大强度的无氧间歇练习、有氧耐力练习及其组合练习的次序对恢复期心脏自主神经功能的影响

胡斐，徐盛嘉，沈铭彬，向奎金，黄强年，田东，马继政*

大强度间歇练习、持续性有氧耐力练习以及力量练习，均可诱导机体产生积极适应，促进大众健康和体适能水平。不同运动方式的大强度间歇练习对身体成分变化产生积极影响[1]，相比于传统持续性低强度有氧耐力练习，大强度间歇练习更有利于促进心肺适能[2]；规律的有氧耐力练习同样可以增加体适能水平，以及提高安静状态和运动后的心脏自主神经功能，降低心血管疾病的风险[3,4]。前期研究业已表明，不同力量练习方案均可诱导产生精确的心脏自主神经系统应答[5]。

当前，评估不同运动形式对心脏自主神经功能的影响，通常采用基于RR间期的心率变异（Heart rate Variability，HRV）和心率恢复（Heart Rate Recovery，HRR）进行间接定量和精确评定[5～7]。此外，在日常训练、大众健身中普遍采用多种组合练习[8]，而在前期研究中发现，组合练习次序（力量和耐力练习）可能影响力量收益[9]。研究显示，大强度（≥85%HRmax）的持续有氧耐力练习和间歇练习均可提高最大摄氧量和改善心肺耐力，广泛用于高水平运动员和临床实践[8,10,11]，但大强度的无氧间歇和有氧耐力组合练习顺序对恢复期心自主神经功能的影响以及与单一的耐力练习（大强度的无氧间歇练习和持续性有氧练习）对恢复期心自主神经功能的影响是否存在差异，目前尚不明确。因此，本研究评定大强度的无氧间歇练习、有氧耐力练习及其组合练习的次序对恢复期心脏自主神经功能的影响，为全民健身训练处方的制定和日常训练监控提供一定依据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

研究对象为15名健康男性学员，年龄：（21.23±2.09）岁；身高：（176.18±3.53）cm；体重：（69.91±5.21）kg；体指数：（22.51±1.26）kg/m2，平均训练年限1年。受试者经询问病史、查体、心电图及超声心动图等检查均未发现有器质性心脏病者，无吸烟史和酗酒史，有规律参加锻炼（每周锻炼不少于4次），排除超重或偏瘦的学员，排除标准为体指数（BMI，体重/身高2）：BMI＜18.5或BMI＞24.0。

1.2 研究方法

1.2.1 测试方案

研究采用随机交互的设计，受试人员需完成4个不同的运动测试。无氧间歇练习（Snaerobic Exercise，ANA）、有氧耐力练习（Aerobic Exercise，AER）和无氧间歇与有氧耐力组合练习（Concurrent Anaerobic and Aerobic Exercise）。每次测试时间间隔不少于3 d，确保受试人员充分恢复，期间禁止剧烈运动。

利用Polar team2团队心率仪（博能公司，Fin land）记录RR间期，包括10 min安静状态，整个运动期间，运动后恢复期20 min安静状态。通过Polar team软件导出数据，并利用Firstbeat SPORTS系统（version 4.4.0.2,Firstbeat Technologies Ltd.,Jyväskylä,Finland）进行分析，数据采集的时间为安静状态后5 min（5～10 min），恢复期20 min。室外温度为36～38℃，湿度为22%～39%。

1.2.2 运动方案

1.2.2 .1无氧间歇练习（ANA）

受试者完成一般准备活动后，进行3组600 m全速跑练习（主要以无氧代谢为主），组间休息5 min，600 m运动时间平均为（111.32±2.37）s。

1.2.2 .2有氧耐力练习（AER）

受试者完成一般准备活动后，进行30 min持续有氧耐力练习，总持续运动距离平均为（6.92±1.58）km。

1.2.2 .3无氧间歇和有氧耐力组合练习

受试者完成一般准备活动后，分别进行两次组合训练练习方案，无氧间歇练习+有氧耐力练习（ANA+AER）和有氧耐力练习+无氧间歇练习（AER+ANA），有氧耐力和无氧间歇组合练习组间休息15 min，无氧间歇和有氧耐力练习同上。两次组合练习总持续时间平均分别为（60.49±4.07）min和（60.23±3.88）min。

1.2.3 研究指标

研究指标为心率（Heart Rate，HR）和心率变异（Heart Rate Variability，HRV）的时域指标和频域指标。时域指标包括全程相邻NN间期之差的均方根值（Root of the Mean Squared Successive Differences of in RR Intervals，RMSSD），单位为ms；全部NN间期的标准差（the Mean Standard Eeviation of RR Inter vals，SDNN）。频域指标包括低频（Low Frequency，LF），单位为ms2，频谱范围：0.04～0.15 Hz；高频（High Frequency，HF），单位为ms2，频谱范围：0.15～0.40 Hz以及LF/HF比率。以及其他的定量参数包括：运动后的过氧消耗值（Excess Post-Exercise Oxygen Consumption，EPOC）和运动冲量（Training Impulse，TRIMP），可定量反映运动强度和运动总量。

1.3 统计学方法

绘图采用GraphPad Prism5。数据以均数±标准差表示。数据采用SPSS17.0统计软件处理，进行方差齐性检验，并采用单因素方差（One-Way ANOVA）进行多组分析，组间差异采用Post-hoc检验，数据前后比较采用配对T检验，显著水平定为P＜0.05。

2 结果

2.1 大强度的无氧间歇练习、有氧耐力练习及其组合练习运动中HR的变化

与安静状态相比，4个运动整体上HR均值均显著增加（P＜0.05）。整体上无氧间歇和有氧组合练习HR均显著低于单一的无氧间歇练习和有氧练习（P＜0.05），但组合练习的次序间不存在差异（P＞0.05）（图1A），表明组合练习运动负荷相同。此外，运动中组合练习的次序间HR不存在差异（图1B），且与单一的无氧间歇练习和有氧耐力练习无显著差异（P＞0.05）（图1），表明4个练习运动强度相同，ANA+AER中无氧练习和有氧耐力练习HR分别（185.29±10.59）次/分和（179.40±8.40）次/分，AER+ANA中无氧练习和有氧耐力练习HR分别为（184.15±9.20）次/分和（180.17±11.39）次/分，均为大强度运动[10,11]。

图1 不同运动方案运动中HR的变化Figure 1 Changes of HR during the Various Exercises

2.2 大强度的无氧间歇练习、有氧耐力练习及其组合练习EPOC和TRIMP指标的变化

与安静状态相比，4个运动整体上EPOC和TRIMP均值均显著增加（P＜0.05）（图2）；与单一的无氧间歇练习和有氧耐力练习相比，组合练习EPOC和TRIMP均值均显著增加（P＜0.05）（图2）；单一的有氧耐力练习EPOC和TRIMP均值显著高于单一的无氧间歇练习（P＜0.05）（图2）；但组合练习次序间无显著差异（P＞0.05），表明内部负荷和运动强度相同。

图2 不同运动方案EPOC（A）和TRIMP（B）值变化Figure 2 Changes of EPOC（A）and TRIMP（B）during the Different Exercises

2.3 大强度的无氧间歇练习、有氧耐力练习及其组合练习恢复期HR和HRV的变化

2.3.1 大强度的无氧间歇练习、有氧耐力练习及其组合练习恢复期HR和HRV时域指标的变化

不同运动方案练习后，早期恢复阶段（0～5 min）HR均值均迅速回落，并且随着恢复时间增加（0～20 min），HR均值有显著降低的趋势（P＜0.05），但仍显著高于静息HR均值（P＜0.05）（图3A），提示恢复期20 min内HR仍未完全恢复。此外，在同一恢复期阶段，不同运动方案之间HR均值不存在组间差异（P＞0.05）；不同运动方案练习后，RMSSD、SDNN和SDNN/HR均值均显著低于安静水平（P＜0.05）（图3B、C、D），随着恢复时间延长（0～20 min），RMSSD、SDNN和SDNN/HR均值在恢复期阶段均无显著差异（P＞0.05），同样的，在同一恢复期阶段内，不同运动方案之间RMSSD、SDNN和SDNN/HR均值不存在组间差异（P＞0.05）（图3），表明大强度的无氧间歇练习、有氧耐力练习及其组合练习的次序不影响运动后恢复期心脏自主神经功能的应答。

图3 不同运动方案练习后恢复期HR和HRV时域指标的变化（A，HR；B，RMSSD；C，SDNN；D，SDNN/HR）Figure 3 Changes of HR and HRV Time Domain Indices during the Recovery Time（A.HR；B.RMSSD；C.SDNN；D.SDNN/HR）

2.3.2 大强度的无氧间歇练习、有氧耐力练习及其组合练习恢复期HRV频域指标的变化

与安静状态相比，不同运动方案练习后，恢复期阶段（0～20 min）HF和LF均值均显著降低（P＜0.05），但随着恢复时间的增加，HF和LF均值均有增加趋势，但无显著差异（P＞0.05）；在15～20min恢复期阶段，HF和LF均值均显著高于0～5 min、5～10 min和10～15 min恢复期均值；在同一恢复期阶段内，不同运动方案之间HF和LF均值不存在组间差异（P＞0.05）（图4A、B）。

不同运动方案练习后，在恢复期阶段（0～20 min）LF/HF均值均显著高于安静状态（P＜0.05）（图4C）；与0～5 min恢复期相比，10～15 min和15～20 min恢复期LF/HF均值均显著增加（P＜0.05）；15～20 min恢复期LF/HF均值均显著高于5～10 min和5～10 min恢复期均值（P＜0.05）。此外，在同一恢复期阶段内，不同运动方案之间LF/HF均值不存在组间差异（P＞0.05）。同样表明大强度的无氧间歇练习、有氧耐力练习及其组合练习的次序不影响运动后恢复期心脏自主神经的调节。

图4 不同运动方案练习后恢复期心率变异性频域指标的变化（A，HF；B，LF；C，LF/HF）Figure 4 Changes of HRV Frequency Domain Indices during the Recovery Period after the Different Exercises（A.HF；B.LF；C.LF/HF）

3 分析讨论

本研究通过HRV以及HRR评定单一的大强度无氧间歇练习和有氧耐力练习以及大强度的无氧间歇和有氧耐力练习的组合练习次序对恢复期心脏自主神经功能的影响。本研究结果显示，单一的大强度无氧间歇练习和持续性有氧耐力练习后，HR和HRV指标在同一恢复期阶段（0～20 min）的变化与组合练习相似，并且在既定的运动强度和负荷情况下，不同组合练习次序的运动方案在整个恢复期阶段，分别代表交感神经活性（SDNN和LF）、副交感神经活性（RMSSD、SDNN/HR和HF）以及代表交感神经和副交感神经系统平衡能力（LF/HF）的HRV指标变化基本一致。因此，大强度无氧间歇练习、有氧练习及其组合练习的次序，并不影响20 min恢复期心脏自主神经功能的调节。结果提示，耐力运动后恢复期心脏自主神经功能的调整可能不具有运动形式依赖性。

运动诱导机体在恢复期产生应答，通过无创技术监控HRV和HRR的变化，间接评定心脏自主神经功能[6]。运动诱导自主神经张力产生动态变化，并且交感神经保持激活状态以及较低且稳定的副交感神经调节，维持机体运动中及运动后的恢复[6]。研究认为，不同运动方案的差异（如力量练习和耐力练习），同样影响运动中及运动后心脏自主神经功能的调节。前期研究发现，3种不同力量练习方案，均可诱导心自主神经功能在运动中和运动后产生特异性调整，而即使在进行高强度练习期间，副交感神经并没有完全撤离[12]。在早期恢复阶段，运动后即刻副交感神经再激活，并且在恢复期4～10 min内保持相对恒定。

一般认为，运动后HR下降的主要原因与副交感神经活性的重新激活、交感活性恢复有关[6]。停止运动后，中枢指令、运动性压力反射传入（机械敏感性）的中断，HR迅速恢复[5～7]。本研究结果显示，大强度的无氧间歇练习和有氧耐力练习的组合练习次序，并不影响运动后恢复期心自主神经功能的调节，其HRV变化与相同强度的无氧间歇练习和持续有氧耐力练习变化相似。而Mourot等认为，间歇运动的心自主神经功能在运动后即刻恢复期更为缓慢，即使间歇练习和持续练习的运动总量相同，但持续有氧耐力练习运动强度（通气阈强度运动）高于间歇练习运动强度[13]。此外，Gladwell等研究结果显示，进行20 min大强度恒定负荷的有氧耐力运动（血乳酸浓度为4 mmol/L），副交感神经再激活并恢复至基础水平至少需要30 min[14]。

另外，本研究显示，在恢复阶段的早期（0～20 min），LF/HF持续增加，表明恢复期仍是交感神经调节占主导，研究推测可能与运动诱导机体代谢应激增加有关，需要更长的恢复时间。Pober等进行一次性运动实验，结果发现运动后24 h，迷走神经调节逐渐占主导，交感神经活性被抑制[15]。Mourot等发现，大强度持续练习和间歇练习均在恢复期60 min，LF/HF和LFnu显著降低，PT、PHF和RMSSD略有增加，提示副交感神经调节逐渐占优[13]。但也有研究认为，进行大强度无氧间歇练习（Wingate测试）和持续性有氧耐力练习，心自主神经功能在运动后2 h已完全恢复。这可能与运动方式、运动强度、持续时间以及个体差异等有关。本研究结果中，早期恢复阶段，单一的大强度无氧间歇练习、有氧耐力练习以及其组合练习次序均不影响心脏自主神经功能恢复，而不同的练习强度或更长的恢复时间（≥20 min）以及机体代谢变化等对恢复期心自主神经功能的影响并不清楚，有待进一步研究。

4 结论

在早期恢复阶段（0～20 min），大强度无氧间歇练习、有氧练习及其组合练习，运动后HRV变化趋于一致，提示耐力运动后心自主神经功能的调整可能不具有运动形式依赖性。此外，大强度无氧间歇和有氧耐力的组合练习次序不影响运动后恢复期心脏自主功能的调节；恢复期20 min，交感活性仍处于较高水平。

[1]Nybo L.,Sundstrup E.,Jakobsen M.D.,et al.High-in tensity training versus traditional exercise interventions for promoting health[J].Med.Sci.Sports Exerc.,2010,42（10）:1951-1958.

[2]Cipryan L.,Vala R.Cardiac autonomic regulation after continuousand intermittentmaximalexercise interventions[J].J.Sports Med.Phys.Fitness,2015,55（5）:495-505.

[3]Gibala M.J.,Little J.P.,van Essen M.,et al.Shortterm sprint interval versus traditional endurance training:similar initial adaptations in human skeletal muscle and exercise performance[J].J Physiol,2006,575:901.

[4]Buchheit M.,Millet G.P.,Parisy A.,et al.Supramaximal Training and Postexercise Parasympathetic Reactivation in Adolescents[J].Med.Sci.Sports Exerc.,2008,40（2）:362-371.

[5]于文兵,高丽丽,李天义,等.三种力量训练方案对健康青年心脏自主神经功能的影响[J].中国康复医学杂志,2017,32（5）:548-553.

[6]Fisher J.P.,Young C.N.,Fadel P.J.Autonomic adjustments to exercise in humans[J].Compr.Physiol.,2015,5（2）:475-512.

[7]胡斐,王金之,黄佩玲,等.不同负重量站立30min对健康青年心脏自主神经功能的影响[J].中国应用生理学杂志,2017,33（2）:193-196.

[8]马继政,张仁祥,谷波,等.大强度间歇训练研究与进展[J].南京体育学院学报（自然科学版）,2013,12（4）:8-14.

[9]马继政,牛洁,田东,等.力量和耐力组合训练生物分子适应机制及现实应用[J].河北体育学院学报,2015,29（2）:61-66.

[10]Kemi O.J.,Wisloff U.High-intensity aerobic exercise training improves the heart in health and disease[J].J.Cardiopulm Rehabil.Prev.,2010,30（1）:2-11.

[11]Moholdt T.,Madssen E.,Rognmo.,et al.The higher the better?Interval training intensity in coronary heart disease[J].J.Sci.Med.Sport,2014,17（5）:506-510.

[12]Kannankeril P.J.,Le F.K.,Kadish A.H.,et al.Parasympathetic effects on heart rate recovery after exercise[J].J.Invest Med.,2004,52（6）:394-401.

[13]Mourot L.,Bouhaddi M.,Tordi N.,et al.Short-and longterm effects of a single bout of exercise on heart rate variability:comparison between constant and interval training exercises[J].Eur.J.Appl.Physiol,2004,92（4-5）:508-17.

[14]Gladwell V.F.,Sandercock G.R.,Birch S.L.Cardiac vagal activity following three intensities of exercise in humans[J].Clin.Physiol.Funct.Imaging,2010,30（1）:17-22.

[15]Pober D.M.,Braun B.,Freedson P.S.Effects of a single bout of exercise on resting heart rate variability[J].Med.Sci.Sports Exerc.,2004,36（7）:1140-1148.