高强度间歇训练和中等强度持续训练对成年超重肥胖人群血压影响的元分析

2023-10-31赵广涛苏利强

河南师范大学学报（自然科学版） 2023年6期

赵广涛,苏利强

(1.河南财政金融学院体育与健康管理学院,郑州 450046;2.江西师范大学体育学院,南昌 330022)

高血压是一种动脉血压升高为主要表现的心血管疾病,无论在发达国家还是发展中国家都是一种常见病.据世界卫生组织(WHO)公布的数据显示,高血压并发症心脑血管疾病是人类致死和致残的第一因素[1].研究显示超重和肥胖是高血压发病的重要危险因素,减肥可降低高血压的发病风险[2],因此研究运动改善超重或肥胖人群的血压对心血管疾病的预防有重要意义.高强度间歇训练(HIIT)的特点是运动频率低、运动时间短、运动效率高,同时又能减轻体重,改善糖脂肪代谢[3],因此成为改善血压的研究热点,而中等强度持续训练 (MICT)在改善肥胖状况,调节血脂,改善心血压也有重要作用,也是WHO[4]和美国运动医学学会(ACSM)[5]推荐改善健康的运动方式,虽然近几年关于运动改善血压已有相应报道,但结果并不一致,而目前已有的Meta分析研究结果,有关注于等长收缩训练[6]、抗组训练[7]、短期急性运动[8]对血压影响,也有HIIT vs. MICT对血压影响的Meta分析,但纳入受试为体重正常人群[9],目前尚缺乏HIIT对肥胖或超重成人血压影响的系统报告.因此,本研究利用Meta分析的方法,关注于HIIT vs. MICT在健康超重或肥胖成年人血压改善效果比较,为有效控制超重或肥胖人群高血压的发生提供高效的锻炼方式指导,同时对高血压及并发症心血管疾病的预防有重要意义.

1 研究方法

1.1 文献检索

检索的数据库包括PubMed、Cochrane、Web of Science 和 CNKI,通过高强度间歇训练(“High-intensity interval training”、“High-intensity interval exercise”、“High-intensity intermittent exercise”、“Anaerobic interval exercise”、“Sprint interval exercise”、HIIT、HIT、HIIE、SIT)、超重(overweight)与肥胖(obesity、obese)等关键词进行检索.检索年限为数据库建库至今,最后一次检索日期为2022-11-08.

1.2 纳入与排除标准

纳入标准:1)实验设计为随机对照试验(Randomized Controlled Trial,RCT)或临床对照试验(Controlled Clinical Trial,CCT);2)受试者年龄≥18岁;3)干预措施为HIIT和MICT;4)干预时间≥4周,HIIT的高强度≥85% VO2max,≥85%心率储备,75% HRmax或者相当这些强度;5) HIIT的组间歇时间≤4 min;6)结局(Outcome)指标舒张压(DBP)、收缩压(SPB);7)文献提供基线BMI,并且BMI ≥25;8)以英文或中文为撰写语言的全文文献.

排除标准:1)受试者患有糖尿病、代谢综合征等慢性疾病或为特殊人群;2)组间结局指标基线值有显著差异;3)一次性急性运动研究;4)结合力量训练、饮食、药物或健康教育等其他手段共同进行干预;5)HIIT训练无监督.

1.3 数据提取

开始由2名作者通过标题和摘要对文献进行初步筛选,然后下载和本研究潜在有关联文献的全文,在论文排除过程中,2名作者对有异议的文献进行讨论.文献的另外一个获取途径是通过相关文献的参考文献.

1.4 质量评估

参照COSTIGAN等[10]在HIIT相关研究的Meta分析中采用的风险偏倚评价方法,对纳入文献进行质量评估.共包含12个评价项目:1)纳入标准,2)随机分组,3)基线相似性,4)评定者设盲,5)意向性分析,6)受试者退出比例少于20%,7)样本量满足要求,8)结果报告精确.2名研究者用“√”(有明确描述)、“×”(无)与“?”(未知或未充分描述)3个符号对每篇纳入文献进行评估,不一致结果由研究组讨论确定并对每篇文献得到的“√”进行计数.评价标准包括低风险(7～8个)、中度风险(4～6个)与高风险(0～3个)3个等级.

1.5 统计学处理

本研究采用随机效应模型(Random-effects Model)对纳入的研究进行Meta分析.鉴于纳入研究的连续型变量中同一结局指标研究间的变量单位均一致,本研究使用加权均数差(Weighted Mean Difference,WMD)及其95%可信区间(95% Confidence Interval,95% CI)进行合并统计分析.根据纳入文献的特点,分别以年龄、BMI、HIIT训练的高强度以及训练周期等因素进行亚组分析,检验不同亚组间的效应是否存在差异.

采用I2统计量和Cochran's Q检验来检验纳入研究间的统计学异质性,当I2分别为<25%、25%～< 50%、50%～< 75%和≥ 75%时,分别被定义为不存在、低、中和高度异质性.采用Egger检验来检测纳入研究是否存在发表偏倚.此外,为了检验本研究结果的可靠性,采用2种方法进行敏感性分析:1)固定效应模型(Fixed-effects Model)代替随机效应模型,对所有结果再次进行统计;2)每次去除1篇文章,检验每1篇文章对于合并效应是否存在显著性影响.

所有统计计算采用STATA(Version 17)统计软件完成,P≤0.05被定义为具有显著性统计学差异,0.5

2 研究结果

2.1 文献检索与筛选

各数据库共检索相关文献256篇,根据纳入与排除标准,最终纳入文献[11-22]共12篇,其中文献[14]采用了2种不同的HIIT方法,文献[20]采用了3种不同的HIIT频率.

2.2 纳入文献特征

本研究所纳入的12篇文献,共有302名受试者,HIIT组样本量共计151人,每组样本量6～17人,MICT组样本量共计151人,每组样本量3～16人;所有纳入文献中各组训练周期相同,训练频率均为3～5次/周,周期为4～12周.

对纳入的志愿者采用功率车[13,15,17-18]、跑台[11-12,14,18]进行训练,MICT组监控采用60%～75%HRmax[11,14]、50%～60%VO2max[12]、MET%[16]、60%～80%VO2peak[13,15,17]55%～59% HRR(心率储备,Heart Rate Reserve)[18]来监控运动强度;HIIT组采用的高强度监控方法有85%～95%HRmax[11,14,16]和90% VO2max[12]、最大用力[14]、85%最大用力[15]、200%Wmax[17]、120% VO2peak[13]75%～80% HRR[18].血压测试采用标准测试程序进行.

2.3 风险偏倚

纳入12篇文献中5篇等级为低风险[7,8],7篇为中度风险[4,6],0篇为高风险[0,3](详见表1).

表1 纳入文献的风险偏倚评价

3 Meta分析结果

3.1 合并效应结果

采用STATA分析软件对纳入的文献进行合并效应量检验(附表Ⅰ).HIIT vs. MICT对超重/肥胖成人DBP的影响无显著差异(WMD为-0.63,95% CI为-0.91～2.17,P=0.424),各研究间存在异质性(I2=76.1%,P<0.001)(附表Ⅰ),敏感性分析见附图Ⅰ～Ⅱ,Egger检验结果见附表Ⅰ;SBP的影响无显著差异(WMD为-0.75,95% CI为-3.26～1.75,P=0.557),各研究间存在异质性(I2=79.9%,P<0.001)(见附表Ⅰ,附表Ⅱ).

3.2 敏感性分析

通过对12篇所纳入文献进行敏感性分析,如改变研究质量差异、纳入标准、统计模型以及效应量的选择等,重新进行Meta分析,发现合并结果改变不明显(图1和图2),说明本研究的Meta分析结果较为可信.

3.3 效应量的亚组分析结果

HIIT与MICT对超重/肥胖成人血压影响的可能受年龄、BMI、训练周期、训练强度等因素的影响,本研究按平均年龄分为年龄≥35岁和18岁≤年龄<35岁组,按平均BMI分为BMI≥30和25≤BMI<30亚组,按照HIIT的高强度训练持续时间分为Intensity≥2 min和Intensity<2 min亚组,按照训练周期分为Duration≥6周和4周≤Duration<6周亚组.通过对潜在影响因素进行亚组分析结果显示,<35岁的亚组(WMD为2.15,95% CI为0.67～3.62,P=0.004)MICT改善BDP效果显著性优于HIIT;Intensity<2 min的亚组(WMD为1.91,95% CI为0.02～3.80,P=0.047)MICT效果显著性优于HIIT(附表Ⅲ).

4 讨论

本研究是对健康超重或肥胖成人HIIT和MICT改善血压进行了Meta分析,通过合并效应分析,发现HIIT在DBP和SBP的改善效果方面和MICT没有显著性差异,但是HIIT每次运动耗时20～50 min,而MICT每次运动耗时45～60 min,可见HIIT和MICT取得相似效果的同时HIIT耗时较少,体现了HIIT的高效性.本研究发现在年龄、训练周期、BMI和Intensity各自的亚组内,HIIT和MICT对SBP影响的差异不具显著性,而对DBP的影响差异性效果不同.

4.1 年龄对血压的影响

本研究发现HIIT vs. MICT对健康超重或肥胖成人DBP、SBP的影响没有显著性差异,经过亚组分析结果发现,年龄<35的亚组(WMD为2.15,95% CI为0.67～3.62,P=0.004)MICT效果显著性优于HIIT.随着年龄的增加,高血压的发病风险也增加,血管内皮功能受损增强,造成动脉弹性下降,使得DBP受到影响,另外静息心率,动脉血管弹性回缩压力,心脏舒张功能和血液黏稠度等因素引起的外周阻力变化与DBP也密切相关.

1) 研究显示HIIT可使安静心率下降,心率下降主要引起DBP降低[23].本研究结果发现在BMI较大和年龄较大的亚组HIIT改善DBP效果更优.CHEEMA等[16]采用了HIIT和MICT分别干预肥胖人群12周后,发现HIIT可以使平均安静心率从66次/min下降到了62次/min,下降幅度为4次/min,而MICT组可使平均安静心率从75次/min下降到了74次/min,下降幅度为1次/min,同时对应的HIIT和MICT分别使DBP平均下降了(7×20 265/152) Pa和0 Pa,可见心率的下降与DBP的下降相对应.提示HIIT比MICT降低安静心率的优势造成了HIIT改善DBP的优势.

2) HIIT和MICT都可以有效降低血压,但是研究结果显示HIIT比MICT更有效地改善血管顺应性,由于HIIT进行高低强度来回变换,产生了更高的剪切应力梯度,使血管内皮功能改善,改善血管硬化,促进血管弹性增加,这可能是HIIT改善DBP效果优于MICT的机制之一.

3) HIIT对内脏脂肪分解代谢显著优于MICT,内脏脂肪的减少可以减轻血管的硬化程度[24],从而改善血管的弹性和减轻血管的外周阻力.

4) 心脏舒张功能对血压也有重要影响,有学者对88名原发性高血压患者随机分成HIIT组和MICT组,进行为期12周的训练,通过24 h动态血压监测显示HIIT组收缩压下降(12×20 265/152) Pa,MICT组下降(4.5×20 265/152) Pa,HIIT组舒张压下降(8×20 265/152) Pa,MICT组下将(3.5×20 265/152) Pa,在2个组别中心脏收缩功能都有明显的改善,而心脏舒张功能中只有在高强度训练组中有明显改善,HIIT组中血管外周阻力的减小有显著性变化.可见HIIT改善心脏舒张功能优于MICT.

5)高血脂引起的血液黏稠增加是引起DBP升高的重要原因之一[25],改善血液黏稠度可减小外周阻力从而改善血压.HIIT对肾上腺素、去甲肾上腺素和生长激素分泌方面比MICT更占优势[26].这些激素可以使脂肪的分解作用加强、血液黏稠度降低,血液循环的外周阻力减小,从而改善DBP.

上述原因分析了HIIT在改善DBP的优势,但也不能充分证明HIIT改善血压优于MICT,MICT在改善血压方面也较好的作用,本研究结果看,HIIT的优势对年龄大于35岁人群更为明显,而MICT对小于35岁人群中改善DBP效果更佳,分析原因可能是小于35岁人群血管机能较好,同时MICT通过较长时间的运动刺激可以调节交感神经、增加血管弹性、提高心脏舒张功能、降低血液黏稠度、减小心动周期改善DBP.本研究结果提示在改善DBP方面,HIIT和MICT在不同年龄阶段取得的效果不同,不同运动疗法的降压机制还有待深入研究.

4.2 训练强度对血压的影响

本研究结果看,MICT在改善DBP方面效果优于间歇时间小于2 min的HIIT.从每搏出量和心脏功能入手分析血压的改善,同等条件下,每搏输出量的增加可以使血压升高[27],运动改善心脏功能基于早期运动负荷引起的每搏输出量的增加[28],引起心肌收缩力加强、舒张末期容积增加和收缩末期容积减少,继而左心室功能重塑以及射血分数增加,使心肌肥厚,心腔增加和心室舒张充盈增强以及血管弹性增强.这些综合作用使血压得以稳定.有研究显示HIIT提升每搏输出量显著优于MICT[29].本研究结果显示MICT在改善DBP方面效果优于间歇时间小于2 min的HIIT.推断原因可能是间歇时间小于2 min的HIIT促进每搏输出量的增加(提高血压作用),但可能心肌重塑,血管弹性改善(稳定血压作用)作用相对落后,使每搏输出量对血压的影响较大,表现出HIIT改善血压效果差于MICT.有关HIIT改善血压与训练强度的关系,以及不同运动方式对心脏、血管和血压的影响是复杂的[30],至于运动方式和运动周期改善血压是每搏输出量作用还是心脏和血管功能重塑的作用还需深入研究.

5 局限性

本研究不足之处在于纳入文献的异质性较大,虽然通过亚组分析减小了亚组间的异质性,但部分亚组还存在较大异质性.这可能会影响结果的可靠性.本研究通过采用随机效应模型来避免异质性较大带来的不良影响;采用了平均年龄和平均BMI进行了亚组分析,不可避免在年龄>35岁的亚组中会有年龄<35岁的受试者,BMI>30的亚组中有BMI<30的受试者.这一现象会限制亚组分析的准确性,但是总体来看这种亚组区分方法可以发现年龄和BMI对血压影响的趋势;另外有些研究对于阴性结果没有报道,可能导致部分原始数据缺失,从而影响结局指标的分析,使其结果受到一定的局限性.