高强度功能训练方法及应用研究进展：生理生化指标的证据

文 宽，徐 飞，邹泽豪，辛 鑫，蔡楠萍

高强度功能训练方法及应用研究进展：生理生化指标的证据

文 宽，徐 飞，邹泽豪，辛 鑫，蔡楠萍

杭州师范大学体育与健康学院，浙江 杭州，310000。

高强度功能训练（High-intensity functional training，HIFT）是一种新兴健身方式，在国外的军事、竞技体能训练、大众健身等领域备受青睐。HIFT是一种在相对高的强度下进行各种形式的功能性健身方式，强调多关节、功能性、高爆发、持久性的全身性运动，目的是改善一般身体素质和运动表现。文章通过梳理和回顾现有研究并简述HIFT的释义、训练方法及适用领域，重点讨论HIFT引起的人体生理生化反应，从生理学和生物化学角度综述已有研究。综述结果显示，HIFT与高强度间歇训练的部分生理反应相似且可有效促进健康指标改善，生化指标的研究有限，仍需深入生理生化方面的实证探索，以期为推动新兴训练方法的科学发展提供证据支持。

高强度功能训练；生理；生化；研究进展

高强度功能训练（High-intensity functional training，HIFT）是一种新兴健身方式，在国外的军事、竞技体能训练、大众健身等领域备受青睐[1, 2]。HIFT是一种在相对高的强度下进行各种形式的功能性健身方式，强调多关节、功能性、高爆发、持久性的全身性运动，目的是改善一般身体素质和运动表现[3]。HIFT最有代表性、发展最快的运动方式是CrossFit（CF）[4]。CrossFit健身被定义为“在高强度下不断变化的功能性运动”[5]，它利用各种形式的活动，包括力量训练、体操、自重抗阻训练和规律性有氧运动来发展一般体能[5]。文章通过梳理和回顾现有研究并简述HIFT的释义、训练方法及适用领域，重点讨论HIFT引起的人体生理生化反应，从生理学和生物化学角度综述已有研究。以期对HIFT方法进行早期初探，发现训练适应的生理特点，为推动新兴训练方法的科学发展提供依据并挖掘潜在价值。

1 高强度功能训练的释义

最近，Feito（2018）及其研究团队系统阐述高强度功能训练（HIFT）的定义，将高强度功能训练定义为：HIFT是一种在相对高的强度下进行各种形式的功能性健身方式，目的是改善一般身体素质和运动表现[3]。它强调多关节、功能性、高爆发、持久性的全身性运动方式。在HIFT的研究中大多采用CrossFit健身方案，根据CrossFit健身业的发展和相关研究的推进以及学者对高强度功能训练的系统阐述可知，CrossFit是一种广泛采用HIFT方法的健身品牌，CrossFit亦是HIFT具有代表性的研究方案。

HIFT与高强度间歇训练（High-intensity Interval Training，HIIT）方法相似，强调以短时剧烈为特点的运动，近年来HIIT的研究证实其对人体健康和运动表现提升有益。与HIFT相比HIIT的定义、划分及训练方法和手段明确，但对HIFT相对新的训练方式知之甚少，且生理生化反应的研究有限（表1）。

表1 HIIT与HIFT的对比表

2 高强度功能训练方法与应用领域

2.1 训练方法

综合来看，HIFT形式上广泛采用功能训练（FT）内容，主要通过循环持续训练或循环间歇训练的形式来保证高强度（high intensity）。目前，国外多数HIFT研究参考CrossFit健身程序设计方法[9-11]，但也有针对HIFT的训练计划表的研究[12]。该训练方法基于获得特定的运动能力为目标，以多种形式自重训练为主（突出多次数、快速、爆发式动作），同时结合单一结构（mono-structural）运动（如跑步、划船等）、自重训练（body weight movements）（如自重蹲起、俯卧撑等）和抗阻运动（weightlifting derivatives）（如抓举、卧推、硬拉等）。Heinrich等[11]指出，HIFT集中在力量、爆发力、速度和灵敏性为主的多种运动形式，主要包括奥林匹克式举重、蹲起、俯卧撑、引体向上、跳深等增强式练习、上下肢运动（如哑铃弯举和负重弓箭步走）和核心训练（如在实心球上保持平衡），训练回合时间为60～90 s，回合之间很少休息或不休息，总时间为45 min[11]。

2.2 应用领域

目前HIFT应用领域主要集中在，大众健身和运动员体能训练，其中在大众健身领域的研究集中在运动坚持性[13-15]、健康促进[14-16]、强度量化评估[17-19]方面。运动员体能训练领域主要集中在HIFT服务于竞技体育运动员体能训练，弥补运动员功能性力量的薄弱之处。另外，数量较多的有关CrossFit的运动损伤及预防方面的研究，近期学者展开了系统综述和Meta分析，结果显示CrossFit的运动损伤风险乐观，提示HIFT的损伤风险可能类似，但仍需进一步审查[20, 21]。在国外CrossFit商业化运营程度高，各大赛事备受人们追捧，赛事已于2011年逐渐实现全球化、全民化，参赛人数日益增长，带动了一系列经济和健身文化的发展[22]。同时，关于HIFT的研究也在近几年突飞猛进，比较有代表性的是美国堪萨斯州立大学强化功能性训练实验室研究团队的系列研究的推出，引起了学术界广泛讨论。

3 生理反应研究

3.1 心率、血压、代谢当量的反应

高强度功能训练与高强度间歇训练所引起的心率反应相似，参与者在训练期间可能达到最大心率的90%以上。Kliszczewicz等人的[23]比较名为“Cindy”的训练（在20min内尽可能多进行5次引体向上、10次俯卧撑和15次自重蹲起）和20min高强度跑步（90% HRmax）的心血管反应。实验结果显示，两组参与者均产生高水平氧化和代谢应激，组间无显著差异。在6min、10min、16min和20min时对心率和主观努力程度（RPE）进行了分析，两种方式的训练显示出随时间推移，心率和主观努力程度在增加。但是，“Cindy”在所有时间点的RPE得分都相对较高，在运动结束时，参与者的心率达到了最大心率的97%。类似的，Fernandez-Fernandez等[24]研究结果也显示，在相同运动阶段，参与者的心率值约为最大心率的97%。学者对另一训练方案——“Fran”训练进行分析，该训练方案包括杠铃“前蹲举”和“过头推举”和“引体向上”3个动作练习，连续重复3轮，第1轮每个动作重复21次，第2轮每个动作重复15次，最后1轮尽可能快的重复9次，允许在动作与动作之间休息。实验结束时，参与者的平均最大心率为94%，尽管他们之间的心率值略有差异，但两组参与者的血乳酸值相似，平均血乳酸值超过14mmol/L。另几项研究也证实了HIFT较高的心率和代谢应激反应[25, 26]。

代谢水平较高是源于高强度间歇（High-intensity Interval）形式的任务设置。Seiler等[27]研究间歇时间和强度对代谢反应的影响，结果显示，参与者在90%～95%HRmax下，4min和8min的间歇时间对提高休闲自行车运动员的耐力表现是有效的。这种强度与“Cindy”训练期间6min和10min时的心率值相似（分别为93.3±1.2%和94.6±0.9%）。与4min和8min间隔的训练相比，HIFT也显示出较高的RPE得分和乳酸水平，尽管这可能与训练目标与持续时间有关[26]。与高强度间歇训练（HIIT，High-intensity Interval Training）相似，HIIT能有效改善运动表现已被证实[28]，虽然HIFT文献有限，但从已有研究看，HIFT与HIIT有着相似的代谢应激反应。提示，HIFT可作为代替HIIT改善运动员运动表现的体能训练方法[29]。HIFT的优势在于可根据运动项目特点以及人体运动结构特征，安排符合比赛特点的功能性练习动作，以促进运动员专项体能发展。

虽然HIFT是一种省时、高效的训练方法，然而报告HIFT运动能量消耗的文章资料有限，为数不多的几篇文献对其进行了初探。Willis（2019）的一项群体高强度功能训练的能量消耗与强度的简要报告，结果表明：整个HIFT的过程中，MET值在5.5到11.6之间（包括热身和整理）；参与者的HRmax约为80%（69%～100%）；平均每次能量消耗约为485千卡（约1400千卡/周）；高强度运动期间（约35min）的能量消耗占总能量消耗的80%。单从研究结果看，每周3次的HIFT练习尚未达到每周2000千卡的推荐健康收益的最低能量消耗[30]。提示，虽然仅HIFT训练无法满足最优收益的能量消耗，但每周3次的HIFT能量消耗较高，结合日常体力活动极易达到健康收益最低能量消耗，因此，发展个体或群体的健康管理实践具有一定价值。Brisebois等（2018）一项持续8周的HIFT干预研究，监测心率、血压前后变化。结果显示，干预后参与者静息心率（73±12 VS. 68±11 bpm）和静息舒张压（71±7 VS. 65±6 mmHg）降低，静息收缩压保持不变[31]。提示，HIFT在促进健康方面可能是有效的，但仍需长期纵向研究以验证其健康促进的长效性。

根据研究探知，HIFT的心率与代谢当量急性应激反应较高，参与者的平均心率约在最大心率的90%～95%之间，代谢当量在5.5～11.6mL O2/（kg·min），高强度运动期间占总能量消耗的80%。HIFT对人体的慢性反应可能降低静息心率，改善静息舒张期血压。

3.2 心肺耐力的研究

HIFT对有氧无氧能力带来提升之外，还可提高“基础运动能力”[18]，从而提高人体工作能力。实际上，目前报道的HIFT训练效果良好，主要是基于功能性任务的结果，任务本身的目的性较强，可以提高身体各器官系统及代谢的改善，提高运动表现。特别是在休赛期，可以提高运动员的运动表现水平，以便在赛季开始期间获得较高的专项体能准备，对后续的训练及参赛提供帮助。

3.3 自主神经系统反应

Kliszczewicz等（2018）通过实验研究对HIFT引起的心血管自主神经系统（ANS）进行探索。通过对HRV相关数据的统计分析，结果表明，交感神经标记（即lnRMSSD和lnHF）在短、长时间HIFT方案后均发生显著性变化，但无显著差异。实验后均有显著变化，但无显著性差异，且2-HP运动后恢复，SNS标记物均显著升高，并在1-HP内恢复到基线水平，实验组间无显著差异。虽然短时间和长时间的运动足以改变ANS的活动，但R-R记录显示心脏搏动正常[26]。因此，若与长时间训练刺激相似，较短时间的训练更受青睐。提示在HIFT设置上提供时间安排参考，可根据个体或群体特征提供有效选择。

3.4 身体成分

多项研究证据表明，HIFT干预能够显著改善身体成分。Feito等[17]在长期HIFT干预（16周）的研究中发现，HIFT干预能够显著提高女性和男性下肢骨的骨矿物质含量（BMC），女性躯干BMC较男性的改善程度更显著；HIFT对BMC的影响，在时间和性别上存在交互作用，且女性优于男性。另外，HIFT干预对身体成分和代谢调节方面均显著改善。Heinrich（2015）等[16]首次报道癌症幸存者团体HIFT的潜在益处，HIFT能够显著改善患者情绪功能、身体成分和功能动作，HIFT可能是癌症幸存者的一项有效锻炼手段。笔者认为，虽然在癌症幸存者中使用团队HIFT方法可行有效[16]。但需要调整HIFT在癌症幸存者群体中应用，并且要求指导者通过必要的理论培训和获得相应的资质方可实施。但相反的，Feito等（2019）发现8周HIFT对身体成分的各项指标没有显著性改善[38]，虽然最新的研究结果与先前结果不同，但不能就此否定HIFT的效果。不同的研究结果，可能是由于不同干预人群的差异导致，或8周干预时间相对较短等原因所致。因此，未来研究可探讨长时间HIFT干预对体成分的影响，并验证对特殊人群长期干预的有效性。

3.5 血 糖

Feito等（2019）基于高强度功能训练研究对超重和肥胖成人的血糖控制影响。结果显示，HIFT与有氧抗阻训练的血糖耐受试验结果没有显著性差异。初步研究成果表明，HIFT与有氧抗阻训练对肥胖成年人的血糖反应相似，HIFT表现出短时高爆发的锻炼特点，在肥胖群体采用HIFT锻炼干预可能会优于长时间有氧抗阻训练。因此，未来研究可重复HIFT关于血糖反应的研究或与不同训练手段进行比较，以期探索在肥胖群体的安全性及长效性[38]。

3.6 生物习性状态

Cadegiani等（2019）通过从EROS的系列研究招募了三组人员（ATL组：健康HIFT运动员；OTS组，HIFT过度训练运动员；NPAC组，久坐成人），对参与者生物习性进行调查。两组运动员都遵循日常饮食计划，但在OTS组中胆固醇的日摄入量少于ATL组3倍，与ATL组和NPAC组相比，有更高的日常蛋白质摄入量，OTS组摄入的卡路里少于与ATL组和NPAC组的一半。与ATL相比，OTS组的睡眠质量有所下降。ATL组的工作效率往往低于NPAC组，略低于OTS组，但并不显著。自述性欲NPAC组高于OTS组，但与ATL组相似。在情绪状态（POMS）量表的总得分上，OTS组在总分、愤怒、困惑、抑郁、疲劳、紧张和活力子量表得分低于ATL组。与NPAC组比，ATL组在所有的条目上得分都更好，除了疲劳和活力得分比NPAC组更低外，其余得分OTS组与NPAC组无显著性差异[39]。结果提示，健康HIFT运动员的生物习性状态的各个指标优于HIFT过渡训练运动员和久坐成人。

3.7 总基础代谢率

与总基础代谢率（BMR）相比，ATL组的脂肪氧化率明显高于OTS组和NPAC组，并且测量到的预测BMR在ATL组高于NPAC组。ATL组的体脂比NPAC组的低，而ATL组的肌肉质量和身体水分含量比OTS和NPAC组的高。NPAC组的细胞外水分高于ATL和OTS组[39]。学者通过对健康HIFT运动员、过度训练运动员和久坐群体通过人体生化指标数值的对比，发现HIFT运动所带来的多种激素、生化和代谢适应，可能是因为该方式的独特性，需要机体多种能力的协调配合。未来可深入研究其训练学原理，挖掘生理学机制及各种身体代谢反应，为运动员或大众健身提供有意义参考。

综上，在HIFT的生理反应的研究主要从心率、血压、代谢当量、心肺耐力、自主神经、体成分、血糖含量及生物习性等几方面进行研究，对HIFT基本人体生理反应有了初步认识，HIFT与高强度间歇的生理反应相似，存在生理应激和代谢水平均较高的特点。未来研究应深入运动生理机理机制的研究，为科学训练计划的设定提供参考。

4 生化反应研究

Cadegiani等（2019）[39]通过从EROS的系列研究中招募了HIFT健康运动员（ATL，healthy athletes）、过度训练运动员（OTS，overtraining syndrome）、非体力活动控制受试者（NPAC，non-physically active control subjects），对其进行了实验研究和对比分析结果如下。

4.1 基础生化指标

在基础生化指标上，OTS组的中性粒细胞计数低于ATL组；ATL组的淋巴细胞计数低于NPAC组；ATL组的中性粒细胞与淋巴细胞比率高于OTS和NPAC组；ATL组的嗜酸性粒细胞计数低于NPAC组；OTS的乳酸高于ATL组。各组血小板、血小板与淋巴细胞比率、血脂、肌酐、维生素B12、肌酸激酶（CK）、C反应蛋白（CRP）和红细胞沉降率（ESR）相似。ATL组的睾酮水平高于OTS和NPAC组，而在OTS组中，雌二醇水平低于其他组；因此，OTS组中睾酮与雌二醇的比率大约是ATL和NPAC组中的两倍。促甲状腺激素（TSH）组间游离T3和胰岛素样生长因子1（IGF-1）相似。夜间总尿儿茶酚胺（NUC）、去甲肾上腺素和多巴胺组分在OTS组高于ATL组；相反，组间总和破碎的超肾（儿茶酚胺代谢物）相似[39]。

4.2 肾上腺皮质激素

在促肾上腺皮质激素刺激试验中，HIFT组和久坐组有相似反应。相反，与OTS和NPAC组相比，ATL组对胰岛素耐受试验的皮质醇反应更快并剧烈。与ATL组相比，OTS组中的促排卵激素较低。与OTS和NPAC组相比，ATL组的生长激素对胰岛素耐受试验的反应也更早，并提高3至4倍，健康的CF运动员的基础生长激素则高于静坐状态。在胰岛素耐受试验中，OTS组的低血糖时间比ATL和NPAC组短，而在低血糖期间，OTS组的肾上腺素能症状比ATL和NPAC组少[39]。

4.3 唾液皮质醇

在唾液皮质醇节律测试中，ATL组的唾液皮质醇水平在清醒30min后高于OTS和NPAC组，而在清醒即刻、下午4点和晚上11点的唾液皮质醇水平相似。通过苏醒到苏醒后30min之间增加的百分比测量的皮质醇唤醒反应，ATL和NPAC组高于OTS组[39]。

4.4 生长激素

Kliszczewicz（2018）研究普通高强度功能训练对生长生理指标的急性影响，研究发现，在训练前、后、1、3、6h。在5min内的急性运动中，平均生长激素水平（pg/ml）从68.4增至106.5，在15min的剧烈运动中，平均生长激素水平从38.5增加到286.4。平均血乳酸浓度均增加至10倍以上。但骨骼肌和血管生长的标记两者之间没有显著性差异[40]。提示，相对于长时间的刺激，短时刺激在一定程度上也是有效的，可以获得短时高效的训练刺激，对于那些希望在短时间内锻炼的大众健身爱好者及运动员来说皆有价值的。

4.5 睾酮和皮质醇

Mangine（2018）研究了唾液类固醇对高强度功能竞赛的反应。在为期5周的国际比赛中，收集了10名运动员的唾液样本，分别在热身即刻、30min和60min测量其睾酮（T），皮质醇（C）和浓度比（T/C）。研究发现，睾酮浓度在第2-4比赛日的热身即刻具有显著性增加，相比于30min和60min。且在第3、5比赛日的30min和60min时睾酮浓度较基准值有显著性差异。皮质醇浓度在所有比赛日的时间段内都发生改变且具有显著性[41]。虽然每次比赛都会影响T、C和/或TC比值的浓度，但其变化似乎受到运动负荷和时间的影响。提示，在高强度训练或比赛期间，运动员和教练可以考虑监测这些激素的浓度变化，并将其作为评估负荷强度的一种手段。

综上，在生化指标的研究中得出，与久坐成人和HIFT过度训练者相比，HIFT健康运动员的基础生化指标、肾上腺皮质激素、唾液皮质醇均显示正常。在HIFT急性运动中，生长激素、睾酮和皮质醇在较短时间内具有显著性提升。但由于研究数量有限，对HIFT引起的生化反应指标变化有了初步探索。笔者认为，未来研究应增加样本数量及类别，开展健康人群的相关研究，为HIFT的科学原理奠定基础，也为运动促进健康领域发展提供科学依据。

5 结论与展望

本研究通过简述HIFT的释义、梳理训练方法及应用领域，回顾并重点讨论目前对HIFT在生理和生化反应的相关研究展开系统综述。据文献表明HIFT与高强度间歇训练的部分生理反应相似。在生理反应的研究中，主要对运动中引起的生理指标的变化进行研究，以期获得对人体健康促进有益或发现HIFT训练生理特点，为竞技训练和大众健身提供参考；在训练所引起的生化指标变化的研究有限。未来研究应考虑局限因素，在生理学和生物化学领域深入探讨，对HIFT引起的机体适应表现进行长期系统的实证研究，以便新兴训练方法在竞技训练和大众健身领域的谨慎科学发展。总体上讲，目前相关研究仍在探索阶段，未来研究可深入探讨与其他训练方法的对比研究加深对HIFT的理解，研究生理生化反应机理机制有助于建立科学训练理念，对HIFT具体的操作方法、训练原则和手段应进一步构建，便于广泛研究的开展。

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Advances in High Intensity Functional Training Methods and Applications: Evidence from Physiological and Biochemical Indicators

WEN Kuan, XU Fei, ZOU Zehao, et al

Hangzhou Normal University College of Physical Education and Health, Hangzhou Zhejiang, 310000, China.

High-intensity functional training（High-intensity functional training，HIFT）is a new way of fitness, which is popular in foreign military, competitive physical training, mass fitness and other fields. HIFT is a kind of functional fitness mode with relatively high intensity. It emphasizes multi-joint, functional, high-explosive and persistent systemic exercise, aiming at improving general physical fitness and sports performance. This paper reviews the existing research and briefly describes the definition, training methods and application fields of HIFT, focusing on the physiological and biochemical reactions of human body caused by HIFT, and reviews the existing research from the perspective of physiology and biochemistry. The results show that some physiological responses of HIFT and high intensity intermittent training are similar and can effectively promote the improvement of health indicators. The research on biochemical indicators is limited, and further physiological and biochemical studies are needed in order to provide evidence for promoting the scientific development of new training methods.

High-intensity functional training; Physiology; Biochemistry; Research progress

1007―6891（2022）02―0038―07

10.13932/j.cnki.sctykx.2022.02.09

2019-10-29

2021-12-24

1、国家体育总局健身指导项目（批号：2017B059）；2、杭州市优秀社科青年人才资助（批号：2017RCZX40）； 3、浙江省自然科学基金（LY18C110002）。

徐飞（1981—），男，重庆人，博士，副教授，研究方向：低氧调控、体能训练。

G804.7

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