零食式锻炼与心脏代谢健康

Hashim Islam，Martin J. Gibala，Jonathan P. Little

1 加拿大不列颠哥伦比亚大学健康与运动科学学院

2 加拿大麦克马斯特大学运动系

翻译：聂金雷（澳门理工大学），时庆德（澳门理工大学），孔兆伟（澳门大学）

尽管知道缺乏体力活动、低心肺适能和久坐的不利影响[1-3]，但许多人仍未达到当前的体育活动指南的要求[4]。人们不参与规律锻炼的原因包括缺乏时间和无法获得锻炼设备及场所[5-6]。零食式锻炼（exercise snacks）是一种新颖的策略，它指的是在一天中进行数次短暂的单次剧烈运动。零食式锻炼投入时间极少且可以不使用专门的健身器材，从而降低了计划和安排休闲时间进行结构化锻炼的需求[7]。有趣的是，零食式锻炼可以在居家、办公或学校环境中的日常活动之间或之中进行，这有助于打破久坐时间，使参与剧烈锻炼更加容易。

1 什么是零食式锻炼？

零食式锻炼一词是2007 年Howard Hartley 博士在大众杂志的一篇文章中首次使用[8]。Francois 等在2014 年进行的一项研究也使用了“零食式锻炼”这一术语，其运动方案为在一日三餐之前分别进行一次11分钟的运动（1分钟的运动共6次并在运动间安排恢复1 分钟），加上5 分钟热身和3 分钟运动后放松，相当于每天运动3次，每次19分钟，也就是每天总运动时间是57分钟[9]。然而，最近的研究采用了“零食式锻炼”这个术语来描述分散在一整天中反复进行更短的单次剧烈运动[10-13]。

值得注意的是，Islam 等在新近的论文中提出了对零食式锻炼的工作定义，即分散在全天中反复进行单次小于1 分钟的剧烈运动[7]。与传统耗时长且结构化的锻炼方案相比，零食式锻炼的突出特点是耗时短且安排灵活，而其高强度性质可能有助于在健康和体适能方面实现高效的改善。不过，由于单次运动的持续时间太短，当以心率和摄氧量等传统指标，甚至是Borg 6-20 级主观体力感觉量表来监测运动强度时会面临挑战。这是因为这些方法可能无法捕捉或反映极短时间剧烈运动时的急性生理需求。另一个策略是使用Borg1-10 级量表来衡量相对努力程度，在已发表的为数不多的论文中，用该量表测得单次运动的平均量级通常接近或大于5[10，11，13]。有研究发现，与Islam等提出的零食式锻炼的定义略有不同的版本也会带来健康益处[9，14-21]，因此，随着对这种零星剧烈运动方式可带来的益处和应用的研究深入，其精确的定义可能会随时间推移而发生变化。

2 零食式锻炼有效的证据是什么？

虽然不是首次使用这个术语者，加拿大的Jonathan Little 和Martin Gibala 两位教授率先开创了如前所述的现行的“零食式”锻炼方法[7]。实际上这种方法是从低运动量的高强度间歇训练（high-intensity interval training，HIIT）或冲刺间歇训练（sprint interval training，SIT）的概念演变而来的。借鉴传统的高强度间歇训练和冲刺间歇训练模式，零食式锻炼旨在通过增加单次短而剧烈运动之间的休息时间，并将这些单次运动分散在全天当中，而不是一次性完成全部高强度间歇训练/冲刺间歇训练，从而使短而剧烈的运动更加易于实施。零食式锻炼改善心肺适能的效果已在一系列以无锻炼习惯青年人为受试者的实验室研究中得到了验证。在第一项研究中[10]，24 名不活跃的青年人随机分为对照组（不进行运动）和零食式锻炼组，后者完成了为期6 周每周三天的监督干预训练，即每天三次快速爬楼梯（每次约20 秒，感觉为“辛苦”或在Borg量表评分为5/10），单次运动之间相距1～4小时。与对照组相比，使用金标准——峰值摄氧量测量的心肺适能在零食式锻炼干预后提高了约 5%（Cohen’s d=0.46）[10]。在随后的一项研究中[13]，不活跃的青年人进行了为期6 周的零食式锻炼干预，每天进行三次20 秒的剧烈踏车，单次运动间隔1～4 小时，每周锻炼三天。与第一项研究结果类似，干预后的峰值摄氧量比基础值高约4%（Cohen’s d=0.57），这个提升幅度与传统的低运动量高强度间歇训练或冲刺间歇训练相当。上述结果不应理解为零食式锻炼可以取代传统形式运动训练的所有好处，但令人印象深刻的是，这些研究中健康年轻群体经较短训练期增加约0.5代谢当量（metabolic equivalents，METs）的心肺适能水平。这些发现与另一项针对中年女性的研究结果相辅相成，该研究表明，每周三天每天进行相隔4 小时的3 次独立30 秒Wingate 测试式运动，在8 周的时间内峰值摄氧量改善了约14%[22]。这些研究共同支持零食式锻炼作为一种节省时间的方法，可以改善不活跃中青年人的健康状况。

除了研究零食式锻炼如何在短期改善体适能外，实验室研究还测试了零食式锻炼打破久坐时间和改善代谢健康的能力。Rafiei 等在一项随机交叉研究中[11]，让11 名超重/肥胖的中青年人连续坐9 小时或每小时爬楼梯15～30 秒（强度为感觉“有些困难”；Borg 量表评分约为4/10）。这些研究人员观察到，与连续坐着相比，零食式锻炼使胰岛素曲线下面积减少了约17%（Cohen’s d=0.94）且血浆脂肪酸曲线下面积减少了约21%（Cohen’s d=1.2），支持这种方法可使超重/肥胖人群在代谢方面获益。在这项研究中，葡萄糖曲线下面积没有变化，这可能是因为参与者血糖正常和/或运动时间太短，从而无法影响肌肉对葡萄糖的摄取。然而，胰岛素水平的降低表明胰岛素敏感性改善，值得进一步研究零食式锻炼对血糖控制的影响，尤其是对于糖尿病前期或2 型糖尿病患者。在另一研究中，Caldwell等还发现，与6 小时连续坐着相比，每小时一次的爬楼梯零食式锻炼增加了股动脉超声测量的腿部血流量，这表明零食式锻炼可能对血管功能有益[12]。因此，除了增强体适能外，零食式锻炼似乎还可以抵消久坐对代谢和血管造成的负面影响。图1 总结了零食式锻炼对健康的潜在益处。

图1 零食式锻炼的概念描述以及实验室研究中支持其潜在健康益处的证据概要

3 真实世界中的零食式锻炼可能是什么样的？

在真实世界尤其是在那些参与传统运动形式有障碍的人群中加以应用，是考查零食式锻炼这种新型运动策略潜在健康获益的正确途径。居家高强度间歇训练研究结果显示其在改善体适能、胰岛素敏感性和血管功能方面是有效的[23，24]。因此，居家环境下的零食式锻炼，可采用全身健身操类型的锻炼方式，通过在线、视频或智能手机APP进行指导以助推在真实世界中进行零食式锻炼。另外，通过短信或APP 推送消息提醒参与者以及与智能手机、智能手表或活动追踪器互联，也使得零食式锻炼在真实世界中更易于推广应用及测量评估。

跑楼梯的零食式锻炼也可能是办公楼环境中一种有吸引力的锻炼措施。以零食式锻炼的形式鼓励员工走楼梯并尽力跑楼梯可成为一种创新的方式，将更多的剧烈运动融入到办公楼员工的日常中，同时打破长时间坐着的习惯。在最近的一项初步研究中[25]，我们比较了实用的爬楼梯零食式锻炼（在一天中零星进行三次单独的登60级楼梯的锻炼）与更传统的爬楼梯的高强度间歇锻炼（在一次休息时间内进行，按既定间隔完成3 次登60 级楼梯）在工作场所环境中的接受度。14名参与者（12名女性；约39岁）完成了两次受监督的运动试验（零食式锻炼和高强度间歇训练），然后在工作场所选择其中一种形式锻炼一周。锻炼中测量了自觉努力度、喜爱情感反应、享受度和自我效能。在一周的后续观察期内，使用加速度计测量了久坐行为和身体活动。与传统的高强度间歇训练相比，零食式锻炼的喜爱情感反应更正面，自觉努力度上升较低。两种锻炼运动后享受度和自我效能感都很高且相似。虽然没有统计学意义，但更多的参与者喜欢零食式锻炼（10/14 参与者）而不是高强度间歇锻炼（4/14 参与者）。有趣的是，在上述研究中，一周随访期的加速度计数据显示，与选择不锻炼的日子相比，当参与者选择进行任一种锻炼方式时，24 小时内的平均坐-站次数增加（Hedge’s g=0.73），中高强度运动时间也趋于增加（Hedge’s g=0.60）。这些初步研究结果表明，爬楼梯式的零食式锻炼可能是在工作场所值得实施的方法，可对久坐行为和身体活动指标产生积极影响。其他研究也表明，在糖尿病前期[26]、2型糖尿病[27]和冠心病[28，29]患者中，易实施的短促爬楼梯运动是可行的。爬楼梯类型的零食式锻炼改善临床人群代谢功能的潜在效益值得进一步研究。

Stamatakis 及其同事近年研究一种被称为“剧烈间歇生活方式体力活动”（vigorous intermittent lifestyle physical activity，VILPA）的健康益处。他们将VILPA定义为单次持续时间不超过5 分钟的剧烈活动（Borg 6-20量表上为14或15，或＞6 MET），将其作为日常生活或其它生活方式中体力活动的一部分进行[30]。Stamatakis 等最近利用英国biobank 数据报告[31]，极少量的剧烈活动（通过加速度计评估）与全因死亡率和心血管死亡率风险的显著降低有关。在自认为不锻炼的人群中，每天仅2 分钟的剧烈活动与全因死亡率和癌症死亡率风险降低高达40%、心血管疾病死亡率风险降低近50%有关。其它流行病学研究也支持进行相对较少量的剧烈运动的健康益处[32]。尽管剧烈活动可能带来潜在的健康益处，但加速度计研究一再表明，大多数普通人几乎或从不参与剧烈活动，临床人群更甚[33]。根据我们的工作定义和已发表的研究，零星地在一天当中加入零食式锻炼可能是增加普通人群剧烈运动的有吸引力的方式。

零食式锻炼在短促性、高强度和易于实施方面与VILPA框架非常一致，但在技术上并不相同。首先，与VILPA 相比，零食式锻炼并不纯粹是日常活动中的偶然或固有部分，而是可以在日常生活中进行计划或安排，不过这种区别仍然保留了可行性和可及性这两个重要方面，而这也正是VILPA 的基础。零食式锻炼还体现了一些不一定属于VILPA 的运动关键要素。例如，零食式锻炼的每次运动时间限定在1分钟以内，并且要强度足够大以使健康获益。另外，这些锻炼也需要一定的计划才能融入到日常生活中并以改善健康为目的去完成。从现实角度来看，试图精确区分日常生活中嵌入的有目的零食式锻炼（例如，快速爬楼梯去使用办公楼不同楼层的洗手间）和日常生活方式的活动，如偶发的VILPA（例如，提着杂物上几层楼、尽量加快步行到公交车站的速度），可能没有太大的价值。因此，有些人可能认为零食式锻炼和VILPA 是相似的概念。

4 未来需要开展哪些研究？

上述基于实验室的研究表明，零食式锻炼可以改善不活跃青年人的心脏代谢健康指标[10-13]，但这些研究的参与者人数相对较少，应主要归类为概念验证。因此，未来的研究需要涉及更大的样本量并采用严格的研究设计（如随机对照试验），以检验各种零食式锻炼方案如何影响关键的健康状况和体适能。尽管如此，新涌现的研究业已凸显了零食式锻炼的潜在价值，它是旨在增加体力活动和改善普通人群心脏代谢健康的一系列策略中的又一工具。

鉴于零食式锻炼的新颖性和围绕这一概念的新知识，还有几个关键问题有待回答，包括：i）如何定义或衡量零食式锻炼的强度（参见上述关于使用Borg6-20和1-10 级量表的讨论）；ii）不同类型或模式的零食式锻炼有何不同效果；iii）对于零食式锻炼，是否存在改善体适能或健康的阈值强度或剂量；iv）零食式锻炼与传统运动训练之间的相互作用；vi）零食式锻炼对总体体力活动水平和久坐行为的影响；vii）新技术在促进和监测追踪零食式锻炼方面的潜在价值。研究者可以设想不同的研究设计来试图回答不同领域内的研究问题。鼓励研究人员系统地解决这些问题，以增进我们对该领域的理解并推进其发展。

5 结论

现代社会中，普通人群体力活动量不足和久坐不动的生活方式持续存在，这使得增强体质、减少久坐不动对心脏代谢健康影响的可行性锻炼策略的需求不断增加。依据新出现的证据，我们提出零食式锻炼，即在一天中多次进行单次短暂剧烈运动，可能就是这样一种策略（图1）。零食式锻炼在真实世界（如居家、办公室或工作场所）中的适用性以及零食式锻炼针对肌肉骨骼健康的潜在价值仍有待确定。虽然零食式锻炼并不是为了取代传统锻炼方式中已被证实的健康获益而设计的，但它可能是一种创新的方式，可增加普通人群（包括有心脏代谢疾病风险或已确诊的人群）剧烈运动的参与度，改善心脏代谢健康。