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不同类型运动对机体基础代谢率的影响1 基础代谢率基础代谢率是指一个人在静态的情况下，维持生命所需的最低热量所消耗的卡路里数，主要用于呼吸、心跳、氧气运送、腺体分泌、肾脏过滤排泄作用、肌肉紧张度、细胞功能等所需的热量，换而言之，基础代谢是维持机体生命活动所需的最低能耗。一般而言，机体热量消耗主要有三个途径：食物的热效应，约占总热量消耗的10；身体活动，约占总热量消耗的1530；基础代谢率，约占总热量消耗的6570，是反映成人能量消耗量的重要指标1。基础代谢率随着年龄的增长会逐渐下降2，从而导致能量摄入与消耗失衡，是肥胖、糖尿病、高血压和冠心病的重要危险因素3-4。基础代谢率的水平与运动量密切相关5，目前运动训练是改善基础代谢率的主要方法。2 不同类型运动与基础代谢率2.1 有氧运动与基础代谢率有氧运动是指以有氧氧化为主要代谢方式的运动类型，在该代谢模型下人体可以在氧气充分供应的情况下进行体育锻炼。有氧运动的特点是强度低、有节奏、可持续时间较长，在锻炼过程中，氧气能充分酵解体内的糖分，可消耗脂肪、增强和改善心肺功能、预防骨质疏松、调节心理和精神状态，是健身的主要运动方式。常见的有氧运动项目有：步行、慢跑、滑冰、游泳、骑自行车、打太极拳、跳健身舞、韵律操等。有氧运动是有效燃烧脂肪、提高基础代谢率的重要方式，Lopes AL6等实验结果显示，经过一阶段的有氧运动后机体的基础代谢率会显著升高。每次运动后，人体基础代谢率升高的时间可持续24小时左右（具体数据如表1-1，图1-1所示），如果每周运动三次，每次45分钟，就能保持这个较高的基础代谢率，加上科学节食，体内多余的脂肪就会有效消耗掉。表1-1 训练前后基础代谢率比较（S，KJ/d）组别 训练前 训练后12h 训练后24h 有氧运动组 4828712.64 5720711.37 4826711.57对照组 4901701.78 4896715.66 4892709.81注：与对照组相比，P0.05；与训练前相比，P0.05 图1-1 训练前后基础代谢率比较（KJ/d）有研究认为有氧运动对基础代谢率的影响，可能是通过直接增加能量支出或间接提高基础代谢率的途径，导致机体热收支负平衡而减肥7-8。有氧运动可以通过增加能量的消耗减少体内脂肪的积蓄, 抑制脂肪细胞的积累, 减少脂肪细胞的体积并且降低了摄食效率减少脂肪的沉积。同时长时间有氧运动使血浆胰岛素水平下降，胰高血糖素、儿茶酚胺和肾上腺素分泌增加，促使脂肪水解过程的限速酶活性增加，加速脂肪的水解促进脂肪的分解。因此有氧运动能够有效地控制脂肪的合成和增加脂肪的供能，从而减少脂肪的合成促进脂肪的消耗。研究表明长期有氧运动可以使肥胖机体体脂重量和百分比，降低瘦体质量加空腹血清胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇、胰岛素下降糖耐量改善9-10。有氧运动是日常能量消耗变化最大的部分在能量平衡中起关键作用11-13。但值得注意的是，过量的有氧运动反而会消耗肌肉、降低基础代谢率，长时间的有氧运动消耗的不仅仅是脂肪，而且还包括肌肉。研究发现，两小时中量的有氧运动可耗尽体内90的白氨酸，白氨酸是对肌肉生长非常重要的一种氨基酸，通常情况下，正常的白氨酸水平可防止因锻炼过度引起的肌肉分解。2.2 无氧运动与基础代谢率无氧运动是指肌肉在“缺氧”的状态下高速剧烈的运动。无氧运动大部分是负荷强度高、瞬间性强的运动，所以很难持续长时间，而且疲劳消除的时间也慢。由于速度过快及爆发力过猛，人体内的糖分来不及经过氧气分解，而不得不依靠“无氧供能”，这种运动会在体内产生过多的乳酸，导致肌肉疲劳不能持久。运动后感到肌肉酸痛，呼吸急促，其实是酵解时产生大量丙酮酸、乳酸等中间代谢产物，不能通过呼吸排除。这些酸性产物堆积在细胞和血液中，就成了“疲劳毒素”，会让人感到疲乏无力、肌肉酸痛，还会出现呼吸、心跳加快和心律失常，严重时会出现酸中毒和增加肝肾负担。常见的无氧运动项目有：短跑、举重、投掷、跳高、跳远、拔河、俯卧撑、潜水、肌力训练等。无氧运动虽然不太能燃烧脂肪，但却是锻炼肌肉、增加肌肉量最重要的途径。而肌肉含量越高，基础代谢就会越好，能够成为易瘦的体质。因此，也有人认为，无氧运动才是提升基础代谢率最有效的方式14。在所有无氧运动中增加肌肉量效果最好的就是肌肉锻炼，因为加重肌肉的负担，会产生乳酸等物质囤积在肌肉中，此时大脑会接受到这个指令，分泌促进肌肉形成的成长荷尔蒙。进行举重或是哑铃等肌肉锻炼，能够分泌较安静不动时200倍的生长荷尔蒙，其也能刺激骨质的形成以及皮肤的新陈代谢。而成长荷尔蒙除了促进肌肉生成之外，也能分解脂肪。被分解的脂肪会被运出脂肪细胞，进入血液中，成为容易被使用的能量源。这种状态即便在运动之后成长荷尔蒙停止分泌之后仍会持续。2.3 低氧运动与基础代谢率低氧运动是用人工方法使健身房氧含量低于正常状态下的一种健身方式。 在低氧环境中人们为适应低氧低气压环境，心率加快，心脏排血量增多，血中携氧红细胞和血红蛋白也随之增多，使血液对氧的运输能力增强，血液扩散到人体组织的功能也必然加强。结果，人体对氧的利用率便会相应增加。专家学者认为，在低氧状态下进行身体锻炼更有利于肺、心脏、血循环系统功能的恢复与增强。低氧运动可以通过抑制食欲,降低胃肠道的消化吸收功能来减少能量摄入、提高基础代谢率、提高有氧代谢酶的活性和影响激素分泌来促进代谢,抑制合成,从而达到减体重的目的15。Butterfield等的研究表明,到达4300 m高原的第一天,基础代谢率升高30%,高原居留3周后仍高于平原水平17%。从基础代谢率公式(基础代谢率%=脉压(mmHg)+脉率-111%)可以看出,基础代谢率将随脉压和脉率的升高而增加。低氧环境可刺激颈动脉体和主动脉体的化学感受器,引起呼吸加强、心率加快、心输出量增加。同时,由于低氧激活低氧诱导因子- 1(HIF-1),其激活后可转录调节下游的肾上腺髓质和酪氨酸羟化酶(是儿茶酚胺生物合成中的限速酶,调节体内儿茶酚胺的生成)编码基因,促进肾上腺素和去甲肾上腺素的分泌,从而提高机体的基础代谢率。随着科技的进步,人工低氧已成为一种现实,人们可以在不上高原的情况下处在低氧环境中。可以说,低氧减体重是有效、可行的。运动则可通过增加能耗达到减体重、降体脂的目的,同时运动由于具有改善血脂代谢、提高心血管功能等的优点,越来越受到人们的青睐,已逐渐成为人们健身娱乐的首选。如果把低氧和运动两者有机地结合起来，低氧运动,将会达到更好的减体重效果。3 常见运动方法3.1 持续有氧运动(CMT)持续有氧运动是在一定时间内持续不间断的有氧运动，是一种以提高人体耐力素质，增强心肺功能为目的的体育运动。它的特点是：第一，运动强度一般为中低等且运动持续时间较长，一般在以上；第二，运动过程中供氧充足，体内能量消耗较多，可促使体内脂肪氧化。随着全民健身计划的实施，人们日渐意识到运动对身心健康的促进作用。截止至目前为止，持续有氧运动仍是锻炼人群采用的最普遍的运动形式，如快走、慢跑、游泳和自行车等。3.1.1持续有氧运动对心肺功能的影响Stanley P.Brown研究了有氧运动对心脏功能的影响，且在研究过程中他以心率变化对心脏功能进行评价判断。实验前，测得40名参与者中男子的安静心率为65-75次/min，女子的安静心率为70-80次/min。经过一个阶段的有氧训练后，参与者的安静心率每分钟下降了10-20次。这说明有氧训练可以增强心肺的耐力，进而提高机体的抵抗力，降低心脑血管等疾病的发病率。Perko等研究证明长时间有氧运动可以降低体脂百分比和脂肪含量，同时促进了代谢，且对身体几乎没有副总用，有益于身心发展。3.1.2持续有氧运动对身体成分的影响潘军、刘海平等人于2010年以有氧运动对女大学生身体成分的影响，以12名女大学生为研究对象，进行了8周训练每周5次，每次训练时间为50min，训练强度心率控制在130以上，通过测试数据表明，有氧运动能够改善学生身体成分，能够明显降低体脂含量。3.1.3持续有氧运动对脂代谢的影响有氧运动对脂代谢的影响是衡量其对人体健康水平影响的重点。大量的研究成果表明，有氧运动对人体的内分泌系统具有调整功能，且能够显著提高脂代谢的功能，对调整身体成分和改善体形具有积极的作用。因此，有氧运动结合膳食控制被公认为比较有效的健康减肥的方法。3.1.4运动方案制定持续有氧运动方案在制定时需注意：运动强度不能太大，持续运动时间不少于30min，运动心率应控制在有效的心率阈值（有效心率阈值=安静心率+（最大心率-安静心率）60%-70%）。运动时间不得超过1h，避免身体进入疲劳状态。以慢跑方案为例，该训练方案根据循序渐进原则，分为四个阶段，共12周。具体训练方案如表3-1、表3-2、表3-3、表3-4所示：表3-1 第一阶段持续有氧训练方案表3-2 第二阶段持续有氧训练方案表3-3 第三阶段持续有氧训练方案表3-4 第四阶段持续有氧训练方案12周训练结束后，身体各项指标变化情况如表3-5所示：表3-5 实验前后实验组与对照组身体成分指标变化情况上述结果表明，为期12周，每周3次持续30min以上的有氧训练对机体体脂百分比、脂肪重量、基础代谢量具有良好的改善作用。与普通男子相比，持续有氧训练对普通女子减脂痩身效果更加明显；优点：持续有氧运动可以有效提高脂肪消耗、改善体内糖脂水平、提高有氧适能等健康相关的参数。缺点：运动时间较长、运动节奏单调，因此，大多数人群尤其是肥胖人群难以坚持。3.2 循环抗阻训练循环抗阻训练是指重复次数较多而组间间歇时间较短的训练方法。循环训练起源于欧洲的军事训练，是指根据训练的具体任务，建立若干练习站或练习点，按照规定的顺序、路线，依此循环完成所规定的连续内容和要求的训练方法。在军事训练中，军人可以通过循环训练方法达到强健肌肉、增加力量和强化意志的目的。上世纪年代以来循环训练被引入到运动训练中来，并随之针对不同的训练目的演化出多种不同的循环训练内容。3.2.1循环抗阻训练对心肺功能的影响Hurley等人于1984年研究了高强度循环抗阻力量训练对人体心肺耐力的影响，发现虽然高强度循环抗阻力量训练可以明显提高参与者的心率，但是由于在高强度循环抗阻力量训练中摄氧量较低，该训练方法无法有效地提高参与者的最大摄氧量。3.2.2循环训练对身体成分的影响Davies等人于2011年研究了循环抗阻力量训练对肥胖青少年力量水平和身体成分的影响。其研究结果显示：循环训练组的最大摄氧量提高了16%，下肢坐姿腿燈伸的最大力量提高了40%，而对照组的最大摄氧量则下降了3%，下肢坐姿腿燈伸的最大力量仅提高了20%；循环训练组的腰围减少了3%，对照组则增加了3%；循环训练组的皮下组织和内脏的脂肪含量均下降了10%，而对照组的皮下组织和内脏的脂肪含量则分别增加了8%和6%；循环训练组的血液胰岛素含量和胰岛素抗性分别下降了24%和21%，而对照组的血液胰岛素含量增加了6%，胰岛素抗性则降低了4%。3.2.3循环抗阻训练对脂代谢的影响研究发现，循环抗阻力量训练能够增加肌组织的活性，促进人体的新陈代谢，进而降低体内的脂肪含量16。另外，相对于有氧训练，循环抗阻力量训练能够提高基础代谢率和运动后消耗，且能够降低运动的枯燥性，调动参与者的积极性，经过一段时间的合理锻炼能够实现预期锻炼目的的效果。因此，循环抗阻训练已成为人们锻炼身体的重要方法。3.2.4运动方案制定循环抗阻力量训练负荷手段分为两种，一种是以自由重量式器械（如杠铃片和杠铃能自由进行训练的器材、训练器、拉力带等器械为负荷方式；另一种是不使用器械，以自由身体重和训练伙伴的力量为负荷方式。对于初学者来说，应尽可能选择容易掌握的动作和能够保持良好姿态的训练器进行训练，或者选择徒手无器械的方式进行训练。循环抗阻训练方案在制定时应注意：训练强度需控制在60%-80%之间，训练频率主要根据参与者训练的疲劳度、组织损伤的状态以及训练后的恢复时间等决定。由于肌肉力量训练造成肌肉损伤通常需要48-72小时才可以恢复，因此，可将训练频率控制在每周3次。案例展示：每周训练2-3次，每次练习时放下和上举的速度设定为2s，则练习时间在16min左右。将12周循环抗阻力量训练分为四个阶段进行，适应期、强化期、巩固期、恢复期。具体训练方案如表3-6所示：表3-6 循环训练计划12周训练后，受试者训练前后身体各项指标变化如表3-7所示：表3-7 12周循环抗阻训练前后身体成分变化情况上述研究结果表明，为期12周，每周2-3次高强度短间歇循环抗阻训练对普通女子体脂百分比、瘦体重、脂肪重量、基础代谢量影响效果明显，对普通男子瘦体重、基础代谢量影响效果显著；优点：场地限制性小，在健身房或家里等场所便可以完成；适合于各年龄段、各种训练水平和各种身体机能的人群；多人可以同时训练，能够节约时间，提高效率；可以通过增加运动负荷或练习组数等提高训练要求和对身体的剌激程度。缺点：运动急促剧烈，易发生运动损伤及运动风险，需在专业人士指导下进行。3.3 HIIT高强度间歇训练(High Intensity Interval Training,HIIT),是指进行多次短时间高强度运动训练，在每两次高强度之间以较低的强度运动或完全休息形成间歇期。常采用全力冲刺或90%左右最大摄氧量（VO2max或 VO2peak）强度，单次运动时间和间歇期可持续几秒到几分钟不等。HIIT的训练时间多样，4至40分钟不等。策略是把多种有氧训练内容交替进行，中间只做简短的休息，比如，跑4个400米，每个400间间歇一分钟，就是一个HIIT计划。长期以来，出于安全的考虑，HIIT 广泛应用于竞技体育训练但极少在一般人群和疾病人群使用。但近年来，有研究证实，一般人群甚至心脏病人群进行高强度间歇运动康复并无不良反应。HIIT 的特点在于，运动强度较大（达到最大或接近最大的运动能力），但运动时间相对较短，并可以通过间歇避免不适症状的出现，所以更容易接受并完成训练。3.3.1 HIIT对心肺功能的影响HIIT 作为一种新型的大众健身的方式对心肺功能的改善有其独特的效果,来自挪威 HUNT 研究机构的流行病学的证据显示， 仅仅进行 1周 1 次 HIIT 就能明显降低患心血管疾病的风险18。此外，HIIT对VO2max、内皮功能、外周血管的结构重塑和功能改善、骨骼肌的有氧代谢能力等均具有显著的改善作用，同时对个体的运动表现（运动持续时间、耐受运动强度等）也有明显的提高，所需运动时间和运动量却显著少于持续有氧运动，是一种高效的运动方式，能够为改善心肺功能做出成绩。3.3.2 HIIT对身体成分的影响研究发现，HIIT可以有效降低身体脂肪，尤其是腹部脂肪量的减少19，降低动脉血压20、空腹血糖21和胰岛素22以及提高脂肪氧化率23等。这些因素的改善对于减少罹患心血管疾病、糖尿病的风险至关重要。实验结果如表3-8所示：表3-8 HIIT对不同人群身体各项指标的影响 3.3.3 HIIT对脂代谢的影响传统的观点认为减肥应该在中低强度下长时间运动以达到消耗脂肪的目的，而高强度运动由于消耗的主要能源物质为糖而非脂肪，因此很少作为减肥使用。但实际上，运动过程中消耗的能量对于减肥来说并非全部，运动过量能量消耗（excess post-exercise oxygen consumption，EPOC）同样起作用。同等耗氧量的高强度间歇运动和有氧持续运动相比，高强度间歇运动消耗的总能量要更多。所以，EPOC 很可能就是高强度运动减肥效果重要原因之一。而且，高强度运动会导致机体的瘦体重增加，糖原降解酶活性增加, 促进脂肪氧化增加，从而消耗更多的脂肪24。与低强度运动相比，高强度运动后体内肾上腺素和去甲肾上腺素释放会增加，刺激机体运动后的能量消耗随之增加，和静息代谢率的增加，从而促进减肥的效果。而且，在急性运动中，高强度运动可能比中低强度运动对减少内脏脂肪更有效果，通过诱导脂解激素分泌、促进运动后过量氧耗和脂肪氧化的增加以及产生的能量负平衡25-28。3.3.4运动方案制作HIIT基本来说就是在30-60秒不间断的高强度运动后，只做20秒左右的休息，如此循环至少6次，一般总耗时10-30分钟不等。HIIT只是一种训练方式，它不是一套运动，所以理论上任何运动都可以以HIIT方式进行，不管你是快跑、跳绳、骑车，还是俯卧撑、爬楼梯。在训练过程中，只需要严格控制运动强度即可（一般为VO2max的90%）案列展示：该案例采取跑台训练，设计为 85%-95%最大心率（H Rpeak，达到VO2max范围时的最大心率）运动 4min 后接 50%-60% H Rpeak运动3min，然后休息7min作为间歇，重复4组，共训练12周。12周训练结束后，受试者训练前后身体各项指标变化情况如表3-9所示：表3-9 HIIT训练前后身体各项指标变化情况该研究结果显示，12周HIIT训练可以有效降低机体体脂率、BMI及腰臀比等，提高VO2max，改善机体心血管功能。与耗氧量相同的中强度有氧持续训练相比，高强度间歇训练在改善影响健康的危险因素方面效果更好。 优点：单次训练耗时短，与持续有氧运动相比更容易坚持；场地限制性小，在健身房或家里等场所便可以完成；训练内容丰富，可根据自己的喜好制定训练方案；缺点：高强度间歇运动需严格控制运动心率与运动强度，强度太低时，锻炼效果不佳，强度过高又容易导致运动损伤与运动风险。3.4 Tabata ProtocolTabata Protocol是由日本东京体训大学的田畑泉教授提出的一种高强度快速燃脂的训练方式，属于HIIT高强度间歇训练其中的一种，训练内容主要为：高强度运动20秒，休息10秒，继续高强度运动20秒，休息10秒持续四分钟，总共八个循环，只要四分钟就能同时达到有氧及无氧运动的训练效果。与HIIT相比，Tabata Protocol间歇休息时间短、运动强度严格（VO2max值的170%）、对训练者技术动作和体能要求较高。Tabata Protocol的研究报告显示（研究对象是体能状况较好的运动选手）：一个星期做5次的训练，持续六个星期，可提升14%的最大有氧能力及28%无氧能力。这样的研究报告是非常稀有罕见的，因为同时有助于有氧与无氧的运动能力，被公认为是最快、最有效燃脂、心肺适能的训练之一。Tabata Protocol可应用在无数的运动项目的训练上，像是竞速的运动(田径、单车)、重训、核心肌群、心肺适能、跳绳等。优点：训练时间短且训练效果突出，4分钟Tabata Protocol可达到持续有氧训练1小时的训练效果，可快速综合提高训练者的有氧运动能力与无氧运动能力；训练内容相对丰富，可在指定强度下自由安排训练项目，增加训练的趣味性；训练场地限制较小，在家里也可以自主进行Tabata Protocol训练。缺点：对训练者体能及技术动作要求较大；运动强度大，普通人群难以适应；最好在专业人士指导下进行，避免运动损伤出现。4 参考文献1刘燕萍,陈伟,毛德倩.间接测热法测定北京成年居民基础代谢率及与身体成分的相关性J.协和医学,2013,4(1):11-14.2Westcott WL. 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