40%则认为存在一定的异质性。当I²≤40%时使用固定效应模型，反之使用随机效应模型[19]。利用亚组分析探讨异质性来源，敏感性分析验证结果的可靠性，最后采用Egger 法对发表偏倚进行检验，其中P≤0.05 时则认为是存在偏倚。所有统计计算结果均由Stata 软件完成，且只有P<0.05 才被认为具有统计学差异。

2 结果

2.1 文献检索与筛选

在中英文数据库中共检索文献533 篇。在剔除非RCT、综述、Meta 以及动物类试验后，初步剩余文献232 篇，再对全文进行干预评估、受试者和结局指标筛选后纳入文献共计36 篇，通过剔除明显的基线差异、低质量文献等后最终纳入文献15篇。

2.2 纳入文献特征

15 篇RCT 文献中，样本量总数为413 例：HIIT 组样本210 例，每组样本7～30 例；AEE 组203 例，每组样本6～30 例。HIIT 和AEE 两组的训练频率以及周期完全相同，其中每周训练频率为2～3 次/周，训练周期为3～24 周；HIIT 训练强度计划包括以100%/50% VT 训练、100%/50% MAS 训练、≥80% VO2peak或≥80%HRmax 训练为主。而AEE 训练强度计划以60%～80%VO2peak 训练、80%/50% MAS 训练和60%～70% MAS 训练为主。15 篇研究的基线信息见表1。

表1 纳入文献的基本特征

2.3 质量评价

根据Cochrane 质量评价标准，对15 项研究进行了风险偏倚评估，其中15 篇明确运用随机分配法，2篇文献实施分配隐藏，15 篇文献均未使用结果评估盲法，12 篇文献具有数据完整性，所纳入文献均不存在其他偏倚和选择性报告。

2.4 Meta分析结果

2.4.1 身体质量指数（BMI）的干预比较

在纳入的文献中，共有12 篇记录了肥胖儿童/青少年的BMI 数据。Meta 分析结果显示，HIIT 与AEE运动在BMI 方面合并效应值为SMD=-0.06（95%CI范围-0.29～0.17，P=0.596），表明两项运动对BMI的影响无显著性差异。此外检测到各研究在BMI指标上含有较低的异质性（I²=14.8%，P=0.299），因此采用固定效应模型进行分析。为验证研究结果的可信度，采用敏感性分析检验结果是否仍具有统计学差异，通过每次剔除单篇文献后，发现BMI 合并效应结果无明显差异，结果可靠。对身体体重指数进行Egger 检验，P>|t|=0.093，表示无明显的发表偏倚。

2.4.2 身体重量的干预比较

所纳入文献中共有14项研究对试验样本进行体重分析。Meta 结果显示，HIIT 对肥胖儿童/青少年体重指标水平的下降显著高于AEE，合并效应值SMD=-0.21（95%CI 范围-0.41～-0.01，P=0.04），具有显著差异性。异质性检验表明，各实验组之间并无异质性（I²=0%，P=0.604），因此采用固定效应模型进行汇总分析。为确保试验结果的真实性，采用逐篇剔除的方法对敏感性进行分析，结果显示，两组间并未有显著性变化。对身体重量进行Egger 检验，P>|t|=0.562，未检测到明显的发表偏倚。

2.4.3 体脂百分比的干预比较

共有12 篇研究描述了两种运动方式对体脂的影响。Meta 结果显示，与AEE 相比，HIIT 在降低青少年/儿童体脂率上并无显著性差异，合并效应量SMD=-0.15（95%CI 范围-0.38～0.08，P=0.204）。异质性检验结果显示，各研究之间存在较低异质性（I²=7.3%，P=0.374），因此利用固定效应模型进行汇总。用剔除单篇文献的方法进行敏感性分析，经过减少文献来合并结果后，效应量仍然保持在95%CI 内，表明Meta 结果比较稳定。对体脂率进行Egger 检验，P>|t|=0.666，表示研究无明显发表偏倚。

2.4.4 收缩压的干预比较

在所纳入的研究中，有10 篇文献记录了肥胖儿童/青少年的收缩压（SBP），根据Meta 结果可知：HIIT 对肥胖儿童/青少年收缩压指标水平的改善显著高于AEE，合并效应量SMD=-0.43（95%CI 范围-0.74～-0.12，P=0.006）。异质性检验表明，各个研究之间存在中度程度的异质性（I²=44.1%，P=0.065），因此利用随机效应模型进行合并效应量。本研究的敏感性分析以逐篇剔除文献实现，剔除后结果均保持在95%CI 内，表明研究结果真实可信。对收缩压进行Egger 检验，P>|t|=0.063，表示研究无明显发表偏倚。

2.4.5 舒张压的干预比较

舒张压指标的Meta 分析共纳入10 篇文献，Meta 分析结果显示：HIIT 与AEE 对肥胖儿童/青少年舒张压的改善作用并无统计学差异，合并效应量SMD=-0.29（95%CI 范围-0.69～0.10，P=0.149），即HIIT 与AEE 在改善超重或肥胖儿童青少年舒张压的效果相似。根据异质性结果显示：各研究之间具有中等异质性（I²=65.7%，P=0.002），因此选取随机效应模型进行分析。敏感性分析以逐篇剔除法检验，结果稳健，无统计学差异。对舒张压进行Egger 检验，P>|t|=0.785，表示研究无明显发表偏倚。

2.5 亚组分析

2.5.1 身体重量的亚组分析

训练参数的不同可能是影响体重的重要因素，因此根据干预计划的受试对象、训练时间、训练频率、训练周期和训练形式进行亚组分析。结果显示，与AEE 相比，HIIT 对儿童阶段≤12 岁[SMD=-0.32，95%CI：（-0.62，-0.02），P=0.039]，训练频率为2 次/周[SMD=-0.54，95% CI：（-1.19，0.10），P=0.029]与训练方式为跑步的干预方案改善效果最佳[SMD=-0.28，95% CI：（-0.52，-0.04），P=0.024]，而其他亚组结果无统计学差异。见表2。

表2 HIIT 与AEE 对肥胖儿童/青少年体重比较的亚组分析

2.5.2 收缩压的亚组分析

收缩压的亚组分析结果显示：与AEE 相比，HIIT训练方案中每次训练时间≤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]，训练周期>12 周[SMD=-1.18，95% CI：（-1.83，-0.52），P=0.000]，且运动方式为跑步的干预方案[SMD=-0.4，95%CI：（-0.74，-0.07），P=0.018]对改善12 岁以上的超重/肥胖儿童青少年收缩压效果更好[SMD=-0.55，95% CI：（-1.08，-0.01），P=0.044]。见表3。

表3 HIIT 与AEE 对肥胖儿童/青少年收缩压比较的亚组分析

3 讨论

此次研究是在中等强度持续训练（MICT）的基础上，补充中等强度间歇训练（MIIT）构成AEE训练，并与HIIT 训练比较相关指标。研究结果显示：与AEE 相比，HIIT 能够作为降低体重和收缩压的有效干预手段，而在其他指标方面无明显差异，但高强度间歇训练具有短时高效的特点，且所产生的愉悦效果更易于让人接受[34]。此外，研究发现儿童青少年体质健康与体育锻炼存在效应关系，其运动强度-时间-频率结合的运动剂量可被认作是一种生物效应[35]。

BMI、体重、体脂百分比是诊断身体成分的常用指标，身体的改善能直接反映个体肥胖状况。研究发现，HIIT 与AEE 在降低体重指标方面表现出显著差异。此研究结果与目前所发表的报告部分不一致，当前研究普遍表明两项运动在改善身体成分方面效果相似。例如Cao M 和Liu J 在Meta 分析中发现，尽管两种训练方案均能有效降低身体成分指数，但组间比较并不存在显著性差异[16-17]。而在肥胖成人群体中，两种运动方式同样对身体成分效果相似[36]。根据受试者年龄、训练时间、频率、周期和形式进行亚组分析，结果发现，受试者年龄为儿童，训练频率为2次的干预方案改善效果最为明显，但基于目前仍未见肥胖青少年儿童在HIIT 与AEE 体成分Meta 分析的相关研究，因此最佳干预措施的比较仍需要进一步探讨。其次，身体重量同样受运动方式选择的影响，结果表明，以跑步方式进行运动性减肥，无论是HIIT 还是AEE 都能够产生显著性效果，相比之下，自行车训练则没有显著影响。Millet G P 从生理学角度发现，在最大强度或次最大强度的运动中，跑步中的肌肉泵效率较骑自行车会更高，也会产生更大的能量消耗[37]，但目前两者之间差异性还尚未解释清楚[38]，因此仍需要通过高质量研究进一步探讨造成差异性的原理。

研究中发现，尽管HIIT 仅在体重指标上与AEE有显著性差异，但是两者均能够有效改善儿童青少年的身体成分。进一步从生理方面探求两类运动的潜在机制发现：高强度间歇训练之后，人体内儿茶酚含量会增加，协同参与脂肪氧化。相比于其他组织，儿茶酚受体在脂肪组织中分布广泛且更加敏感，以此提高脂肪分解的速率，从而降低体重[39]。有氧耐力训练则是通过调节内分泌代谢，逆转肌细胞膜胰岛素受体结合力的降低，并增加能量消耗，造成体内能量负平衡，以此实现减肥效果[40]。其次，高强度间歇训练后所产生过量氧耗会间接消耗能源底物，进行能量代谢[41]。同时Treuth[42]在研究中发现，在运动后24 h 内高强度间歇训练与有氧耐力运动所消耗脂肪含量相同，这也解释了为什么高强度间歇训练与有氧耐力运动在身体成分部分方面效果相似。

高血压是心血管疾病的主要风险因子，据Ortega等人研究报道，低年龄段所出现的高血压可能是老年后原发性高血压的预测因子之一[43]。研究显示，无论是AEE还是HIIT均能对收缩压和舒张压产生积极作用，但与AEE 相比，HIIT 降低收缩压有显著效果，而在舒张压方面改善程度相似。而Jingxin Liu 等人则报道，两项运动在改善收缩压与舒张压方面都没有显著差异[17]。相反，曹甍等人在meta 分析中证明，与AEE相比，HIIT可显著改善青少年收缩压，而在舒张压方面改善效果接近，这个结论与我们所研究的结果所相符[15-16]。此外，也有研究发现，在运动干预儿童血压方面与成人血压研究不一致。Costa等人对患有前期高血压成人进行研究数据汇总，结果发现两种干预手段在改善血压方面没有显著差异[44]。Cornelissen 等人表明中等强度与高强度的有氧耐力运动对收缩压与舒张压下降幅度相当[45]。按照受试者年龄、训练时间、训练频率、训练周期和训练形式等开展亚组分析，结果显示，训练周期越长、年龄越大、训练时间低于24 min 的跑步干预对青少年效果更好。该发现与Cao M 等人的Meta分析结果部分一致，其研究表明，训练周期>8周且运动形式为跑步的干预方案对降低血压更明显[16]。从临床角度探讨高强度间歇训练降血压机制包括：高强度运动会导致交感神经活动大幅度的削弱，促进一氧化氮所介导的血管舒张，从而降低血压[46-47]。在诱导血浆NE（全身交感活性）含量方面，HIIT 在诱导血浆NE 含量下降的幅度也要远高于AEE[48]；同时HIIT 可进一步缓解交感缩血管反应，从而提高功能性抗交感，进一步降低高血压[49]。

局限性：①纳入文献中的HIIT 与AEE 的干预方案中，由于部分指标所测试方法不同，可能会造成偏倚风险。②由于研究方案中训练频率与训练周期较为一致，且部分指标纳入较少，难以在异质性检验过程中实现精准。③在检索过程中，数据难以全部获取，部分指标丢失可能会造成潜在的发表偏倚。

综上所述，HIIT对肥胖儿童/青少年体重、收缩压的改善效果要显著优于AEE，而在其他指标方面改善效果相似，证明HIIT 可作为AEE 的替代方案。干预体重处方以2 次/周的跑步干预方案（HIIT）和干预收缩压处方以3 次/周、训练时间≤24min、训练周期>12 周的跑步干预方案（HIIT）对肥胖青少年（>12 岁）的效果更佳。