間歇性運動與人體心血管健康研究進(jìn)展

朱蔚莉

首都體育學(xué)院（北京 100088）

現(xiàn)代人由于工作和生活緊張往往不易抽出大段的時間來從事體育運動，因此缺乏時間便成為人們運動減少的主要理由之一。但是，人們每天都會有一些零碎時間，如能充分利用這些時間進(jìn)行鍛煉，就可以把運動貫穿于工作和生活當(dāng)中；如果這樣的運動能夠產(chǎn)生良好的鍛煉效果，將極具應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義。

早在1995年，美國疾病控制中心和運動醫(yī)學(xué)會就推薦成人每天（或盡可能每天）以中等強(qiáng)度進(jìn)行運動，累積時間要達(dá)30min以上［1］，但并未要求持續(xù)運動。2007年，美國運動醫(yī)學(xué)會和心臟學(xué)會在大量既往研究的基礎(chǔ)上發(fā)布了最新的運動指南，明確提出成年人每周至少有3天、每天進(jìn)行30min的中等強(qiáng)度有氧運動，形式上完全可以采取3×10min方式，即在一天當(dāng)中進(jìn)行3次運動、每次運動持續(xù)10min［2］。把單次長時間運動（a single bout of long duration exercise）分為多個回合短時間運動（multiple bouts of short duration exercise），同時其運動強(qiáng)度通常維持在較高水平上；在相鄰的運動回合（bouts）之間就形成了恢復(fù)期（recovery period），在此期間休息、或以較低的強(qiáng)度進(jìn)行運動，這樣就形成了一種比較靈活、而且運動效果往往更好的運動形式——間歇性運動［3］。雖然有的間歇性運動在運動期中采用了與持續(xù)性運動相同的強(qiáng)度，但在運動期中以較高強(qiáng)度、間歇期中以較低強(qiáng)度進(jìn)行的間歇性運動，即高強(qiáng)度間歇性運動（high-intensity interval training，HIT），是更為常見的運動形式［4］。

間歇性運動有益于人體心血管健康，而且不少實驗將其與持續(xù)性運動進(jìn)行了鍛煉效果方面的比較。研究發(fā)現(xiàn)，在能量消耗相當(dāng)?shù)那疤嵯?，間歇性運動和持續(xù)性運動同樣能降低冠心病風(fēng)險［5］；更有研究認(rèn)為，相比持續(xù)性運動而言，間歇性運動可更好地提高冠心病患者的心血管健康程度［6］。本文就間歇性運動對心血管相關(guān)指標(biāo)的影響進(jìn)行綜述，并就其中的可能機(jī)制進(jìn)行探討。

1 間歇性運動對有氧能力的影響

有氧能力是反映心血管健康程度的重要指標(biāo)。多數(shù)研究表明，在能量消耗相同的前提下，間歇性運動可明顯改善機(jī)體的有氧能力，尤其對于基礎(chǔ)有氧能力較差者（如心臟病和代謝綜合癥患者），其效果甚至優(yōu)于持續(xù)性運動。W isloff研究發(fā)現(xiàn)，高強(qiáng)度間歇性運動在提高心梗病人有氧能力方面，其效果比中強(qiáng)度持續(xù)性運動明顯［7］；對冠心病病人VO2max的提高程度，也明顯優(yōu)于中強(qiáng)度持續(xù)性運動［8］。代謝綜合癥患者經(jīng)過16周、每周3天的間歇性高強(qiáng)度運動使VO2max增加35%，而持續(xù)性中強(qiáng)度運動僅使其增加 16%［9］。12周、每周 3天、強(qiáng)度為85~95%HRmax的間歇性運動訓(xùn)練對肥胖者VO2max提升程度也明顯優(yōu)于中強(qiáng)度持續(xù)性運動［10］。平均年齡45歲的受試者進(jìn)行8周訓(xùn)練后，持續(xù)性運動和間歇性運動對VO2max提升分別達(dá)9%和15%［11］。甚至有研究發(fā)現(xiàn)持續(xù)性運動無效、而間歇性運動卻能明顯地提升VO2max［12］。也有一些研究結(jié)果顯示間歇性運動與持續(xù)性運動效果相當(dāng)。如，間歇性運動中50%以上的運動回合（exercise bouts）持續(xù)時間短于6min，8周、每周5天的間歇性運動鍛煉，其VO2max的提高程度與1×30min持續(xù)性運動相類似［13］。中年健康男性在每天進(jìn)行 3×10min的中等強(qiáng)度間歇運動（每兩個10min之間至少間隔4小時），8周后的VO2max從32.1增加到 34.5m l/kg/min，而每天進(jìn)行1×30min的持續(xù)運動，VO2max從 33.3增加到37.9m l/kg/min［14］。

也有許多研究并未在能量消耗相同的前提下進(jìn)行。Quinn研究發(fā)現(xiàn)，12周、每周 4天的 1×30min持續(xù)性運動使VO2max增長了4.5%，而2×15min的間歇性運動使其增長8.7%［15］。與50%VO2max的持續(xù)性運動相比，高強(qiáng)度間歇性運動可更有效地避免由于年齡增長而帶來的有氧能力下降［16］。平均年齡44.5歲的受試者以70~80%HRmax的強(qiáng)度、每周 5天、每天運動 30min，6周后無論是持續(xù)性運動（1×30min）還是間歇性運動（3×10min，兩個運動單元之間的間歇期為至少3h），都可以增大VO2max，而且間歇性運動對VO2max的影響要明顯優(yōu)于持續(xù)性運動［17］。雖然以上研究證明了間歇性運動在提高有氧能力方面具備的優(yōu)勢，但由于運動量與鍛煉效果之間往往存在著量－效關(guān)系（dose-response relationship）［18］，即運動量越大鍛煉效果越明顯，所以在間歇性運動運動量大的情況下，將其較好的鍛煉效果簡單歸功于運動形式是不合適的。

雖然有少數(shù)研究認(rèn)為持續(xù)性運動和間歇性運動對VO2max的作用并無優(yōu)劣之分［13，14］，但絕大多數(shù)傾向于，間歇性運動對于有氧能力的影響往往優(yōu)于持續(xù)性運動，其主要原因可能是因為間歇性設(shè)計使短時間、高強(qiáng)度的運動成為可能，而這與改善心臟泵功能從而提高有氧能力密切相關(guān)［9］，另外，骨骼肌線粒體氧化能力只在間歇性運動干預(yù)后明顯升高［11］。

2 間歇性運動對血壓的影響

多數(shù)研究顯示，長期的間歇性運動可有效地降低人體血壓。在中等運動強(qiáng)度下進(jìn)行16周、每周6天訓(xùn)練，無論是1×30min的持續(xù)性運動還是 3×10min的間歇性運動，都能使18~55歲的成人收縮壓降低，如果運動持續(xù)到第32周，其舒張壓也出現(xiàn)降低［19］。中老年人進(jìn)行5個月的高強(qiáng)度間歇性運動（運動回合和間歇期都持續(xù)3min，其強(qiáng)度分別為70%和40%最大有氧能力，重復(fù)至少5組）可避免由于年齡增長而帶來的血壓升高，其效果與強(qiáng)度為50%最大有氧能力的持續(xù)性運動相比，有明顯的優(yōu)越性［16］。但Murtagh研究表明，持續(xù)12周、每周3天，無論是以1×20min還是以2×10min的形式運動，都不能改善平均年齡47歲受試者的血壓［20］，出現(xiàn)這樣的結(jié)果首先可能是因每次運動的總時間較短，這與急性運動實驗的結(jié)果極類似，即累積時間20min或以下的運動不容易降低受試者血壓［21］；此外運動強(qiáng)度較低也可能是運動無效的原因。由此可見如果要對現(xiàn)有運動處方進(jìn)行簡化，運動時間和強(qiáng)度至少要滿足運動指南的最基本要求［2］。

對于急性間歇性運動對血壓的影響，Padilla發(fā)現(xiàn)，跨度為一天的間歇性運動（強(qiáng)度為4~5kcal/min，累計時間達(dá)4~6小時）可使高血壓和高血壓前期病人的收縮壓明顯下降［22］。測定運動后12小時動態(tài)血壓發(fā)現(xiàn)，在運動強(qiáng)度都為50%VO2max的情況下，間歇性運動（4×10min，每兩個10min之間休息50min）與持續(xù)性運動相比，前者對病人的降壓效果更好，主要表現(xiàn)在間歇性運動的降壓效果可維持11小時和10小時，而持續(xù)性運動只能維持7小時左右［23］。處于高血壓前期的成年人以50%VO2max強(qiáng)度進(jìn)行3×10min間歇性運動，運動間歇為50min，受試者每完成一個運動回合都進(jìn)行血壓測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，每個運動回合結(jié)束后的血壓都逐漸降低，到第3個運動回合結(jié)束后，收縮壓與運動前相比出現(xiàn)明顯下降［21］，說明每個運動回合的運動效果可以累積。同時此研究也表明，運動總時間過短如10min或20min，對血壓難以產(chǎn)生明顯影響［21］。

3 間歇性運動對血管功能的影響

血管內(nèi)皮功能和彈性下降是心血管病發(fā)病過程中的重要中間步驟，作為評價血管功能的重要指標(biāo)，目前血管內(nèi)皮功能和彈性受到了廣泛關(guān)注，人們以此為靶點進(jìn)行了大量研究，并希望藉此將心血管病的防治關(guān)口提前。研究發(fā)現(xiàn)，無論一次性間歇運動還是長期的間歇運動，對血管功能均可產(chǎn)生明顯影響。

一次間歇性運動即可顯著影響人體血管功能。Tyldum發(fā)現(xiàn)，雖然急性持續(xù)有氧運動可規(guī)避高脂餐造成的一過性內(nèi)皮功能下降，但高強(qiáng)度間歇性運動這種運動的效果要明顯好于前者［24］。然而Rakobow chuk的研究顯示，雖然由4次W ingate Test組成的間歇性運動可明顯降低周圍血管的僵硬度，但就運動量來講要比單次W ingate Test大許多，前者對健康男性周圍血管彈性的改善作用卻并不比單次W ingate Test明顯［25］，也就是說失去了量效關(guān)系的特點，其主要原因可能是由于單次Wingate Test屬于極高強(qiáng)度運動，它已經(jīng)使血管彈性幾乎發(fā)生了最大的變化，以至于通過間歇性運動而增大的運動量再無進(jìn)一步發(fā)揮其作用的空間。另外從實際應(yīng)用的角度來講，Rakobow chuk研究中極端的運動方案不適用于普通健身人群［25］。

在保持運動量相同/消耗能量相同的前提下，長期的間歇性運動訓(xùn)練對于內(nèi)皮功能受損者來講，其改善作用通常也要明顯優(yōu)于持續(xù)性運動［7，9，10］。W isloff發(fā)現(xiàn)高強(qiáng)度間歇性運動對心衰病人內(nèi)皮功能的改善效果比中強(qiáng)度持續(xù)性運動更明顯［8］。代謝綜合癥患者經(jīng)過16周、每周3天的運動干預(yù)后，其內(nèi)皮功能增加9%，而持續(xù)性中強(qiáng)度運動組內(nèi)皮功能僅增加5%［9］。肥胖者進(jìn)行持續(xù)12周、每周3天的運動，結(jié)果間歇性運動（強(qiáng)度85~95%HRmax）對內(nèi)皮功能提升程度也明顯優(yōu)于中強(qiáng)度持續(xù)性運動［10］。

對于健康無訓(xùn)青年受試者的血管內(nèi)皮功能和彈性，要達(dá)到相同的運動訓(xùn)練效果，間歇性運動與持續(xù)性運動相比，前者只需要較小的運動量即可，顯示了間歇性運動的高效率特點［26］，這也體現(xiàn)了間歇性運動的優(yōu)越性。

4 間歇性運動具有較好鍛煉效果的可能機(jī)制

4.1 機(jī)體穩(wěn)態(tài)的反復(fù)打破：間歇性運動通過多次變化的運動刺激作用于人體，反復(fù)打破機(jī)體穩(wěn)態(tài)，使相關(guān)生理機(jī)能在更高水平上對運動產(chǎn)生適應(yīng)，因此間歇性運動的心血管效果往往會優(yōu)于持續(xù)性運動。

4.2 運動量和運動強(qiáng)度：許多研究在比較持續(xù)性運動和間歇性運動效果時，總運動量未保持一致［16］，因此在這種情況下運動量的不同可能是運動效果產(chǎn)生差異的原因之一。另外，多數(shù)研究中的間歇性運動方案通常采用較高的運動強(qiáng)度［16］，因此，間歇性運動具有更好效果可能是與運動強(qiáng)度高密切相關(guān)［27］。有的研究保持間歇性運動和持續(xù)性運動的強(qiáng)度相同，但運動效果仍有明顯區(qū)別［23］，這種現(xiàn)象更值得關(guān)注。

4.3 能量消耗：運動造成的能量消耗可用攝氧量來測量，攝氧量可分為兩個部分，一部分是運動中所消耗的，如果強(qiáng)度相同而且運動總時間也相同，那么在運動中耗氧量應(yīng)大致相同。第二部分是運動后的耗氧量，運動結(jié)束后會有一段時間耗氧量高于安靜值，近來以運動后超額攝氧量 （excess post-exercise oxygen consumption，EPOC）來命名第二部分的耗氧量。研究發(fā)現(xiàn)，在控制運動過程中能量相同的前提下，間歇性運動往往可以引起更高的EPO C［28-30］。因此，EPOC可能是間歇性運動效果較好的機(jī)制之一。

4.4 抗氧化能力：與持續(xù)中強(qiáng)度運動相比，間歇高強(qiáng)度運動對總抗氧化能力影響更深遠(yuǎn)，這可能與血管功能改善的程度密切相關(guān)［24］。

5 小結(jié)與展望

與持續(xù)性運動相比，間歇性運動具備許多優(yōu)點，包括①提高運動依從性：間歇性運動便于人們利用工作間隙進(jìn)行鍛煉，也便于身體條件差者把一次較長時間的運動分多次來完成，提高運動依從性。②提高運動強(qiáng)度：恢復(fù)期的存在使高強(qiáng)度運動成為可能，而高強(qiáng)度通常會帶來更好的心血管收益。③延長運動時間：通過恢復(fù)期的調(diào)整，可使人們運動總時間延長而增大運動量［31］。④增強(qiáng)運動效果：間歇性運動往往產(chǎn)生優(yōu)于持續(xù)性運動的心血管收益。因此，研究間歇性運動對心血管系統(tǒng)的影響具有很強(qiáng)的實際意義。

目前在間歇性運動與心血管功能研究領(lǐng)域中存在的主要問題包括：①運動量：許多研究在比較持續(xù)性運動和間歇性運動效果時，總運動量未保持一致［16］，因此在這種情況下即使運動效果有區(qū)別，也不能簡單地歸因為運動形式不同。②運動強(qiáng)度：與持續(xù)性運動相類似，以中等強(qiáng)度進(jìn)行間歇性運動就足以對人體產(chǎn)生良好的影響。雖然有的間歇性運動采用了與持續(xù)性運動相同的強(qiáng)度，但高強(qiáng)度間歇性運動（high-intensity interval training，HIT）是更常用的形式［4］，這更能突出運動強(qiáng)度所起的作用。③運動回合和恢復(fù)期的持續(xù)時間：2007年的運動指南中推薦一個運動回合（exercise bout）持續(xù)時間為 10min［2］，但在已經(jīng)發(fā)表的研究中，有的運動持續(xù)幾十秒［25］，也有的研究中采用了 4min［32］、5min［19］和 6min［13］。不同的研究中恢復(fù)期的時間長短也不一致；另外，有的研究在恢復(fù)期中完全停止運動［21］，有的在恢復(fù)期中以較低的強(qiáng)度進(jìn)行運動［11，12，29］，即強(qiáng)度變換運動。間歇期的長短可以影響機(jī)體的免疫內(nèi)分泌［33］，這對心血管指標(biāo)是否有影響也值得研究。

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