不同運(yùn)動方式對超重男性青年心肺適能和身體成分的影響

劉 靜,劉亞華,陳 迪,萬 瓊

肥胖是代謝性疾病和心血管疾病的重要危險因素[1]。流行病學(xué)數(shù)據(jù)顯示,體力活動不足是成年人肥胖的主要原因之一[2]。規(guī)律運(yùn)動尤其是長時間中等強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動(moderate-intensity continuous training,MICT),簡稱有氧運(yùn)動,有助于改善身體成分和心血管危險因素并預(yù)防肥胖相關(guān)并發(fā)癥[3]。缺乏時間是制約多數(shù)人參加體力活動的最大障礙,因此MICT較為費(fèi)時(超過40～60 min)限制了其在肥胖管理中的應(yīng)用。如何花費(fèi)更少時間達(dá)到同樣或更佳的鍛煉效果成為眾多普通人追求的目標(biāo)。近年來的研究發(fā)現(xiàn),高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(high-intensity interval training,HIIT)作為一種省時有效的新穎運(yùn)動方式,對于健康人和高血壓、糖尿病、冠心病等患者在心血管和代謝方面的健康效應(yīng)與傳統(tǒng)MICT方式效果相似甚至更佳[4, 5]。在大多數(shù)研究中,傳統(tǒng)HIIT的訓(xùn)練時間僅為傳統(tǒng)MICT的50%～60%[4, 5]。鑒于HIIT的時效性特點,有學(xué)者認(rèn)為可替代MICT并作為肥胖/超重患者的主要運(yùn)動康復(fù)手段。然而不同運(yùn)動方式對身體成分尤其是脂肪分布的影響尚未明確。本研究旨在對比HIIT和MICT對超重青年心肺適能和身體成分的影響,為該特定人群優(yōu)化運(yùn)動康復(fù)方案提供依據(jù)。

1 對象與方法

1.1 對象 通過電話、現(xiàn)場招募等方式選取2022年5-8月北京市某社區(qū)64名無規(guī)律運(yùn)動習(xí)慣的超重男性青年,按照隨機(jī)數(shù)字表法將其分為HIIT組(n=22)、MICT組(n=22)和對照組(C組,n=20),HIIT組和MICT組分別進(jìn)行不同運(yùn)動方式干預(yù),C組保持日常生活習(xí)慣不變。納入標(biāo)準(zhǔn):(1)男性,年齡18～25歲;(2)體重指數(shù)(body mass index,BMI)24～28 kg/m2;(3)過去3個月體重保持穩(wěn)定(±2 kg);(4)除每周參加2次學(xué)校組織的體育課外,無規(guī)律運(yùn)動習(xí)慣;(5)受試者身體健康,無心血管疾病、代謝性疾病、內(nèi)分泌疾病以及骨骼肌肉疾病,無長期服藥史,2個月內(nèi)未使用處方藥。試驗前向受試者說明本研究的目的、意義、流程以及潛在風(fēng)險并簽訂知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 遞增負(fù)荷試驗 在心內(nèi)科醫(yī)師及運(yùn)動生理專家監(jiān)督下,利用自行車測功儀(Monark,839E,瑞典)通過遞增負(fù)荷試驗對心肺適能進(jìn)行評估。先進(jìn)行3 min準(zhǔn)備活動(35 W),隨后每3 min增加25 W。運(yùn)動過程中利用心肺測試系統(tǒng)(MAX-Ⅱ,德國)記錄攝氧量(oxygen uptake,VO2),記錄運(yùn)動過程中的心率、血壓,利用主觀疲勞感覺(ratings of perceived exertion,RPE)量表(6～20級)評價疲勞程度。終止試驗的標(biāo)準(zhǔn)為:呼吸交換率(respiratory exchange rate,RER=VCO2/VO2)>1.10;主觀疲勞感覺(rate of perceived exertion,RPE)>18;受試者主訴力竭;收縮壓>250 mmHg,舒張壓下降>10 mmHg;心率>90%最大預(yù)測心率(最大預(yù)測心率=220-年齡)。試驗終止時的VO2即為最大攝氧量(maximal oxygen uptake,VO2max),記錄力竭時間(min)。

1.2.2 身體成分測定 利用雙能X線骨密度儀(dual energy X-ray absorptiometry,DEXA)(GE Lunar Prodigy,美國)測定身體成分,指標(biāo)包括:全身脂肪含量、去脂體重、體脂百分比,軀干、android區(qū)域、gynoid區(qū)域脂肪含量及百分比(某區(qū)域脂肪含量占該區(qū)域總質(zhì)量的百分比)。測試前1 h進(jìn)行儀器預(yù)熱與校準(zhǔn),采用全身掃描模式,計算機(jī)自動識別軀干、android和gynoid區(qū)域。根據(jù)身體脂肪的部位劃分[6],軀干為領(lǐng)口到骨盆頂端切線區(qū)域(不包括手臂);android 區(qū)域位于上腹部,包括骨盆頂端切線到肋骨下緣切線之間的部分;gynoid區(qū)域以骨盆頂端切線為上限,高度為 android 區(qū)2倍的部分,包括臀部和大腿的一部分。

1.2.3 運(yùn)動方案 MICT組和HIIT組在自行車測功儀上(Monark 839E,瑞典)完成3次/周、共12周的運(yùn)動干預(yù)。HIIT組以90%VO2max強(qiáng)度蹬車4 min,間歇3 min為1組,反復(fù)重復(fù)直到完成300 kJ做功量;MICT組始終以60%VO2max強(qiáng)度進(jìn)行持續(xù)蹬車,直到完成300 kJ做功量。運(yùn)動過程中對受試者進(jìn)行嚴(yán)格醫(yī)務(wù)監(jiān)督,實時記錄心率,運(yùn)動后測量血壓和RPE的變化并記錄運(yùn)動過程中的不良反應(yīng)。受試者運(yùn)動依從性用實際完成的訓(xùn)練次數(shù)占運(yùn)動處方計劃次數(shù)的百分比表示。

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理 使用SPSS for Windows 20.0進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)處理和分析。連續(xù)型變量先進(jìn)行正態(tài)性檢驗,2組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗,3組間比較采用單因素方差分析,組內(nèi)試驗前后比較采用配對t檢驗。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 HIIT和MICT的可行性和安全性 共有64例受試者符合納入標(biāo)準(zhǔn),共58例(58/64=90.6%)完成全部試驗與測試,失訪6例(6/64=9.4%)。HIIT組20例(20/22=90.9%)完成全部訓(xùn)練,2例失訪(2/22=9.1%);MICT組18例(18/22=81.8%)完成全部訓(xùn)練,4例失訪(4/22=18.2%);失訪率組間比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義。12周運(yùn)動干預(yù)過程中,HIIT組和MICT組平均每周參加訓(xùn)練次數(shù)分別為(2.9±0.1)次和(2.8±0.2)次,訓(xùn)練計劃完成率(運(yùn)動依從性)分別為97.9%[705/(12×3×20)]和96.4%[625/(12×3×18)],組間比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。兩組受試者運(yùn)動期間以及運(yùn)動后均無不良反應(yīng)事件發(fā)生。

2.2 試驗前受試者基線變量特征 MICT組和HIIT組受試者在年齡、身高、體重、BMI等基線變量間比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義,具有可比性(表1)。

2.3 運(yùn)動負(fù)荷與生理反應(yīng) 訓(xùn)練時的運(yùn)動負(fù)荷及生理反應(yīng)見表2所示。兩組做功量均為300 kJ,HIIT組功率、平均心率、峰值心率、收縮壓、舒張壓和RPE均高于MICT組(P<0.05),運(yùn)動時間為MICT組的56.1%(P<0.05)。

表1 3組超重男青年試驗前受試者基線變量特征

表2 2組超重男青年完成300 kJ的功量運(yùn)動負(fù)荷與生理反應(yīng)

2.4 心肺適能的變化與試驗前比較 試驗后HIIT和MICT組VO2max、力竭時間均升高,差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),C組VO2max和力竭時間的變化無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。試驗后組間比較,HIIT和MICT組VO2max、力竭時間均高于C組,差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),HIIT和MICT組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表3。

表3 3組超重男青年心肺適能的變化

2.5 體重和BMI的變化 與試驗前比較,試驗后各組體重和BMI的變化均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。試驗后組間比較,體重和BMI的變化均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表4。

2.6 身體成分的變化 與試驗前比較,試驗后MICT組全身脂肪含量、體脂百分比、android區(qū)域脂肪含量與百分比下降,去脂體重增加,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),HIIT和C組身體成分各指標(biāo)的變化均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。試驗后組間比較,MICT組全身脂肪含量、體脂百分比、android區(qū)域脂肪含量與百分比低于HIIT和C組,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表5。

表4 3組超重男青年體重和BMI的變化

表5 3組超重男青年身體成分的變化

3 討 論

間歇訓(xùn)練分為兩大類,即HIIT和沖刺間歇訓(xùn)練:前者運(yùn)動強(qiáng)度為80%～100%VO2max,運(yùn)動時間為60～240 s;后者運(yùn)動強(qiáng)度>100%VO2max,運(yùn)動時間為8～30 s[7]。沖刺間歇訓(xùn)練可誘導(dǎo)血漿腎上腺素以及心率的急劇升高,適合健康的年輕人,基于安全性考量,可能并不適合臨床患者(包括超重和肥胖)[8]。為避免訓(xùn)練過程中發(fā)生心血管事件和肌肉關(guān)節(jié)損傷,本研究選擇損傷方案風(fēng)險較低的HIIT方案。HIIT方案涵蓋運(yùn)動強(qiáng)度、運(yùn)動方式、運(yùn)動時間、間歇時間、重復(fù)次數(shù)等數(shù)個變量,因此造成不同研究間的可比性較低。針對臨床患者(如冠狀動脈疾病、慢性阻塞性肺疾病、2型糖尿病和慢性心臟病)的研究中,HIIT在誘導(dǎo)一系列心血管和代謝益處同時能夠最大限度降低心血管應(yīng)激[4, 5]。本研究采用相似的運(yùn)動方案,盡管所有受試者在運(yùn)動時接近或達(dá)到最大疲勞程度(RPE18～20),但峰值血壓(收縮壓<250 mmHg)和心率(<90%最大心率)均在正常范圍內(nèi)[9],且耐受性和安全性良好,無不良事件發(fā)生。

本研究發(fā)現(xiàn),HIIT和MICT均可改善超重青年VO2max,且兩種運(yùn)動方式的效果并無顯著性差異,這與前期針對不同年齡、不同健康狀況和臨床疾病患者的多項研究結(jié)果一致[4, 5],由于HIIT的運(yùn)動時間僅為MICT的56.1%,且受試者在運(yùn)動中和運(yùn)動后并無不良反應(yīng),因此HIIT在提升體能方面較傳統(tǒng)MICT更具時效性。心肺適能是健康和死亡風(fēng)險的獨(dú)立預(yù)測因子,VO2max每增加3.5 ml/(kg·min),全因病死率降低15%,心血管疾病病死率降低19%[10],因此本研究為超重人群利用HIIT作為健康風(fēng)險管理的重要手段提供了證據(jù)。此外,有氧能力水平與肥胖患者生活質(zhì)量正相關(guān)[11]。在本研究中,HIIT和MICT組運(yùn)動負(fù)荷試驗的力竭時間均增加,提示運(yùn)動耐量得到改善。Hansen等[12]證實,肥胖患者運(yùn)動耐量與全因以及心血管死亡率呈負(fù)相關(guān)?？傊?HIIT組和MICT均可改善中老年2型糖尿病患者有氧能力和運(yùn)動耐量。

身體脂肪尤其是腹部脂肪(包括內(nèi)臟脂肪組織)過度沉積是胰島素抵抗、心血管疾病和死亡率增加的獨(dú)立危險因素,而內(nèi)臟脂肪組織面積/體積的微小差異即可顯著改變風(fēng)險分布[13]。雖然有學(xué)者建議并推薦將HIIT作為肥胖/超重患者體重管理的康復(fù)手段,然而至今尚缺乏有力證據(jù),尤其是針對超重人群的隨機(jī)對照試驗。本研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)過12周HIIT后體重和體脂等參數(shù)均未發(fā)生顯著性改變,而MICT組軀干和android區(qū)域脂肪含量下降,表明HIIT對超重患者身體成分并無明顯益處,傳統(tǒng)MICT仍然是該人群體重管理的主要康復(fù)運(yùn)動方式。

已證實,規(guī)律運(yùn)動能夠?qū)χ井a(chǎn)生益處,即使體重未降低仍可減少內(nèi)臟脂肪含量[3]。有氧運(yùn)動顯著增加激素介導(dǎo)的脂肪分解和隨后的循環(huán)脂肪酸利用率,當(dāng)運(yùn)動強(qiáng)度增加時,工作肌肉中脂肪酸攝取與氧化隨之增加[14]。盡管優(yōu)先減脂的確切機(jī)制尚不清楚,但內(nèi)臟脂肪組織脂解被認(rèn)為對脂解激素的變化尤為敏感[15]。由于HIIT顯著增加兒茶酚胺(腎上腺素和去甲腎上腺素)和生長激素含量[16],從而刺激脂肪分解,似乎暗示HIIT可能對降低內(nèi)臟脂肪有效。然而上述假設(shè)尚缺乏直接證據(jù),結(jié)合本研究結(jié)果我們推測,由于HIIT時脂肪氧化總量較低(明顯低于MICT),因此僅通過HIIT提高脂肪分解和脂肪酸利用率并不一定會顯著增加脂肪酸氧化以及脂肪含量降低。

綜上所述,不同運(yùn)動方式均可提升超重男性青年心肺適能,且兩種方式效果相似,然而僅MICT可改善身體成分,因此超重青年采用不同運(yùn)動方式進(jìn)行體力活動時,HIIT在提升心肺適能方面具有時效性(運(yùn)動時間約為MICT的一半),MICT則是改善身體成分的主要手段。