HIIT應用于慢性病干預的進展研究

胡金鎔

(西華師范大學體育學院 四川南充 637000)

國際研究報告顯示，在2008年期間全球約有5 700萬人死亡，其中3 600 萬人死于慢性非傳染性疾病［1］，如果按目前的趨勢繼續發展，WHO預測，截至2030年，每年預計死于慢性非傳染性疾病的人數將增加到5 500萬，慢性非傳染性疾病已經對當前人類產生了重大威脅。以往研究證明，規律性運動能有效幫助降低慢性疾病的發生風險，持續有氧運動已被證實能有效改善老年慢性病患者血糖、血壓、血脂等生化指標，由此在臨床和日常生活中得到充分應用，但由于訓練時長較長和訓練內容較為枯燥，影響群眾的運動參與率以及持續時間的長短。HIIT 因其訓練時間短，中間存在休息或低強度間歇階段，訓練內容多變，受到研究人員關注，許多人認為時間是鍛煉的障礙，高強度間歇訓練部分的吸引力在于，進行訓練的時間比持續耐力訓練的時間更少，但卻能達到甚至超越持續耐力運動所產生的效果。目前已有研究證明HIIT能明顯改善心肺耐力，提高VO2max，改善身體成分，特別是腹部脂肪，調節機體代謝等，但HIIT 的具體訓練內容以及臨床應用安全性受到業內學者廣泛討論，該文結合以往研究成果，綜述HIIT在常見慢性病干預中的臨床應用研究，結合文獻資料，探討HIIT應用于臨床的安全性，為之后開展研究提供理論依據。

1 HIIT概念

德國心臟學家Reindell于20世紀50年代首次提出高強度間歇訓練［2］，隨后HIIT被納入運動員訓練內容，走入大眾視野。HIIT 在2007 年美國心臟協會推薦的運動處方中首次被提出，并被應用于心臟康復方面，目前HIIT廣泛應用于普通人日常健身以及運動員體能訓練中，但就具體概念以及訓練內容而言，國內外還未達成共識。

關于高強度間歇訓練的概念，不同學者進行了不同的概括。國內學者黎涌明［3］認為，高強度間歇訓練指以最大乳酸穩態或大于等于無氧閾的負荷強度進行多次持續時間為幾秒到幾分鐘的訓練，且每兩次訓練之間的安排使訓練者不足以完全恢復靜息或低強度訓練。Buchheit等人［4］將HIIT定義為重復的短時間（小于45 s）到長時間（2～4 min）的高強度但不是最大強度的運動，或短時間（小于10 s）到長時間（20～30 s）的全力沖刺，中間穿插恢復期。Gibala［5］等人認為，HIIT 是指以85%～90%的峰值攝氧量或90%～95%的峰值心率（HR）為強度，反復進行的短暫的、間歇性的劇烈活動，中間包括休息或低強度運動期。

結合現有文獻總結，可將HIIT 分為負荷階段和恢復間歇階段，訓練內容主要包括運動方式、負荷強度、間歇強度、負荷持續時間、間歇持續時間、循環次數、組數、組間恢復強度和組間持續時間，結合一項納入53例的隨機對照實驗的薈萃分析［6］發現，短間歇（≤30 s）、低負荷持續時間（≤5min）和短周期（≤4周）HIIT是發展最大攝氧量的有效和省時的訓練方案，特別是對于普通人群來說，為了最大限度地提高最大攝氧量的訓練效果，建議進行長間歇（≥2 min）、大運動量（≥15 min）和中長期（≥4～12 周）低強度訓練；最常見的HIIT 干預方案為4×4min 負荷階段，3min 恢復間歇階段［7］，根據峰值攝氧量（VO2peak），心率儲備（HRR），最大心率（HRmax）以及采用自覺用力程度分級等，綜合設計負荷強度以及間歇強度，對于慢性病人群而言，存在巨大的個體差異以及生活習慣差異，就目前試驗研究結果而言，HIIT作用于人體的具體生理學機制還不確定，因此，業內研究人員未得出具體訓練方案。

2 HIIT干預常見慢性病現狀

2.1 心血管疾病

心血管疾病包括心力衰竭以及冠狀動脈疾病，是目前引起全球死亡最主要的原因之一［8］。2018年中國心血管病報告數據顯示，預測今后10年心血管病患病人數仍將持續快速增長［9］。通過研究20例梗死后心力衰竭患者發現［10］，有氧間歇運動和持續有氧運動一樣可顯著改善梗塞后心力衰竭患者的有氧能力，同時間歇有氧運動也能改善血管內皮功能［11］，Wisloff 等人［12］提供證據證明HIIT提高了心力衰竭患者左心室射血分數，同時表示運動強度可能是梗死后心力衰竭患者提高有氧能力、逆轉左心室重構和改善生活質量的重要因素，12周的運動干預，有氧間歇訓練提高最大攝氧量能力明顯優于中強度持續訓練，在運動適應方面，有氧間歇訓練也更加有優勢，二者同時能改善心衰患者的生活活動能力。另外，有Liou 等人［13］納入472 名冠狀動脈疾病患者，其中218 名進行HIIT，254 名進行中強度持續訓練（MICT），Meta 分析結果表明，HIIT 患者的峰值攝氧量顯著增加，表示HIIT比MICT更能改善冠狀動脈疾病患者的平均VO2peak，并能夠通過增強心室肌收縮能力，提高射血能力，增加每搏輸出量來改善VO2max，在間歇訓練和持續訓練對冠狀動脈疾病患者射血分數和有氧能力改善的研究中［14］發現，間歇運動比持續運動更能改善其有氧能力、無氧閾值、內皮功能，但在一項隨機臨床試驗中發現［15］，HIIT 和MICT 兩種訓練方法在改善VO2peak方面沒有顯著差異，這可能與訓練方法、運動強度以及受試人群的差異性有關。

2.2 2型糖尿病

糖尿病作為一種代謝性疾病，因胰島素抵抗而產生胰島素分泌減少、肝糖原合成受損或線粒體功能受損，使葡萄糖無法因胰島素的刺激轉運至體內的細胞儲存。血糖、血脂、體成分的增加，會導致心血管疾病風險的增加，據國際糖尿病聯盟估計［16］，2017年全球有4.51 億（18～99 歲）糖尿病患者，預計到2045 年，人口將增加到6.93億。糖化血紅蛋白（GHb）作為公認的反映2 型糖尿病（T2DM）患者血糖控制的最佳指標，相關Meta 分析［17］顯示，HIIT 能有效降低GHb，改善內皮依賴性舒張能力，提高血管收縮能力，從而對預防T2DM患者心血管疾病發生有積極意義。Mitranun等人［18］隨機選取28 名持續進行藥物控制的T2DM 老年患者，將其隨機平均分為HIIT 組和標準護理組，研究高強度間歇訓練作為一種改善2型糖尿病患者心臟結構和功能的潛在療法的療效，以及HIIT 對肝臟脂肪和代謝控制的影響，結果顯示2型糖尿病運動干預后，干預組受試人員心臟結構和功能改善以及肝臟脂肪最大程度減少，可將HIIT 視為改善2 型糖尿病患者心臟代謝風險的一種治療方法；相反，陳炳霖等人［17］采用Rev Man 5.3軟件對納入文獻數據進行Meta分析，發現未有研究顯示HIIT 在改善T2DM 患者血糖調節能力、血脂和體成分方面的作用優于對照組，需要進一步研究，

2.3 肥胖

大量研究顯示，從1980年至今，全球肥胖人數增加了將近6倍，中國的肥胖人數居于全球首位，并且以青少年肥胖人群數量增加更為明顯。近20 年中國青少年肥胖率已經達到7%左右，近年來隨著肥胖人群不斷增加，高血壓、高血脂、糖尿病等代謝性疾病的發病率不斷上升，有研究發現這些疾病的發生率與肥胖人群比例具有明顯相關性［19］。對于肥胖群體而言，最常見的干預手段就是進行運動減脂，已有研究表明通過適當運動，能達到減脂，改善機體內分泌，調節機體代謝的作用。

近年來HIIT 的減脂效果受到研究學者的高度關注，通過對肥胖大鼠進行不同形式的運動干預，發現HIIT 能夠通過調節產熱調控蛋白表達，促進脂肪產熱代謝［20］，增強Rev-erbα 基因表達，從而影響肝臟脂質合成，緩解體內脂質沉積［21］，增加生長激素、兒茶酚胺等激素分泌，提高脂肪代謝酶活性，增加脂肪氧化分解。運用15周的HIIT對45名年輕女性進行干預，發現和穩定性訓練比較，HIIT 能明顯減少年輕女性的總體脂肪、腿部和軀干皮下脂肪以及胰島素抵抗［22］，脂肪堆積是造成肥胖的主要原因，尤其是內臟脂肪的大量堆積，會造成機體內臟功能運作負荷增加，血管沉積物增多，血液黏滯性增高，增加患心血管疾病的風險。

AMPK 既是細胞內重要的能量控制因子，也是肝臟重要的脂質代謝調控因子之一，ACC 是AMPK 下游的調節因子之一。研究表明，HIIT 可以通過AMPK/ACC通路緩解肝臟脂肪沉積速度，提高脂肪氧化水平，通過對肥胖大鼠分別進行干預發現，HIIT 干預效果明顯優于中強度持續訓練［23］，Heydari 等人［24］將46 名青年肥胖男性隨機分組，進行12周的HIIT以及功率自行車訓練，發現HIIT能顯著降低超重青年男性的總脂肪、腹部脂肪、軀干脂肪和內臟脂肪。運用12周的HIIT以及MICT 干預肥胖兒童，發現在改善肥胖兒童體重、BMI、體脂肪量、體脂百分比及血清Chemerin 水平方面，HIIT優于MICT［25］，但也有相關Meta分析HIIT在降低體脂率和成人體重方面無明顯差異［26］，此Meta分析結果可能與納入文獻標準有關。

3 HIIT臨床應用安全性

Wewege 等人［27］對23 項研究進行分析，分別納入547 名接受HIIT 治療的患者、570 名接受MICT 的治療患者，結果顯示1 起與HIIT 課程相關的主要心血管不良事件，相當于每17 083 次訓練（11 333 個訓練小時）發生1 次主要心血管事件，同時患者在接受HIIT 治療過程中出現1 起輕微心血管不良事件和3 起非心血管不良事件。可見，HIIT 應用于冠狀動脈疾病或心力衰竭患者的主要心血管不良事件發生率相對較低。Meyer等人［28］在有關HIIT對心血管疾病患者影響的系統綜述中指出，曾有學者通過心電圖觀察到，有個別患者在運動中出現因室性心律失常引起的缺血，但未出現意外事故，也未曾監測到血流動力學的顯著改變，即使在運動能力較低的心衰患者身上，對于相關研究的受試人員排除標準，包括不穩定型心絞痛、失代償性心力衰竭、過去4 周內的心肌梗死、復雜性室性心律失常、未使用β-受體阻滯劑和血管緊張素轉換酶抑制劑，以及矯形外科或神經限制運動。將高危受試人群剔除，再將HIIT應用于2型糖尿病治療中發現，對于以前久坐不動的2 型糖尿病老年人來說，進行高強度的間歇訓練是較為安全，并且可以更大程度地改善糖尿病患者血管并發癥的影響。有研究［18］對存在代謝功能障礙的患者分別進行有氧間歇運動和中強度持續訓練時，發現在受試者中只有嚴重肥胖的2 例出現了膝關節損傷，相關文獻研究［29］表示心血管疾病康復中最適合進行HIIT 的患者應該是50～60 歲、低風險、左心室功能正常、有氧能力＞7 METs、冠心病穩定、沒有殘余缺血或嚴重心律不齊的癥狀。目前研究中HIIT多應用于病情穩定的老年肥胖人群，其中26名進行12周的HIIT干預后，代謝功能在得到明顯改善的同時，未出現明顯的不良反應［30］，因此，在評估慢性病患者嚴重情況的基礎上，對慢性病患者進行HIIT干預是可行的。

4 不足與展望

相關研究樣本量較少，大部分HIIT應用于男性，缺乏對女性生理適應的研究，同時存在地域差異，以及納入標準的差異，可能導致實驗結果出現偏差；干預時間不夠長，多數干預時長在4～8周左右，未進行后續的跟蹤調查，所以研究對HIIT 長期干預慢性病的治療效果的調查結果較少。HIIT 對人體具體作用機制還不明確，和中強度持續訓練相比，HIIT對慢性病的干預療效較好的結論得到了普遍的認可，但對HIIT 干預慢性病的具體分子作用機制還處于探索階段。HIIT對慢性病進行干預過程中，飲食、藥物治療以及生活方式的改變（吸煙、喝酒、熬夜等）干預也需同時進行。HIIT在應用到臨床中時，可結合MICT 為慢性病群體提供更多有效、可實施的方案，為慢性病群體帶來健康效益。在未來研究中，擴大樣本量、延長干預時間、追加后期跟蹤研究以及機制探索的研究，以找到針對不同慢性病和同一慢性病不同病程階段、運動反應和療效均最佳的個性化HIIT 方案，為常見慢性病的防治提供更豐富的理論依據與實踐范例，使干預手段更科學，慢性病患者獲益更大。

5 結語

HIIT 在改善心肺能力，特別是VO2peak 方面，以及身體成分、胰島素抵抗等方面優于MICT，在臨床應用中有較大的潛力，但就目前研究，HIIT的作用機制以及適用慢性病的安全范圍沒有明確標準，所以還需進一步實驗研究。