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5天内的6次高强度间歇训练与2周内6次高强度间歇训练在改善受试者最大摄氧量、运动耐力和亚极量运动脂肪氧化方面效果一致
作者: 宋燕新 译 来源:心脏康复网发布时间:2022-02-24

与持续耐力训练相比,患者对高强度间歇训练(HIIT)可产生类似甚至更高的适应。事实上,2周内仅6次HIIT治疗可显著改善最大摄氧量(VO2max)、亚极量运动脂肪氧化和运动耐力。HIIT是否能实现更快的适应还不得而知。此项研究发现每天2次HIIT,隔天进行,坚持5天(HIIT-D,n=15)在提高VO2max和运动耐力方面与2周内进行6次HIIT(HIIT-S,n=13)效果一致,在改善亚极量运动脂肪氧化方面更有效。


一、介绍



WHO建议健康成年人每周进行至少150分钟的中等强度体力活动,或至少75分钟的高强度体力活动。不幸的是,超过1/4的成年人,约14亿人,达不到推荐的体力活动水平。鉴于坚持锻炼的最常见阻碍因素是缺乏时间,最近的研究集中于短时间内锻炼的有效模式。越来越多的研究表明,高强度间歇训练(HIIT)是一种节约时间的锻炼模式。


HIIT指的是一种包含短时间高强度运动的间歇运动模式,如达到90%最大心率(HR)和最大摄氧量(VO2max)训练强度,穿插恢复或休息期的间歇运动。时间有效性使得这一运动模式在2018年健康人群和健身人群训练方式中排名第一。


研究表明,为期2周至8个月的HIIT训练是一种时效性很强的运动方式,可以改变身体成分,减少内脏脂肪,提高心肺耐力、运动表现,以及亚极量运动期间的脂肪氧化。据已发表的研究报告,迄今为止使用HIIT的最短时间为2周。目前尚不明确<2周内使用HIIT是否能有上述获益。研究发现,每天2次HIIT可提高心肺适能和自行车计时赛成绩,很可能是因为HIIT增加了骨骼肌氧化磷酸化能力和运动诱导的线粒体生物合成的标志物。这可能是因为与运动时肌糖原处于正常水平相比,患者在肌糖原完全消耗(如在同一天早些时候进行运动)的情况下,适应性更高。如果能明确5天的HIIT干预与2周的HIIT干预一样有效,将有助于为希望通过HIIT产生健康和运动获益的人开发一种新型、高效的HIIT模式。


此项研究目的是探索在5天内隔天进行两次HIIT是否在改善VO2max、亚极量运动期间脂肪氧化和疲劳时间(TTE)方面与2周内进行6次HIIT产生同等的效果。


二、方法


2.1 受试者


此项研究纳入28例从事娱乐活动,每周参加2~3次锻炼(如自行车、跑步、足球)的健康男性(年龄:25±4岁;身高:176.3±6.0cm;体重:72.7±8.1kg)。将受试者随机分配到两次高强度间歇训练组(HIIT-D)(n=15)或单次高强度间歇训练组(HIIT-S)(n=13)。纳入标准:男性,年龄20-30岁,积极参加娱乐活动,不吸烟,未参加任何包括耐力、短跑和抗阻在内的系统性训练。排除标准:已知存在运动受限的心血管疾病、呼吸或代谢性疾病,或正在服用明确影响代谢的药物或补充剂的患者。入组前受试者完成国际体力活动问卷。


2.2 实验方法


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实验方案包括熟悉流程、训练前测试、6次HIIT方案和训练后测试。训练前测试包括,(a)VO2max测试,(b)稳态亚极量运动测试和(c)TTE试验(图1),每项测试之间至少间隔48小时。训练后测试在最后一次HIIT后72小时开始,内容与训练前一致(图1)。包括训练前和训练后测试在内的研究持续时间,HIIT-D组为3周,HIIT-S组为4周。


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HIIT阶段,HIIT-D组:同一天进行两次HIIT,休息时间为3小时,休息期间向受试者提供10kcal/kg的膳食,含58%CHO、27%脂肪和15%蛋白质。要求受试者休息的第一个小时内摄入所提供的食物;允许自由进水。HIIT-S组在工作日参与HIIT,每天一次(每周3次),为期2周。HIIT-D组和HIIT-S组的总做功相同。要求受试者在测试前和测试后48小时内不进行任何剧烈的体力活动,每个训练日前24小时内不饮酒,不进行任何运动。为避免昼夜节律造成的运动能力波动,HIIT-D组的第一次训练和HIIT-S组的所有训练均在上午(9:00am. - 中午)进行,而HIIT-D组第二次训练在(中午 - 3:00pm.)进行。


三、结果


表1列出了受试者的特征。两组受试者基线年龄、人体测量学指标、VO2max、峰值功率或最大心率方面没有差异(p>0.05)。HIIT-S组和HIIT-D组平均最大心率百分比分别为91.5%±1.0%和90.8%±1.6%(p>0.05)。饮食分析显示,与运动训练后相比,运动训练前饮食总能量或宏量营养素含量没有差异(表2)。


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VO2max:HIIT-S组受试者VO2max(mL/kg/min)增长6.1%±5.9%(41.8±6.9 mL/kg/min至44.5±6.0 mL/kg/min,p=0.001),HIIT-D组增长7.7%±4.1%(45.2±6.6 mL/kg/min至48.7±6.1 mL/kg/min,p<0.001)(d=0.68),两组间无显著差异(图2A)。受试者在VO2max测试结束时达到的峰值功率增长幅度类似(HIIT-S组为13.4%±4.7%,259.8±26.8 W至294.9±24.6 W,HIIT-D组为10.4%±4.4%,264.9±50.2 W至292.5±53.3 W;图2B)(p<0.001;d=0.09)。两组最大通气量(ve)增长相似(p>0.05)(HIIT-S:120.6±25.1l/min vs. 145.4±22.1l/min;HIIT-D:131.7±30.2 L/min vs. 156.6±30.1 L/min,p<0.001;d=0.43)。


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稳态亚极量运动测试和底物氧化:运动训练增加了两组受试者的VO2max,训练前后绝对运动负荷相同,两组训练前VO2max百分比降低(p<0.05;表3),组间无差异(HIIT-S:从72.4%降至61.7%,下降了10.7%;HIIT-D从训练前的67.2%降至60.8%,下降了6.4%;d=0.13)。在稳态亚极量运动测试中,HIIT-S组在15分钟时RER较低(d=0.01),HIIT-D 组在30分钟(d=0.33)和45分钟(d=0.28)时RER较低(p<0.05)。在HIIT-S组中,VE在15分钟(d=0.26)、30分钟(d=0.04)和60分钟(d=0.01)时显著降低,在HIIT-D组中,VE在30分钟(d=0.22)和60分钟(d=0.01)时显著降低(p<0.05),组间无差异(p>0.05)。HIIT-S组在训练后进行60分钟踏车,运动15分钟(d=0.57)和60分钟(d=0.35)绝对摄氧量显著降低(p<0.05),但hiit-d组无明显变化(p>0.05)。两组受试者训练后在稳态亚极量运动测试期间,15分钟(d=0.15)、30分钟(d=0.13)、45分钟(d=0.26)和60分钟(d=0.20)的VO2max相对百分比均显著降低(p<0.05),两组之间无明显差异(主效应,p>0.05;表3)。


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HIIT-D组亚极量运动期间的总脂肪氧化增加了15.5%(19.6±7.5g至22.6±7.1g;15.4%;p=0.048),HIIT-S无显著增加(18.6±6.8 g至20.4±6.8 g;9.2%; p=0.290;d=0.32)。总CHO氧化量显著降低,HIIT-S组和HIIT-D组分别降低18.8%(132.6±33.5 g至107.6±30.7 g;p=0.014)和9.2%(118.4±18.6 g至107.4±23.2 g;p=0.012;d=0.01),两组之间无差异(主效应,p>0.05)。


训练后,HIIT-S组在15分钟(d=0.12)、30分钟(d=0.03)、45分钟(d=0.11)和60分钟(d=0.02)时CHO氧化量下降,HIIT-D组在30分钟(d=0.03)和60分钟(d=0.02)时CHO氧化量下降,(p<0.05;图. 3A和3B)。HIIT-S组15分钟时氧化增加(p<0.05;d=0.36;图3C)和HIIT-D组在30分钟时增加(p<0.05;d=0.39;图3D)。两组在训练前最大摄氧量的67%条件下,在15分钟(d=0.48)、30分钟(d=0.31)、45分钟(d=0.27)和60分钟(d=0.35)的踏车运动中,心率显著降低(p<0.05;图. 3E和3F),组间无差异。


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TTE:HIIT-S组的TTE增长了79.2%(13.2±5.1分钟 vs. 23.8±10.7分钟,p<0.003;d=1.2),HIIT-D组为80.1%(17.6±6.9分钟 vs. 31.7±17.9分钟,p<0.001;d=0.56;图4),组间无明显差异。


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两组的运动训练均不影响运动时的摄氧量(p>0.05)。TTE试验的第6分钟至第10分钟,两组的HR显著下降(p<0.005)(d=0.39),组间无明显差异(p>0.05)。此外,训练后两组的VE均较低(HIIT-S:114.1±14.7 L/min vs. 102.5±14.1 L/min;p=0.008;HIIT-D组:105.4±20.9 L/min vs. 99.7±19.2 L/min;p=0.026;d=0.16),组间无差异。TTE过程中的平均绝对VO2无差异(p>0.05)。在TTE测试的第6至10分钟内,HIIT-S组达到训练前VO2max的97.0%,HIIT-D组达到训练前VO2max的92.2%。在训练后相同绝对负荷下的TTE中,HIIT-S组和HIIT-D组的相同运动负荷分别占训练前VO2max对应负荷的94.3%和88.4%,与训练前相比,两组的运动负荷类似(p>0.05)



四、讨论



已有研究证明HIIT对健康、体成分、骨骼肌氧化能力和运动代谢的益处。本研究主要结果表明,仅5天,每天2次,隔天进行的HIIT能改善VO2max,亚极量运动脂肪和CHO氧化,及踏车耐力,与2周内进行6次HIIT训练结果类似。此项研究是显示上述获益的时间最短的HIIT研究。


 4.1 HIIT和最大摄氧量


我们发现,在5天内完成6次HIIT后,VO2max改善程度与2周内进行6次HIIT的结果类似。不过,尽管本研究HIIT持续5天,但训练后VO2max测试是在最后一次HIIT后72小时或第一次HIIT后7天进行的。因此,即使有5天的HIIT训练,也可表现出8天的训练适应。


虽然5天的HIIT训练可增加VO2max,不过先前2周HIIT研究表明,此阶段内的HIIT不会增加最大心输出量。需要进一步研究明确5天HIIT使VO2max增长的方式。


4.2 亚极量运动期间的HIIT和底物氧化


先前的研究发现,2周或更长时间的HIIT可在亚极量运动期间更有效地利用能量,可能机制是HIIT后骨骼肌氧化相关酶增加,脂肪氧化酶增加,乳酸脱氢酶活性降低。我们发现,在亚极量运动期间,仅5天的HIIT-D与2周的HIIT-S在增加脂肪氧化和减少CHO氧化方面同样有效。1天中第二次HIIT期间(第一次HIIT后仅3小时)较低的骨骼肌糖原水平可能是导致骨骼肌更快适应的刺激因素。


4.3 HIIT与运动耐力


我们发现,2周内6次HIIT(HIIT-S)或5天内6次HIIT(HIIT-D),TTE的增加程度相似。如前所述,我们研究中每天2次HIIT(HIIT-D)产生的较高水平细胞应激可能比标准的2周6次HIIT(HIIT-S)诱导的线粒体适应更快。需要更多的研究来揭示HIIT-D方案中促进骨骼肌氧化能力改善的分子机制。



五、结论



此项研究首次证明,5天内进行6次HIIT(HIIT-D)可以增加VO2max、耐力和亚极量运动脂肪氧化,这与2周内进行6次HIIT(HIIT-S)类似。这项研究成为目前所知周期最短的HIIT研究(5天)。这表明了人体对运动负荷的超凡适应能力。因此,教练和运动员可能希望应用HIIT-D方案来改善运动耐力和运动期间的底物氧化。


本文由北京大学第三医院心内科宋燕新翻译整理,转载请注明出处和作者。

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