郭子肈,王駿昇
(首都體育學(xué)院,北京 100191)
近十年來,全球肥胖性問題迅速增加,在2015年全球肥胖兒童已經(jīng)達(dá)到1.077 億,一度超過成年肥胖增長(zhǎng)率[1-2]。我國(guó)7~18 歲群體肥胖率同樣不容樂觀,在2014 年青少年肥胖率已然高達(dá)7.3%[3]。有研究表明,兒童時(shí)期的超重肥胖會(huì)大概率延續(xù)到成年時(shí)期,且易發(fā)心血管疾病、心肺功能低下以及其他慢性疾病的風(fēng)險(xiǎn),同時(shí),肥胖率的增加也會(huì)引起衛(wèi)生服務(wù)成本與保健成本的上升[4-5]。因此,必須對(duì)青少年肥胖采取有效措施,做出有效管理。
2008年美國(guó)身體活動(dòng)指南中將有氧耐力運(yùn)動(dòng)(aerobic endurance exercise,AEE)作為控制體重的標(biāo)準(zhǔn)手段[6]。AEE現(xiàn)階段主要分為中等強(qiáng)度持續(xù)訓(xùn)練(moderate intensity continuous training,MICT)和中等強(qiáng)度間歇訓(xùn)練(moderate intensity interval training,MIIT)[7],根據(jù)國(guó)內(nèi)外元分析顯示,有氧耐力運(yùn)動(dòng)可以明顯改善體脂率、體重、BMI、血壓、血脂以及血糖等相關(guān)指標(biāo)[8-10]。WHO建議6~17歲的兒童和青少年每天鍛煉時(shí)間超過60 min,并以有氧耐力運(yùn)動(dòng)形式每周進(jìn)行3次以上的全身性活動(dòng)[11],然而全球只有約20%兒童能夠達(dá)到WHO所規(guī)定的運(yùn)動(dòng)時(shí)間和強(qiáng)度[12]。此外,盡管有氧耐力運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖個(gè)體的健康益處已被證實(shí),但哪種運(yùn)動(dòng)方式和強(qiáng)度對(duì)肥胖兒童最有效尚不清楚[13]。
近幾年,高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練(high-intensity interval training,HIIT)成為了更具吸引力、更省時(shí)的替代方案,相比于AEE,HIIT 是更適合青少年的自發(fā)活動(dòng)模式[14]。據(jù)元分析發(fā)現(xiàn),HIIT 在改善心肺健康、收縮壓、體脂方面優(yōu)于MICT[15-16]。然而這些分析存在一些局限性,關(guān)于HIIT 是否在青少年肥胖兒童身體指標(biāo)方面優(yōu)于AEE 尚未達(dá)成共識(shí)。本研究旨在定量比較HIIT 與AEE 對(duì)身體相關(guān)指標(biāo)的影響,客觀篩選更適合肥胖青少年兒童的運(yùn)動(dòng)方案。
檢索數(shù)據(jù)庫(kù)包括中國(guó)知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)庫(kù)、Web of Science、PubMed 和EBSCO。中文檢索詞以“高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練”“有氧訓(xùn)練”“中等強(qiáng)度間歇訓(xùn)練”“持續(xù)訓(xùn)練”“肥胖”“超重”“青少年”“兒童”“身體成分”等 為關(guān)鍵詞在數(shù)據(jù)庫(kù)中混合檢索;外文檢索詞以“High intensity interval training”“aerobic endurance training”“MIIT”“Obesity”“children”“Body fat”等主題詞進(jìn)行檢索,檢索年限均為建庫(kù)至2022年3月14日。
納入標(biāo)準(zhǔn):①所納研究為RCT 試驗(yàn);②受試者為肥胖兒童/青少年,年齡區(qū)間為7~18 歲;③干預(yù)措施為HIIT;④對(duì)照組為AEE(持續(xù)訓(xùn)練或中等強(qiáng)度間歇訓(xùn)練);⑤HIIT 強(qiáng)度區(qū)間最大有氧速度(100%~120% MAS)或 HRmax(80%~100%)、VO2max(80%),AEE 強(qiáng)度為年齡HRmax(90%~95%)或心率儲(chǔ)備(60%~90%),MIIT 強(qiáng)度界定MAS(70%~80%)[17];⑥結(jié)局指標(biāo)為BMI、體重、體脂率、收縮壓與舒張壓。
排除標(biāo)準(zhǔn):①非對(duì)照試驗(yàn);②試驗(yàn)為一次急性HIIT;③文獻(xiàn)為綜述類或缺少全文。
由兩名獨(dú)立檢索人員對(duì)所納入文獻(xiàn)進(jìn)行信息提取,提取內(nèi)容為受試者特征與干預(yù)內(nèi)容,具體包括實(shí)驗(yàn)對(duì)象年齡、樣本量、性別比例、干預(yù)組別、運(yùn)動(dòng)形式、干預(yù)時(shí)間、干預(yù)頻率與持續(xù)時(shí)間。選用Cochrane偏倚風(fēng)險(xiǎn)方法進(jìn)行質(zhì)量評(píng)分,劃分為研究對(duì)象隨機(jī)分配、分配隱藏、雙盲法、不完全結(jié)局指標(biāo)、選擇性結(jié)局報(bào)告和其他偏倚指標(biāo)。
運(yùn)用軟件Revman5.4 和Stata17.0 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算,選取95%置信區(qū)間(95%CI)的標(biāo)準(zhǔn)化均數(shù)差(SMD)運(yùn)算分析。根據(jù)Cochrane 手冊(cè),公式Mean組內(nèi)差值=Mean干預(yù)后-Mean基線,S2=S12+S22?2×R×S1×S2,其中S是組內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差值,S1是干預(yù)后標(biāo)準(zhǔn)差,S2是基線標(biāo)準(zhǔn)差,R是常數(shù)取0.4 或0.5[18]。采用I2檢驗(yàn)異質(zhì)性水平,當(dāng)I2=0%表示同質(zhì)性較好,I2>40%則認(rèn)為存在一定的異質(zhì)性。當(dāng)I2≤40%時(shí)使用固定效應(yīng)模型,反之使用隨機(jī)效應(yīng)模型[19]。利用亞組分析探討異質(zhì)性來源,敏感性分析驗(yàn)證結(jié)果的可靠性,最后采用Egger 法對(duì)發(fā)表偏倚進(jìn)行檢驗(yàn),其中P≤0.05 時(shí)則認(rèn)為是存在偏倚。所有統(tǒng)計(jì)計(jì)算結(jié)果均由Stata 軟件完成,且只有P<0.05 才被認(rèn)為具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。
在中英文數(shù)據(jù)庫(kù)中共檢索文獻(xiàn)533 篇。在剔除非RCT、綜述、Meta 以及動(dòng)物類試驗(yàn)后,初步剩余文獻(xiàn)232 篇,再對(duì)全文進(jìn)行干預(yù)評(píng)估、受試者和結(jié)局指標(biāo)篩選后納入文獻(xiàn)共計(jì)36 篇,通過剔除明顯的基線差異、低質(zhì)量文獻(xiàn)等后最終納入文獻(xiàn)15篇。
15 篇RCT 文獻(xiàn)中,樣本量總數(shù)為413 例:HIIT 組樣本210 例,每組樣本7~30 例;AEE 組203 例,每組樣本6~30 例。HIIT 和AEE 兩組的訓(xùn)練頻率以及周期完全相同,其中每周訓(xùn)練頻率為2~3 次/周,訓(xùn)練周期為3~24 周;HIIT 訓(xùn)練強(qiáng)度計(jì)劃包括以100%/50% VT 訓(xùn)練、100%/50% MAS 訓(xùn)練、≥80% VO2peak或≥80%HRmax 訓(xùn)練為主。而AEE 訓(xùn)練強(qiáng)度計(jì)劃以60%~80%VO2peak 訓(xùn)練、80%/50% MAS 訓(xùn)練和60%~70% MAS 訓(xùn)練為主。15 篇研究的基線信息見表1。
表1 納入文獻(xiàn)的基本特征
根據(jù)Cochrane 質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)15 項(xiàng)研究進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)偏倚評(píng)估,其中15 篇明確運(yùn)用隨機(jī)分配法,2篇文獻(xiàn)實(shí)施分配隱藏,15 篇文獻(xiàn)均未使用結(jié)果評(píng)估盲法,12 篇文獻(xiàn)具有數(shù)據(jù)完整性,所納入文獻(xiàn)均不存在其他偏倚和選擇性報(bào)告。
2.4.1 身體質(zhì)量指數(shù)(BMI)的干預(yù)比較
在納入的文獻(xiàn)中,共有12 篇記錄了肥胖兒童/青少年的BMI 數(shù)據(jù)。Meta 分析結(jié)果顯示,HIIT 與AEE運(yùn)動(dòng)在BMI 方面合并效應(yīng)值為SMD=-0.06(95%CI范圍-0.29~0.17,P=0.596),表明兩項(xiàng)運(yùn)動(dòng)對(duì)BMI的影響無顯著性差異。此外檢測(cè)到各研究在BMI指標(biāo)上含有較低的異質(zhì)性(I2=14.8%,P=0.299),因此采用固定效應(yīng)模型進(jìn)行分析。為驗(yàn)證研究結(jié)果的可信度,采用敏感性分析檢驗(yàn)結(jié)果是否仍具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,通過每次剔除單篇文獻(xiàn)后,發(fā)現(xiàn)BMI 合并效應(yīng)結(jié)果無明顯差異,結(jié)果可靠。對(duì)身體體重指數(shù)進(jìn)行Egger 檢驗(yàn),P>|t|=0.093,表示無明顯的發(fā)表偏倚。
2.4.2 身體重量的干預(yù)比較
所納入文獻(xiàn)中共有14項(xiàng)研究對(duì)試驗(yàn)樣本進(jìn)行體重分析。Meta 結(jié)果顯示,HIIT 對(duì)肥胖兒童/青少年體重指標(biāo)水平的下降顯著高于AEE,合并效應(yīng)值SMD=-0.21(95%CI 范圍-0.41~-0.01,P=0.04),具有顯著差異性。異質(zhì)性檢驗(yàn)表明,各實(shí)驗(yàn)組之間并無異質(zhì)性(I2=0%,P=0.604),因此采用固定效應(yīng)模型進(jìn)行匯總分析。為確保試驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性,采用逐篇剔除的方法對(duì)敏感性進(jìn)行分析,結(jié)果顯示,兩組間并未有顯著性變化。對(duì)身體重量進(jìn)行Egger 檢驗(yàn),P>|t|=0.562,未檢測(cè)到明顯的發(fā)表偏倚。
2.4.3 體脂百分比的干預(yù)比較
共有12 篇研究描述了兩種運(yùn)動(dòng)方式對(duì)體脂的影響。Meta 結(jié)果顯示,與AEE 相比,HIIT 在降低青少年/兒童體脂率上并無顯著性差異,合并效應(yīng)量SMD=-0.15(95%CI 范圍-0.38~0.08,P=0.204)。異質(zhì)性檢驗(yàn)結(jié)果顯示,各研究之間存在較低異質(zhì)性(I2=7.3%,P=0.374),因此利用固定效應(yīng)模型進(jìn)行匯總。用剔除單篇文獻(xiàn)的方法進(jìn)行敏感性分析,經(jīng)過減少文獻(xiàn)來合并結(jié)果后,效應(yīng)量仍然保持在95%CI 內(nèi),表明Meta 結(jié)果比較穩(wěn)定。對(duì)體脂率進(jìn)行Egger 檢驗(yàn),P>|t|=0.666,表示研究無明顯發(fā)表偏倚。
2.4.4 收縮壓的干預(yù)比較
在所納入的研究中,有10 篇文獻(xiàn)記錄了肥胖兒童/青少年的收縮壓(SBP),根據(jù)Meta 結(jié)果可知:HIIT 對(duì)肥胖兒童/青少年收縮壓指標(biāo)水平的改善顯著高于AEE,合并效應(yīng)量SMD=-0.43(95%CI 范圍-0.74~-0.12,P=0.006)。異質(zhì)性檢驗(yàn)表明,各個(gè)研究之間存在中度程度的異質(zhì)性(I2=44.1%,P=0.065),因此利用隨機(jī)效應(yīng)模型進(jìn)行合并效應(yīng)量。本研究的敏感性分析以逐篇剔除文獻(xiàn)實(shí)現(xiàn),剔除后結(jié)果均保持在95%CI 內(nèi),表明研究結(jié)果真實(shí)可信。對(duì)收縮壓進(jìn)行Egger 檢驗(yàn),P>|t|=0.063,表示研究無明顯發(fā)表偏倚。
2.4.5 舒張壓的干預(yù)比較
舒張壓指標(biāo)的Meta 分析共納入10 篇文獻(xiàn),Meta 分析結(jié)果顯示:HIIT 與AEE 對(duì)肥胖兒童/青少年舒張壓的改善作用并無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,合并效應(yīng)量SMD=-0.29(95%CI 范圍-0.69~0.10,P=0.149),即HIIT 與AEE 在改善超重或肥胖兒童青少年舒張壓的效果相似。根據(jù)異質(zhì)性結(jié)果顯示:各研究之間具有中等異質(zhì)性(I2=65.7%,P=0.002),因此選取隨機(jī)效應(yīng)模型進(jìn)行分析。敏感性分析以逐篇剔除法檢驗(yàn),結(jié)果穩(wěn)健,無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。對(duì)舒張壓進(jìn)行Egger 檢驗(yàn),P>|t|=0.785,表示研究無明顯發(fā)表偏倚。
2.5.1 身體重量的亞組分析
訓(xùn)練參數(shù)的不同可能是影響體重的重要因素,因此根據(jù)干預(yù)計(jì)劃的受試對(duì)象、訓(xùn)練時(shí)間、訓(xùn)練頻率、訓(xùn)練周期和訓(xùn)練形式進(jìn)行亞組分析。結(jié)果顯示,與AEE 相比,HIIT 對(duì)兒童階段≤12 歲[SMD=-0.32,95%CI:(-0.62,-0.02),P=0.039],訓(xùn)練頻率為2 次/周[SMD=-0.54,95% CI:(-1.19,0.10),P=0.029]與訓(xùn)練方式為跑步的干預(yù)方案改善效果最佳[SMD=-0.28,95% CI:(-0.52,-0.04),P=0.024],而其他亞組結(jié)果無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。見表2。
表2 HIIT 與AEE 對(duì)肥胖兒童/青少年體重比較的亞組分析
2.5.2 收縮壓的亞組分析
收縮壓的亞組分析結(jié)果顯示:與AEE 相比,HIIT訓(xùn)練方案中每次訓(xùn)練時(shí)間≤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],訓(xùn)練周期>12 周[SMD=-1.18,95% CI:(-1.83,-0.52),P=0.000],且運(yùn)動(dòng)方式為跑步的干預(yù)方案[SMD=-0.4,95%CI:(-0.74,-0.07),P=0.018]對(duì)改善12 歲以上的超重/肥胖兒童青少年收縮壓效果更好[SMD=-0.55,95% CI:(-1.08,-0.01),P=0.044]。見表3。
表3 HIIT 與AEE 對(duì)肥胖兒童/青少年收縮壓比較的亞組分析
此次研究是在中等強(qiáng)度持續(xù)訓(xùn)練(MICT)的基礎(chǔ)上,補(bǔ)充中等強(qiáng)度間歇訓(xùn)練(MIIT)構(gòu)成AEE訓(xùn)練,并與HIIT 訓(xùn)練比較相關(guān)指標(biāo)。研究結(jié)果顯示:與AEE 相比,HIIT 能夠作為降低體重和收縮壓的有效干預(yù)手段,而在其他指標(biāo)方面無明顯差異,但高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練具有短時(shí)高效的特點(diǎn),且所產(chǎn)生的愉悅效果更易于讓人接受[34]。此外,研究發(fā)現(xiàn)兒童青少年體質(zhì)健康與體育鍛煉存在效應(yīng)關(guān)系,其運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度-時(shí)間-頻率結(jié)合的運(yùn)動(dòng)劑量可被認(rèn)作是一種生物效應(yīng)[35]。
BMI、體重、體脂百分比是診斷身體成分的常用指標(biāo),身體的改善能直接反映個(gè)體肥胖狀況。研究發(fā)現(xiàn),HIIT 與AEE 在降低體重指標(biāo)方面表現(xiàn)出顯著差異。此研究結(jié)果與目前所發(fā)表的報(bào)告部分不一致,當(dāng)前研究普遍表明兩項(xiàng)運(yùn)動(dòng)在改善身體成分方面效果相似。例如Cao M 和Liu J 在Meta 分析中發(fā)現(xiàn),盡管兩種訓(xùn)練方案均能有效降低身體成分指數(shù),但組間比較并不存在顯著性差異[16-17]。而在肥胖成人群體中,兩種運(yùn)動(dòng)方式同樣對(duì)身體成分效果相似[36]。根據(jù)受試者年齡、訓(xùn)練時(shí)間、頻率、周期和形式進(jìn)行亞組分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn),受試者年齡為兒童,訓(xùn)練頻率為2次的干預(yù)方案改善效果最為明顯,但基于目前仍未見肥胖青少年兒童在HIIT 與AEE 體成分Meta 分析的相關(guān)研究,因此最佳干預(yù)措施的比較仍需要進(jìn)一步探討。其次,身體重量同樣受運(yùn)動(dòng)方式選擇的影響,結(jié)果表明,以跑步方式進(jìn)行運(yùn)動(dòng)性減肥,無論是HIIT 還是AEE 都能夠產(chǎn)生顯著性效果,相比之下,自行車訓(xùn)練則沒有顯著影響。Millet G P 從生理學(xué)角度發(fā)現(xiàn),在最大強(qiáng)度或次最大強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)中,跑步中的肌肉泵效率較騎自行車會(huì)更高,也會(huì)產(chǎn)生更大的能量消耗[37],但目前兩者之間差異性還尚未解釋清楚[38],因此仍需要通過高質(zhì)量研究進(jìn)一步探討造成差異性的原理。
研究中發(fā)現(xiàn),盡管HIIT 僅在體重指標(biāo)上與AEE有顯著性差異,但是兩者均能夠有效改善兒童青少年的身體成分。進(jìn)一步從生理方面探求兩類運(yùn)動(dòng)的潛在機(jī)制發(fā)現(xiàn):高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練之后,人體內(nèi)兒茶酚含量會(huì)增加,協(xié)同參與脂肪氧化。相比于其他組織,兒茶酚受體在脂肪組織中分布廣泛且更加敏感,以此提高脂肪分解的速率,從而降低體重[39]。有氧耐力訓(xùn)練則是通過調(diào)節(jié)內(nèi)分泌代謝,逆轉(zhuǎn)肌細(xì)胞膜胰島素受體結(jié)合力的降低,并增加能量消耗,造成體內(nèi)能量負(fù)平衡,以此實(shí)現(xiàn)減肥效果[40]。其次,高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練后所產(chǎn)生過量氧耗會(huì)間接消耗能源底物,進(jìn)行能量代謝[41]。同時(shí)Treuth[42]在研究中發(fā)現(xiàn),在運(yùn)動(dòng)后24 h 內(nèi)高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練與有氧耐力運(yùn)動(dòng)所消耗脂肪含量相同,這也解釋了為什么高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練與有氧耐力運(yùn)動(dòng)在身體成分部分方面效果相似。
高血壓是心血管疾病的主要風(fēng)險(xiǎn)因子,據(jù)Ortega等人研究報(bào)道,低年齡段所出現(xiàn)的高血壓可能是老年后原發(fā)性高血壓的預(yù)測(cè)因子之一[43]。研究顯示,無論是AEE還是HIIT均能對(duì)收縮壓和舒張壓產(chǎn)生積極作用,但與AEE 相比,HIIT 降低收縮壓有顯著效果,而在舒張壓方面改善程度相似。而Jingxin Liu 等人則報(bào)道,兩項(xiàng)運(yùn)動(dòng)在改善收縮壓與舒張壓方面都沒有顯著差異[17]。相反,曹甍等人在meta 分析中證明,與AEE相比,HIIT可顯著改善青少年收縮壓,而在舒張壓方面改善效果接近,這個(gè)結(jié)論與我們所研究的結(jié)果所相符[15-16]。此外,也有研究發(fā)現(xiàn),在運(yùn)動(dòng)干預(yù)兒童血壓方面與成人血壓研究不一致。Costa等人對(duì)患有前期高血壓成人進(jìn)行研究數(shù)據(jù)匯總,結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種干預(yù)手段在改善血壓方面沒有顯著差異[44]。Cornelissen 等人表明中等強(qiáng)度與高強(qiáng)度的有氧耐力運(yùn)動(dòng)對(duì)收縮壓與舒張壓下降幅度相當(dāng)[45]。按照受試者年齡、訓(xùn)練時(shí)間、訓(xùn)練頻率、訓(xùn)練周期和訓(xùn)練形式等開展亞組分析,結(jié)果顯示,訓(xùn)練周期越長(zhǎng)、年齡越大、訓(xùn)練時(shí)間低于24 min 的跑步干預(yù)對(duì)青少年效果更好。該發(fā)現(xiàn)與Cao M 等人的Meta分析結(jié)果部分一致,其研究表明,訓(xùn)練周期>8周且運(yùn)動(dòng)形式為跑步的干預(yù)方案對(duì)降低血壓更明顯[16]。從臨床角度探討高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練降血壓機(jī)制包括:高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致交感神經(jīng)活動(dòng)大幅度的削弱,促進(jìn)一氧化氮所介導(dǎo)的血管舒張,從而降低血壓[46-47]。在誘導(dǎo)血漿NE(全身交感活性)含量方面,HIIT 在誘導(dǎo)血漿NE 含量下降的幅度也要遠(yuǎn)高于AEE[48];同時(shí)HIIT 可進(jìn)一步緩解交感縮血管反應(yīng),從而提高功能性抗交感,進(jìn)一步降低高血壓[49]。
局限性:①納入文獻(xiàn)中的HIIT 與AEE 的干預(yù)方案中,由于部分指標(biāo)所測(cè)試方法不同,可能會(huì)造成偏倚風(fēng)險(xiǎn)。②由于研究方案中訓(xùn)練頻率與訓(xùn)練周期較為一致,且部分指標(biāo)納入較少,難以在異質(zhì)性檢驗(yàn)過程中實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)。③在檢索過程中,數(shù)據(jù)難以全部獲取,部分指標(biāo)丟失可能會(huì)造成潛在的發(fā)表偏倚。
綜上所述,HIIT對(duì)肥胖兒童/青少年體重、收縮壓的改善效果要顯著優(yōu)于AEE,而在其他指標(biāo)方面改善效果相似,證明HIIT 可作為AEE 的替代方案。干預(yù)體重處方以2 次/周的跑步干預(yù)方案(HIIT)和干預(yù)收縮壓處方以3 次/周、訓(xùn)練時(shí)間≤24min、訓(xùn)練周期>12 周的跑步干預(yù)方案(HIIT)對(duì)肥胖青少年(>12 歲)的效果更佳。