高强度间歇训练对超重和肥胖青少年减脂效应的研究：meta分析*

朱 琳，刘景新,2，于 洋，刘文君

1.广州体育学院运动与健康学院，广东 广州 510500；2.上海体育学院运动科学学院，上海 200438；3.哈尔滨体育学院研究生院，黑龙江 哈尔滨 150008

青少年体质健康状况关乎国家和民族的未来，也是实现“健康中国战略”的重要关键。肥胖是引发慢性非传染性疾病(简称慢病)的重要诱因[1-3]；青少年肥胖不仅会伴有心肺耐力的下降，而且与未来成年期心血管疾病和代谢性疾病的发生密切相关[4, 5]。可以说，青少年肥胖问题是21世纪全世界共同面临的一项严峻的公共卫生挑战。

运动带来的减脂效应可以通过体重、身体质量指数(body mass index，BMI)、腰围、体脂率等指标反映，运动在体重控制中的减脂作用被越来越多的人所认可。高强度间歇训练(high-intensity interval training，HIIT)作为一种更加省时高效的运动形式，已广泛应用在大众健身和慢病防治领域。尽管HIIT已经应用于超重和肥胖青少年的体重控制中，但由于当前研究所采用的HIIT方案并不统一，导致其产生的减脂效应也不尽相同；不同HIIT方案引起超重和肥胖青少年减脂效应的科学化，尚不明确。本文通过Meta分析，定量评价现阶段国内外HIIT对超重和肥胖青少年的减脂效应，为探索超重和肥胖青少年的运动减脂优势方案提供理论依据。

1 研究方法

1.1 文献检索策略

文献检索以“高强度间歇训练”(“high-intensity interval training”,“aerobic interval training”,“sprint interval training”,“high-intensity intermittent exercises”,“HIIT”,“HIT”)、超重/肥胖(overweight, obesity, obese)、儿童/青少年/学生(pediatric, childhood, children, adolescent, infantile)等主题词，在PubMed、Web of Science、Embase、the Cochrane Library、EBSCO、中国知网、万方数据库等数据库完成检索。检索时间为数据库建库至2018年12月。检索所得原始结果导入Endnote文献管理软件进行文献剔重和筛选，必要时参考纳入研究的参考文献，补充相关研究。

1.2 材料的纳入和排除标准

(1)文献类型：中英文全文文献。(2)研究类型：随机对照试验(randomized controlled trial, RCT)；排除观察性研究、横断面研究以及前瞻性队列研究等研究类型。(3)受试者：超重和肥胖青少年(6-18岁)，超重和肥胖判定标准依据世界卫生组织或受试者所在国家的公认标准；排除动物性、正常体重青少年和年龄范围不符的受试者。(4)干预方案：采用HIIT干预措施，运动强度[6]≥80%最大心率(heart rate max，HRmax)/峰值摄氧量(peak oxygen consumption，VOpeak)或≥100%最大有氧速度(maximal aerobic speed，MAS)，运动持续时间<5min，间歇期为静止休息或低强度有氧运动，运动频率≥2次/周，周期≥4周；对照组采用营养支持、健康教育等干预形式。(4)结局指标：体重、BMI、腰围、体脂率等。

1.3 文献的筛选、数据提取及质量评价

由两名研究人员独立进行文献筛选和数据提取，所得结果不一致时进行讨论解决或由第三人裁定。质量评价采用Cochrane偏倚风险评估[7]，对文献的随机序列的产生、隐蔽分组、盲法(结局评价者、受试者)、选择性报道、不完全结局报道和其他偏倚等进行偏倚风险评估，对每个条目分别做出高风险、低风险和不清楚等三种评估。

1.4 统计学分析

采用Revman 5.3和Stata 12.0软件对数据进行Meta分析。连续性变量合并效应量采用均数差(mean different，MD)表示；结局指标均值差异较大或同一指标单位不同时，采用标准化均数差(standardized mean difference，SMD)表示。异质性检验采用Q检验和I2检验，发表偏倚分析采用Egger检验。若p>0.01，I2<50%，认为存在较小异质性，则采用固定效应模型；若p<0.10，I2>50%，认为存在较大异质性，则采用随机效应模型，并进一步采用敏感性分析和Meta回归分析。采用亚组分析比较不同HIIT运动方案对超重和肥胖青少年减脂效应量的差异。

2 研究结果

2.1 文献检索结果

通过数据库检索，共获得相关文献382篇；根据纳入和排除标准，通过阅读题目和摘要、阅读全文等文献筛选过程(详见图1)，最终纳入11篇文献。

图1 文献纳入流程

2.2 纳入文献基本特征

纳入的11篇文献(表1)，共包括488名7～16岁超重和肥胖青少年；采用的运动形式为跑步运动(10篇)和自行车运动(1篇)；运动频率为3次/周(9篇)和2次/周(2篇)；干预周期分别为6周(1篇)、8周(1篇)和12周(9篇)。

2.3 偏倚风险评估

纳入文献中，有3篇文献详细介绍了随机序列的产生和隐蔽分组[9, 14, 15]，4篇文献介绍了盲法[8, 9, 14, 15]，所有研究均不存在不完全数据报道、选择性报道和其他偏倚(图2)。

2.4 Meta分析结果

2.4.1合并效应结果及敏感性分析

纳入文献中，文献包含身体成分的结局指标是体重10篇、BMI 8篇、腰围6篇、体脂率8篇。HIIT对体重、BMI和腰围影响的研究间存在较小的异质性，固定效应模型显示：HIIT显著降低了体重(MD=-1.73 kg，95% CI：-3.25～-0.21，p=0.02)(图3)、BMI(MD=-1.42 kg/m2，95% CI：-1.97～-0.87，p<0.0001)(图4)和腰围(MD=-1.8 cm，95% CI：-3.50～-0.10，p=0.04)(图5)。HIIT对体脂率影响的研究间存在较大的异质性，随机效应模型显示，HIIT降低体脂率效果明显(MD=-1.70 %，95% CI：-2.94～-0.45，p=0.0002)(图6)。为保证研究结果的可靠性，采用逐个排除的方法和固定效应模型与随机效应模型互换的方法进行敏感性分析，发现效应量未见显著变化，研究结果可靠。

表1 纳入文献基本特征

备注：HRmax：最大心率；MAS：最大有氧速度；Wpeak：峰值功率；VO2peak：峰值摄氧量；结局指标分别是①：体重；②：BMI；③：腰围；④：体脂率

图2 纳入文献偏倚风险评估图

图3 HIIT对超重/肥胖青少年体重的影响

图4 HIIT对超重/肥胖青少年BMI的影响

图5 HIIT对超重/肥胖青少年腰围的影响

图6 HIIT对超重/肥胖青少年体脂率的影响

2.4.2 Meta回归分析

HIIT对体脂率影响的研究间存在较大的异质性，可能与肥胖程度、性别、年龄和干预周期等因素有关。为此，本研究将上述因素作为协变量进行Meta回归分析，探索可能的异质性来源。结果显示，上述因素均不是研究间异质性的主要来源(表2)。

表2 HIIT对超重/肥胖青少年体脂率影响的多因素Meta回归分析

2.4.3 亚组分析

高强度间歇训练是以在短时间内多次进行高强度运动，并结合中低等强度或被动休息等间歇方式的一种运动形式。高强度运动是HIIT方案的核心关键，而运动强度又受到运动持续时间和间歇时间的制约；为此，不同运动持续时间和间歇时间，机体所能承受的运动强度也不尽相同。考虑到上述因素，本研究根据运动持续-间歇时间，将HIIT方案分为“高强度短间歇”HIIT方案(简称“短间歇方案”)：运动时间10～30s，间歇时间10～30s和“高强度长间歇”HIIT方案(简称“长间歇方案”)：运动时间2～4min，间歇时间1～3min，对两组不同HIIT方案进行亚组分析。结果显示(见表3)，“短间歇方案”对降低

表3 不同HIIT运动方案对超重/肥胖青少年减脂效应的亚组分析

腰围的效果较为明显(MD=-2.31cm，95% CI：-4.20～-0.42，p=0.02)；而“长间歇方案”对改善BMI(MD=-1.44 kg/m2，95% CI：-2.03～-0.84，p=0.0001)和体脂率(SMD=-0.56，95% CI：-1.08～-0.05，p=0.007)较为显著。

2.4.4 发表偏倚分析

本研究对纳入指标采用Egger线性回归法定量评价发表偏倚。由表4可知，纳入研究各个指标均未发现显著偏倚(p>0.05)。

表4 纳入研究合并效应量指标发表偏倚检验

3 讨论

青少年超重和肥胖严重危害其健康，且与成年期肥胖及慢病发病密切相关[4, 19-21]。体力活动与健康结果存在剂量-效应关系，运动强度-时间-频率组合产生的运动剂量，是引发机体产生生物学效应的关键。在探索运动控体重的道路上，HIIT作为一种省时高效的运动锻炼形式，以高强度负荷为特点，已经彰显其减脂优势[22, 23]。本研究发现，HIIT组与对照组相比，能够显著降低超重和肥胖青少年的体重、BMI、腰围和体脂率，特别是对体脂率的变化效应较少受肥胖程度、性别、年龄和干预周期等因素的影响。Wewege等[24]和Keating等[6]的Meta分析结果也同样表明，HIIT在降低超重和肥胖成年人体脂，改善身体成分方面具有良好的效果。

本研究还发现，“高强度短间歇”HIIT方案对于降低腰围作用显著，而“高强度长间歇”HIIT方案能够显著改善BMI和体脂率。从剂量-效应角度看，体重控制中运动剂量是引发机体产生减脂效应的关键，在不同运动持续时间和间歇时间的组合条件下，机体所能承受的运动强度必然不同；也就是说，“高强度短间歇”HIIT方案的运动强度一定高于“高强度长间歇”HIIT方案的运动强度。这就造成不同运动时间与间歇时间的组合方案对于机体产生的刺激不同，从而造成身体产生的减脂效应也不尽相同。腰围是评价内脏脂肪的简易评价指标，腰围减少对于降低心血管疾病发病风险具有重要意义[25]。“高强度短间歇”HIIT方案，机体能承受的运动强度可以达到100%MAS以上，这种方案对超重和肥胖青少年产生明显的降低腰围的作用，可能是缘于人体内脏脂肪对运动强度的敏感性更高所致[26]。这与王京京等人[27]发现，HIIT能够降低肥胖女性内脏脂肪含量及腰臀比，而相同能耗的中等强度持续训练并无此效果的研究结果类似。BMI和体脂率是反映体成分的常用指标，本研究发现，“高强度长间歇”HIIT方案，虽然机体无法承受如“高强度短间歇”HIIT方案一样的运动强度，但仍然需要保持85%～95%HRmax的高强度运动，而这种方案呈现出显著的改善体成分，降低体脂含量的作用，其生理机制可能有以下原因。第一，运动后过量氧耗(excess post-exercise oxygen consumption，EPOC)。HIIT会使机体产生EPOC[28-30]，而EPOC的大小恰与运动强度成正相关[31]，且运动后EPOC的能量代谢底物主要来源于脂肪[32]。Islam等[33]研究发现，虽然HIIT运动过程中的耗氧量较低，但由于EPOC的存在，使其总耗氧量与中等强度有氧运动类似，恢复期脂肪氧化率显著高于中等强度有氧运动。Treuth等[34]和Saris等[32]的研究结果也表明，运动后24h内高强度运动与中等强度运动对于脂肪消耗量相类似。第二，HIIT能够增加儿茶酚胺、生长激素等的分泌[35]，提高脂肪代谢酶的活性，从而增加脂肪氧化分解。Alkahtani等[36]研究发现，4周HIIT训练能够提高肥胖人群的脂肪氧化率，降低乳酸的生成。Astorino等[37]通过总结现阶段HIIT的应用研究发现，HIIT能够显著提高机体的脂肪氧化率，机体脂肪氧化的内在机制可能与参与脂质氧化和转运的线粒体酶活性增加以及PGC-1a和PLIN2/PLIN5的蛋白含量增加有关。Kraemer等[38]研究表明，高强度运动更能有效提高β内啡肽的浓度促进脂代谢。第三，HIIT能够抑制食欲。Cameron等[39]和Matos等[40]研究发现，HIIT运动后能够增加人体的饱腹感，降低食欲。从能量平衡的角度分析，人体从事HIIT运动后出现的食欲减退，势必使机体更容易达到能量负平衡，在长期运动的条件下形成的能量负平衡总量更大，产生的减脂效应自然也就更明显。

尽管本研究已经严格按照PRISMA指南进行评估，且尽可能纳入关于此命题最新、最全面的研究文献，研究结果对于HIIT在超重和肥胖青少年中的应用具有重要的参考价值，但仍有一定的局限性。首先，纳入研究的干预方案(运动强度、间歇形式、持续时间等)并不统一，可能影响研究结果的准确性，但本研究采用敏感性分析未发现对合并结果产生显著影响；相反，干预方案的差异恰好为本文进一步分析不同运动方案的优势创造了条件。其次，由于纳入研究的干预周期和干预频率较为一致，因此未能进一步展开不同干预频率和干预周期的运动方案对超重和肥胖青少年减脂效应优势的探索。未来，可通过大样本的RCT研究进一步探究不同运动频率和干预周期HIIT运动方案的减脂效应。此外，值得注意的是，未来在针对超重和肥胖青少年应用HIIT的实践层面上，应充分考虑HIIT在该人群中应用的安全性，对其健康状况进行充分评估。

4 结论

HIIT能够有效改善超重和肥胖青少年身体成分，产生有效的减脂效应；“高强度短间歇”HIIT方案(运动时间10～30s，间歇时间10～30s，运动强度为100%～120% MAS)能够显著改善内脏脂肪量；“高强度长间歇”HIIT方案(运动时间2～4min，间歇时间1～3min，运动强度为85%～95%HRmax)能够明显改善身体成分，降低体脂含量。