16周高強度間歇訓(xùn)練對強制隔離戒毒人員身體健康的有益影響

劉楊子純，韓雨梅*，孟林盛，呂 慧，董 晉，盧 紅

毒品泛濫是威脅公共衛(wèi)生和破壞社會生產(chǎn)力的全球性問題。吸毒者不僅會使自身的健康受到極大傷害，更會給自己的家庭帶來毀滅性打擊，最重要的是會引發(fā)一系列的社會問題（國家禁毒委員會辦公室，2019；郝偉等，2018）。國家戒毒委員會統(tǒng)計表明，截至2019年底，我國現(xiàn)有吸毒人員214.8萬名。目前，我國強制隔離戒毒和社區(qū)康復(fù)領(lǐng)域尚缺乏針對藥物依賴和復(fù)吸預(yù)防的有效治療和干預(yù)手段（朱曉東，2010），運動干預(yù)被認為是一種潛在的戒毒新療法，可能會發(fā)展成為毒品戒除的一個獨立或重要的輔助手段（馮俊鵬等，2019）。研究證實，有氧運動是干預(yù)戒毒效果最明顯的運動方式（韓雨梅等，2019），中等強度的持續(xù)有氧運動能夠有效地抑制藥物渴求心理及強制覓藥沖動（趙非一等，2018），然而由于其具有訓(xùn)練時間較長和部分內(nèi)容枯燥乏味等不足，使得戒毒人員往往難以長期堅持，如何運用較短時間達到同樣或者更佳的戒毒效果是值得深入研究的重要問題。

高強度間歇訓(xùn)練（high-intensity interval training，HIIT）已被廣泛證實能夠明顯改善健康受試對象（普通人、運動員、實驗動物）的生理機能及運動水平，具有趣味性、時效性、容易接受等突出優(yōu)勢（MacInnis et al.，2017a）。研究表明，HIIT具有增強肌力、改善骨骼肌線粒代謝酶活性（MacInnis et al.，2017b）和提高機體心肺功能（Kellogg et al.，2019）等作用，對提升高水平運動員的無氧和有氧工作能力，以及普通大眾增肌減肥均具有積極效應(yīng)（黎涌明，2015），其運動方式的多樣性提升了訓(xùn)練過程中的愉悅感和自我效能感（Jung et al.，2014）。HIIT能夠調(diào)節(jié)模型動物腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（brain derived neurotrophic factor，BDNF）含量，改善神經(jīng)元功能，減輕大腦海馬區(qū)氧化應(yīng)激損傷（Freitas et al.，2018），并對提高中樞神經(jīng)可塑性（Luo et al.，2019）產(chǎn)生有益影響。

戒毒人員體質(zhì)健康水平普遍較低，而HIIT訓(xùn)練強度大、對心臟負擔(dān)較重，并不適合所有戒毒人員。鮮見有關(guān)該人群是否適宜開展HIIT訓(xùn)練，以及HIIT訓(xùn)練對其身體健康有何影響的研究報道。Cabral等（2018）研究顯示，運動干預(yù)可能更利于改善藥物濫用者初期的戒斷癥狀，因此闡明HIIT對康復(fù)鞏固期戒毒人員身體健康的干預(yù)效果及其作用機制具有重要意義。本研究以山西省長治大辛莊強制隔離戒毒所戒毒人員為研究對象，對其進行16周的HIIT干預(yù)，探討長期HIIT對戒毒人員身體健康的影響并闡釋其作用機制。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

按整體分層抽樣方法，選取山西省長治大辛莊強制隔離戒毒所110名男性（年齡30～40歲）戒毒人員為實驗篩選對象，參照美國運動醫(yī)學(xué)會（The American College of Sports Medicine，ACSM）和美國心臟協(xié)會（American Heart Association，AHA）發(fā)布的指南，對運動的安全性及有效性進行運動前篩查（李彥林等，2020），納入標準包括：1）年齡在30～40歲；2）受試者當(dāng)前處于隔離狀態(tài)并接受了2～3個月的強制隔離戒斷；3）通過體力準備活動問卷（PAR-Q）（Thompson et al.，2013）和運動前篩查問卷的調(diào)查法（Maron et al.，1996），在強制隔離戒斷期間沒有服用精神類藥物和過敏史、家族史、體力活動障礙等其他健康問題；4）心肺功能、皮膚檢查和運動功能檢查均無異常。排除標準包括：1）既往或目前患有精神系統(tǒng)疾病；2）依從性差和不愿意參加隨機分配的受試者。

根據(jù)上述篩查標準，選取了108名研究對象，戒毒人員簽署知情同意書并自愿參加本實驗。

1.2 實驗分組與訓(xùn)練方案

1.2.1 實驗分組

將108名戒毒人員隨機分為對照組（C組）和運動干預(yù)組（E組），C組只接受常規(guī)戒毒矯治（包括法制教育、戒毒知識宣教、勞動衛(wèi)生等）和一般的體力活動，E組額外增加16周的HIIT干預(yù)，運動干預(yù)后分別稱之為C1組和E1組。同時，選取與受試者年齡相匹配的50名健康男性作為正常對照組（N組）。在實驗過程中，有6人無法完成相關(guān)測試，2人腳扭傷而中途退出。16周后依據(jù)意向治療分析（intention to treat analysis，ITT）原則，將運動干預(yù)組和對照組各54人全部納入統(tǒng)計分析（表1）。

表1 受試者基本信息Table 1 Basic Information of Subjects

1.2.2 訓(xùn)練方案

HIIT具體方案見表2。

表2 高強度間歇訓(xùn)練內(nèi)容Table 2 High-Intensity Interval Training Content

1.3 樣本采集與保存

分別在實驗前和實驗結(jié)束后次日收集受試者晨起中段尿5 ml進行尿常規(guī)檢測；上午8～10點統(tǒng)一采集空腹肘靜脈血5～10 ml于肝素鈉抗凝管中，一部分進行血常規(guī)檢測，一部分室溫靜置30 min后3 500 rpm離心10 min，取血清-80℃保存?zhèn)溆?。尿常?guī)和血常規(guī)指標委托長治市自愿戒毒醫(yī)院檢測。

1.4 指標檢測與方法

1.4.1 體成分測定

采用體成分分析儀（Inbody720，Biospace）通過生物抗阻法測定和解析數(shù)據(jù)，主要包括：身高、體質(zhì)量、BMI指數(shù)、體脂肪量、骨骼肌量、身體水分、蛋白質(zhì)量和無機鹽量。

1.4.2 血液生化指標檢測

1）血常規(guī)指標委托長治市自愿戒毒醫(yī)院檢測；2）血清抗氧化指標超氧化物歧化酶（SOD）、丙二醛（MDA）和過氧化氫酶（CAT）水平采用試劑盒（南京建成生物技術(shù)研究所）測定，相關(guān)操作按說明書進行。

1.4.3 身體素質(zhì)測定

嚴格按照測試標準和流程，在長治大辛莊戒毒所康體中心采用國民體質(zhì)監(jiān)測設(shè)備（Js-2962，澳瑞特）完成受試者閉眼單腳站立、選擇反應(yīng)時、俯臥撐、坐位體前屈、握力和縱跳能力的測定。

1.4.4 神經(jīng)生物學(xué)機能測定

相關(guān)指標主要包括腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）、皮質(zhì)醇、多巴胺和五羥色胺。上述指標通過酶聯(lián)免疫吸附法（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）測定，試劑盒購于上海生工生物工程技術(shù)服務(wù)有限公司。將全血收集到含抗血凝劑的試管中，抗凝劑使用EDTA鈉鹽，樣品采集后30 min內(nèi)于1 000 xg離心15 min，取上清液，嚴格按照說明書進行操作并采用酶標儀方法檢測，避免使用溶血、高血脂樣品。

1.4.5 數(shù)理統(tǒng)計

實驗所有數(shù)據(jù)和圖表均采用Graph Pad Prism 7.0及SPSS 23.0分析，數(shù)據(jù)以平均數(shù)±標準差（M±SD）表示，雙因素方差分析對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，P＜0.05為顯著性差異；P＜0.01為非常顯著性差異。

2 研究結(jié)果

2.1 高強度間歇訓(xùn)練后戒毒人員身體健康水平的變化

2.1.1 高強度間歇訓(xùn)練后戒毒人員身體成分的變化

C組和E組體脂肪量均顯著高于N組，而蛋白含量均顯著低于N組（P＜0.05；表3）。16周的常規(guī)戒毒矯治和HIIT干預(yù)對戒毒人員身體成分產(chǎn)生了顯著影響：C1組體質(zhì)量和BMI指數(shù)顯著高于C組；E1組與E組和C1組相比，體質(zhì)量、BMI指數(shù)和體脂肪量均顯著下降（P＜0.05，P＜0.01），骨骼肌量和蛋白質(zhì)量均顯著增加（P＜0.05，P＜0.01），E1組無機鹽量顯著高于E組（P＜0.05）。

表3 運動干預(yù)后戒毒人員身體成分的變化Table 3 Changes in Body Composition of DrugAbstainers after Exercise Intervention

2.1.2 高強度間歇訓(xùn)練后戒毒人員尿常規(guī)的變化

運動干預(yù)后，E1組尿蛋白和尿膽原陽性檢出率均顯著高于N組、E組和C1組，其他指標未見顯著改變（表4）。

表4 運動干預(yù)前、后戒毒人員尿常規(guī)指標陽性率的變化Table 4 Changes in the Positive Rate of Urine Routine Indexes of DrugAbstainers before and after Exercise Intervention %

2.1.3 高強度間歇訓(xùn)練后戒毒人員血液生化指標的變化

C組和E組血清SOD活性顯著低于N組，MDA含量則顯著增加（P＜0.05；表5）。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，常規(guī)戒毒矯治和HIIT干預(yù)均可對血液指標產(chǎn)生顯著影響：C1組常規(guī)指標MCV和MCH以及血清SOD活性顯著高于C組（P＜0.05）；E1組血常規(guī)指標（MCV、MCH和MCHC）和血清SOD活性均顯著高于E組和C1組（P＜0.05，P＜0.01），而MDA含量的變化則相反。

表5 運動干預(yù)前、后戒毒人員血液生化指標的變化Table 5 Changes of Blood Biochemical Indexes of DrugAbstainers before and after Exercise Intervention

2.1.4 高強度間歇訓(xùn)練后戒毒人員身體素質(zhì)的變化

C組和E組握力、縱跳和閉眼單腳站立水平均顯著低于N組（P＜0.05，P＜0.01；表6），選擇反應(yīng)時顯著高于N組（P＜0.05）。常規(guī)戒毒矯治和HIIT干預(yù)對戒毒人員身體素質(zhì)變化均有影響：C1組握力和閉眼單腳站立時間顯著高于C組（P＜0.05）；E1組握力、縱跳、俯臥撐、坐位體前屈、閉眼單腳站立均顯著高于E組和C1組（P＜0.05，P＜0.01）。

表6 運動干預(yù)后戒毒人員身體素質(zhì)指標的變化Table 6 Changes in Physical Fitness Indicators of DrugAbstainers after Exercise Intervention

2.2 高強度間歇訓(xùn)練后戒毒人員血液神經(jīng)生物學(xué)機能的變化

C組和E組五羥色胺、BDNF、多巴胺和皮質(zhì)醇含量均顯著高于N組（P＜0.05；圖1）。常規(guī)戒毒矯治對戒毒人員血液五羥色胺和BDNF含量產(chǎn)生了顯著影響，C1組與C組相比血液五羥色胺和BDNF顯著降低（P＜0.05）。HIIT干預(yù)后戒毒人員血液中，上述4種神經(jīng)遞質(zhì)均有顯著改變，E1組與E組和C1組相比，五羥色胺和多巴胺含顯著升高（P＜0.01，P＜0.05），BDNF和皮質(zhì)醇水平顯著降低（P＜0.05）。

3 分析與討論

3.1 高強度間歇訓(xùn)練對戒毒人員身體健康水平的影響

3.1.1 高強度間歇訓(xùn)練對戒毒人員身體成分的影響

研究表明，毒品對人體神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)和運動系統(tǒng)均會造成嚴重損害（劉昭強等，2020），尤其是在心肺功能和肌力方面（范琪，2019）。本研究中，戒毒人員BMI指數(shù)屬于超重水平，這緣于戒毒人員進入戒毒所后生活作息規(guī)律，導(dǎo)致康復(fù)鞏固期體質(zhì)量明顯上升。有研究顯示，毒品依賴者BMI超標可能會增加糖尿病和心臟病等疾病發(fā)生的風(fēng)險（McIlwraith et al.，2014；Vera-Villarroel et al.，2014）。

有研究證實，8周的運動干預(yù)能夠使戒毒人員體質(zhì)量得到有效控制，體脂率和脂肪重量得到較大改善（張建磊等，2020；Dolezal et al.，2013）。常規(guī)戒毒矯治未能有效控制戒毒人員體質(zhì)量和體脂的增加，而HIIT干預(yù)后，E1組與E組和C1組相比，體質(zhì)量、BMI指數(shù)和體脂肪量均顯著下降（P＜0.05，P＜0.01），骨骼肌量和蛋白質(zhì)量均顯著增加（P＜0.05，P＜0.01），E1組無機鹽量顯著高于E組（P＜0.05）。證實HIIT干預(yù)對戒毒人員身體形態(tài)和身體成分都產(chǎn)生了積極效果，增加了脂肪分解代謝，促進了機體蛋白合成，顯著提高了身體健康水平。

3.1.2 高強度間歇訓(xùn)練對戒毒人員血液和尿液生化指標的影響

血液和尿液是公安部門檢驗吸毒者體內(nèi)毒品的常規(guī)檢材（張蕾萍等，2020）。長期吸食毒品可造成機體各器官損害，直接影響組織代謝及正常生理功能，機體血液流變學(xué)的變化是其病理改變的重要環(huán)節(jié)之一（郭桂芝，2013）。氧化應(yīng)激是體內(nèi)氧化與抗氧化系統(tǒng)失衡的一種狀態(tài)，氧化應(yīng)激的加劇會進一步導(dǎo)致細胞凋亡和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的發(fā)生（Albert et al.，2020）。研究發(fā)現(xiàn)，活性氧（ROS，如超氧化物、羥基自由基和過氧化氫）和氧化應(yīng)激在苯丙胺類毒品誘導(dǎo)的毒性反應(yīng)中起到重要作用（Kita et al.，2009）。大鼠注射丙苯胺類毒品可以增加血液MDA水平，改變內(nèi)源性SOD和CAT的活性，同時降低其總抗氧化水平（Gluck et al.，2001；Melo et al.，2010；Yamamoto et al.，1998）。

本研究顯示，戒毒人員血清SOD活性與N組相比顯著下降，而MDA含量則顯著增加（P＜0.05），提示，戒毒人員機體抗氧化能力較差，經(jīng)過16周常規(guī)戒毒矯治和HIIT干預(yù)后血常規(guī)和氧化應(yīng)激指標均發(fā)生了有益的變化。C1組常規(guī)指標MCV和MCH以及血清SOD活性顯著高于 C組（P＜0.05），E1組血常規(guī)指標（MCV、MCH 和MCHC）和血清SOD活性均顯著高于E組和C1組（P＜0.05，P＜0.01），而MDA含量的變化則相反，說明HIIT能夠顯著改善機體運輸氧氣的能力，提高了戒毒人員的健康水平。尿蛋白和尿膽原陽性檢出率E1組顯著高于E組和C1組，提示，受試者運動性疲勞暫未完全恢復(fù)，也可能與尿液收集時間相關(guān)，未來應(yīng)注重尿常規(guī)的系統(tǒng)性監(jiān)測，防止運動疲勞積累。

3.1.3 高強度間歇訓(xùn)練對戒毒人員身體素質(zhì)的影響

握力、縱跳和俯臥撐分別反映人體上肢、下肢和核心肌力，可綜合體現(xiàn)人體力量素質(zhì)水平；閉眼單腳站立和坐位體前屈是評價人體平衡能力和柔韌素質(zhì)的常用指標；選擇反應(yīng)時主要用于評價機體的速度素質(zhì)和靈敏素質(zhì)。有研究表明，10～12周的核心力量訓(xùn)練、綜合性體能訓(xùn)練和有氧運動均可顯著提高戒毒人員的力量素質(zhì)、柔韌素質(zhì)和平衡能力（何寶玉，2019；劉昭強，2020；趙振虎等，2017）。

本研究中，戒毒人員握力、縱跳、閉眼單腳站立和選擇反應(yīng)時與健康對照組存在顯著差異（P＜0.05，P＜0.01）。16周常規(guī)矯治和HIIT訓(xùn)練后，C1組握力和閉眼單腳站立時間顯著高于C組（P＜0.05）；E1組握力、縱跳、俯臥撐、坐位體前屈、閉眼單腳站立均顯著高于E組和C1組（P＜0.05，P＜0.01），說明16周的HIIT同樣能夠顯著提高戒毒人員的肌肉力量、柔韌素質(zhì)和平衡能力，提示，在訓(xùn)練過程中熱身運動與放松拉伸中，柔韌性和平衡能力都得到了系統(tǒng)地鍛煉。值得注意的是，本研究中HIIT并未對戒毒人員選擇反應(yīng)時產(chǎn)生顯著影響，可能與長期攝入毒品對受試者腦部中樞神經(jīng)系統(tǒng)造成不可逆損害有關(guān)，導(dǎo)致反應(yīng)速度和靈敏素質(zhì)難以恢復(fù)。

3.2 高強度間歇訓(xùn)練對戒毒人員神經(jīng)生物學(xué)機能的影響

從神經(jīng)生物學(xué)機制來看，毒品成癮是一種表現(xiàn)為持續(xù)性渴求和強迫性覓藥行為的復(fù)發(fā)性腦慢病，與大腦獎賞系統(tǒng)受損有關(guān)（顧慶等，2019）。在導(dǎo)致毒品依賴的過程中，諸多中樞與外周的神經(jīng)遞質(zhì)分泌水平和功能產(chǎn)生了顯著變化（柯鈺婷等，2015），可誘導(dǎo)神經(jīng)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)及功能可塑性改變（Volkow et al.，2012）。研究發(fā)現(xiàn)，甲基苯丙胺類毒品成癮后，中樞神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺、五羥色胺、乙酰膽堿、γ-氨基丁酸及谷氨酸的含量均顯著增加（Yuan et al.，2015）。本研究中，戒毒人員（C組和E組）血液中五羥色胺和多巴胺含量均顯著高于健康對照組，與上述研究結(jié)果一致。

運動干預(yù)已被認為是一種潛在的戒毒新療法。動物和人體實驗證實，3周有氧運動（跑輪）可以顯著改善大鼠因甲基苯丙胺造成的紋狀體多巴胺能神經(jīng)元和五羥色胺神經(jīng)元損傷（O’Dell et al.，2012），12周的中等強度有氧運動干預(yù)可明顯改善甲基苯丙胺依賴者的焦慮和抑郁癥狀（王東石等，2017），運動鍛煉能夠減少毒品誘導(dǎo)的多巴胺能神經(jīng)損傷，進而降低其對毒品的渴求度和復(fù)吸次數(shù)（Robertson et al.，2016），然而關(guān)于HIIT干預(yù)對戒毒人員神經(jīng)遞質(zhì)的影響鮮見報道。戒斷期間血液中五羥色胺的減少將導(dǎo)致戒毒人員神經(jīng)興奮性減弱，容易出現(xiàn)抑郁癥狀，而體育鍛煉具有調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能、改善情緒的作用（劉溪等，2017）。本研究常規(guī)戒毒矯治后，C1組血液五羥色胺含量顯著低于C組，可能是機體隨著時間推移自我修復(fù)的過程特點；而HIIT干預(yù)后戒毒人員血液中4種神經(jīng)遞質(zhì)均有顯著改變，E1組與E組和C1組相比，五羥色胺和多巴胺含量均顯著升高（P＜0.01，P＜0.05），BDNF和皮質(zhì)醇水平均顯著降低（P＜0.05），說明16周的HIIT干預(yù)改善了戒毒人員心理健康狀態(tài)的神經(jīng)生物學(xué)物質(zhì)基礎(chǔ)，可能會促進戒斷者對自我不良情緒的控制能力。

皮質(zhì)醇是人體腎上腺分泌的糖皮質(zhì)激素之一，在控制情緒以及平衡免疫細胞和炎癥、血管和血壓間的關(guān)系方面具有重要的作用（李永超等，2015）。有研究發(fā)現(xiàn)，可卡因吸食者在戒斷初期的毒品渴求與皮質(zhì)醇水平呈正相關(guān)（Szumlinski et al.，2001）。然而，楊瑾等（2016）指出，通過測定血清中皮質(zhì)醇反映戒斷者毒品成癮、渴求程度存在一定的局限性，靜脈采血前面臨的壓力會影響腎上腺皮質(zhì)活動，血液皮質(zhì)醇會受到晝夜節(jié)律的影響等。Russell等（2012）指出，頭發(fā)皮質(zhì)醇在取樣、分析檢測等方面可能更具有優(yōu)勢和可靠性，如果在康復(fù)鞏固期間采取干預(yù)措施，戒毒人員皮質(zhì)醇水平下降可能加快（宋健文等，2020）。本研究中，戒毒人員（C組和E組）血液中皮質(zhì)醇水平顯著高于健康人（N組），經(jīng)過16周HIIT干預(yù)后，E1組皮質(zhì)酮水平顯著回調(diào)，說明HIIT有效地緩解了糖皮質(zhì)激素的異常分泌，然而能否抑制戒毒人員對毒品的渴求度還需要進一步的實驗驗證。

BDNF是大腦中分布最為廣泛的神經(jīng)營養(yǎng)素成員之一，能促進神經(jīng)元的生長發(fā)育，并且在認知、學(xué)習(xí)和記憶形成中都起著重要作用（李荷君等，2014）。BDNF與中樞神經(jīng)系統(tǒng)多巴胺能、膽堿酯能和五羥色胺能神經(jīng)元的可塑性密切相關(guān)（彭澎等，2021），血清BDNF水平可直接反應(yīng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)BDNF濃度（Klein et al.，2011）。本研究發(fā)現(xiàn)，戒毒人員血液中BDNF水平顯著高于健康人，說明如甲卡西酮、冰毒等中樞興奮性類毒品對戒毒人員腦神經(jīng)異?；钴S的影響依然存在。運動能夠改善人體認知功能，被認為與BDNF的表達增加有關(guān)。16周的HIIT后，E1組和C1組血清BDNF水平與各自干預(yù)前相比均顯著回調(diào)，且E1組顯著高于C1組，說明常規(guī)戒治和HIIT干預(yù)都能夠改善戒毒人員異常的腦神經(jīng)活性，兩者可能存在疊加效應(yīng)。

4 結(jié)論

長期HIIT能夠有效改善戒毒人員身體健康水平，提高其身體素質(zhì)和機能狀態(tài)，增強機體抗氧化能力，促進神經(jīng)生物學(xué)機能的良性改變。