高強度間歇訓練與兒童青少年健康促進的研究進展

鄧建偉，曹 莉

0 前言

規(guī)律的體育活動在預防慢病和維持健康中起著重要作用，經(jīng)常參與體育活動的兒童比那些不參加體育活動的兒童有著更高的有氧體適能 （孫晉海，2018；Povoas et al.，2016）。兒童青少年時期是發(fā)展健康行為的關鍵階段，對提高心血管代謝健康非常重要。流行病學調查顯示，生命早期的心血管風險因子狀態(tài)與成年期動脈粥樣硬化進展相關（孫磊 等，2018；Laitinen et al.，2012）。體育活動是調節(jié)生命早期心血管風險因子和預防成年期動脈粥樣硬化發(fā)生的重要途徑（李方暉 等，2019；劉陽 等，2018）。早前有科研工作者綜述了體育活動對學齡兒童青少年健康促進的影響，涉及體脂、心血管適能、精神健康、肌肉骨骼健康和學業(yè)表現(xiàn)等方面，850多項研究中絕大多數(shù)關于兒童青少年運動干預的研究方案為每天運動時間30～45 min，每周3～5次，強度5～8 MET，并總結出每天60 min或更長時間的中度至劇烈強度的運動是促進兒童青少年健康和預防疾病的重要策略，這對于長期運動較少的兒童青少年尤為重要，該研究結論與政府和專業(yè)機構提出的兒童青少年體力活動建議相一致（劉濤 等，2019；Strong et al.，2005）。后續(xù)的研究也表明，青少年的中、高強度運動時間與未來心血管風險成反比。WHO《關于身體活動有益健康的全球建議》中明確指出5～17歲兒童青少年每天需累積至少60 min中度至劇烈強度的運動，大多數(shù)應該為有氧運動，同時每周需要至少3次增強肌肉和骨骼的高強度活動。然而，全球只有1/5的兒童青少年能達到WHO推薦的每天至少60 min中度至劇烈的強度運動（Hallal et al.，2012）。有研究質疑60 min的體力活動能否改善兒童青少年的心血管風險、體成分和心血管呼吸適能，這引起了科研人員對不同運動強度與兒童青少年心血管代謝健康關系的研究興趣。橫向和縱向研究表明，高強度而非中低強度運動的持續(xù)時間與兒童青少年心血管風險因子下降有關，但是，學校體育課中兒童青少年參與高強度運動的時間很少（約4 min中高強度運動）（Borde et al.，2017）。Meta分析指出，低強度運動的持續(xù)時間與體脂成正相關（曹甍 等，2018；Ruize et al.，2006）。歐洲青少年心臟研究數(shù)據(jù)同樣顯示，高強度運動而非中等強度運動的持續(xù)時間與青少年體脂下降相關（Ortega et al.，2007）。肥胖兒童在青春期前還出現(xiàn)內皮和平滑肌功能受損，內皮功能的損傷是動脈粥樣硬化最早期的表現(xiàn)，也是血管惡性結構性變化的前提（Aggoun et al.，2008），只有高強度運動能改善兒童青少年的血管內皮功能（Hopkins et al.，2009）。

綜上，提高兒童青少年高強度運動量可能對預防心血管疾病更有效。事實上，越來越多的證據(jù)表明，高強度訓練在提高成年人和青少年肌肉骨骼、代謝和心血管健康上，較傳統(tǒng)的中等強度訓練效果似乎更好（孫一 等，2018；Racil et al.，2016）。兒童青少年腦和神經(jīng)系統(tǒng)仍然處于發(fā)育階段，包括神經(jīng)元之間的連接和信息交流，認知功能也處于快速發(fā)展時期（Spear，2013）。早前已有研究指出，規(guī)律性體力活動能提高兒童青少年的認知功能，引起腦結構和功能的積極變化，這部分研究主要關注傳統(tǒng)的中低強度有氧運動的效果（Herting et al.，2017）。最新的研究顯示，有氧運動的強度影響青少年腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）水平和學習記憶（Jeon.，2017），還有很多研究報道了急性運動對認知功能等的影響，但涉及兒童青少年的研究文獻較少（Chang et al.，2012）。兒童青少年每天大部分時間在學校度過，多數(shù)WHO或政府倡議的體力活動可以在體育課或課余時間進行干預，考慮到兒童青少年體力活動通常是無意識的，本質上是高強度、間歇性的，兒童青少年可能會發(fā)現(xiàn)短時間的高強度運動比傳統(tǒng)的長時間中等強度運動更有吸引力，高強度間歇運動（HIIT）與兒童青少年健康促進的相關研究正在逐漸增加。當前HIIT與兒童青少年心血管代謝健康相關的綜述未能充分整合急性HIIT的健康促進效應（Costigan et al.，2015a），部分還排除了＜4周的研究案例，對于不同兒童青少年群體也缺乏區(qū)分度。對HIIT高強度的界定同樣存在一定爭議，部分界定為≥85%最大心率（HRmax）、64%O2max或≥90%O2max。盡管HIIT與兒童青少年腦和神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育及認知功能相關的研究文獻較少，但最近開始有文獻報道HIIT能有效提高兒童青少年的認知功能和學習記憶能力等（Cooper et al.，2018）。本文定義高強度運動為≥70%O2max或≥70% HRmax，代表一個高于乳酸閾的強度，乳酸閾界定了中等強度的上限（Bond et al.，2017），從急性和長期HIIT的健康促進效應2個方面，系統(tǒng)分析了HIIT在兒童青少年健康促進中的作用。

1 急性HIIT的健康促進效應

整個生命周期里每天進行適量的運動能降低心血管發(fā)病的風險，降低其他慢病風險，雖然單次急性運動產(chǎn)生的心血管代謝應激通常是一過性、暫時的，但這些良性變化一般都能在規(guī)律性運動中體驗到，故長期規(guī)律性體育活動產(chǎn)生的健康價值效應可能是單次運動應答的累積效應（Dawson et al.，2013）。例如，規(guī)律體育活動的人群對高脂飲食的血脂反應變小，該效應一般在運動48 h后就會完全消退（Herd et al.，2000）。單次急性間歇沖刺（SI）騎行產(chǎn)生的餐后血脂下降效應與6周間歇沖刺訓練效果相當（Freese et al.，2015）。這說明，長期規(guī)律性體育活動并不一定產(chǎn)生更有利的代謝效應。HIIT與兒童青少年健康促進的綜述性研究中缺少對急性或單次HIIT的總結，也缺少急性HIIT與傳統(tǒng)有氧耐力運動（AEE）的比較。20篇相關文獻中10項研究了單次HIIT對高脂或高糖飲食下兒童青少年血糖、血脂等的影響，4項研究了單次HIIT對兒童青少年心血管功能的影響，其中1項比較了正常和肥胖兒童血管功能對急性HIIT的應答。還有幾項研究分別比較了急性HIIT運動應答的性別差異，研究了急性HIIT對肥胖兒童青少年食欲、情感反應和兒童青少年認知功能的影響（表1）。

表1 急性HIIT對兒童青少年健康的影響Table 1 The Effect of Acute HIIT on Children and Adolescents’ Health

續(xù)表1

1.1 代謝

兒童青少年時期餐后非空腹狀態(tài)下血漿甘油三酯（TAG）水平與成年期心血管事件相關。急性運動后脂蛋白脂酶（LPL）峰值活性通常延后，故4項對餐后血脂的研究中HIIT運動干預主要安排在下午或傍晚，實驗對象進食標準晚餐后次日檢測血脂，結果顯示，餐后不同時段甘油三酯曲線下總面積（AUC-TAG）顯著下降10%～26%，其中3項甘油三酯遞增曲線下面積（incremental AUC，IAUCTAG）下降15%～47%，這同AEE降低兒童青少年餐后血脂的報道一致（Tolfrey et al.，2014）。只有1項研究比較了HIIT和AEE對兒童青少年餐后血脂的影響，60 min 75%O2maxHIIT 和53%O2maxAEE的餐后血脂下降效應相當。急性HIIT結束短時間里進餐，盡管餐后全身脂肪氧化率提高20%，但血脂并未下降，相反次日血脂下降比較明顯，這與運動后LPL活性延遲有關。急性HIIT負荷量、時間安排和運動后飲食等的差別，相關生理機制的缺乏等都很難確定該如何優(yōu)化急性HIIT方案才能降低兒童青少年餐后血脂。還有1項研究中只有女孩IAUC-TAG在HIIT或AEE后下降，男孩沒有明顯變化，說明HIIT對兒童青少年餐后血脂影響可能存在性別差異，但尚沒有其他數(shù)據(jù)支持這一推論。同樣，尚不確定年齡、青春期狀態(tài)等是否影響運動或運動強度對餐后血脂的效應。急性HIIT還能有效調節(jié)兒童和青少年血糖（GLU）穩(wěn)態(tài)，兒童口服葡萄糖耐量測試中血糖波動幅度要大于青少年，說明年齡可能會影響急性HIIT對血糖穩(wěn)態(tài)的調控，23 min HIIT的血糖控制效果可與30 min AEE相當。有意思的是，同樣的HIIT方案對進食高脂飲食的兒童青少年的血糖控制效果下降，只有一天內累積多次的HIIT效果才會比較明顯。

1.2 心血管功能

利用高頻超聲檢測血流介導的內皮依賴性舒張功能（FMD）是當前比較流行的無創(chuàng)評估血管內皮功能的有效方法，其中，肱動脈FMD與冠狀動脈病變程度相關，對預測冠心病有積極意義。有數(shù)據(jù)表明，4 min超大強度（170%O2max）間歇騎行提高了青少年肱動脈FMD，動脈硬化顯著降低（Chuensiri et al.，2015）。也有研究發(fā)現(xiàn)，盡管急性HIIT運動后即刻血管內皮功能會降低，但運動結束1 h、2 h FMD顯著提高，相同運動負荷的AEE騎行對FMD無顯著影響，說明，運動強度能影響FMD對運動的應答。其他研究中同樣的HIIT和AEE干預方案同樣發(fā)現(xiàn)，只有HIIT能提高兒童青少年血管內皮功能，運動結束1 h進食高脂飲食，盡管餐后血脂沒有顯著變化，但HIIT組FMD在餐后仍處于上升狀態(tài)。盡管急性AEE沒能提高青少年餐后FMD，但與安靜對照組餐后FMD顯著下降相比，仍能觀察到AEE能預防青少年餐后FMD下降。還有研究表明，急性HIIT能提高兒童青少年的微血管功能，降低血壓，說明急性HIIT能帶來廣泛的心血管健康效應。

1.3 運動愉悅感

運動愉悅感的強弱是影響實驗對象能否堅持順利完成整個運動干預方案的重要因素，有研究報道了急性HIIT對兒童青少年運動愉悅感的影響，并與AEE進行了比較。8項研究中的7項顯示，一般HIIT的運動愉悅感會比AEE更強烈，這與成年人和老年人的研究結果類似。Malik等（2018）認為HIIT的運動愉悅感更高與獎賞、興奮性和成就感提高有關，而煩躁、無趣等情緒反應在傳統(tǒng)的AEE中體現(xiàn)得更強烈。只有Cockcroft等（2018）報道兩種運動模式的愉悅感基本一樣。還有2項研究報道了運動過程中的RPE，無論是運動過程中還是間歇期HIIT的RPE都要高于AEE。不同方案的HIIT愉悅感是否不同，當前尚不清楚。

1.4 腦和認知功能

兒童青少年時期是腦形態(tài)和功能出現(xiàn)明顯變化的敏感時期，也是認知功能發(fā)展的黃金時期（Spear et al.，2013）。體育活動在兒童青少年腦成熟中的作用被廣泛研究，尤其體育活動對認知功能和學業(yè)表現(xiàn)的潛在積極影響已被不少綜述分析。有研究表明，急性運動對成年人和兒童的認知功能均有積極的影響，盡管效應可能很?。–hang et al.，2012）。盡管對青少年的研究工作相對較少，但最近也有研究表明，急性運動能提高青少年的認知功能。絕大多數(shù)急性運動對兒童青少年認知功能的研究采用了傳統(tǒng)的持續(xù)運動模式，包括騎行和跑步等。急性HIIT對兒童青少年腦和神經(jīng)系統(tǒng)功能以及認知功能的研究，文獻極為有限。在搜集到的3項研究中均未報道腦結構和功能的變化，其中1項研究報道了沖刺跑前、跑后即刻和跑后45 min 3個不同時刻認知功能變化，運動后青少年對簡單水平的stroop test的反應時間較運動前明顯加快，還能維持相當?shù)臏蚀_率，Corsi block test中回憶起的內容數(shù)量或Digit symbol substitution test（DSST）中數(shù)據(jù)替換次數(shù)沒有即刻或延遲效應，說明急性HIIT對認知功能的影響可能依賴于測定的項目，執(zhí)行功能提高，而視覺空間工作記憶和心理動機速度不受影響（Cooper et al.，2016）。另1項研究也報道了HIIT運動前、運動后即刻和運動后（2 h、3 h、4 h、24 h和48 h）不同時刻的認知功能變化，在校正性別、年齡、BMI和中度至劇烈運動水平情況下，運動后1 h青少年的選擇性注意力顯著提高17.39%，運動后2 h、3 h專注力分別提高20.31%、15.26%。急性HIIT對青少年認知功能提高的短期效應為學校課間活動的安排有重要參考意義。

兒童青少年傾向于選擇參加自己喜歡的運動項目。游戲類的活動為兒童青少年提供了更具吸引力的運動模型，引出更加容易接受和享受的高強度間歇性活動。此前，只有1項研究探索了團隊游戲運動對青少年認知功能的影響，體育課（有氧循環(huán)訓練或團隊游戲）后自由回憶記憶能力提高，尤其是含有團隊游戲的運動（Pesce et al.，2009）。但這項研究并沒有提供運動前的測試作為參考值，很難區(qū)分團隊游戲運動的效應，當前也缺乏游戲活動對兒童認知功能的報道。有趣的是，Gallota等（2012）報道了相比有氧循環(huán)訓練，3周的籃球類游戲活動對兒童注意力（d2 test）提高幅度很小，說明游戲類活動可能并不能優(yōu)化兒童認知功能。相反，Ishihara等（2017）報道一次50 min網(wǎng)球游戲課顯著提高了6～12歲兒童的執(zhí)行功能（抑制控制、工作記憶和認知靈活性的總得分），效果優(yōu)于重復性運動。但這一研究采用了橫斷設計，混淆變量可能影響結果。Cooper等（2018）進一步研究了急性高強度間歇的游戲運動對兒童青少年認知功能的影響，結果表明，與運動前30 min相比，60 min的籃球游戲活動后即刻和運動后45 min復雜水平的stroop test反應時均得到顯著提高，Sternberg paradigm 5項工作記憶反應時在運動后即刻顯著提高，d2 test結果和完成trail making的時間沒有顯著變化。有意思的是，該研究發(fā)現(xiàn)，體能水平高的青少年急性HIIT后認知功能提高更明顯。當前尚沒有研究去比較AEE和HIIT對兒童青少年認知功能的影響。Kao等（2017）比較了AEE和HIIT對成年人抑制控制（執(zhí)行功能）的影響。很明顯AEE和HIIT對抑制控制的效果是有區(qū)別的，相比于安靜對照組，2種運動模式均能改善反應時，但HIIT需要更大的抑制控制來提高反應準確性。ERP研究表明，AEE組P3振幅高于HIIT組，但只有HIIT組運動后P3潛伏期下降，說明急性AEE一如既往地改善抑制控制，而持續(xù)時間短、運動量小的HIIT不但能帶來額外的抑制控制提高，還能引起更小和更有效的P3成分變化，這一研究表明，HIIT在改善認知功能上可能比AEE更加省時有效，也為兒童青少年的研究提供了一個思路。另外，不同方案的HIIT對兒童青少年認知功能的影響也不清楚。

2 長期HIIT的健康促進效應

2.1 長期HIIT與健康兒童青少年健康促進

長期HIIT對健康兒童青少年健康促進的相關研究報道并不多，當前也只有少量綜述總結了長期HIIT在健康兒童青少年健康促進中的應用，我們在滿足健康兒童和/或青少年、HIIT和健康相關指標3個條件基礎上搜集到15篇文獻，HIIT干預大部分基于校園設計開展，少量是在體育課停止情況下基于實驗室設計開展。早前，面向校園設計的運動干預被認為是影響兒童青少年健康最普遍適用和有效的方法。

2.1.1 實驗設計和運動方案

一般研究設計都包括一個對照組和/或一個運動比較組，對照組進行正常體育課，運動比較組進行AEE或HIIT，部分研究設計采取非隨機化設計，在學?；虬嗉壦竭M行分組，部分研究設計在個體水平上隨機抽樣分組，還有2項班級整群隨機分組，3項研究采用了準實驗設計，剩余4項采用了個體隨機對照實驗?；谛@的HIIT運動方案平均時長為7周（2～15周），長于7周的HIIT干預方案可能跨度超過1學期，學校假期可能會影響實驗結果準確性。15項研究中有14項HIIT頻率為2～3次/周，只有1項為1次/周。部分HIIT或AEE在原體育課基礎上進行，部分通過HIIT或AEE取代原體育課。2項安排在午餐休息或放學后，還有的安排在晨會。絕大部分研究通過圖、表方式詳細列出了HIIT運動模式、鍛煉次數(shù)等信息，這是傳統(tǒng)運動干預實驗不能比擬的。大部分HIIT干預方案每回合10～60 s，運動與間歇恢復比≤1，只有2項研究除外：每回合運動20s，運動與間歇恢復比為5：1，一般單次HIIT重復4～40回合。絕大部分研究采用了跑步運動模式，還有2項為蹬功率車，其余均為形式靈活的體育活動，有的采用閃避球游戲，有的設計了體育舞蹈，還有的設計了包括拳擊、舞蹈、籃球、足球等的循環(huán)鍛煉項目。Costigan等（2015）和Logan等（2016）的研究都是在現(xiàn)有體育設備（劃船機、多功能健身器材）或對設備需求最小或無設備需求的情況下進行（折返跑、跳繩等）。絕大部分研究對運動強度進行了監(jiān)控，4項用MAS%來表示，1項用通氣閾（VT）來表示，絕大部分研究以HR或HRmax%表示。部分研究提供了實驗對象參與和缺席訓練的信息以量化運動負荷，缺席訓練達一定比例將不納入最終的研究結果，7項提供信息的研究中完成整個訓練的比例高達91.9±5.8%。

2.1.2 體成分、心肺功能和心血管代謝

身體成分的優(yōu)化是運動促進健康的重要體現(xiàn)，10項報道了BMI變化，只有2項有明顯的優(yōu)化，BMI下降可能與兒童青少年生長發(fā)育引起身高增加有關，而非體重下降。11項研究報道了HIIT對兒童青少年體脂率的影響，其中3項顯著下降。Logan等（2016）在每周2次HIIT的同時增加了1次抗阻訓練，改善了青少年的體成分，不過不能排除抗阻訓練的干擾，結論值得斟酌。腰圍也是反映健康的重要指標，6項關于腰圍的研究中有4項報道，HIIT后腰圍顯著降低。15項研究均測定了兒童青少年的心肺功能變化，部分通過氣體代謝分析或心肺運動實驗直接測定，部分通過20 m折返跑間接測定，11項報道兒童青少年的心肺功能明顯改善。7項研究報道了血壓的變化，其中4項SBP顯著下降，1項DBP顯著下降，還有1項SBP顯著升高。5項研究探索了基于校園的HIIT對學齡兒童青少年TAG、HDL-C等的影響，1項報道了TAG、HDL-C顯著改善，Weston等（2016）的研究還發(fā)現(xiàn)，HIIT組TAG下降到對照組水平之下。還有7項研究檢測了校園HIIT對兒童青少年血糖的影響，除有1項研究報道血糖顯著提高外，其余均未發(fā)現(xiàn)血糖有顯著變化。還有針對學齡兒童青少年的少量HIIT干預研究是在體育課停止期間進行的，如Barker等（2014）研究了2周共6次的Wingate式HIIT前后健康青少年（15.1±0.3歲）有氧體適能、脂肪氧化、血壓、BMI等的變化，從第一次4組30 s Wingate沖刺騎（組間70轉/min強度，間歇4 min）遞增到最后一次7組30 s Wingate沖刺騎，實驗室測試結果顯示，2周HIIT訓練提高了青少年的無氧峰值功率和O2max，提高了次大強度運動下脂肪氧化率，SBP、BMI沒有顯著變化。Van Biljon等（2018）研究了5周HIIT（＞85% HRmax10×1 min沖刺跑）、AEE（65%～70% HRmax快走23 min）或HIIT聯(lián)合AEE（33 min HIIT+23 min AEE）對健康兒童體成分、心血管功能等的影響；包括對照組在內的兒童青少年體重和BMI均升高，說明存在生長發(fā)育的影響；HIIT、HIIT+AEE組腰圍和腰臀比較對照組下降，AEE組沒有顯著變化，HIIT+AEE組腰圍和腰臀比下降較HIIT組更明顯，相比有顯著性差異；3組O2max均顯著提高；HIIT組和HIIT+AEE組SBP有下降趨勢，AEE組沒有明顯變化；3組的DBP均顯著低于對照組，組間沒有明顯差異；3組空腹血糖均較干預前顯著下降；炎癥因子CRP均較干預前顯著下降。

2.1.3 腦和認知功能

規(guī)律性運動除了帶來一系列的包括優(yōu)化身體成分、提高心肺功能、降低心血管風險等在內的身體健康效應，還對改善兒童青少年腦結構、功能，提高認知功能有積極作用。兒童青少年的日常體力活動水平與學業(yè)表現(xiàn)和認知功能相關，在美國、冰島、香港等國家或地區(qū)中小學調查得出，體適能水平高的兒童青少年其平均學分績點更高；有氧體適能高的青少年下丘腦海馬體積更大，重量更重。體力活動和體適能對心理健康（抑郁、焦慮等）也有積極作用，但當前研究主要關注了有氧運動與上述指標的關系。針對成年人群，不少文獻報道了HIIT能提高腦功能，如海馬依賴的學習記憶（Min et al.，2018）。還有綜述總結了HIIT對腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）的影響，BDNF在維持和提高學習記憶等腦功能中起重要作用，很明顯，幾周的HIIT能不同程度提高BDNF水平，這在動物試驗中也得到驗證（Jimenez-Maldonado et al.，2018）。但目前，只有1項研究探索了HIIT對健康兒童青少年認知功能和心理健康的影響。該研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過8周3次/每周的有氧運動（AEP）和抗阻結合有氧運動（RAP） HIIT方案干預，與對照組相比，AEP組青少年的執(zhí)行功能（trail making test）略有提高，但不顯著，心理幸福感（心盛量表）提高明顯；RAP組心理幸福感小幅提高；平均情感狀態(tài)兩組均提高，AEP組有顯著性差異；這說明HIIT在提高認知功能和心理健康方面有積極的影響，不同的活動內容可能影響不同。

表2 長期HIIT對健康兒童青少年健康促進的效果Table 2 The Effect of Chronic HIIT on Health Promotion of Healthy Children and Adolescents

續(xù)表2

2.2 長期HIIT與肥胖兒童青少年

兒童青少年肥胖給世界各國公共衛(wèi)生和財政支出帶來極大的挑戰(zhàn)，成為世界性衛(wèi)生難題。肥胖兒童青少年群體伴隨心血管風險提高，心肺功能下降和成年期患病風險以及過早死亡風險提高（Reilly et al.，2011）。多元化生活方式干預是公認的肥胖控制基石，但通過運動提高體力活動水平仍然是絕大部分干預的主要組成元素，各大機構或組織推薦的體力活動類型仍主要是AEE（＜60 min，2～4次/周）。省時高效的HIIT在肥胖兒童青少年健康促進中得到了極大的關注，11篇相關文獻中2項針對10～11歲兒童，其余9項針對12.3～16.8歲青少年，其中7項研究既有男孩又有女孩，其余4項只有男孩或女孩。在6項HIIT與AEE比較的研究中有5項包含有AEE和對照組，AEE分別為持續(xù)運動或間歇運動，還有1項比較了HIIT與飲食結合運動的多元化控體重干預。HIIT運動干預方案一般周期長度為3～12周、頻率2～10次/周不等，運動強度都是通過最大有氧速度（100%～120% MAS）或HRmax（80%～100%）、O2max（80%）表示。對AEE運動強度的界定基于年齡預測的HRmax（90%～95%）或心率儲備（60%～90%）。對中等強度間歇訓練（MIIT）運動強度的界定基于MAS（70%～80%）。HIIT單個回合運動時間15 s～4 min不等，間歇恢復時間15 s～5 min不等。單次HIIT方案除了10～15 min熱身和整理運動，正式運動總共6～60 min不等，只有1項運動到力竭。HIIT運動模式主要為跑臺或室外田徑場跑步，只有1項為蹬功率車（表3）。

表3 長期HIIT對超重和肥胖兒童青少年健康促進的影響Table 3 The Effects of HIIT on Health Promotion of Overweight and Obese Children and Adolescents

續(xù)表3

2.2.1 身體成分

在11項報道體重變化的研究中，有6項兒童或青少年體重顯著性下降，下降2.5%～7.2% （表3），其中5項HIIT干預周期長達12周，說明HIIT降體重通常需要較長周期。但Lazzer等（2017）報道，3周HIIT就能顯著降低兒童青少年體重，下降幅度達4.5%，分析發(fā)現(xiàn)，3周HIIT的運動負荷量（28±2次）跟12周運動負荷量（24～36次）基本一樣。還有3項報道HIIT后肥胖或超重兒童青少年體重增加，其中2項無顯著性差異（0.2%～0.3%）。Lau等（2015）的研究中，100%和120% MAS 的HIIT干預后體重分別提高1.5%和2.3%，但兒童青少年體重的增加主要與生長發(fā)育有關，對照組體重同樣增加。8項報道BMI下降的研究中，7項有顯著性差異，下降幅度達2.1%～14%，BMI下降幅度較大的兩項研究（8.8%和14%)BMI采用了Z-分數(shù)表示，若用kg/m2表示這7項研究中BMI下降幅度為2.1%～6.3%，剩余研究BMI提高0.3%～1.1%。還有9項研究報道了體脂下降，7項有顯著性差異，下降幅度達3.2%～12%。皮褶厚度（5.8%～12%）、生物電阻抗（5.8%～9.7%）等間接法測得體脂下降幅度更大，雙能X線吸收計量法觀察到體脂下降（3.2%）明顯低于間接法，說明皮褶厚度或生物電阻抗法測的體脂下降可能被高估，然而，也有生物電阻抗法測得體脂率下降不明顯，抑或升高，可能存在其他影響因素。

2.2.2 代謝

6項研究將心血管風險相關的血液標志物納入研究，大部分報道了HIIT干預后空腹胰島素（INS）水平顯著下降，下降幅度26%～29%，只有1項報道無顯著性差異。這6項研究的HIIT運動方案均為12周，2～3次/周，每回合持續(xù)15 s～4 min不等。穩(wěn)態(tài)模型評估法（HOMA）指出，HIIT干預改善超重或肥胖兒童青少年胰島素抵抗，只有1項報道無顯著變化。還有研究報道了血糖和胰島素的良性變化，胰島素敏感度提高。這6項研究結果體現(xiàn)了HIIT干預對肥胖兒童青少年空腹和餐后血糖、胰島素的有效改善，但尚不清楚這些積極變化是長期累積適應還是末次HIIT的急性應答，畢竟研究已經(jīng)表明急性HIIT能提高健康兒童青少年的血糖穩(wěn)態(tài)。還有5項研究報道了肥胖或超重兒童青少年血脂變化，高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）均有不同程度提高（4%～9.7%），不過只有3項有顯著性差異。只有3項報道了低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）的變化，1項LDL-C顯著降低12%，1項LDL-C下降1.5%，無顯著性差異，還有1項LDL-C提高了2%，無顯著性差異。5項研究中4項報道了TAG不同程度降低5.9%～11%，但只有2項有顯著性差異，還有1項TAG顯著提高，沒有分析原因。

2.2.3 心血管功能

高血壓是心血管疾病的主要風險因子，流行病學調查顯示，低年齡段出現(xiàn)原發(fā)性高血壓是成年或老年原發(fā)性高血壓的強有力預測因子，而兒童青少年高血壓主要與肥胖有關（Ortega et al.，2008），盡管血壓的檢測相對簡單，但只有6項納入了研究，經(jīng)HIIT干預，肥胖或超重兒童青少年收縮壓（SBP）下降幅度達0.7%，但只有5項有顯著性差異。其中5項研究中舒張壓（DBP）下降幅度達3.4%～16%，但只有4項有顯著性差異。在這些實驗研究中，HIIT運動干預方案通常8～12周，2～3次/周，每回合15 s～4 min不等，這說明不同組合的HIIT干預方案均能改善兒童青少年血壓。

2.2.4 心肺功能

兒童青少年時期心肺功能（CRF）是評價未來健康的重要指標，與心血管風險獨立相關，兒童青少年良好的心肺功能還可抑制心血管疾病風險的提高，青春期后期良好的心肺功能還能降低成年過早死亡風險。在10項相關研究中，有的通過實驗室心肺運動測試評定心肺功能，有的通過戶外氣體代謝分析評價心肺功能，還有的通過次大心率和Yo-Yo間歇耐力測試評價心肺功能。所有研究一致報道，HIIT提高肥胖或超重兒童青少年的心肺功能，8項有顯著性差異，提高幅度達2.2%～23%。Kargarfard等（2016）的研究中，心肺功能提高幅度最大（23%），這可能與實驗對象心肺功能基礎值較低有關。盡管Racil等（2013）的研究中，心肺功能只提高了2.2%，但反映了V.O2max的絕對變化。還有2項研究中盡管心肺功能提高無顯著性差異，但10%～12%的提高幅度仍然很有意義，傳統(tǒng)的AEE對健康兒童青少年心肺功能的提高幅度一般也就在5%～10%（Morrisey et al.，2018）。

2.2.5 腦和認知功能

肥胖兒童青少年認知功能較正常體重同齡人明顯降低，如單純性肥胖青少年較健康對照組學業(yè)表現(xiàn)下降、工作記憶下降和專注力下降等（Yau et al.，2014）。Sweat等（2017）也發(fā)現(xiàn)，與同齡健康對象相比，肥胖青少年認知處理速度明顯下降。盡管運動干預或運動結合飲食干預能在有效管控體重的同時，改善肥胖兒童青少年的認知功能（Goldfield et al.，2018），但目前尚無HIIT對肥胖兒童青少年認知功能的影響的報道。基于HIIT對健康兒童青少年認知功能和心理健康的積極影響，HIIT對改善肥胖兒童青少年認知功能和腦功能可能同樣有效。

3 結論與展望

綜合當前的研究得出結論，HIIT給兒童青少年帶來廣泛的心血管和代謝健康促進效應，效果與AEE相當或優(yōu)于AEE，但相比AEE，HIIT似乎能帶來更強的運動愉悅感。從更廣泛的健康視角來看，校園中開展HIIT對兒童青少年的整體身體活動水平、心肺功能、生活質量和心理健康的影響需要深入廣泛研究，基于前期研究數(shù)據(jù)，我們對此持樂觀態(tài)度。但也要注意到HIIT與兒童青少年健康促進研究仍存在需要進一步探索的問題。首先，急性HIIT與兒童青少年生理應答之間的劑量-反應關系尚不清楚，考慮到絕大部分兒童青少年日常體育活動很少做單次超過10 min的持續(xù)運動，通常是單次短時間運動的多次累積，單次HIIT和累積多次HIIT的比較仍然是個空白領域。其次，不同HIIT干預效果還需要比較以優(yōu)化不同健康效應的劑量-反應關系。如HIIT周期長度可能決定著肥胖兒童青少年心肺功能變化，盡管6周和8周HIIT的心肺功能提高幅度最大，但對身體成分或心血管代謝健康效應并不明顯。另外，盡管HIIT對肥胖兒童青少年心血管風險因子產(chǎn)生積極影響，但絕大部分的效果同傳統(tǒng)的AEE相似，并沒有太大的優(yōu)勢。最后，校園HIIT對提高健康學齡兒童青少年心肺功能、改善體成分和血壓有積極的一面，但能否改善血脂、血糖、血管功能等心血管代謝風險因子以及認知功能還有待進一步研究。