HIIT应用于慢性病干预的进展研究.pdf

运动人体科学2023年(第13卷)第19期当代体育科技(Contemporary Sports Technology)HIIT应用于慢性病干预的进展研究胡金鎔(西华师范大学体育学院 四川南充 637000)摘 要：高强度间歇训练（HIIT）作为一种有效训练方式，近年来成为科研人员的研究热点，但临床应用中，HIIT应用于慢性病预后干预仍存在安全性、科学性以及适用性等问题。通过梳理HIIT干预慢性病现状，结合文献资料分析HIIT应用于慢性病康复的可行性以及安全性，得出结论如下：（1）HIIT可明显改善心肺耐力，提高最大摄氧量（VO2max），有效改善身体成分，提高慢性病患者的心肺适能、胰岛素敏感性等，对慢性病的干预有着全面的良好影响；（2）根据慢性病严重程度划分适用人群标准，并根据峰值摄氧量（VO2peak）、心率储备（HRR）、最大心率（HRmax）以及自觉用力程度分级（RPE）等合理安排HIIT强度，利用药物以及家庭干预进行辅助治疗，可有效降低HIIT的临床应用风险；（3）目前关于HIIT相关作用的机制未明确，需进一步研究。关键词：高强度间歇训练 常见慢性病 现状 安全性中图分类号：G80-05；R87 文献标识码：A文章编号：2095-2813(2023)19-0036-05Research on the Progress of Applying HIIT to Chronic Disease InterventionsHU Jinrong(College of Physical Education,China West Normal University,Nanchong,Sichuan Province,637000 China)Abstract:HIIT,as an efficient training way,has become a research hotspot for researchers in recent years.However,in the clinical application,the application of HIIT in prognostic chronic disease interventions still has issues of safety,scientificity and applicability.By combing the status of HIIT intervening in chronic diseases and analyzing the feasibility and safety of applying HIIT to the rehabilitation of chronic diseases in combination with literature,following conclusion are drawn.(1)HIIT can significantly improve cardiorespiratory endurance,improve VO2max,effectively improve body composition,enhance cardiopulmonary fitness and insulin sensitivity of patients with chronic diseases,and it has an overall benign impact on the intervention of chronic diseases.(2)The applicable population standards are divided according to the severity of chronic diseases,the intensity of HIIT is reasonably arranged according to VO2peak,HRR,HRmax and RPE,and the use of drugs and home interventions for adjuvant treatment can effectively reduce the risk of the clinical application of HIIT.(3)At present,the mechanism of the relevant role of HIIT is unclear,and further research is needed.Key Words:High intensity interval training;Common chronic diseases;Current situation;Safety国际研究报告显示，在2008年期间全球约有5 700万人死亡，其中3 600万人死于慢性非传染性疾病1，如果按目前的趋势继续发展，WHO预测，截至2030年，每年预计死于慢性非传染性疾病的人数将增加到 5 500万，慢性非传染性疾病已经对当前人类产生了重大威胁。以往研究证明，规律性运动能有效帮助降低慢性疾病的发生风险，持续有氧运动已被证实能有效改善老年慢性病患者血糖、血压、血脂等生化指标，由此DOI：10.16655/ki.2095-2813.2303-1579-1076作者简介：胡金鎔（2000），女，硕士，研究方向为运动干预慢性病的分子研究机制。35当代体育科技(Contemporary Sports Technology)2023年(第13卷)第19期运动人体科学在临床和日常生活中得到充分应用，但由于训练时长较长和训练内容较为枯燥，影响群众的运动参与率以及持续时间的长短。HIIT因其训练时间短，中间存在休息或低强度间歇阶段，训练内容多变，受到研究人员关注，许多人认为时间是锻炼的障碍，高强度间歇训练部分的吸引力在于，进行训练的时间比持续耐力训练的时间更少，但却能达到甚至超越持续耐力运动所产生的效果。目前已有研究证明HIIT能明显改善心肺耐力，提高VO2max，改善身体成分，特别是腹部脂肪，调节机体代谢等，但HIIT的具体训练内容以及临床应用安全性受到业内学者广泛讨论，该文结合以往研究成果，综述HIIT在常见慢性病干预中的临床应用研究，结合文献资料，探讨HIIT应用于临床的安全性，为之后开展研究提供理论依据。1 HIIT概念 德国心脏学家Reindell于20世纪50年代首次提出高强度间歇训练2，随后HIIT被纳入运动员训练内容，走入大众视野。HIIT在2007年美国心脏协会推荐的运动处方中首次被提出，并被应用于心脏康复方面，目前HIIT广泛应用于普通人日常健身以及运动员体能训练中，但就具体概念以及训练内容而言，国内外还未达成共识。关于高强度间歇训练的概念，不同学者进行了不同的概括。国内学者黎涌明3认为，高强度间歇训练指以最大乳酸稳态或大于等于无氧阈的负荷强度进行多次持续时间为几秒到几分钟的训练，且每两次训练之间的安排使训练者不足以完全恢复静息或低强度训练。Buchheit等人4将HIIT定义为重复的短时间（小于45 s）到长时间（24 min）的高强度但不是最大强度的运动，或短时间（小于10 s）到长时间（2030 s）的全力冲刺，中间穿插恢复期。Gibala5等人认为，HIIT是指以85%90%的峰值摄氧量或90%95%的峰值心率（HR）为强度，反复进行的短暂的、间歇性的剧烈活动，中间包括休息或低强度运动期。结合现有文献总结，可将HIIT分为负荷阶段和恢复间歇阶段，训练内容主要包括运动方式、负荷强度、间歇强度、负荷持续时间、间歇持续时间、循环次数、组数、组间恢复强度和组间持续时间，结合一项纳入53例的随机对照实验的荟萃分析6发现，短间歇（30 s）、低负荷持续时间（5min）和短周期（4周）HIIT是发展最大摄氧量的有效和省时的训练方案，特别是对于普通人群来说，为了最大限度地提高最大摄氧量的训练效果，建议进行长间歇（2 min）、大运动量（15 min）和中长期（412周）低强度训练；最常见的HIIT干预方案为44min负荷阶段，3min恢复间歇阶段7，根据峰值摄氧量（VO2peak），心率储备（HRR），最大心率（HRmax）以及采用自觉用力程度分级等，综合设计负荷强度以及间歇强度，对于慢性病人群而言，存在巨大的个体差异以及生活习惯差异，就目前试验研究结果而言，HIIT作用于人体的具体生理学机制还不确定，因此，业内研究人员未得出具体训练方案。2 HIIT干预常见慢性病现状 2.1 心血管疾病心血管疾病包括心力衰竭以及冠状动脉疾病，是目前引起全球死亡最主要的原因之一8。2018年中国心血管病报告数据显示，预测今后10年心血管病患病人数仍将持续快速增长9。通过研究20例梗死后心力衰竭患者发现10，有氧间歇运动和持续有氧运动一样可显著改善梗塞后心力衰竭患者的有氧能力，同时间歇有氧运动也能改善血管内皮功能11，Wisloff等人12提供证据证明HIIT提高了心力衰竭患者左心室射血分数，同时表示运动强度可能是梗死后心力衰竭患者提高有氧能力、逆转左心室重构和改善生活质量的重要因素，12周的运动干预，有氧间歇训练提高最大摄氧量能力明显优于中强度持续训练，在运动适应方面，有氧间歇训练也更加有优势，二者同时能改善心衰患者的生活活动能力。另外，有Liou等人13纳入472名冠状动脉疾病患者，其中218名进行HIIT，254名进行中强度持续训练（MICT），Meta分析结果表明，HIIT患者的峰值摄氧量显著增加，表示HIIT比MICT更能改善冠状动脉疾病患者的平均VO2peak，并能够通过增强心室肌收缩能力，提高射血能力，增加每搏输出量来改善VO2max，在间歇训练和持续训练对冠状动脉疾病患者射血分数和有氧能力改善的研究中14发现，间歇运动比持续运动更能改善其有氧能力、无氧阈值、内皮功能，但在一项随机临床试验中发现15，HIIT和MICT两种训练方法在改善VO2peak方面没有显著差异，这可能与训练方法、运动强度以及受试人群的差异性有关。2.2 2型糖尿病糖尿病作为一种代谢性疾病，因胰岛素抵抗而产生胰岛素分泌减少、肝糖原合成受损或线粒体功能受损，使葡萄糖无法因胰岛素的刺激转运至体内的细胞储存。血糖、血脂、体成分的增加，会导致心血管疾病风险的增加，据国际糖尿病联盟估计16，2017年全球有4.51亿（1899岁）糖尿病患者，预计到2045年，人口将增加到6.93亿。糖化血红蛋白（GHb）作为公认的反映2 型糖尿病（T2DM）患者血糖控制的最佳指标，相关Meta分析17显示，HIIT能有效降低GHb，改善内皮依赖性舒张能力，提高血管收缩能力，从而对预防T2DM患者心血管疾病发生有积极意义。Mitranun等人18随36当代体育科技(Contemporary Sports Technology)运动人体科学2023年(第13卷)第19期机选取28名持续进行药物控制的T2DM老年患者，将其随机平均分为HIIT组和标准护理组，研究高强度间歇训练作为一种改善2型糖尿病患者心脏结构和功能的潜在疗法的疗效，以及HIIT对肝脏脂肪和代谢控制的影响，结果显示2型糖尿病运动干预后，干预组受试人员心脏结构和功能改善以及肝脏脂肪最大程度减少，可将HIIT视为改善2型糖尿病患者心脏代谢风险的一种治疗方法；相反，陈炳霖等人17采用 Rev Man 5.3软件对纳入文献数据进行Meta分析，发现未有研究显示HIIT在改善T2DM患者血糖调节能力、血脂和体成分方面的作用优于对照组，需要进一步研究，2.3 肥胖大量研究显示，从1980年至今，全球肥胖人数增加了将近6倍，中国的肥胖人数居于全球首位，并且以青少年肥胖人群数量增加更为明显。近20年中国青少年肥胖率已经达到7%左右，近年来随着肥胖人群不断增加，高血压、高血脂、糖尿病等代谢性疾病的发病率不断上升，有研究发现这些疾病的发生率与肥胖人群比例具有明显相关性19。对于肥胖群体而言，最常见的干预手段就是进行运动减脂，已有研究表明通过适当运动，能达到减脂，改善机体内分泌，调节机体代谢的作用。近年来HIIT的减脂效果受到研究学者的高度关注，通过对肥胖大鼠进行不同形式的运动干预，发现HIIT能够通过调节产热调控蛋白表达，促进脂肪产热代谢20，增强Rev-erb基因表达，从而影响肝脏脂质合成，缓解体内脂质沉积21，增加生长激素、儿茶酚胺等激素分泌，提高脂肪代谢酶活性，增加脂肪氧化分解。运用15周的HIIT对45名年轻女性进行干预，发现和稳定性训练比较，HIIT能明显减少年轻女性的总体脂肪、腿部和躯干皮下脂肪以及胰岛素抵抗22，脂肪堆积是造成肥胖的主要原因，尤其是内脏脂肪的大量堆积，会造成机体内脏功能运作负荷增加，血管沉积物增多，血液黏滞性增高，增加患心血管疾病的风险。AMPK既是细胞内重要的能量控制因子，也是肝脏重要的脂质代谢调控因子之一，ACC是AMPK下游的调节因子之一。研究表明，HIIT 可以通过 AMPK/ACC通路缓解肝脏脂肪沉积速度，提高脂肪氧化水平，通过对肥胖大鼠分别进行干预发现，HIIT干预效果明显优于中强度持续训练23，Heydari等人24将46名青年肥胖男性随机分组，进行12周的HIIT以及功率自行车训练，发现HIIT能显著降低超重青年男性的总脂肪、腹部脂肪、躯干脂肪和内脏脂肪。运用12周的HIIT以及 MICT 干预肥胖儿童，发现在改善肥胖儿童体重、BMI、体脂肪量、体脂百分比及血清 Chemerin 水平方面，HIIT优于MICT25，但也有相关Meta分析HIIT在降低体脂率和成人体重方面无明显差异26，此Meta分析结果可能与纳入文献标准有关。3 HIIT临床应用安全性 Wewege等人27对23项研究进行分析，分别纳入547名接受HIIT治疗的患者、570名接受MICT的治疗患者，结果显示1起与HIIT课程相关的主要心血管不良事件，相当于每17 083次训练（11 333个训练小时）发生1次主要心血管事件，同时患者在接受HIIT治疗过程中出现1起轻微心血管不良事件和3起非心血管不良事件。可见，HIIT应用于冠状动脉疾病或心力衰竭患者的主要心血管不良事件发生率相对较低。Meyer等人28在有关HIIT对心血管疾病患者影响的系统综述中指出，曾有学者通过心电图观察到，有个别患者在运动中出现因室性心律失常引起的缺血，但未出现意外事故，也未曾监测到血流动力学的显著改变，即使在运动能力较低的心衰患者身上，对于相关研究的受试人员排除标准，包括不稳定型心绞痛、失代偿性心力衰竭、过去4周内的心肌梗死、复杂性室性心律失常、未使用-受体阻滞剂和血管紧张素转换酶抑制剂，以及矫形外科或神经限制运动。将高危受试人群剔除，再将HIIT应用于2型糖尿病治疗中发现，对于以前久坐不动的2型糖尿病老年人来说，进行高强度的间歇训练是较为安全，并且可以更大程度地改善糖尿病患者血管并发症的影响。有研究18对存在代谢功能障碍的患者分别进行有氧间歇运动和中强度持续训练时，发现在受试者中只有严重肥胖的2例出现了膝关节损伤，相关文献研究29表示心血管疾病康复中最适合进行HIIT的患者应该是5060岁、低风险、左心室功能正常、有氧能力7 METs、冠心病稳定、没有残余缺血或严重心律不齐的症状。目前研究中HIIT多应用于病情稳定的老年肥胖人群，其中26名进行12周的HIIT干预后，代谢功能在得到明显改善的同时，未出现明显的不良反应30，因此，在评估慢性病患者严重情况的基础上，对慢性病患者进行HIIT干预是可行的。4 不足与展望 相关研究样本量较少，大部分HIIT应用于男性，缺乏对女性生理适应的研究，同时存在地域差异，以及纳入标准的差异，可能导致实验结果出现偏差；干预时间不够长，多数干预时长在48周左右，未进行后续的跟踪调查，所以研究对HIIT长期干预慢性病的治疗效果的调查结果较少。HIIT对人体具体作用机制还不明确，和中强度持续训练相比，HIIT对慢性病的干预疗效较好的结论得到了普遍的认可，但对HIIT干预慢性病的具体分子作用机制还处于探索阶段。HIIT对慢性病37当代体育科技(Contemporary Sports Technology)2023年(第13卷)第19期运动人体科学进行干预过程中，饮食、药物治疗以及生活方式的改变（吸烟、喝酒、熬夜等）干预也需同时进行。HIIT在应用到临床中时，可结合MICT为慢性病群体提供更多有效、可实施的方案，为慢性病群体带来健康效益。在未来研究中，扩大样本量、延长干预时间、追加后期跟踪研究以及机制探索的研究，以找到针对不同慢性病和同一慢性病不同病程阶段、运动反应和疗效均最佳的个性化HIIT方案，为常见慢性病的防治提供更丰富的理论依据与实践范例，使干预手段更科学，慢性病患者获益更大。5 结语 HIIT在改善心肺能力，特别是VO2peak方面，以及身体成分、胰岛素抵抗等方面优于MICT，在临床应用中有较大的潜力，但就目前研究，HIIT的作用机制以及适用慢性病的安全范围没有明确标准，所以还需进一步实验研究。参考文献1 王陇德.中国慢性病防控策略和体系建设探索J.中国工程科学,2014,16(10):22-30,51,2.2 Reindell H,Roskamm H.Ein Beitrag zu den physiologischen Grundlagen des Intervall training under be sonderer Bercksichtigung des kreilaufesJ.Schweiz Z Sportmed,1959,7:1-8.3 黎涌明.高强度间歇训练对不同训练人群的应用效果J.体育科学,2015,35(8):59-75,96.4 Buchheit M,Laursen P B.High-intensity interval training,solutions to the programming puzzle:Part I:Cardio pulmonary emphasisJ.Sports Med,2013,43(5):313-338.5 Gibala M J,Little J P,Hawley J A,et al.Physiological adaptations to low-volume,high-intensity interval training in health and diseaseJ.J Physiol,2012,590(5):1077-1084.6 Wen D,Utesch T,Wu J,et al.Effects of different protocols of high intensity interval training for VO2max improvements in adults:A meta-analysis of ran-domised controlled trialsJ.J Sci Med Sport,2019,22(8):941-947.7 Wewege M A,Ahn D,Yu J,et al.High-Intensity Interval Training for Patients With Cardiovascular Disease-Is It Safe?A Systematic ReviewJ.J Am Heart Assoc.2018,7(21):e009305.8 World Health Organization.Global health estimates 2016:deaths by cause,age,sex,by country and by region,20002016R/OL.(2018-03-24)2022-12-18.https:/www.who.int/healthinfo/global_burden_disease/estimates/en/.9 马丽媛,吴亚哲,陈伟伟.中国心血管病报告2018要点介绍J.中华高血压杂志,2019,27(8):712-716.10 Karlsen T,Aamot I L,Haykowsky M,et al.High Intensity Interval Training for Maximizing Health OutcomesJ.Prog Cardiovasc Dis,2017,60(1):67-77.11 Conraads V M,Pattyn N,De Maeyer C,et al.Aerobic interval training and continuous training equally improve aerobic exercise capacity in patients with coronary artery disease:the SAINTEX-CAD studyJ.Int J Cardiol，2015，179:203-210.12 Wislff U,Stylen A,Loennechen J P,et al.Superior cardiovascular effect of aerobic interval training versus moderate continuous training in heart failure patients:A randomized studyJ.Circulation，2007，115(24):3086-3094.13 Liou K,Ho S,Fildes J,et al.High Intensity Interval versus Moderate Intensity Continuous Training in Patients with Coronary Artery Disease:A Meta-analysis of Physiological and Clinical ParametersJ.Heart Lung Circ，2016，25(2):166-74.14 Elliott A D,Bentley D J,Aromataris E C,et al.Interval training versus continuous exercise in patients with coronary artery disease:a meta-analysisJ.Heart Lung Circ,2015,24(2):149-157.15 Gayda M,Ribeiro P A B,Juneau M,et al.Comparison of Different Forms of Exercise Training in Patients With Cardiac Disease:Where Does High-Intensity Interval Training FitJ.Canadian Journal of Cardiology,2016,32（4）:485-494.16 Cho N H,Shaw J E,Malanda B,et al.IDF Diabetes Atlas:Global estimates of diabetes prevalence for 2017 and projections for 2045J.Diabetes Res Clin Pract，2018，138:271-281.17 陈炳霖,郭佳宝.高强度间歇运动对2型糖尿病干预效果的Meta分析J.中国康复理论与实践,2018,24(3):353-362.18 Mitranun W,Deerochanawong C,Tanaka H,et al.Continuous vs interval training on glycemic control and macro-and microvascular reactivity in type 2 diabetic patientsJ.Scand J Med Sci Sports，2014，24(2):e69-76.19 GBD 2015 Obesity Collaborators,Afshin A.Health Effects of Overweight and Obesity in 195 Countries over 25 YearsJ.N Engl J Med,2017,377(1):13-27.20 梁春瑜,严翊,徐瑞，等.不同运动方式对肥胖大鼠脂（下转第51页）38当代体育科技(Contemporary Sports Technology)学校体育学2023年(第13卷)第19期参考文献1 全国普通高等学校体育课程教学指导纲要J.中国学校体育,2002(6):5-7.2 Hrastinski S.What do we mean by blended learningJ.TechTrends,2019,63(5):564-569.3 Garrison D R,Kanuka H.Blended learning：Uncovering its transformative potential in higher educationJ.Internet and higher education,2004,7(2):95-105.4 赵鹏,毕鑫.“互联网+”时代体育教师混合教改能力优化模式构建与实践研究J.南京体育学院学报,2022,21(6):61-67.5 田世生,傅钢善.Blended Learning 初步研究J.电化教育研究,2004(7):7-11.6 何克抗.从Blending Learning看教育技术理论的新发展(上)J.电化教育研究,2004(3):1-6.7 孙港权.基于“体艺结合”构建高校SPOC动画型体育微课教学模式的研究J.当代体育科技,2023,13(3):72-76.8 胡玲玲.基于ADDIE模型的高校健美操微课设计和应用研究D.广州:广州体育学院,2022.9 于军洲.基于ADDIE模型普通高等学校旱雪课程开发研究D.长春:吉林大学,2022.10 范梦迪.基于ADDIE模型的大学足球公共体育慕课的设计与应用研究D.武汉:华中科技大学,2020.11 张倩,马秀鹏.后疫情时期高校混合式教学模式的构建与建议J.江苏高教,2021(2):93-97.（上接第38页）肪组织BMP-4和BMP-7及其相关产热调控蛋白表达的影响J.北京体育大学学报,2020,43(7):116-126.21 沈友青,宋涛,徐国栋.持续运动和间歇运动对高脂喂养大鼠肝脏Rev-erb和SCD1表达的影响J.西安体育学院学报,2015,32(5):606-615.22 Trapp E G,Chisholm D J,Freund J,et al.The effects of high-intensity intermittent exercise training on fat loss and fasting insulin levels of young womenJ.Int J Obes(Lond),2008，32(4):684-91.23 张媛,李佳欣,刘小玮,等.AMPK/ACC通路参与高强度间歇、持续性运动改善肥胖大鼠肝脏线粒体脂肪氧化功能的研究J.广州体育学院学报,2022,42(2):20-29.24 Heydari M,Freund J,Boutcher S H，et al.The effect of high-intensity intermittent exercise on body composition of overweight young malesJ.J Obes,2012:480467.25 梁晋裕,郝亮.高强度间歇运动对肥胖儿童身体成分血压及血清Chemerin的影响J.中国学校卫生,2018,39(11):1729-1732.26 赵广高,洪熊,苏利强,等.高强度间歇训练与中强度持续训练对超重/肥胖成人体成分干预作用的比较:Meta 分析J.成都体育学院学报,2017,43(4):93-99.27 Wewege M A,Ahn D,Keech A,et al.High-Intensity Interval Training for Patients With Cardiovascular Disease-Is It Safe?A Systematic ReviewJ.J Am Heart Assoc,2018,7(21):e009305.28 Meyer P,Juneau M,Bosquet L,et al.High-intensity interval training in cardiac rehabilitationJ.Sports Med,2012,42(7):587-605.29 Tjnna A E,Lee S J,Rognmo,et al.Aerobic interval training versus continuous moderate exercise as a treatment for the metabolic syndrome:A pilot studyJ.Circulation,2008，118(4):346-54.30 Youssef L,Bourgin M,Durand S,et al.Serum Metabolome Adaptations Following 12 Weeks of High-Intensity Interval Training or Moderate-Intensity Continuous Training in Obese Older AdultsJ.Metabolites,2023，13(2):198.51