HIIT与AEE运动对肥胖儿童_青少年身体成分和血压的影响.pdf

第39卷第4期2023年8月山西大同大学学报（自然科学版）Journal of Shanxi Datong University(Natural Science Edition)Vol.39 No.4Aug.2023HIIT与AEE运动对肥胖儿童/青少年身体成分和血压的影响郭子肈，王骏昇*（首都体育学院，北京 100191）摘要：目的目的 在Meta分析下系统评价高强度间歇训练（HIIT）与有氧耐力训练（AEE）对肥胖儿童和青少年的体重、身体质量指数、体脂率以及血压的干预效果，探讨合适的运动方案。方法方法 在中国知网（CNKI）、万方数据库、Web of Science、PubMed和EBSCO等数据库以“高强度间歇运动”“有氧耐力运动”等主题词进行文献检索，以建库至2022年3月为检索日期，使用Review5.4和Stata17.0对研究数据进行合并分析。结果结果 研究共纳入文献15篇，受试者共计413名肥胖儿童/青少年，其中HIIT组210名，AEE组203名。Meta分析显示：HIIT在体重和收缩压指标的改善效果要明显优于AEE，具有显著性差异，而这两类运动处方在身体质量指数（BMI）、体脂率与舒张压方面改善效果并无显著性差异；在体重指标中，2次/周的跑步干预方案（HIIT）对降低肥胖儿童体重（12岁）的效果优于AEE；在收缩压指标中，3次/周、训练时间24 min、训练周期12周的跑步干预方案（HIIT）对改善肥胖青少年收缩压（12岁）能力好于AEE。结论结论 HIIT比AEE在降低肥胖儿童/青少年体重和收缩压方面更有优势，在其余方面改善效果相似，HIIT可作为干预儿童肥胖症的有效方案。关键词：高强度间歇训练；有氧耐力训练；肥胖；青少年；儿童；身体成分；血压；Meta分析中图分类号：G804文献标识码：Adoi：10.3969/j.issn.1674-0874.2023.04.013近十年来，全球肥胖性问题迅速增加，在 2015年全球肥胖儿童已经达到 1.077 亿，一度超过成年肥胖增长率1-2。我国 718 岁群体肥胖率同样不容乐观，在 2014 年青少年肥胖率已然高达 7.3%3。有研究表明，儿童时期的超重肥胖会大概率延续到成年时期，且易发心血管疾病、心肺功能低下以及其他慢性疾病的风险，同时，肥胖率的增加也会引起卫生服务成本与保健成本的上升4-5。因此，必须对青少年肥胖采取有效措施，做出有效管理。2008年美国身体活动指南中将有氧耐力运动（aer-obic endurance exercise，AEE）作为控制体重的标准手段6。AEE现阶段主要分为中等强度持续训练（moder-ate intensity continuous training，MICT）和中等强度间歇训练(moderate intensity interval training，MIIT)7，根据国内外元分析显示，有氧耐力运动可以明显改善体脂率、体重、BMI、血压、血脂以及血糖等相关指标8-10。WHO建议617岁的儿童和青少年每天锻炼时间超过60 min，并以有氧耐力运动形式每周进行3次以上的全身性活动11，然而全球只有约20%儿童能够达到WHO所规定的运动时间和强度12。此外，尽管有氧耐力运动对肥胖个体的健康益处已被证实，但哪种运动方式和强度对肥胖儿童最有效尚不清楚13。近几年，高强度间歇训练（high-intensity intervaltraining，HIIT）成为了更具吸引力、更省时的替代方案，相比于AEE，HIIT是更适合青少年的自发活动模式14。据元分析发现，HIIT 在改善心肺健康、收缩压、体脂方面优于MICT15-16。然而这些分析存在一些局限性，关于HIIT是否在青少年肥胖儿童身体指标方面优于AEE尚未达成共识。本研究旨在定量比较HIIT与AEE对身体相关指标的影响，客观筛选更适合肥胖青少年儿童的运动方案。1 资料来源与方法1.1 文献检索策略检索数据库包括中国知网、万方数据库、Web ofScience、PubMed和EBSCO。中文检索词以“高强度间歇训练”“有氧训练”“中等强度间歇训练”“持续训练”“肥胖”“超重”“青少年”“儿童”“身体成分”等为关键词在数据库中混合检索；外文检索词以“High in-tensity interval training”“aerobic endurance training”收稿日期：2022-08-17基金项目：北京社科青年项目北京市小学生动作能力与体质健康状况的相关研究19YTC033作者简介：郭子肈（1999-），山西吕梁人，硕士研究生，研究方向：身体运动功能训练。王骏昇（1984-），山东烟台市人，博士，副教授，通信作者。E-mail：文章编号：1674-0874（2023）04-0064-082023年“MIIT”“Obesity”“children”“Body fat”等主题词进行检索，检索年限均为建库至2022年3月14日。1.2 文献纳入与排除标准纳入标准：所纳研究为RCT试验；受试者为肥胖儿童/青少年，年龄区间为718岁；干预措施为HIIT；对照组为AEE（持续训练或中等强度间歇训练）；HIIT 强度区间最大有氧速度（100%120%MAS）或 HRmax（80%100%）、VO2max（80%），AEE强度为年龄HRmax（90%95%）或心率储 备（60%90%），MIIT 强 度 界 定 MAS（70%80%）17；结局指标为BMI、体重、体脂率、收缩压与舒张压。排除标准：非对照试验；试验为一次急性HIIT；文献为综述类或缺少全文。1.3 数据提取与质量评价由两名独立检索人员对所纳入文献进行信息提取，提取内容为受试者特征与干预内容，具体包括实验对象年龄、样本量、性别比例、干预组别、运动形式、干预时间、干预频率与持续时间。选用Cochrane偏倚风险方法进行质量评分，划分为研究对象随机分配、分配隐藏、双盲法、不完全结局指标、选择性结局报告和其他偏倚指标。1.4 统计学分析运用软件 Revman5.4和 Stata17.0对数据进行运算，选取 95%置信区间（95%CI）的标准化均数差（SMD）运 算 分 析。根 据 Cochrane 手 册，公 式Mean组内差值=Mean干预后-Mean基线，S2=S12+S222RS1S2，其中 S 是组内标准差值，S1是干预后标准差，S2是基线标准差，R 是常数取 0.4 或 0.518。采用 I检验异质性水平，当 I=0%表示同质性较好，I40%则认为存在一定的异质性。当 I40%时使用固定效应模型，反之使用随机效应模型19。利用亚组分析探讨异质性来源，敏感性分析验证结果的可靠性，最后采用 Egger法对发表偏倚进行检验，其中 P0.05时则认为是存在偏倚。所有统计计算结果均由 Stata 软件完成，且只有 P|t|=0.093，表示无明显的发表偏倚。2.4.2 身体重量的干预比较所纳入文献中共有14项研究对试验样本进行体续表1研究Lazzer24Murphy25Racil26Racil27Mor-rissey13祖秀明28Farah29曹甍30Leite N31Kargar-fard32AbassiW33年份20162015201320162018201420132020202220162020受试者特征年龄/岁16.8 0.716.4 1.113.7 2.014.3 1.215.6 0.716.3 0.514.2 1.214.2 1.215.0 1.415.0 1.610 1.310 0.515.4 0.414.8 0.411.4 0.811.0 0.712.84 1.8712.79 1.5612.36 1.3412.36 1.3416.5 1.0716.1 0.99样本量/例101176111117161613303091015152020101088性别（男/女）10/011/02/55/111/011/017/016/04/124/920/1022/85/45/515/015/020/020/010/010/08/08/0干预组别HIITAEEHIITAEEHIITAEEHIITAEEHIITAEEHIITAEEHIITAEEHIITAEEHIITAEEHIITAEEHIITAEE运动形式跑步（100%/40%VO2max）跑步(70%VO2max)跑步(80%90%HRmax)跑步(65%VO2max)跑步（100%110%MAS）跑步（70%80%MAS）跑步（100%/50%MAS）跑步（80%/50%MAS）跑步（90%95%HRmax）跑步（65%70%HRmax）跑步（90%95%HRmax）跑步（80%HRmax）跑步(120%MAS)跑步(80%VT)跑步（100%/50%MAS）跑步（80%/50%MAS）骑车/步行（100%MAS）骑车/步行（NR）跑步（80%90%HRR）跑步(60%70%HRR)跑步（100%110%/50%MAS）跑步（70%80%/50%MAS）干预内容时间/min34453030252533332432406010303060NANA1818189048452020频率/（次 周-1）33333233333训练周期/周3412121212241212812结局指标（1）（2）（3）（1）（2）（4）（5）（1）（3）（1）（3）（4）（5）（1）（2）（3）（4）（5）（1）（2）（4）（5）（1）（2）（3）（4）（5）（1）（2）（3）（4）（5）（1）（2）（3）（4）（5）（1）（2）（4）（5）（1）（2）（3）注：结局指标（1）体重；（2）BMI；（3）体脂率；（4）收缩压；（5）舒张压。HRmax，最大心率；MAS，最大有氧速度；APMHR，年龄预测最大心率；VT，通气阈；NA，不可用；VO2max，最大摄氧量；HRR，心率储备。662023年重分析。Meta结果显示，HIIT对肥胖儿童/青少年体重指标水平的下降显著高于AEE，合并效应值SMD=-0.21（95%CI 范围-0.41-0.01，P=0.04），具有显著差异性。异质性检验表明，各实验组之间并无异质性（I=0%，P=0.604），因此采用固定效应模型进行汇总分析。为确保试验结果的真实性，采用逐篇剔除的方法对敏感性进行分析，结果显示，两组间并未有显著性变化。对身体重量进行 Egger 检验，P|t|=0.562，未检测到明显的发表偏倚。2.4.3 体脂百分比的干预比较共有 12 篇研究描述了两种运动方式对体脂的影响。Meta结果显示，与 AEE相比，HIIT在降低青少年/儿童体脂率上并无显著性差异，合并效应量SMD=-0.15（95%CI范围-0.380.08，P=0.204）。异质性检验结果显示，各研究之间存在较低异质性（I=7.3%，P=0.374），因此利用固定效应模型进行汇总。用剔除单篇文献的方法进行敏感性分析，经过减少文献来合并结果后，效应量仍然保持在95%CI 内，表明 Meta 结果比较稳定。对体脂率进行 Egger 检验，P|t|=0.666，表示研究无明显发表偏倚。2.4.4 收缩压的干预比较在所纳入的研究中，有10篇文献记录了肥胖儿童/青少年的收缩压（SBP），根据Meta结果可知：HI-IT对肥胖儿童/青少年收缩压指标水平的改善显著高于 AEE，合并效应量 SMD=-0.43（95%CI 范围-0.74-0.12，P=0.006）。异质性检验表明，各个研究之间存在中度程度的异质性（I=44.1%，P=0.065），因此利用随机效应模型进行合并效应量。本研究的敏感性分析以逐篇剔除文献实现，剔除后结果均保持在95%CI内，表明研究结果真实可信。对收缩压进行 Egger 检验，P|t|=0.063，表示研究无明显发表偏倚。2.4.5 舒张压的干预比较舒张压指标的 Meta 分析共纳入 10 篇文献，Meta 分析结果显示：HIIT 与 AEE 对肥胖儿童/青少年舒张压的改善作用并无统计学差异，合并效应量 SMD=-0.29（95%CI范围-0.690.10，P=0.149），即 HIIT 与 AEE 在改善超重或肥胖儿童青少年舒张压的效果相似。根据异质性结果显示：各研究之间具有中等异质性（I=65.7%，P=0.002），因此选取随机效应模型进行分析。敏感性分析以逐篇剔除法检验，结果稳健，无统计学差异。对舒张压进行 Egger 检验，P|t|=0.785，表示研究无明显发表偏倚。2.5 亚组分析2.5.1 身体重量的亚组分析训练参数的不同可能是影响体重的重要因素，因此根据干预计划的受试对象、训练时间、训练频率、训练周期和训练形式进行亚组分析。结果显示，与AEE相比，HIIT对儿童阶段12岁SMD=-0.32，95%CI：（-0.62，-0.02），P=0.039，训练频率为2次/周SMD=-0.54，95%CI：（-1.19，0.10），P=0.029与 训 练 方 式 为 跑 步 的 干 预 方 案 改 善 效 果 最 佳SMD=-0.28，95%CI：（-0.52，-0.04），P=0.024，而其他亚组结果无统计学差异。见表2。2.5.2 收缩压的亚组分析收缩压的亚组分析结果显示：与AEE相比，HIIT训练方案中每次训练时间24 min SMD=-0.51，95%CI：（-0.81，-0.20），P=0.001，每周3次SMD=-0.4，95%CI：（-0.78，-0.02），P=0.038，训练周期12 周SMD=-1.18，95%CI：（-1.83，-0.52），P=0.000，且表2 HIIT与AEE对肥胖儿童/青少年体重比较的亚组分析亚组年龄训练时间训练频率训练周期运动形式指标12岁12岁24min24min2次/周3次/周12周12周骑车跑步文献数量5977212122410SMD(95%CI)-0.32（-0.62，-0.02）-0.12（-0.39，-0.14）-0.16（-0.42，-0.10）-0.36（-0.95，0.23)-0.54（-1.19，0.10)-0.4（-0.78，-0.02）-0.2（-0.41，0.02）-0.3（-0.85，0.26）-0.06（-0.41，0.28）-0.28（-0.52，-0.04）I26.4%0%18.8%0%57.2%0%0%35%0%0%P值0.0390.3530.2290.0790.0290.2480.0710.3000.7160.024郭子肈等：HIIT与AEE运动对肥胖儿童/青少年身体成分和血压的影响67山西大同大学学报(自然科学版)2023年运动方式为跑步的干预方案SMD=-0.4，95%CI：（-0.74，-0.07），P=0.018对改善12岁以上的超重/肥胖儿童青少年收缩压效果更好SMD=-0.55，95%CI：（-1.08，-0.01），P=0.044。见表3。表3 HIIT与AEE对肥胖儿童/青少年收缩压比较的亚组分析亚组年龄训练时间训练频率训练周期运动形式指标12岁12岁24min24min2次/周3次/周12周12周骑车跑步文献数量5555288237SMD(95%CI)-0.33（-0.71，-0.05）-0.55（-1.08，-0.01）-0.51（-0.81，-0.20）-0.36（-0.95，0.23)-0.54（-1.19，0.10)-0.4（-0.78，-0.02）-0.26（-0.52，-0.01）-1.18（-1.83，-0.52）-0.48（-1.27，0.31）-0.4（-0.74，-0.07）I32.9%57.8%0%65.41%53.7%48.7%7.0%12.6%73.9%28.8%P值0.0880.0440.0010.2360.0990.0380.0450.0000.2340.0183 讨论此次研究是在中等强度持续训练（MICT）的基础上，补充中等强度间歇训练（MIIT）构成AEE训练，并与 HIIT 训练比较相关指标。研究结果显示：与AEE相比，HIIT能够作为降低体重和收缩压的有效干预手段，而在其他指标方面无明显差异，但高强度间歇训练具有短时高效的特点，且所产生的愉悦效果更易于让人接受34。此外，研究发现儿童青少年体质健康与体育锻炼存在效应关系，其运动强度-时间-频率结合的运动剂量可被认作是一种生物效应35。BMI、体重、体脂百分比是诊断身体成分的常用指标，身体的改善能直接反映个体肥胖状况。研究发现，HIIT与AEE在降低体重指标方面表现出显著差异。此研究结果与目前所发表的报告部分不一致，当前研究普遍表明两项运动在改善身体成分方面效果相似。例如Cao M和Liu J在Meta分析中发现，尽管两种训练方案均能有效降低身体成分指数，但组间比较并不存在显著性差异16-17。而在肥胖成人群体中，两种运动方式同样对身体成分效果相似36。根据受试者年龄、训练时间、频率、周期和形式进行亚组分析，结果发现，受试者年龄为儿童，训练频率为2次的干预方案改善效果最为明显，但基于目前仍未见肥胖青少年儿童在HIIT与AEE体成分Me-ta 分析的相关研究，因此最佳干预措施的比较仍需要进一步探讨。其次，身体重量同样受运动方式选择的影响，结果表明，以跑步方式进行运动性减肥，无论是HIIT还是AEE都能够产生显著性效果，相比之下，自行车训练则没有显著影响。Millet G P从生理学角度发现，在最大强度或次最大强度的运动中，跑步中的肌肉泵效率较骑自行车会更高，也会产生更大的能量消耗37，但目前两者之间差异性还尚未解释清楚38，因此仍需要通过高质量研究进一步探讨造成差异性的原理。研究中发现，尽管HIIT仅在体重指标上与AEE有显著性差异，但是两者均能够有效改善儿童青少年的身体成分。进一步从生理方面探求两类运动的潜在机制发现：高强度间歇训练之后，人体内儿茶酚含量会增加，协同参与脂肪氧化。相比于其他组织，儿茶酚受体在脂肪组织中分布广泛且更加敏感，以此提高脂肪分解的速率，从而降低体重39。有氧耐力训练则是通过调节内分泌代谢，逆转肌细胞膜胰岛素受体结合力的降低，并增加能量消耗，造成体内能量负平衡，以此实现减肥效果40。其次，高强度间歇训练后所产生过量氧耗会间接消耗能源底物，进行能量代谢41。同时Treuth42在研究中发现，在运动后24 h内高强度间歇训练与有氧耐力运动所消耗脂肪含量相同，这也解释了为什么高强度间歇训练与有氧耐力运动在身体成分部分方面效果相似。高血压是心血管疾病的主要风险因子，据Ortega等人研究报道，低年龄段所出现的高血压可能是老年后原发性高血压的预测因子之一43。研究显示，无论是AEE还是HIIT均能对收缩压和舒张压产生积极作用，但与AEE相比，HIIT降低收缩压有显著效果，而在舒张压方面改善程度相似。而Jingxin Liu等人则报道，两项运动在改善收缩压与舒张压方面都没有显著差异17。相反，曹甍等人在meta分析中证明，与AEE相比，HIIT可显著改善青少年收缩压，而在舒张压方面改善效果接近，这个结论与我们所研究的682023年结果所相符15-16。此外，也有研究发现，在运动干预儿童血压方面与成人血压研究不一致。Costa等人对患有前期高血压成人进行研究数据汇总，结果发现两种干预手段在改善血压方面没有显著差异44。Cornelissen等人表明中等强度与高强度的有氧耐力运动对收缩压与舒张压下降幅度相当45。按照受试者年龄、训练时间、训练频率、训练周期和训练形式等开展亚组分析，结果显示，训练周期越长、年龄越大、训练时间低于24 min的跑步干预对青少年效果更好。该发现与Cao M等人的Meta分析结果部分一致，其研究表明，训练周期8周且运动形式为跑步的干预方案对降低血压更明显16。从临床角度探讨高强度间歇训练降血压机制包括：高强度运动会导致交感神经活动大幅度的削弱，促进一氧化氮所介导的血管舒张，从而降低血压46-47。在诱导血浆NE（全身交感活性）含量方面，HIIT在诱导血浆NE含量下降的幅度也要远高于AEE48；同时HIIT可进一步缓解交感缩血管反应，从而提高功能性抗交感，进一步降低高血压49。局限性：纳入文献中的HIIT与AEE的干预方案中，由于部分指标所测试方法不同，可能会造成偏倚风险。由于研究方案中训练频率与训练周期较为一致，且部分指标纳入较少，难以在异质性检验过程中实现精准。在检索过程中，数据难以全部获取，部分指标丢失可能会造成潜在的发表偏倚。综上所述，HIIT对肥胖儿童/青少年体重、收缩压的改善效果要显著优于AEE，而在其他指标方面改善效果相似，证明HIIT可作为AEE的替代方案。干预体重处方以2次/周的跑步干预方案（HIIT）和干预收缩压处方以3次/周、训练时间24min、训练周期12周的跑步干预方案（HIIT）对肥胖青少年（12岁）的效果更佳。参考文献1 LOBSTEIN T，JACKSON-LEACH R，MOODIE M L，et al.Child and adolescent obesity:Part of a bigger picture J.The Lan-cet，2015，385（9986）:2510-2520.2 TABARES SEISDEDOS R.Health effects of overweight and obesity in 195 countries over 25 years J.New England Journal ofMedicine，2017，377（1）:13-27.3 王向军，杨漾，吴艳强，等.上海市718岁学生1985至2014年的超重和肥胖流行趋势 J.中国循证儿科杂志，2017，12（2）:126-130.4 LAKSHMAN R，ELKS C E，ONG K K.Childhood obesity J.Circulation，2012，126（14）:1770-1779.5 REILLY J J，KELLY J.Long-term impact of overweight 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