高強度間歇訓練和中等強度持續(xù)訓練對成年超重肥胖人群血壓影響的元分析

趙廣濤,蘇利強

(1.河南財政金融學院 體育與健康管理學院,鄭州 450046;2.江西師范大學 體育學院,南昌 330022)

高血壓是一種動脈血壓升高為主要表現(xiàn)的心血管疾病,無論在發(fā)達國家還是發(fā)展中國家都是一種常見病.據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)公布的數(shù)據(jù)顯示,高血壓并發(fā)癥心腦血管疾病是人類致死和致殘的第一因素[1].研究顯示超重和肥胖是高血壓發(fā)病的重要危險因素,減肥可降低高血壓的發(fā)病風險[2],因此研究運動改善超重或肥胖人群的血壓對心血管疾病的預防有重要意義.高強度間歇訓練(HIIT)的特點是運動頻率低、運動時間短、運動效率高,同時又能減輕體重,改善糖脂肪代謝[3],因此成為改善血壓的研究熱點,而中等強度持續(xù)訓練 (MICT)在改善肥胖狀況,調節(jié)血脂,改善心血壓也有重要作用,也是WHO[4]和美國運動醫(yī)學學會(ACSM)[5]推薦改善健康的運動方式,雖然近幾年關于運動改善血壓已有相應報道,但結果并不一致,而目前已有的Meta分析研究結果,有關注于等長收縮訓練[6]、抗組訓練[7]、短期急性運動[8]對血壓影響,也有HIIT vs. MICT對血壓影響的Meta分析,但納入受試為體重正常人群[9],目前尚缺乏HIIT對肥胖或超重成人血壓影響的系統(tǒng)報告.因此,本研究利用Meta分析的方法,關注于HIIT vs. MICT在健康超重或肥胖成年人血壓改善效果比較,為有效控制超重或肥胖人群高血壓的發(fā)生提供高效的鍛煉方式指導,同時對高血壓及并發(fā)癥心血管疾病的預防有重要意義.

1 研究方法

1.1 文獻檢索

檢索的數(shù)據(jù)庫包括PubMed、Cochrane、Web of Science 和 CNKI,通過高強度間歇訓練(“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)與肥胖(obesity、obese)等關鍵詞進行檢索.檢索年限為數(shù)據(jù)庫建庫至今,最后一次檢索日期為2022-11-08.

1.2 納入與排除標準

納入標準:1)實驗設計為隨機對照試驗(Randomized Controlled Trial,RCT)或臨床對照試驗(Controlled Clinical Trial,CCT);2)受試者年齡≥18歲;3)干預措施為HIIT和MICT;4)干預時間≥4周,HIIT的高強度≥85% VO2max,≥85%心率儲備,75% HRmax或者相當這些強度;5) HIIT的組間歇時間≤4 min;6)結局(Outcome)指標舒張壓(DBP)、收縮壓(SPB);7)文獻提供基線BMI,并且BMI ≥25;8)以英文或中文為撰寫語言的全文文獻.

排除標準:1)受試者患有糖尿病、代謝綜合征等慢性疾病或為特殊人群;2)組間結局指標基線值有顯著差異;3)一次性急性運動研究;4)結合力量訓練、飲食、藥物或健康教育等其他手段共同進行干預;5)HIIT訓練無監(jiān)督.

1.3 數(shù)據(jù)提取

開始由2名作者通過標題和摘要對文獻進行初步篩選,然后下載和本研究潛在有關聯(lián)文獻的全文,在論文排除過程中,2名作者對有異議的文獻進行討論.文獻的另外一個獲取途徑是通過相關文獻的參考文獻.

1.4 質量評估

參照COSTIGAN等[10]在HIIT相關研究的Meta分析中采用的風險偏倚評價方法,對納入文獻進行質量評估.共包含12個評價項目:1)納入標準,2)隨機分組,3)基線相似性,4)評定者設盲,5)意向性分析,6)受試者退出比例少于20%,7)樣本量滿足要求,8)結果報告精確.2名研究者用“√”(有明確描述)、“×”(無)與“?”(未知或未充分描述)3個符號對每篇納入文獻進行評估,不一致結果由研究組討論確定并對每篇文獻得到的“√”進行計數(shù).評價標準包括低風險(7～8個)、中度風險(4～6個)與高風險(0～3個)3個等級.

1.5 統(tǒng)計學處理

本研究采用隨機效應模型(Random-effects Model)對納入的研究進行Meta分析.鑒于納入研究的連續(xù)型變量中同一結局指標研究間的變量單位均一致,本研究使用加權均數(shù)差(Weighted Mean Difference,WMD)及其95%可信區(qū)間(95% Confidence Interval,95% CI)進行合并統(tǒng)計分析.根據(jù)納入文獻的特點,分別以年齡、BMI、HIIT訓練的高強度以及訓練周期等因素進行亞組分析,檢驗不同亞組間的效應是否存在差異.

采用I2統(tǒng)計量和Cochran's Q檢驗來檢驗納入研究間的統(tǒng)計學異質性,當I2分別為<25%、25%～< 50%、50%～< 75%和≥ 75%時,分別被定義為不存在、低、中和高度異質性.采用Egger檢驗來檢測納入研究是否存在發(fā)表偏倚.此外,為了檢驗本研究結果的可靠性,采用2種方法進行敏感性分析:1)固定效應模型(Fixed-effects Model)代替隨機效應模型,對所有結果再次進行統(tǒng)計;2)每次去除1篇文章,檢驗每1篇文章對于合并效應是否存在顯著性影響.

所有統(tǒng)計計算采用STATA(Version 17)統(tǒng)計軟件完成,P≤0.05被定義為具有顯著性統(tǒng)計學差異,0.5

2 研究結果

2.1 文獻檢索與篩選

各數(shù)據(jù)庫共檢索相關文獻256篇,根據(jù)納入與排除標準,最終納入文獻[11-22]共12篇,其中文獻[14]采用了2種不同的HIIT方法,文獻[20]采用了3種不同的HIIT頻率.

2.2 納入文獻特征

本研究所納入的12篇文獻,共有302名受試者,HIIT組樣本量共計151人,每組樣本量6～17人,MICT組樣本量共計151人,每組樣本量3～16人;所有納入文獻中各組訓練周期相同,訓練頻率均為3～5次/周,周期為4～12周.

對納入的志愿者采用功率車[13,15,17-18]、跑臺[11-12,14,18]進行訓練,MICT組監(jiān)控采用60%～75%HRmax[11,14]、50%～60%VO2max[12]、MET%[16]、60%～80%VO2peak[13,15,17]55%～59% HRR(心率儲備,Heart Rate Reserve)[18]來監(jiān)控運動強度;HIIT組采用的高強度監(jiān)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].血壓測試采用標準測試程序進行.

2.3 風險偏倚

納入12篇文獻中5篇等級為低風險[7,8],7篇為中度風險[4,6],0篇為高風險[0,3](詳見表1).

表1 納入文獻的風險偏倚評價

3 Meta分析結果

3.1 合并效應結果

采用STATA分析軟件對納入的文獻進行合并效應量檢驗(附表Ⅰ).HIIT vs. MICT對超重/肥胖成人DBP的影響無顯著差異(WMD為-0.63,95% CI為-0.91～2.17,P=0.424),各研究間存在異質性(I2=76.1%,P<0.001)(附表Ⅰ),敏感性分析見附圖Ⅰ～Ⅱ,Egger檢驗結果見附表Ⅰ;SBP的影響無顯著差異(WMD為-0.75,95% CI為-3.26～1.75,P=0.557),各研究間存在異質性(I2=79.9%,P<0.001)(見附表Ⅰ,附表Ⅱ).

3.2 敏感性分析

通過對12篇所納入文獻進行敏感性分析,如改變研究質量差異、納入標準、統(tǒng)計模型以及效應量的選擇等,重新進行Meta分析,發(fā)現(xiàn)合并結果改變不明顯(圖1和圖2),說明本研究的Meta分析結果較為可信.

3.3 效應量的亞組分析結果

HIIT與MICT對超重/肥胖成人血壓影響的可能受年齡、BMI、訓練周期、訓練強度等因素的影響,本研究按平均年齡分為年齡≥35歲和18歲≤年齡<35歲組,按平均BMI分為BMI≥30和25≤BMI<30亞組,按照HIIT的高強度訓練持續(xù)時間分為Intensity≥2 min和Intensity<2 min亞組,按照訓練周期分為Duration≥6周和4周≤Duration<6周亞組.通過對潛在影響因素進行亞組分析結果顯示,<35歲的亞組(WMD為2.15,95% CI為0.67～3.62,P=0.004)MICT改善BDP效果顯著性優(yōu)于HIIT;Intensity<2 min的亞組(WMD為1.91,95% CI為0.02～3.80,P=0.047)MICT效果顯著性優(yōu)于HIIT(附表Ⅲ).

4 討 論

本研究是對健康超重或肥胖成人HIIT和MICT改善血壓進行了Meta分析,通過合并效應分析,發(fā)現(xiàn)HIIT在DBP和SBP的改善效果方面和MICT沒有顯著性差異,但是HIIT每次運動耗時20～50 min,而MICT每次運動耗時45～60 min,可見HIIT和MICT取得相似效果的同時HIIT耗時較少,體現(xiàn)了HIIT的高效性.本研究發(fā)現(xiàn)在年齡、訓練周期、BMI和Intensity各自的亞組內(nèi),HIIT和MICT對SBP影響的差異不具顯著性,而對DBP的影響差異性效果不同.

4.1 年齡對血壓的影響

本研究發(fā)現(xiàn)HIIT vs. MICT對健康超重或肥胖成人DBP、SBP的影響沒有顯著性差異,經(jīng)過亞組分析結果發(fā)現(xiàn),年齡<35的亞組(WMD為2.15,95% CI為0.67～3.62,P=0.004)MICT效果顯著性優(yōu)于HIIT.隨著年齡的增加,高血壓的發(fā)病風險也增加,血管內(nèi)皮功能受損增強,造成動脈彈性下降,使得DBP受到影響,另外靜息心率,動脈血管彈性回縮壓力,心臟舒張功能和血液黏稠度等因素引起的外周阻力變化與DBP也密切相關.

1) 研究顯示HIIT可使安靜心率下降,心率下降主要引起DBP降低[23].本研究結果發(fā)現(xiàn)在BMI較大和年齡較大的亞組HIIT改善DBP效果更優(yōu).CHEEMA等[16]采用了HIIT和MICT分別干預肥胖人群12周后,發(fā)現(xiàn)HIIT可以使平均安靜心率從66次/min下降到了62次/min,下降幅度為4次/min,而MICT組可使平均安靜心率從75次/min下降到了74次/min,下降幅度為1次/min,同時對應的HIIT和MICT分別使DBP平均下降了(7×20 265/152) Pa和0 Pa,可見心率的下降與DBP的下降相對應.提示HIIT比MICT降低安靜心率的優(yōu)勢造成了HIIT改善DBP的優(yōu)勢.

2) HIIT和MICT都可以有效降低血壓,但是研究結果顯示HIIT比MICT更有效地改善血管順應性,由于HIIT進行高低強度來回變換,產(chǎn)生了更高的剪切應力梯度,使血管內(nèi)皮功能改善,改善血管硬化,促進血管彈性增加,這可能是HIIT改善DBP效果優(yōu)于MICT的機制之一.

3) HIIT對內(nèi)臟脂肪分解代謝顯著優(yōu)于MICT,內(nèi)臟脂肪的減少可以減輕血管的硬化程度[24],從而改善血管的彈性和減輕血管的外周阻力.

4) 心臟舒張功能對血壓也有重要影響,有學者對88名原發(fā)性高血壓患者隨機分成HIIT組和MICT組,進行為期12周的訓練,通過24 h動態(tài)血壓監(jiān)測顯示HIIT組收縮壓下降(12×20 265/152) Pa,MICT組下降(4.5×20 265/152) Pa,HIIT組舒張壓下降(8×20 265/152) Pa,MICT組下將(3.5×20 265/152) Pa,在2個組別中心臟收縮功能都有明顯的改善,而心臟舒張功能中只有在高強度訓練組中有明顯改善,HIIT組中血管外周阻力的減小有顯著性變化.可見HIIT改善心臟舒張功能優(yōu)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],改善血液黏稠度可減小外周阻力從而改善血壓.HIIT對腎上腺素、去甲腎上腺素和生長激素分泌方面比MICT更占優(yōu)勢[26].這些激素可以使脂肪的分解作用加強、血液黏稠度降低,血液循環(huán)的外周阻力減小,從而改善DBP.

上述原因分析了HIIT在改善DBP的優(yōu)勢,但也不能充分證明HIIT改善血壓優(yōu)于MICT,MICT在改善血壓方面也較好的作用,本研究結果看,HIIT的優(yōu)勢對年齡大于35歲人群更為明顯,而MICT對小于35歲人群中改善DBP效果更佳,分析原因可能是小于35歲人群血管機能較好,同時MICT通過較長時間的運動刺激可以調節(jié)交感神經(jīng)、增加血管彈性、提高心臟舒張功能、降低血液黏稠度、減小心動周期改善DBP.本研究結果提示在改善DBP方面,HIIT和MICT在不同年齡階段取得的效果不同,不同運動療法的降壓機制還有待深入研究.

4.2 訓練強度對血壓的影響

本研究結果看,MICT在改善DBP方面效果優(yōu)于間歇時間小于2 min的HIIT.從每搏出量和心臟功能入手分析血壓的改善,同等條件下,每搏輸出量的增加可以使血壓升高[27],運動改善心臟功能基于早期運動負荷引起的每搏輸出量的增加[28],引起心肌收縮力加強、舒張末期容積增加和收縮末期容積減少,繼而左心室功能重塑以及射血分數(shù)增加,使心肌肥厚,心腔增加和心室舒張充盈增強以及血管彈性增強.這些綜合作用使血壓得以穩(wěn)定.有研究顯示HIIT提升每搏輸出量顯著優(yōu)于MICT[29].本研究結果顯示MICT在改善DBP方面效果優(yōu)于間歇時間小于2 min的HIIT.推斷原因可能是間歇時間小于2 min的HIIT促進每搏輸出量的增加(提高血壓作用),但可能心肌重塑,血管彈性改善(穩(wěn)定血壓作用)作用相對落后,使每搏輸出量對血壓的影響較大,表現(xiàn)出HIIT改善血壓效果差于MICT.有關HIIT改善血壓與訓練強度的關系,以及不同運動方式對心臟、血管和血壓的影響是復雜的[30],至于運動方式和運動周期改善血壓是每搏輸出量作用還是心臟和血管功能重塑的作用還需深入研究.

5 局限性

本研究不足之處在于納入文獻的異質性較大,雖然通過亞組分析減小了亞組間的異質性,但部分亞組還存在較大異質性.這可能會影響結果的可靠性.本研究通過采用隨機效應模型來避免異質性較大帶來的不良影響;采用了平均年齡和平均BMI進行了亞組分析,不可避免在年齡>35歲的亞組中會有年齡<35歲的受試者,BMI>30的亞組中有BMI<30的受試者.這一現(xiàn)象會限制亞組分析的準確性,但是總體來看這種亞組區(qū)分方法可以發(fā)現(xiàn)年齡和BMI對血壓影響的趨勢;另外有些研究對于陰性結果沒有報道,可能導致部分原始數(shù)據(jù)缺失,從而影響結局指標的分析,使其結果受到一定的局限性.

6 結 論

對健康超重或肥胖成人在改善血壓方面HIIT是高效的運動方式;年齡和訓練周期影響HIIT和MICT改善血壓的效果,在年齡低于35歲的人群中,MICT改善DBP的效果優(yōu)于HIIT,間歇時間小于2 min的HIIT訓練方式改善DBP效果低于MICT.

附 錄

附圖Ⅰ～Ⅱ、附表Ⅰ～Ⅲ見電子版(DOI:10.16366/j.cnki.1000-2367.2023.06.018).