高强度间歇训练对肥胖女大学生体成分和血脂及空腹胰岛素水平的影响

林 坚，赵红勤，黄雄昂，刘晓林，章 睿



·论著·

高强度间歇训练对肥胖女大学生体成分和血脂及空腹胰岛素水平的影响

林 坚，赵红勤，黄雄昂，刘晓林，章 睿

310013 浙江省杭州市，浙江医院康复医学科(林坚，黄雄昂，刘晓林，章睿)；浙江旅游职业学院基础部(赵红勤)

【摘要】目的观察高强度间歇训练(HIIT)对肥胖女大学生体成分、血脂和空腹胰岛素(FIN)水平的影响。方法2015年1—6月选取浙江旅游职业学院符合纳入与排除标准的在校肥胖女大学生36例为研究对象。按研究对象体质指数(BMI)从小到大进行排序，先以4例为1层(共分为9层)，采用随机数字表法将每层研究对象分为运动组和对照组，最终每组纳入18例。两组均给予自我运动锻炼宣教，运动组在此基础上给予集中的HIIT。于试验开始前1周及试验结束后1周检测研究对象体成分指标〔体质量、体质指数(BMI)、体脂肪、体脂百分比、内脏脂肪、去脂体质量、静息代谢率、腹围、臀围〕、血脂〔三酰甘油(TG)、总胆固醇(TC)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)〕水平、FIN水平。结果运动组试验后体质量、BMI、体脂肪、体脂百分比、腹围小于对照组，去脂体质量、静息代谢率大于对照组(P<0.05)。运动组试验后体质量、BMI、体脂肪、体脂百分比、腹围小于试验前，去脂体质量、静息代谢率大于试验前(P<0.05)。运动组试验后HDL-C水平高于对照组，LDL-C、FIN水平低于对照组(P<0.05)。运动组试验后HDL-C水平高于试验前，LDL-C、FIN水平低于试验前(P<0.05)。结论HIIT可以降低肥胖女大学生体脂含量，增加静息代谢率，同时改善血脂和FIN水平，对改善肥胖女大学生的健康水平有积极影响。

【关键词】运动(Exercise)；高强度间歇训练；肥胖；身体成分；血脂；胰岛素；女大学生

林坚，赵红勤，黄雄昂，等.高强度间歇训练对肥胖女大学生体成分和血脂及空腹胰岛素水平的影响[J].中国全科医学，2016，19(18)：2139-2144.[www.chinagp.net]

Lin J,Zhao HQ,Huang XA,et al.Effect of high intensity interval training on the body composition,blood lipid and fasting insulin level of obese female college students[J].Chinese General Practice，2016，19(18)：2139-2144.

近年来，我国人口的肥胖发生率不断上升，2012年的数据显示，全国18岁及以上成人超重率为30.1%，肥胖率为11.9%，6～17岁儿童青少年超重率为9.6%，肥胖率为6.4%[1]。肥胖不仅给生活带来不便，还影响青少年生长发育、智力、生理、身心健康，可引起成年高血压、冠心病、糖尿病、脂肪肝、胆囊疾病等多种并发症[2-3]。大量研究证实，规律的、持续的有氧运动有利于改善青少年的肥胖状况，减少体脂比例，调节血脂、血糖代谢[4-5]。但肥胖的青少年运动耐量较低，难以进行高频的、持续的、长时间的运动锻炼，因此高强度间歇训练(high intensity interval training，HIIT)因其运动频率低、运动时间短、运动效率高等特性成为容易被学生接受的有效运动方式[6]。为此，本研究通过对肥胖女大学生进行12周的HIIT，来观察其对肥胖女大学生体成分、血脂、空腹胰岛素(FIN)水平的影响。

1对象与方法

1.1纳入与排除标准纳入标准：(1)符合2003年中国卫生部疾病控制司公布的《中国成人超重和肥胖症预防控制指南》中肥胖的标准，即体质指数(BMI)≥28.0 kg/m2[7]；(2)经运动安全评估确认可在监护下进行HIIT[8]。排除标准：(1)严重心、肺、脑及肝肾功能损伤等疾病；(2)糖尿病。

1.2研究对象2015年1—6月选取浙江旅游职业学院符合纳入与排除标准的在校肥胖女大学生36例为研究对象。年龄18～23岁，平均年龄(20.2±2.1)岁。按研究对象BMI从小到大进行排序，先以4例为1层(共分为9层)后，采用随机数字表法将每层研究对象分为运动组和对照组，最终每组纳入18例。本研究经浙江医院伦理委员会审查通过。所有研究对象签署知情同意书。

1.3方法1.3.1试验方法所有研究对象在校内统一住宿，在食堂就餐，进行常规日常学习和课外活动，并给予自我运动锻炼宣教。运动组在此基础上给予集中的HIIT。HIIT之前，采用改良Bruce运动平板试验方案对所有研究对象进行心肺联合运动试验，具体为：0级1.6 km/h、5%坡度，Ⅰ级2.7 km/h、10%坡度，Ⅱ级4.0 km/h、12%坡度，Ⅲ级5.4 km/h、14%坡度，Ⅳ级6.7 km/h、16%坡度，Ⅴ级8.1 km/h、18%坡度，Ⅵ级9.4 km/h、20%坡度，Ⅶ级l0.8 km/h、22%坡度，Ⅷ级12.1 km/h、24%坡度；

本研究创新点：

肥胖已经成为一项重大健康问题，在青少年中的发病率也逐年升高，运动被认为是有效解决肥胖问题的手段之一，但对肥胖人群而言，特别是女性肥胖人群，由于其体质量大，能量贮备相对不足，因此对传统的以减脂为目的的持续性运动常难以耐受而拒绝运动，而且由于较低的运动量对机体的刺激不足，难以达到减脂作用。本研究采用高强度间歇训练(HIIT)对肥胖女大学生进行运动干预，可以减少单次运动时间和运动频率，提高了运动效率，同时因为给予较高的运动强度，不仅提高了有氧运动能力，同时给予肌肉充分的刺激在一定程度上纠正了肥胖女大学生的体成分、血脂、胰岛素水平的异常，改善了代谢状况。因此，本研究认为，HIIT可以作为一项有效的训练手段应用于肥胖女大学生。

各级均运动3 min[9]。获取研究对象最大心率(HRmax)。HIIT方法参考Tjønna等[10]对肥胖青少年设计的方案：研究对象进行热身活动5 min(主要为低强度的动态牵伸运动)，然后在运动平板上以90% HRmax强度运动4 min，70% HRmax强度运动3 min，重复4组，结束后进行5 min整理运动。每周训练2次为1个阶段，共12个阶段即12周。

1.3.2检测体成分指标于试验开始前1周及试验结束后1周检测研究对象体成分指标〔体质量、BMI、体脂肪、体脂百分比、内脏脂肪、去脂体质量、静息代谢率、腹围、臀围〕，检测前1 d的饮食摄入及体力活动参照美国运动医学协会(American College of Sports Medicine，ACSM)要求执行[11]。采用韩国InBody720人体成分分析仪检测体质量、BMI、体脂肪、体脂百分比、内脏脂肪、去脂体质量、静息代谢率；采用带有橡皮线的布带尺测量腹围、臀围。

1.3.3检测血脂、FIN水平试验开始前1周及试验结束后1周于清晨采集研究对象空腹肘静脉血5 ml，室温静置30 min，以3 000 r/min离心10 min(离心半径12 cm)，提取血清，采用全自动生化分析仪氧化酶法检测血脂〔三酰甘油(TG)、总胆固醇(TC)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)〕水平，采用放射免疫法检测FIN水平。

2结果

2.1两组一般资料比较运动组平均年龄为(20.1±2.0)岁，身高为(159.3±6.5)cm；对照组平均年龄为(20.3±2.2)岁，身高为(157.7±6.9)cm。两组年龄、身高比较，差异无统计学意义(t=0.285、0.895，P=0.779、0.383)。

2.2两组试验前后体成分指标比较两组试验前体质量、BMI、体脂肪、体脂百分比、内脏脂肪、去脂体质量、静息代谢率、腹围、臀围及试验后内脏脂肪、臀围比较，差异无统计学意义(P>0.05)；运动组试验后体质量、BMI、体脂肪、体脂百分比、腹围小于对照组，去脂体质量、静息代谢率大于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)。运动组试验后体质量、BMI、体脂肪、体脂百分比、腹围小于试验前，去脂体质量、静息代谢率大于试验前，差异有统计学意义(P<0.05，见表1)。

2.3两组试验前后、血脂、FIN水平比较两组试验前TG、TC、HDL-C、LDL-C、FIN水平及试验后TG、TC水平比较，差异无统计学意义(P>0.05)；运动组试验后HDL-C水平高于对照组，LDL-C、FIN水平低于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)。运动组试验后HDL-C水平高于试验前，LDL-C、FIN水平低于试验前，差异有统计学意义(P<0.05，见表2)。

3讨论

肥胖常与高血压、高脂血症、2型糖尿病、冠心病等相关内分泌疾病同时存在、相互影响，1999年WHO统一将这些与代谢异常有关的疾病定义为代谢综合征(metabolicsyndrome，MS)[11]。大量研究证实，MS共同的发病基础是胰岛素抵抗(IR)，而运动对预防和逆转IR、控制MS的发生发展有重要作用[12]。本研究对肥胖女大学生这一特定人群的运动减肥方法进行研究，不仅是为了寻找更适合减轻体质量的运动方式，更是为了通过运动干预，预防和逆转MS的发生和发展，提高女大学生健康水平。

目前，大量文献报道，运动对不同年龄段肥胖人群均有很好的减肥效果，对代谢异常有明显的改善作用[13-14]。在肥胖人群的运动方案选择上，现有研究更倾向于采用中低强度有氧运动进行干预，可以使肥胖患者体脂肪、体脂百分比、BMI下降[15-16]，但是，中低强度有氧运动持续时间较长、运动节奏单调，大多数肥胖人群难以坚持。近年来，对HIIT的减肥作用有一些报道，运动形式均为跑步或蹬骑功率车，最低的干预强度达到85%摄氧量峰值(VO2peak)，有些采用了全力冲刺的无氧运动强度，每次锻炼时间最长不超过25 min(包括间歇时间，但不包括热身和整理活动时间)，每周训练2～5 d，干预周期2～13周，最后均有不同程度的减肥效果[17-22]。

表1　两组试验前后体成分指标比较±s)

注：BMI=体质指数；与试验前比较，aP<0.05

表2　两组试验前后血脂、FIN水平比较±s)

注：TG=三酰甘油，TC=总胆固醇，HDL-C=高密度脂蛋白胆固醇，LDL-C=低密度脂蛋白胆固醇，FIN=空腹胰岛素；与试验前比较，aP<0.05

本研究以90% HRmax、70% HRmax强度间歇运动的方式进行干预，结果显示，运动组试验后体质量、BMI、体脂肪、体脂百分比、腹围小于对照组，运动组试验后体质量、BMI、体脂肪、体脂百分比、腹围小于试验前。从一定程度上证明了HIIT可以促进体内脂肪代谢，同体脂肪相比，内脏脂肪的减少不明显，和同类研究相比[23]，结果有所不同，可能和内脏脂肪本身占体质量比例较小、较易受测量误差影响有关。在不同的运动试验中，不同的运动方式对去脂体质量的影响不同[23-24]。本研究结果显示，运动组试验后去脂体质量大于对照组及本组试验前，而其中主要改变因素是肌肉质量，因此同有氧训练相比[24]，本研究结果在一定程度上表明HIIT对肌肉的刺激作用能达到一定抗阻训练的效果。有研究证明，肌肉质量的增加有助于提高静息代谢率，从而有助于减肥[25]。本研究中运动组试验后静息代谢率大于对照组及本组试验前，也进一步证实了HIIT增加肌肉质量，提高静息代谢率是产生减肥效果的机制之一。

肥胖患者常会出现脂类代谢紊乱，持久的体育运动可降低TG、LDL-C水平，同时提高HDL-C水平，这有助于改善患者体内血脂代谢[26]127-135。目前认为，运动对肥胖患者TC水平的影响取决于运动前TC水平和运动时间[26]305-307。本研究结果显示，两组试验前、试验后TG、TC水平均无差异，且同组试验前后也无差异，与Ben等[27]研究结果基本一致，可能与运动时间相对较短有关。有研究显示，HDL-C水平受运动量及运动强度影响[28]。此前也有报道，运动后HDL-C水平下降[29-30]。但本研究结果显示，运动组试验后HDL-C水平高于对照组及本组试验前，运动组试验后LDL-C水平低于对照组及本组试验前，与常规有氧训练的研究结果一致[31]。

在肥胖青少年中，过少的运动和过多的热量摄入导致机体对血糖的利用率下降，机体胰岛B细胞必须不断增加胰岛素的分泌来增加对血糖的转运和利用，进而保持血糖水平的稳定，但是由此带来的高水平FIN会刺激靶器官，损伤血管内皮细胞及各个靶细胞，导致青少年出现早期动脉硬化症状、青少年高血压、肥胖加重(尤其为中心型肥胖)等各种疾病[32]，因此及时降低肥胖青少年FIN水平对保护其健康有重要意义。目前，降低FIN水平最有效的途径是运动，比较明确的机制有两个：一是运动直接利用血糖，减少FIN分泌，但是其作用时间短，没有持续降糖、降FIN水平的作用；另一途径是运动刺激机体骨骼肌细胞膜表面葡萄糖转运蛋白4(GLUT4)表达及转位活性，提高FIN携糖转运进入肌细胞贮藏的效率，提高FIN敏感性，从而降低血糖，抑制FIN的过度分泌。一项运动对超重韩国青少年FIN敏感性影响的随机对照试验显示，与单纯饮食控制相比，无论有氧运动还是抗阻运动对FIN敏感性的改善均较好[33]。本研究结果显示，运动组试验后FIN水平低于对照组及本组试验前，提示HIIT能有效降低肥胖女生FIN水平。无论有氧运动还是抗阻运动均能降低FIN水平，但均要求有较高的运动强度[34]。对肥胖女生而言，由于其体质量大，能量贮备相对不足，因此对传统的以减脂为目的的持续性运动常难以耐受而拒绝运动，而且由于较低的运动量对机体的刺激不足，难以达到减脂降糖的作用[35]，常使肥胖学生因为看不到运动的成效而丧失信心。Metcalf等[36]一项持续6～19年的观察研究指出，如果没有足够的运动强度，其调节FIN水平、改善IR的作用会明显减弱甚至消失，因此建议要间歇性地进行足够强度的运动，以保持运动带来的有益作用。HIIT既保证了高强度运动对机体作用的有效性，又因其间歇性保证了学生对大运动量的耐受程度，是非常适合肥胖学生的运动训练模式[37]。

目前，有不少关于HIIT对不同人群健身效果的研究[38]，其中HIIT方案的设定不尽相同，不同方案之间训练效果的评价研究还不充分，本研究以青年肥胖女性为研究对象，研究结果无法代表男性及不同年龄段的其他人群，同时，本研究HIIT方案是否为最佳，还需要进一步试验筛选及证实；另外，HIIT对减肥的远期效果及停止训练后减肥效果的维持亦有待进一步研究。

综上所述，HIIT可以降低肥胖女大学生体脂含量，增加静息代谢率，同时改善血脂和FIN水平，不仅是有效的减肥方法，而且可以很好地纠正代谢异常状况，对改善肥胖女大学生的健康水平有积极影响。

作者贡献：林坚进行试验设计与实施、资料收集整理、撰写论文、成文并对文章负责；赵红勤、黄雄昂、刘晓林、章睿进行试验实施、评估、资料收集；林坚进行质量控制及审校。

本文无利益冲突。

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(本文编辑:崔丽红)

Effect of High Intensity Interval Training on the Body Composition,Blood Lipid and Fasting Insulin Level of Obese Female College Students

LINJian,ZHAOHong-qin,HUANGXiong-ang,etal.

DepartmentofPhysicalMedicineandRehabilitation,ZhejiangHospital,Hangzhou310013,China

【Abstract】ObjectiveTo observe the effect of high intensity interval training(HIIT) on the body composition,blood lipid and fasting insulin(FIN) level of obese female college students.MethodsFrom January to June 2015,we recruited 36 obese female college students who accorded with inclusion and exclusion criteria from Tourism College of Zhejiang.The subjects were ranked according to BMI from low to high,and were divided into nine levels with 4 subjects in each level.Using random number table method,we divided the subjects into exercise group(n=18) and control group(n=18).The two groups both did exercise and education by themselves,and exercise group was also given centralized HIIT.One week before trial and one week after trial,we detected the body composition indexes(body mass,BMI,body fat,percentage of body fat,visceral fat,free fat body weight,resting metabolic rate,abdominal girth and hipline),blood lipid(TG,TC,HDL-C and LDL-C) and FIN level of the subjects.ResultsExercise group had lower body mass,BMI,body fat,percentage of body fat and abdominal girth,and higher free fat body weight and resting metabolic rate than control group(P<0.05).Exercise group had lower body mass,BMI,body fat,percentage of body fat and abdominal girth,and higher free fat body weight and resting metabolic rate after trial than those before trial(P<0.05).After trial,exercise group was higher in HDL-C level and lower in LDL-C and FIN levels than control group(P<0.05).Exercise group had higher HDL-C level and lower LDL-C and FIN levels after trial than those before trial(P<0.05).ConclusionHIIT can reduce the body fat of obese female college students,increase their resting metabolic rate,better blood lipid and FIN level,which has a positive effect on the health level of obese female college students.

【Key words】Exercise;High intensity interval training;Obesity;Body composition;Blood lipid;Insulin;Female college student

基金项目：2015浙江省省级公益技术应用研究社会发展项目(2015C33184)

通信作者：林坚，310013 浙江省杭州市，浙江医院康复医学科；E-mail：drlinjian@126.com

【中图分类号】R 589.25

【文献标识码】A

doi：10.3969/j.issn.1007-9572.2016.18.006

(收稿日期:2016-03-06；修回日期:2016-05-06)