不同時長HIIT與中等強度運動后大鼠O2max及血液心血管風險指標的變化

王林佳，蘇 浩，梁春瑜，嚴 翊，趙 巖，張一民

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王林佳，蘇 浩，梁春瑜，嚴 翊，趙 巖，張一民

高強度間歇運動；中等強度運動；最大耗氧量；心血管風險

雖然運動期間出現心臟病與猝死的情況較為罕見，但不恰當的運動很容易造成心血管風險事件發生[11]。心源性運動猝死能夠占到運動性猝死的80%以上，血液中與心血管風險相關的指標如肌酸激酶(Creatine Kinase,CK)，谷草轉氨酶(Aspartate transaminase,AST)及血管緊張素II(AngiotensinII,AngII)能較好的預測運動中心血管風險的發生。

1 研究對象與方法

1.1 實驗對象與分組

120只6周齡清潔級雄性Wistar大鼠,由北京維通利華實驗動物技術有限公司提供。許可證號:SCXK(京)2002-0001。隨機分為4組(N=30)：2周組(C組)、4周組(D組)、6周齡(E組)、10周齡(F組)。每組中均隨機分為安靜對照、中等強度運動與HIIT運動3種干預方式，每種干預方式各10只大鼠。采用國家標準嚙齒類動物飼料飼養，大鼠自由進食和飲水(表1)。

表 1 大鼠實驗分組Table 1 Experimental Group of Rats

1.2 實驗方案

表 2 大鼠測試方案Table 2 The Test Plan of O2max

1.2.2 運動方案

安靜對照組：不進行運動，正常喂養，喂養天數與運動組一致。

表 3 大鼠HIIT運動訓練方案Table 3 The Test Plan of High-intensity Interval Training

所有運動組在正式實驗前3天進行預適應，進行5～10 min跑臺運動，速度為5～10 m/min，坡度為0。

1.3 取材

1.4 測定指標及方法

測試指標：肌酸激酶(CK)、谷草轉氨酶(AST)、血管緊張素II(AngII)

測試方法：1)采用DGKC法測定大鼠血清中肌酸激酶活性，試劑盒為北京利德曼生化股份有限公司大鼠肌酸激酶測定試劑盒；2)采用IFCC速率法測定大鼠血清中谷草轉氨酶活性，試劑盒為北京利德曼生化股份有限公司大鼠天門冬氨酸轉移酶/谷草轉氨酶試劑盒；3)采用酶聯免疫法(ELISA)測定及大鼠血清血管緊張素II含量。試劑盒為美國Phoenix Pharmaceuticals公司大鼠AngII試劑盒。

測試儀器：日立7020型全自動生化分析儀、美國BIO-RAD伯樂iMark-680型酶標儀。

1.5 數據統計與分析

實驗數據均表示為平均值±標準差。 實驗數據用SPSS 19.0統計軟件進行處理，采用單因素方差分析，統計學顯著性水平為P< 0.05。

2 實驗結果

表 4 大鼠測試結果(ml/kg/hr)

注：*表示與相同時間安靜組對比P<0.05 ；#表示與相同運動時間中等強度組比較P<0.05；◇表示與相同方式運動2周相比具有顯著性差異(P<0.05)；$表示與相同方式運動4周相比具有顯著性差異(P<0.05)；&表示與相同方式運動6周相比具有顯著性差異(P<0.05)，下同。

2.2 肌酸激酶(CK)測試結果

中等強度組及HIIT組大鼠血清CK水平10周內無明顯變化，但在第2周至6周時出現上升趨勢，6周后出現小幅度下降(表5)。第4周、10周時，中等強度組和HIIT組大鼠血清CK水平均高于安靜組，且HIIT組大鼠血清CK水平低于中等強度組(P<0.05)。

表 5 大鼠血清ck測試結果Table 5 The Result of CK in Rats(Unit:U/L)

2.3 谷草轉氨酶( AST)測試結果

HIIT組與中等強度組大鼠血清AST水平具有相同的變化趨勢，均為第2～4周下降，第4～6周上升達到最高值，第6～10周再下降(表6)。

表 6 大鼠AST測試結果Table 6 The Result of CK in Rats(U/L)

注：△表示與相同方式運動4周比較P<0.05。

第2周、4周、6周、10周時，HIIT組大鼠血清AST水平均低于中等強度組，且2周,6周，10周時具有顯著性差異。第2周，4周，10周HIIT組大鼠血清AST水平低于安靜組(P<0.05)，6周時高于安靜組(P<0.05)。第6周、10周時，中等強度組大鼠血清AST水平高于安靜組(P<0.05)。

2.4 血管緊張素Ⅱ(AngⅡ) 測試結果

HIIT組大鼠及中等強度組大鼠血清AngⅡ水平均在4周后出現明顯上升趨勢，在10周時達到最高值(P<0.05，表7)。HIIT組上升幅度更大。

表 7 大鼠AngⅡ測試結果Table 7 The Result of Ang Ⅱin Rats(Pg/ml)

注：&表示與相同運動方式2周組比較P<0.05；◇表示大鼠AngⅡ與以相同方式運動4周比較P<0.05；△表示大鼠AngⅡ與以相同方式運動6周比較P<0.05。

2周HIIT組大鼠AngⅡ水平低于中等強度組(P<0.05)及安靜組。4周HIIT組與中等組相比值略低但無顯著性差異，且2組均顯著低于安靜組。6周HIIT組與安靜組相比明顯升高(P<0.05)，與中等強度組相比較高，但無顯著性差異。10周HIIT組大鼠AngⅡ水平明顯高于安靜組及中等強度組(P<0.05)。

3 分析與討論

3.2 不同時長HIIT與中等強度運動對大鼠血清CK影響的比較

臨床上常將與心肌損傷相關的酶，如CK及其同功酶CK-MB、乳酸脫氫酶(LDH)及其同功酶LDH1、谷草轉氨酶(AST)和α-羥丁酸脫氫酶(α-HBDH)等合稱為心肌酶譜,用于診斷心肌梗塞、心肌缺血等心血管疾病。在運動風險評估中常采用CK，AST等心肌酶系指標評估心血管風險[1]。經過一定的運動訓練后酶活性會發生變化，對CK、AST及同功酶的含量測試可反應心肌能量代謝狀況及心肌膜系統的損傷與否。

CK是心肌損傷的標志性指標。當心臟發生病變時，如AMI(急性心肌梗塞)，心肌組織中的CK會釋放入血，導致血清CK值升高[9]。缺氧亦是血清CK水平升高的誘因，當心臟出現缺氧而造成心肌受損的情況下，心肌酶數值也出現升高的跡象。同時，遞增負荷運動實驗表明[2，5]，心電圖出現異常時研究對象出現心肌酶升高的比例較未出現心電圖異常人群比例增高。因此，血清CK水平可以用于進行運動中心血管風險發生的預測。

由于運動6 h后血清CK即恢復正常水平[8]，本研究取材時間是在最后一次運動24 h后，因此取材時血清CK已恢復至運動組的正常水平。本研究中不同運動時長結果顯示，中等強度組及HIIT組大鼠血清CK水平10周內無明顯變化，在第2周至6周時出現上升趨勢，6周后出現下降趨勢。這說明，制定的運動負荷可引起機體的應激反應以適應逐漸升高的跑速，6周時出現最高值，這表明運動達到6周時心血管風險較高，應進行相應的監控。

不同運動方式結果顯示，第4周、6周、10周時，中等強度組和HIIT組大鼠血清CK水平均高于安靜組，分析其原因可能是每日訓練后大鼠無法得到完全的恢復即開始新的訓練，造成了損傷的累積效應。同時，第4周、6周、10周時，HIIT組大鼠血清CK水平低于中等強度組。這表明，進行10周中等強度運動時，缺少間歇的持續性運動可能容易造成疲勞的積累，大鼠未完全恢復又進行新的運動，引起血清CK水平較高，從而導致一定的心血管風險。

3.3 不同時長HIIT與中等強度運動對大鼠血清AST影響的比較

AST又名天門冬氨酸氨基轉移酶，與CK同為心肌酶系指標。心肌細胞中含量最高，其次是肝臟、骨骼肌和腎臟。當心肌細胞膜受損完整性被破壞時，AST可通過受損的細胞膜進入血液，使血清含量增加，因此，血清中AST活性升高，可用于判斷心肌損傷,并且其增高程度會隨心肌損傷程度的加重而加大[4]。

本研究中不同運動時長結果顯示，HIIT組與中等強度組大鼠血清AST水平具有相同的變化趨勢，均為第2至4周下降，第4至6周上升，第6至10周再下降。分析其原因可能是隨著跑動速度的逐漸提高，大鼠表現為對不同運動強度的逐漸適應。

不同運動方式結果顯示，第2周、4周、6周、10周時，HIIT組大鼠血清AST水平均低于中等強度組，且2周、6周、10周時具有顯著性差異。中等強度組大鼠血清AST水平均高于安靜組，且6周及10周時具有顯著性差異。這提示我們，中等強度運動過程中發生心肌損傷的風險可能高于HIIT組。但仍有相關研究表明，測定結果中如果出現單純的AST升高，并不能輕易地就認為是心肌損傷。主要是因為：1)AST特異性低。還存在于除了心肌外的其他器官中[6]。2)轉氨酶非常敏感，在1天之內的不同時間段檢查，轉氨酶水平都有可能產生波動，因此，取材時間的差異也會對最終結果造成影響。

3.4 不同時長HIIT與中等強度運動對大鼠血清AngⅡ影響的比較

AngⅡ是腎素-血管緊張素系統(renh-angiotensin system，RAS)的重要組成部分。它的作用是引起血管收縮，升高血壓，促進腎上腺皮質釋放醛固酮。Harrison[12]等研究發現，AngⅡ作用于血管平滑肌，可產生強烈的縮血管作用,增大外周阻力，增高動脈血壓。AngⅡ對運動的影響則表現為運動后血漿AngⅡ水平明顯升高，并隨著運動強度和時間的增加，血漿AngⅡ呈持續上升趨勢。這提示我們在運動過程中，AngⅡ的升高使血管收縮加強，促進靜脈回流，保證血液重新分配，以滿足運動器官和組織對氧的需求，從而繼續保持高水平的運動能力[14，16]。同時，AngⅡ也具有正反兩方面的作用，若AngⅡ生成增多，其強烈的縮血管作用會持續性增加心臟的外周阻力，在循環中就表現為高血壓。當其作用于組織時則引起結構重塑，當器官的組織結構重塑發展到一定程度時就無法發揮正常的生理功能，則表現出相應的癥狀如的心肌梗塞，腦卒中等。如AngⅡ作用于平滑肌細胞膜上的特異性受體時，可刺激內皮細胞產生內皮素,引起心臟冠狀動脈收縮導致心肌毛細血管密度降低，加重心肌缺血缺氧性損傷[7]。因此， AngⅡ不僅是造成高血壓的原因，也是造成心、腦、腎等器官損害的原因。這在李維根等[3]的報道中可以證實，急性衰竭性運動后心肌組織呈嗜酸性缺血缺氧性改變，心肌AngⅡ含量降低了43%，血漿AngⅡ的含量在運動后增加了83%，說明血漿和心肌局部AngⅡ的釋放增多可能參與了心肌病理改變的發生過程。

不同運動時長結果顯示， HIIT組大鼠及中等強度組大鼠血清AngⅡ水平均在4周后出現明顯上升趨勢，且HIIT組上升幅度更大。分析其原因可能是由于4周時大鼠為適應逐漸提高的運動負荷要提高AngⅡ水平以滿足運動時較高的需氧量，同時HIIT的強度較大AngⅡ水平也更高。

不同運動方式結果顯示，第2周時，HIIT組大鼠血清AngⅡ水平低于中等強度組(P<0.05)及安靜組。第4周時，HIIT組與中等組大鼠血清AngⅡ水平相比值略低但無顯著性差異，且2組均顯著低于安靜組。表示經過4周訓練后， HIIT及中等強度組大鼠都需要較高水平的AngⅡ以維持高強度的運動。第6周時，HIIT組與安靜組大鼠血清AngⅡ水平相比明顯升高(P<0.05)，與中等強度組相比較高，但無顯著性差異。第10周時，HIIT組大鼠血清AngⅡ水平明顯高于安靜組及中等強度組(P<0.05)。這表明，正常水平的AngⅡ已無法滿足10周時的運動負荷，機體通過AngⅡ的升高使心輸出量增，心率加快以滿足運動器官和組織對氧的需求。10周HIIT訓練后血清AngⅡ水平較高，其縮血管作用會持續性增加心臟的外周阻力，增高動脈血壓，因此10周HIIT訓練具有一定的引起血壓升高的風險。

4 結論

1.10周HIIT訓練能夠更快更好地改善大鼠心肺耐力。

2.HIIT與中等強度運動對大鼠均存在一定的心血管風險，應在超過6周的訓練中進行心血管風險監控。

3.10周HIIT訓練大鼠血壓上升的風險強于中等強度運動。

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WANG Lin-jia，SU HAO，LIANG Chun-yu，YAN YI，ZHAO YAN，ZHANG Yi-min

1002-9826(2016)06-0081-05

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2016-09-02；

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北京體育大學科研課題資助(2014YB017)。

王林佳(1993-)，女，山東聊城人，在讀碩士研究生，主要研究方向為運動生化，E-mail：489499191@qq.com；蘇浩(1982-)，男，山東平度人，副教授，博士，主要研究方向為運動生物化學、運動風險評估，Tel：(010)62989584,E-mail:：suhao1982@163.com；梁春瑜(1992-),女,壯族,廣西南寧人,在讀碩士研究生，主要研究方向為運動生化，E-mail:：liangxiaochuna@sina.com。作者單位：北京體育大學，北京 100084 Beijing Sport University,Beijing 100084,China.

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