高强度间歇训练对肥胖女性部分生理指标干预效果的研究进展

蔡 霞，鲍善军，常 硕，牛永捷

（武汉体育学院 研究生院，湖北 武汉 430079）

高强度间歇训练（HIIT）强调重复进行高强度运动，以低强度运动或完全休息作为衔接，尽管提出了短时间、快速的要求，但是没有完全固定的模式。近几年，高强度间歇训练逐渐在大众健身和竞技体育训练领域流行，其训练效果得到广泛关注和研究［1］。竞技体育中尤其关注高水平运动员进行HIIT采用的模式、强度包括针对不同项目产生的训练效果；大众健身中HIIT的运用主要考虑不同人群的训练效应，不仅能提高健康人群的身体素质，更多的考虑如何对特殊人群产生良好适应；随着对高强度间歇效益的认可，目前的研究热点也集中在临床应用，HIIT作为一种辅助干预手段应用于精神疾病和肥胖症的临床治疗中且效果显著。以往研究中已经证明HIIT能在短时间内提高有氧能力、心肺功能、运动耐力；短时间高强度训练与长时间中小强度训练相比，增强有氧运动能力、骨骼肌氧化代谢和脂肪代谢等方面能有相当的效果，并且能有效增强无氧运动能力，正因为其在减脂减重、提高心脏功能方面的效益较高，对调控糖脂改善代谢等方面具有积极作用，期望HIIT能够作为肥胖人群、癌症和糖尿病等各种慢性病患者的运动处方之一［2-5］。肥胖女性身体健康在临床研究和大众健身领域都有较高的关注度，本文以期通过总结近10年国内外关于HIIT对肥胖/超重女性生理因素产生影响的研究，掌握运动干预对肥胖人群影响目前较新的研究动态，查找深入与生理生化指标影响相关的科研热点，为国内学者进行HIIT与肥胖人群研究提供理论依据和干预研究的运动方案设计提供借鉴。

1 高强度间歇训练的概念

国内关于间歇训练法理论与HIIT其实有着明显的区别，传统间歇训练法对动作结构、训练强度和间歇时间有着严格的控制，主要通过心率监测训练效果，注重提升人体心脏功能和不同代谢系统的功能能力［6］。HIIT到目前并没有得到完全一致的定义和概念，总的来说HIIT是一种短时间内进行的全力、快速、爆发式锻炼的训练方法［7］。由于没有明确的时间和强度要求，这也使得研究者在HIIT的研究中更为关注不同模式下的训练效果。以往研究对高强度间歇训练的定义整理如表1。

表1 关于高强度间歇训练的定义

2 肥胖与HIIT的相关研究

2.1 MICT与HIIT在肥胖人群中的对比研究

肥胖已然成为了全球公共卫生问题，超重或肥胖与心血管疾病甚至死亡的相关性不断升高，是导致代谢紊乱、Ⅱ型糖尿病等慢性疾病的主要危险因素。对超重/肥胖影响的研究在过往热衷于探讨高强度间歇训练（HIIT）与中等强度间歇训练（MIIT）、中等强度连续训练（MICT）相比减脂是否更具优势，以往研究整理见表2。

表2 高强度间歇训练与肥胖人群的研究

之前国内外传统观点认为MICT更能有效减脂减重，Viana［14］等对肥胖人群进行研究发现MICT降低体脂的效果好于HIIT组。然而近年来的研究开始关注HIIT等不同模式的训练对肥胖人群身体成分、心理感受以及神经反应的影响，目前研究已经充分证明高强度间歇训练可能对健康决定因素产生更积极的影响。Wewege［15］对比中强度持续训练（MICT）和高强度间歇训练（HIIT）对改善18～45岁肥胖/超重成年人身体成分的效果研究中表示短期的中等到高强度的运动训练能够适度改善肥胖个体身体状况，即便没有明显的体重变化；研究平均为每周3次的10周训练，结果显示HIIT和MICT均导致全身脂肪质量和腰围显著降低（p＜0.05），并且二者在任何身体成分测量中显示出非显著差异的有效性，能够引导身体成分产生积极效应；不过HIIT需要的训练时间较MICT减少了40%，是更为高效的训练方式。

2.2 HIIT在肥胖女性人群中的应用研究

通过体育活动提高身体健康、改善体成分、增强机体代谢的观点如今已被大众接受，尤其近年来HIIT在大众健身训练中成为热点，国内外有关高强度间歇训练的研究也已经从运动科学发展到临床医学及应用。整理大量文献发现HIIT对女性人群包括慢性疾病患者（超重/肥胖、心血管疾病、癌症、Ⅱ型糖尿病患者、代谢综合症）的研究增多，并且不再局限于HIIT的减脂减重效果，更多的开始关注不同模式的间歇训练与HIIT相比，在体成分、血压、心肺适能、血脂、慢性炎症细胞、胰岛素水平、血糖、胰岛素抵抗等方面的影响研究。本文整理被引量较高的相关文献内容，了解目前针对肥胖/超重女性人群进行HIIT后生理监测指标如表3。

表3 肥胖女性进行HIIT的相关研究

Racil［20］关于12周中强度或高强度运动训练对肥胖青少年女性血脂和血浆脂联素水平的影响研究中，HIIT组和MIIT组的数据都表明患者的体重、体脂率、VO2峰值、MAS（最大有氧速度）、HOMA-IR（胰岛素稳态模型评估指标）、胆固醇和脂联素水平发生了积极的改变，但是HIIT较MIIT运动效果更好。紧接着2016年Racil［21］探讨了高强度和中强度间歇训练对肥胖女性青少年瘦素水平、心血管健康和感知运动（RPE）评分的影响（p＜0.05），测试结果显示HIIT组与MIIT组的体重（BM）、BMIZ评分、体脂率均有所改善，并且只有HIIT组的腰围（WC）（p＝0.017）下降；最大摄氧量（VO2max）发生显著变化（HIIT，p＝0.019、ES＝0.48；MIIT，p＝0.010、ES＝0.57）；两组患者的血糖、胰岛素水平和HOMA-IR均有所下降。

3 HIIT在肥胖女性人群中的应用方向

3.1 减脂减重

HIIT的减脂减重效果已经在非常多的研究中得以检验，研究者针对肥胖/超重女性的减脂研究中不再过多关注减重效果，转而关注影响减脂效果的身体成分和内环境变化。如今的研究正在不断拓展深入，学者针对女性生理特征选择了更具代表性的生理指标，除了基础的体重、躯体围度、全身脂肪含量、身体局部比如腹部或腿部的脂肪质量，更多研究中开始以内脏脂肪含量，血脂、血糖以及能够改善能力代谢的激素比如鸢尾素（Irisin）等作为重点。

刘洪富［26］关于高强度间歇训练对肥胖女性的减脂效果研究中对受试者基础生理数据包括身体质量指数（BMI）、VO2max、血压、Fat%、肺活量等进行采集后，另外使用德国西门子炫速双源CT机（Siemens Somatom Definition Flash，Germany）测量了腹部内脏脂肪面积和腹部皮下脂肪面积；选择的血液指标在实验干预前后没有显著变化故不做讨论。经过每周4次，持续12周的训练后，HIIT组降低腹部皮下脂肪面积的效果（17.6%）显著大于中强度持续训练（10.0%），腹部内脏脂肪面积出现显著性下降（18.6%，p＜0.01），研究认为高强度间歇训练在减少腹部内脏脂肪和皮下脂肪有更好的效果。

Herrera［27］认为鸢尾素水平在不同类型的运动强度影响研究有许多不同层面的理解，产生减脂效果的运动机制并不明确，他提出就单次HIIT和有氧训练后对肥胖女性青少年骨骼肌和血浆鸢尾素水平影响进行研究。实验干预前后采集血液和股外侧肌肉样本进行活检，对血浆鸢尾素和肌鸢尾蛋白作为主要测量结果，以葡萄糖、胰岛素和脂质分析作为次要结果进行分析。数据显示HIIT组肌肉鸢尾蛋白含量水平显著升高（0.51±0.48～0.94±0.69，p＜0.05），而有氧训练后鸢尾蛋白含量没有变化（p＝0.3），运动前和运动后的血浆鸢尾素浓度均无明显变化。国内关于鸢尾素减脂效果的研究还未深入到人体肌肉成分活检，检测主要是以血液成为为主。史霄雨［28］则是以小鼠为实验目标进行4周的高强度间歇训练，训练后检测小鼠比目鱼肌中FND C5蛋白表达和血清鸢尾素水平，结果表明4周高强度间歇训练显著提高大鼠骨骼肌FND C5表达与血清鸢尾素水平，与Archundia提出只在HIIT组观察到肌鸢尾蛋白水平增加且血浆鸢尾素浓度没有增加的结论存在不一致，考虑是训练时长不同带来的影响。

实施不同的运动方案，比如短期急性和长期训练，使用不同的强度以及运动方式，选择不同的人群和检测内容在研究结果上都会产生差异，目前针对肥胖女性进行HIIT减脂研究选择的生理指标主要包括人体测量（体重、体重指数z评分、体脂、身体围度、瘦体重和内脏脂肪质量等）和生化数据（血糖、胰岛素、瘦素和脂联素浓度、瘦素/脂联素比值以及鸢尾素等）；近些年对不同类型人群进行运动训练的研究中主要采用生化数据检测，意在探讨引起减脂效果或者身体成分变化的生理机制和运动模式。

3.2 改善心肺健康

肥胖人群由于体重限制活动能力和运动强度以及激素变化诱发疾病，在心血管健康存在更大的疾病风险，通常临床评估肥胖/超重女性心肺健康会从心脏代谢风险标志物、功能能力和激素水平等方面进行监测，常用指标包括体成分、血液指标（血糖、胰岛素、总胆固醇、甘油三酯、血脂等）、肺功能（VO2peak等）和心血管测试等［29］。

张海峰［30］就不同训练强度和训练方式诱导肥胖女性内脏脂肪减少的研究中提出内脏肥胖比躯体肥胖带来更大的疾病风险，包括心血管疾病和代谢综合征，部分原因是内脏脂肪激素活性更高；研究表明MICT、SITall-out、SIT120、HIIT90四种方案12周训练后均能显著改善心肺适应能力；研究中另外还提出运动强度将影响诱导脂肪分解转化成的脂肪酸的激素释放，比如儿茶酚胺、生长激素和生长激素脂多激素。

胰岛素不仅具有补充组织葡萄糖储备的功能，还能通过刺激信号通路来促进血管内环境的稳定，实现调节血管稳态的作用。孙生艳［31］等人比较了12周SIT、HIIT和MICT对超重女性心肺健康和胰岛素敏感性的影响，主要测量指标为VO2peak和胰岛素，采用胰岛素抵抗（HOMA-IR）的稳态模型评估来评估胰岛素敏感性。测试数据显示3组训练均显著提高了心肺健康水平，对VO2peak的增加依次为HIIT＞MICT＞SIT；空腹胰岛素水平和胰岛素敏感性在SIT组和HIIT得到显著提高，在MICT组仅空腹血糖水平有所下降。学者认为高强度的训练即SIT和HIIT较MICT更能有效改善胰岛素敏感性，但在选择监测指标和样本数量上仍有不足［32］。今后的研究除了涵盖身体成分的总体变化，下一步可能要对血浆水平、有氧能力和血压等进行测量，分析各激素和生理表现之间的交互效果，从而从生化角度解释和评估高强度间歇训练引起的人体生理变化以及对健康的影响。

唐松鑫［33］对肥胖中年女性心血管机能与肺功能的影响进行水中高强度间歇训练，设计HIIT与MICT两个组进行实验干预，结果显示HIIT组在水中与陆地短期内的减脂和改善肺功能的效果都是优于MICT组，但是在降低心血管发生风险的程度上MICT组是优于HIIT组的，这与部分研究的观点一致，不过仍然缺少足够多的实验去验证是否与实验对象、训练强度等因素相关。

另外还有研究包含了心电图测试，讨论4周HIIT能否有效改善运动前静息状态及运动中心脏自主神经功能；探讨急性HIIT能否改善运动恢复期副交感神经激活，实验结果是否存在男女心脏自主机制的区别；也有学者提出心率变异性此方面的研究在未来可以作为主要的方向和监测指标。由于肥胖以及超重人群的心肺功能及心脏健康存在特殊性，进行HIIT的可行性证据有限，未来关于肥胖人群的心肺健康研究可以考虑采用较低强度和工作量的HIIT训练方案来调查最佳时间效率和可持续性。

3.3 慢性疾病治疗

《柳叶刀全球健康》中，有研究报告自1980年至今肥胖引发的心血管疾病导致的死亡率在全球上升，且女性人群肥胖患病率正在增加。肥胖和超重人群的身体健康状况更可能不佳，一方面肥胖本身是一种由多种相关因素引起的慢性代谢疾病；另一方面，由于体内环境和激素不稳定，导致肥胖人群慢性病发病率较高，包括心血管疾病（CVD）、肾病、糖尿病、癌症、抑郁症、高血压和高胆固醇等。因此，旨在减脂的运动干预措施在预防和管理女性慢性疾病风险方面仍然得到较多学者的支持。

Rafiei［34］关于短期运动训练降低Ⅱ型糖尿病（T2D）疾病风险的研究中为了比较HIIT与MICT的效果，筛选15名中等或高等T2D风险的肥胖女性青年，安排两周（10次）的渐进式训练；HIIT组以90%心率峰值，第1～9天进行4×1min的负荷训练，第10天提高到10×1min，间歇1min；MICT组以65%心率峰值进行20～50min持续训练。运动干预前后采集血液，监测血糖变化，以血糖变异性和内皮细胞损伤的生物标志物（CD31+和CD62+内皮微粒（EMPs））作为评估指标。实验结果显示经过短期的HIIT与MICT对降低T2D风险升高的肥胖女性的血糖变异性和CD62E+EMPS同样有效。已有研究表明血糖变异性可以作为糖尿病慢性并发症的独立预测因子，EMPS则与心血管疾病的发生有密切联系，可以作为高血压、高血脂以及冠心病等的生物学标记物［35］。值得注意的是，研究对象是无糖尿病的肥胖人群，意味着运动训练对患T2D高风险肥胖人群产生有益作用，未来HIIT将会是改善代谢和心血管健康标志物的优先运动选择。

衡先培［36］在关于糖脂代谢病药物治疗的问题中指出糖脂代谢疾病当今已经严重威胁人类身体健康，主要引发的慢性疾病包括高血糖、高血脂、肥胖和脂肪肝等；肥胖人群体内脂肪将会分泌多种脂肪细胞因子和炎症细胞因子，不断参与应激反应产生恶性循环，且当前的化学药物治疗不能解决糖脂代谢病的核心问题。2020年Nakisa［37］就肥胖女性的炎症状态和糖脂代谢在进行HIIT后的变化进行研究，将30名18～25岁的久坐肥胖女性分为两组，进行10周包含全躯体的联合高强度间歇训练；除了测量受试者的血脂、血糖和胰岛素水平以外，另外以白细胞介素（IL）-10、血清脂联素、皮素3（PTX3）和肿瘤坏死因子a（TNFa）等促进/拮抗炎症细胞因子作为评估体内抗炎平衡状态的指标。研究结果表明，经过10周HIIT能够降低PTX3、IL-10、TNFa等细胞因子的水平达到抗炎平衡。

FGF21是人体自身具有的一种参与能量代谢的内分泌蛋白质，医学研究已经证明其具有降低血糖、改善机体胰岛素抵抗、提高脂质氧化和改善脂代谢紊乱的能力；2021年中国科学院合肥物质科学研究院王俊峰课题组将FGF21进行改造后制成FGF21SS，为未来可改善胰岛素抵抗治疗药物的研制带来重大进步。已有研究就FGF21作为监测指标，讨论HIIT与MICT对肥胖青年人群糖脂代谢的效果，结果显示［38］，两种训练均能降低血清FGF21水平，并且是调节糖脂代谢的机制之一；未来研究中可以考虑不同模式和强度的高强度间歇训练在改善糖脂代谢上的效能，并且目前有关长期运动对FGF21影响的研究甚少。

3.4 其他

肥胖女性进行HIIT的研究除了减脂、疾病干预以及心肺健康三大内容外，还包括比如能量摄入干预、增加营养补充剂（绿茶、咖啡因等）、女性情感以及情绪感知能力和采用不同高强度间歇训练机制等内容，国内有关方面的研究还不够深入，未来有较大研究空间。

Astorino［39］关于HIIT对肥胖女性情感影响的研究中以两种不同机制的HIIT进行6周训练，测试受试者感知消耗的等级（RPE），结果显示强度更大、时间更长的间歇训练降低了享受和厌恶反应，短暂和大强度的训练中容易产生积极的知觉反应，但是从情绪感知的方面是否能够坚持长期进行训练，还需要额外的研究。

Ghasemi［40］等人讨论进行急性HIIT中补充绿茶后肥胖女性的代谢和抗氧化状态是否产生变化，监测3组（HIIT组、HIIT+绿茶组、绿茶补充组）受试者体内过氧化氢酶（CAT）、血清SIRT1和PGC-1α的水平变化，其中SIRT1和PGC-1α是控制代谢紊乱和氧化应激的关键调控因子。实验结果表明HIIT+绿茶组的3个指标均有显著提高并能够快速适应急性运动应激，而单纯进行HIIT或者补充绿茶并不能显著改善抗氧化系统。学者认为尽管研究中关注到绿茶与训练是否能够单独影响抗氧化标志物对急性运动应激的反应，但是运动与绿茶摄入量产生的综合影响研究还不足。另外考虑受试者类型、身体健康水平、运动方案和时间的不同，SIRT1和PGC-1α与减脂的作用机制还不够清晰，有待进一步研究。

Amy Clark［41］就不同的间歇训练机制对久坐不动肥胖女性最大吸氧量、身体成分和肌肉力量变化的影响研究中提出：不同的高强度间歇训练机制会有不同程度增加肥胖女性心肺健康和身体成分，虽然降低脂肪含量，但是并不会增加肌肉力量；不同的参与者特征和采用的HIIT机制的差异会表现出VO2max的不同的变化。

HIIT对不同慢性疾病治疗的实际效果并不十分明确，郭志诚［42］等人为了更清晰的展示HIIT对慢性疾病存在不同的治疗效果，就不同类型HIIT训练处方对糖尿病、癌症、心脑血管疾病以及慢性肺病的研究进行整理。结果显示，在达到进行HIIT训练的医疗条件下，HIIT对于大部分处于稳定期慢性疾病患者的治疗效果明显优于常规护理甚至较MICT有更显著的治疗效果。尽管存在一定的研究证明的HIIT对于慢性疾病治疗有一定的帮助，但实际的临床应用中仍然存在实施条件方面的阻碍，未来将考虑进行更多的相关实验和进一步改进HIIT训练方案，使之避免过于单一的训练方式，并且能够在慢性病的治疗中有进一步的应用。

4 总结与展望

本研究主要探讨了HIIT在肥胖/超重女性人群减脂减重、心肺健康、慢性疾病干预以及不同环境和生理因素变化的影响，主要监测的生理指标包括人体测量（体重、体脂、身体围度、瘦体重和内脏脂肪质量等）和生化数据（血糖、胰岛素、瘦素和脂联素浓度、鸢尾素和炎症因子等）；运动干预对肥胖/超重女性心肺健康以及心脏功能研究会从心脏代谢风险标志物、功能能力和激素水平等方面进行监测；旨在减脂的运动干预措施在预防和管理女性慢性疾病风险方面未来仍然有较大研究空间，代谢系统各项关键调控因子以及干预机制的研究逐渐成为主要方向。尽管肥胖女性人群属于高危人群，但在未来关于肥胖人群的心肺健康研究仍然可以考虑采用较低强度和工作量的HIIT训练方案来调查最佳时间效率和可持续性；慢性疾病干预研究中对于改善肥胖/超重人群代谢功能障碍方面，学者可以从探索不同模式和强度的高强度间歇训练在改善糖脂代谢上的效能，提出更适合肥胖女性人群的运动干预方案。