短期高强度间歇训练减少隐性肥胖女大学生晚期糖基化终产物堆积和心血管疾病风险的随机对照试验

蔡明，王丽岩，杨若愚，梁雷超，杨媛媛，贾世豪，陈睿怡，任瑜，刘千乐，胡静芸

KARELIS等[1]在2004年提出隐性肥胖（normal weight obesity，NWO）的概念，以描述正常体质量和高脂肪含量伴随代谢异常之间的关系，即尽管体质量和体质指数（BMI）均正常，但体脂百分比（BF%）>30%[2]。体内脂肪和脂肪量（FM）分布的差异可能是心血管疾病的危险因素。临床研究表明，NWO的特征是内脏脂肪过多，这类人群易发生胰岛素抵抗、血脂异常、高血压[3]，增加糖尿病和心血管疾病的患病风险[4]。既往研究表明，NWO在中国大学生尤其是女大学生中的发生率较高，提示中老年女性发生心血管疾病很可能与NWO关系密切[5]。因此，在青年阶段对NWO女性进行有效干预，不仅能在现阶段提高其体质，还将有利于降低其发生心血管疾病的可能性。

晚期糖基化终产物（advanced glycation endproducts，AGEs）是指还原糖和蛋白质、脂类和核酸等游离氨基团之间发生非酶性糖基化反应后形成的一类稳定的终末产物的总称[6]。疾病状态下机体产生的过量AGEs在没有被降解和被解毒机制抵消的情况下，会与晚期糖基化终产物受体（receptor of AGE，RAGE）激活机体内的炎性[7]与氧化应激反应[8]。研究表明，AGEs会促进慢性炎症和胰岛素抵抗，是肥胖和其他代谢综合征病理发展的基础[9]。此外，近年研究表明，血液内AGEs的积累与心血管疾病的进展也密切相关[10]，可能是肥胖导致心血管疾病的重要因素，也是识别肥胖向多发性硬化症转变的生物标志物[11]。尽管已有研究发现肥胖患者血清AGEs水平显著升高[12]，但NWO者体内的AGEs水平是否有变化，目前并不清楚。考虑到与其他代谢性肥胖相比，NWO相关的内脏脂肪过多是增加心血管疾病风险的重要因素[13]，了解AGEs水平变化将有利于预测NWO发生心血管疾病的风险。

高强度间歇训练（HIIT）作为一种高效省时的运动训练方式，在近年来被证明适用于多种类型的人群（例如健身人群、肥胖患者、糖尿病患者、卒中后康复人群、老年人等），并可产生较好的生理学效应，促进身心健康。这是由HIIT的运动模式所决定的，其包括几组短时间的高强度训练〔运动强度为≥80%的最大心率（HRmax），通常达到无氧阈值〕，期间穿插低强度的恢复训练或休息（运动强度为65%～80%的HRmax），这可使机体加快新陈代谢，在运动后发生过量氧耗（EPOC）以提高氧耗速度，促进脂肪的消耗，在较短的时间内提高体质[14]。此外，HIIT形式多样，不拘于运动场所，可适用于多类人群。一些研究表明，与常规有氧运动训练相比，HIIT可更有效地减少肥胖或超重人群的腹部和内脏脂肪，改善血脂异常[15]，降低血压[16]，提高心肺和血管功能[17]。本研究团队前期临床研究表明，短时的HIIT即可改善NWO女大学生的动脉波速指标（AVI）和动脉压容积指数（API），减轻动脉硬化程度[18]。但是HIIT是否能对NWO人群AGEs产生较好的生理学效应，目前尚不清楚。本研究通过观察4周HIIT对NWO女大学生体脂、AGEs、血糖、血脂四项等指标的影响，为明确HIIT降低NWO女大学生心血管疾病风险提供试验依据。

1 对象与方法

1.1 研究对象 2020年11—12月在上海健康医学院招募137名BMI（18.5～24.9 kg/m2）正常的女大学生（年龄18～21岁）为研究对象。根据亚洲女性NWO标准（BF%>30%）[19]对受试者进行体成分检测，并进行运动风险评估后，筛选出40名符合标准的NWO受试者，并采用随机数字表法将受试者随机分为对照组（n=20）和HIIT干预组（n=20）。所有入选者进行健康筛查及一般资料调查。

排除标准：（1）运动能力受限不便于参与大负荷训练，如骨骼肌损伤、骨关节疾病或疼痛史；（2）患有心脑血管疾病、高血压、糖尿病等病史；（3）呼吸系统疾病；（4）有家族猝死史、用药史或正在使用任何药物；（5）训练时间不保障或不积极参与训练。所有受试者在了解试验流程和相关风险后签署知情同意书。

本研究经上海健康医学院伦理审查委员会的批准（2020-20YJCZH001-03）和国际临床试验注册（ChiCTR2100050711）后进行。

1.2 运动干预方案 HIIT干预组先进行1周的运动预适应训练，包括学习HIIT涉及的各项动作，熟悉训练程序，逐渐增加训练强度。第2周开始，于16：30～17：30在运动教室由专业运动指导员带领进行训练，每次训练均配有专业监护人员，防止发生运动损伤或其他不良事件。HIIT训练为期4周、5 d/周，每次训练先进行10 min的热身活动（行进间下肢肌群拉伸、最伟大拉伸、肩袖肌群激活训练），然后进行30 min的HIIT（开合跳、双臂平举高抬腿跑、深蹲跳、波比跳、高位平板撑、并脚左右跳、俯撑交替提膝、俯卧原地登山、箭步蹲等9个动作为一组，每个动作进行40 s，间歇休息20 s，每组结束后休息60 s，循环3组），运动过程中通过佩戴手腕式脉搏血氧饱和度仪实时监测心率和指尖血氧饱和度，运动强度须达到HRmax（HRmax=220-年龄）的90%。HIIT结束后进行10 min的上、下肢肌群静态拉伸。为保证运动干预的有效性，对照组在HIIT干预组训练期间不进行运动锻炼。两组受试者的饮食习惯、其他生活习惯等均不进行干预。

1.3 体成分分析 HIIT干预前、后使用InBody-770人体成分仪检测BMI、BF%、内脏脂肪等级（visceral fat level，VFL）、 内 脏脂肪 面 积（visceral fat area，VFA）、腰围。测量时被测者脱去鞋子、袜子、帽子和厚重外套，身上不携带手机等任何电子产品，不戴戒指、手链等，两手握住手柄后上肢伸直、外展30°。

1.4 AGEs HIIT干预前、后采用AGE Reader mu仪器设备无创检测AGEs的皮肤组织内水平。在仪器上输入受试者年龄后，让受试者的前臂放置在AGE阅读器上确保手臂处于放松位，按下测量按钮后即可测出。

1.5 血糖 HIIT干预后使用血糖检验分析仪（百捷BeneCheck）采集两组受试者晨起空腹指尖血，以检测空腹血糖值。

1.6 血脂四项 HIIT干预前、后使用一次性末梢采血器采集指尖血，用毛细管采集第2滴血（35 μl），快速滴加到一次性三合一血脂测试卡上（型号：CCS-114），将测试卡放入血脂分析系统（型号：CCM-111）上采用干化学法分别检测总胆固醇（TC）、三酰甘油（TG）、高密度脂蛋白（HDL）和低密度脂蛋白（LDL）水平，并计算TC/HDL、LDL/HDL、TG/HDL值以评估心血管疾病发生风险。

1.7 心血管疾病风险评估 HIIT干预前、后参照《中国心血管病风险评估和管理指南》[20]发布的China-PAR模型[21-22]对两组受试者进行心血管疾病风险评估。

1.8 统计学方法 采用SPSS 26.0统计学软件处理数据。符合正态分布的计量资料以（±s）表示，两组间比较采用成组t检验，不同时间点比较采用重复测量方差分析及简单效应检验。AGEs与心血管疾病风险相关性分析采用Spearman秩相关分析。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 入组情况 10名受试者在干预期间因个人原因退出研究（其中对照组7例，HIIT干预组3例），最终对照组纳入13例，HIIT干预组纳入17例。两组受试者年龄、身高比较，差异无统计学意义（P>0.05），见表1。

表1 两组受试者年龄、身高比较（±s）Table 1 Comparison of the average age and height between two groups

表1 两组受试者年龄、身高比较（±s）Table 1 Comparison of the average age and height between two groups

注：HIIT=高强度间歇训练

组别 例数 年龄（岁） 身高（cm）对照组 13 20.2±0.4 160.9±1.1 HIIT干预组 17 19.2±1.1 163.8±1.0 t值 3.366 -1.959 P值 0.057 0.060

2.2 HIIT对NWO受试者体成分的影响 时间与组别对体质量、BMI、BF%、VFA、VFL交互作用显著（P<0.05）；时间与组间分别对体质量主效应不显著（P>0.05）；时间对BMI主效应不显著（P>0.05）；组间对BMI主效应显著（P<0.05）；时间与组间分别对BF%、VFA、VFL、腰围主效应显著（P<0.05），见表2。

表2 两组干预前后体质量、BMI、BF%、VFA、VFL、腰围比较（±s）Table 2 Comparison of the average body weight，BMI，body fat percentage，visceral fat area，visceral fat level，and waist circumference between two groups before and after treatment

表2 两组干预前后体质量、BMI、BF%、VFA、VFL、腰围比较（±s）Table 2 Comparison of the average body weight，BMI，body fat percentage，visceral fat area，visceral fat level，and waist circumference between two groups before and after treatment

注：BMI=体质指数，BF%=体脂百分比，VFA=内脏脂肪面积，VFL=内脏脂肪等级；a表示与干预前比较P<0.05，b表示与对照组比较P<0.05

体质量（kg） BMI（kg/m2） BF%干预前 干预后 干预前 干预后 干预前 干预后对照组 13 58.3±1.2 59.8±1.2a 22.1±0.3 23.2±0.5a 33.93±0.72 35.55±0.56a HIIT干预组 17 58.6±1.0 57.6±1.1a 21.9±0.3 21.0±0.4ab 33.52±0.62 28.34±0.49ab F 值 F交互=21.348，F时间=0.673，F组间=0.407 F交互=11.249，F时间=0.076，F组间=7.533 F交互=46.558，F时间=12.819，F组间=30.014 P 值 P交互<0.001，P时间=0.419，P组间=0.529 P交互=0.002，P时间=0.784，P组间=0.010 P交互<0.001，P时间=0.001，P组间<0.001组别 例数组别 VFA（cm2） VFL 腰围（cm）干预前 干预后 干预前 干预后 干预前 干预后对照组 104.36±4.22 93.28±3.56a 9.92±0.42 8.85±0.37a 81.63±1.10 80.16±0.94 HIIT 干预组 95.07±3.69 66.40±3.12ab 8.94±0.37 6.18±0.32ab 79.31±0.96 75.59±0.82ab F值 F交互=15.575，F时间=79.592，F组间=14.893 F交互=16.330，F时间=84.601，F组间=14.319 F交互=3.107，F时间=16.582，F组间=8.270 P值 P交互<0.001，P时间<0.001，P组间=0.001 P交互<0.001，P时间<0.001，P组间=0.001 P交互=0.089，P时间<0.001，P组间=0.008

简单效应分析结果显示，干预前两组体质量、BMI、BF%、VFA、VFL、腰围比较，差异无统计学意义（F（1，28）分别为 0.031、0.270、0.184、2.746、3.114、2.531，P值分别为0.862、0.607、0.671、0.109、0.089、0.123）； 干 预 后 HIIT干 预 组 BMI、BF%、VFA、VFL、腰围均低于对照组，差异有统计学意义（F（1，28）=12.560、92.648、32.239、29.307、13.493，P值 分 别为 0.001、<0.001、<0.001、<0.001、0.001）； 干 预 后两组体质量比较，差异无统计学意义（F（1，28）=1.939，P=0.175），见表2。

2.3 HIIT对NWO受试者血脂四项的影响 时间与组别对TC/HDL、LDL/HDL、TG/HDL交互作用显著（P<0.05）；时间与组间分别对TC/HDL、LDL/HDL、TG/HDL主效应显著（P<0.05），见表3。

表3 两组干预前后血脂四项比较（±s）Table 3 Comparison of the average levels of four blood lipids between two groups before and after intervention before and after treatment

表3 两组干预前后血脂四项比较（±s）Table 3 Comparison of the average levels of four blood lipids between two groups before and after intervention before and after treatment

注：TC=总胆固醇，HDL=高密度脂蛋白，LDL=低密度脂蛋白，TG=三酰甘油；a表示与干预前比较P<0.05，b表示与对照组比较P<0.05

组别 例数TC/HDL LDL/HDL TG/HDL干预前 干预后 干预前 干预后 干预前 干预后对照组 13 6.52±0.42 6.89±0.28 4.36±0.29 4.66±0.19 2.51±0.19 2.75±0.12 HIIT干预组 17 6.29±0.37 3.36±0.25ab 4.12±0.25 1.93±0.17b 2.33±0.16 1.08±0.10ab F值 F交互=81.708，F时间=49.284，F组间=18.129 F交互=90.098，F时间=51.426，F组间=25.342 F交互=70.763，F时间=32.466，F组间=23.667 P值 P交互<0.001，P时间<0.001，P组间<0.001 P交互<0.001，P时间<0.001，P组间=<0.001 P交互<0.001，P时间<0.001，P组间<0.001

简单效应分析结果显示，干预前两组TC/HDL、LDL/HDL、TG/HDL比较，差异无统计学意义（F（1，28）值分别为0.169、0.394、0.501，P值分别为0.684、0.535、0.485）；干预后HIIT干预组TC/HDL、LDL/HDL、TG/HDL低于对照组，差异有统计学意义（F（1，28）值分别为86.922、116.868、113.689，P值均<0.001），见表3。

2.4 HIIT对NWO受试者心血管疾病风险的影响 由于心脑血管病风险评估工具适用于20岁及以上受试者，因此，对HIIT干预组中9例受试者进行了评估。干预前对照组和HIIT干预组受试者心血管疾病风险分别为（11.82±0.47）%、（9.79±0.57）%，干预后分别为（14.13±0.97）%、（6.93±1.17）%。重复测量方差分析结果显示，时间与组别对心血管疾病风险交互作用显著（F交互=7.838，P=0.011）；组间对心血管疾病风险主效应显著（F组间=37.829，P<0.001）；时间对心血管疾病风险主效应不显著（F时间=0.088，P=0.769）。

简单效应分析结果显示，干预前、后对照组心血管疾病风险高于HIIT干预组，差异有统计学意义（F（1，20）值分别为 7.618、22.533，P 值分别为 0.012、<0.001）。组内比较结果显示，对照组及HIIT干预组干预前后心血管疾病风险比较，差异无统计学意义（F（1，20）值分别为3.827、4.057，P值分别为0.065、0.058）。

2.5 HIIT对NWO受试者AGEs和血糖的影响 时间与组别对AGEs、空腹血糖交互作用显著（P<0.05）；时间与组间分别对AGEs、空腹血糖主效应显著（P<0.05）。简单效应分析结果显示，干预前两组AGEs、空腹血糖比较，差异无统计学意义（F（1，28）值分别为 1.560、0.138，P值分别为0.222、0.713）；干预后HIIT干预组AGEs、空腹血糖低于对照组，差异有统计学意义（F（1，28）值分别为 108.630、31.947，P 值均 <0.001）。组内比较结果显示，对照组干预前后AGEs比较，差异无统计学意义（F（1，28）=3.215，P=0.084）；HIIT 干预组干预后AGEs、空腹血糖均较干预前降低，差异有统计学意义（F（1，28）=71.683、35.991，P 值均 <0.001）。对照组干预后空腹血糖高于干预前，差异有统计学意义（F（1，28）=6.030，P=0.021），见表4。

表4 两组干预前后AGEs、空腹血糖比较（±s）Table 4 Comparison of the average levels of AGEs and fasting blood glucose between two groups before and after intervention

表4 两组干预前后AGEs、空腹血糖比较（±s）Table 4 Comparison of the average levels of AGEs and fasting blood glucose between two groups before and after intervention

注：AGEs=晚期糖基化终产物；a表示与干预前比较P<0.05，b表示与HIIT干预组比较P<0.05

组别 例数 AGEs 空腹血糖（mmol/L）干预前 干预后 干预前 干预后对照组 13 1.71±0.07 1.59±0.06 6.22±0.22 6.71±0.22a HIIT 干预组 17 1.82±0.05 1.11±0.05ab 6.11±0.20 5.08±0.19ab F 值 F交互=47.929，F时间=17.840，F组间=33.995 P交互<0.001，P时间=0.045，P组间=0.003 F交互=33.614，F时间=4.412，F组间=10.952 P 值 P交互<0.001，P时间<0.001，P组间<0.001

2.6 AGEs和心血管疾病风险的相关性分析 AGEs与心血管疾病风险无相关关系（rs=-0.006，P=0.979），见图1。

图1 AGEs与心血管疾病风险关系的散点图Figure 1 Scatter plot for correlation analysis between AGEs and cardiovascular risk

3 讨论

BMI正常但BF%>30%的个体即可被诊断为NWO，这类患者的临床特征是内脏脂肪过多[3]，而脂肪沉积易出现在全身大中型动脉血管（如主动脉、冠状动脉、脑动脉和颈动脉）内壁上，形成斑块。血管斑块一方面会造成血管管腔变窄、血流降低、血压增加，使局部组织灌注减少；另一方面会诱发氧化应激。在慢性炎症和氧化应激的双重作用下，机体血管平滑肌细胞增殖、血管顺应性降低，血管收缩进一步降低血流[23]，这是NWO患者在中老年后发展成高血压、心肌梗死、缺血性脑卒中等心脑血管疾病的重要原因[24]。更有支持性证据表明，与正常体质量的瘦人相比，NWO可使亚临床动脉粥样硬化的发生率翻倍，其中软斑块、脉搏波速度和血管炎症的发生率更高[25-26]。因此，尽管NWO患者的TC、HDL、LDL、TG可能在生理参考范围，但其在未来更容易发生动脉粥样硬化等心血管疾病[27]。值得关注的是，由于这些患者的年龄和体质量正常，从临床的角度来看，代谢性疾病和心血管疾病可能在数年内并不会发生，这就掩盖了早期发现和治疗NWO的必要性[1]。而早期筛查出NWO患心血管疾病的风险并及时进行干预，有利于进一步了解肥胖亚型，从而在临床上完善初级指导和二级预防治疗工作，也对防治心脑血管疾病具有重要意义。本研究结果表明，两组NWO受试者的VFL集中在8～10，VFA接近100 cm2，腰围在80 cm左右，提示NWO内脏脂肪过多，发生糖尿病和心血管疾病的风险加大[4]。

此外，本研究还检测了NWO受试者的TC/HDL、LDL/HDL、TG/HDL，评估其患心血管疾病的风险。DE LORENZO等[4]研究表明青年健康成人的TC/HDL、LDL/HDL、TG/HDL参 考 范 围 分 别 为 2.56±0.54、1.29±0.37、0.78±0.33。本研究中，两组受试者干预前的TC/HDL、LDL/HDL、TG/HDL均高于DE LORENZO等[4]研究的中青年健康成人血脂水平，提示NWO人群患心血管疾病的概率增加。本研究干预前对受试者进行心血管疾病风险评估后发现，其终身发生的风险概率在10.99%左右。而对照组受试者心血管发生风险在干预后有所增加。因此，尽管HIIT干预组受试者发生心血管疾病的风险低，但考虑到本研究的NWO受试者目前都是青年大学生，不能排除NWO发生心血管疾病可能具有隐匿性和较长的潜伏期。

近年来AGEs可加重代谢失调逐渐被认可。有研究显示，长期高血糖会导致糖尿病合并骨关节炎患者的成纤维样滑膜细胞内AGEs增加，加速患者并发症的病理进程[28]。这是因为高糖环境会通过改变机体内蛋白质的结构和功能或通过增加炎症和氧化应激，加速AGEs前体的生成。AGEs与RAGE结合后诱导胰岛素抵抗[29]、炎症[7]与氧化应激反应[8]，加重代谢性疾病的程度[2]。因此，AGEs增加是肥胖、糖尿病等代谢疾病的发病机制之一也是重要的病理特征。除此之外，大量研究表明AGEs与RAGE结合后引起的上述机体内环境紊乱也会加速心血管疾病的发生[10，30-31]，而减少AGEs堆积和抑制RAGE表达能在一定程度上降低心血管疾病的发生风险[31]。考虑到AGEs与肥胖代谢疾病、心血管疾病间的紧密联系，推测其可能是评估NWO发生心血管疾病风险的生物标志物。本研究团队首次采用无创检测的方式测量受试者皮肤内AGEs的水平，与传统测量方法相比，该设备可在12 s内更为便捷、准确地检测出结果，有利于评估NWO人群心血管健康。既往研究表明，10～30岁健康受试者皮肤AGEs水平为（1.11±0.20）～（1.53±0.30）[32]，本研究结果显示，两组受试者在干预前皮肤AGEs的水平均略高于上述参考范围[32]。由于长期高血糖会加速AGEs的形成，且空腹血糖也是评估NWO受试者是否有发展为糖尿病的重要标志。因此，本研究在干预前后检测了NWO受试者的空腹血糖值，结果显示，两组受试者在干预前、对照组受试者在干预后的空腹血糖均略高于6.1 mmol/L，HIIT干预组空腹血糖<6.1 mmol/L。本研究进一步分析AGEs和心血管疾病风险的相关性，发现二者的相关性较低。这提示NWO在青年阶段对心血管疾病风险的影响很可能并不依赖于AGEs的生成。

近年来运动科学界将在竞技体育中已广泛使用的HIIT引入到大众健身和康复医学领域，多项对比研究显示，HIIT比连续性的有氧运动在控制体质量、减脂（尤其是内脏脂肪）、增加瘦体质量和肌肉重量等方面用时更短、效果更好，且其安全性也得到广泛证实[26]。尽管有荟萃分析显示，HIIT和中等强度持续有氧运动在减少超重或肥胖成年人的全身脂肪含量和腰围方面表现出相似的有效性，但HIIT所需的运动时间节省了40%，提示HIIT具有更高的时效性[29]。此外，国外有研究对糖尿病肥胖女性进行了运动强度完全相同的连续性运动和间歇性运动，发现间歇性运动组的自感劳累分级（RPE）指数更低，且单次运动的时间越短，总体感觉就会越轻松，即间歇性运动的趣味性更高、更易坚持[33]。本研究团队前期研究发现，4周HIIT除了能有效降低NWO女大学生的体质量、改善身体成分、提高体质外，还能改善安静心率、血压、AVI、API，减少动脉硬化程度[24]。本次研究进一步发现，4周HIIT干预后受试者的AGEs、空腹血糖水平明显降低，BF%、VFL、VFA、腰围、血脂四项比值也明显改善；且NWO受试者在HIIT的干预后，其发生心血管疾病风险由9.79%下降到6.93%，提示短时的HIIT可有效减少AGEs的积累和内脏脂肪含量，降低NWO心血管患病风险。

值得注意的是，HIIT的生理效应受运动方式、负荷强度、负荷次数、持续时间、间歇休息强度、间歇休息持续时间、重复组数、组间强度、组间持续时间等因素的影响[34]，因此，不同HIIT方案可能会对机体的效果有异。在未来临床应用中需制订NWO人群功能促进的最优运动方案。此外，由于HIIT运动强度较大，在制订NWO人群的HIIT运动处方前需进行运动风险评估，强度逐渐增加的适应性训练和充分的热身、放松整理活动必不可少，训练过程中还要避免发生运动损伤，提高HIIT使用的安全性、科学性和有效性。

综上所述，4周HIIT可有效降低NWO女大学生机体内空腹血糖、AGEs的水平，减轻体质量和体脂，降低心血管疾病的发生风险。由于本试验的NWO受试者均是女大学生，且样本量较少，这在一定程度上影响了HIIT对AGEs和心血管疾病风险改善效果的评价。在后续试验中，本研究团队将在增加健康受试者的基础上，纳入各年龄段男、女NWO受试者来丰富样本量，以进一步明确各阶段NWO与心血管疾病风险的关系以及HIIT的作用。

作者贡献：胡静芸提出想法、总体研究目标的制订、对论文负责；蔡明负责论文撰写、运动干预方案设计、数据分析和作图；王丽岩、杨若愚、梁雷超组织受试者招募、运动风险评估、试验监护和数据分析；杨媛媛、贾世豪、陈睿怡、任瑜、刘千乐组织运动干预、执行试验、数据录入。

本文无利益冲突。