高强度间歇训练对肥胖儿童内脏脂肪和心肺适能的影响

摘      要：为观察并比较12周高强度间歇训练（HIIT）和中等强度持续训练（MICT）干预对肥胖儿童内脏脂肪和心肺适能的改善作用。60名肥胖儿童（11.0±0.8）岁，男女生各30人随机分为HIIT组，MICT组和CON组。HIIT组进行强度为100%～110%最大有氧速度的高强度间歇训练；MICT组进行强度为70%～80%最大有氧速度的中等强度持续训练。干预前后分别测量受试者的身体成分、内脏脂肪、最大摄氧量、收缩压和舒张压，利用SPSS 22.0软件对测试结果进行统计学分析，采用一般线性模型单变量分析和简单效应模型比较各指标的组内和组间差异，并通过Pearson相关性分析观察各指标变化之间的关系。结果：12周干预后组内比较的结果显示，HIIT和MICT组受试者的BMI和躯干脂肪较干预前显著减少，最大摄氧量显著增加；HIIT组的内脏脂肪面积和MICT组的全身脂肪含量较干预前显著减少；组间比较结果显示，HIIT对最大摄氧量的增加和对内脏脂肪的减少作用显著大于MICT，而MICT对全身脂肪和下肢脂肪的减少作用显著大于HIIT；相关性分析结果显示，内脏脂肪和全身脂肪含量的减少与最大摄氧量的增加呈负相关（r分别为-0.78和-0.75，P<0.01），内脏脂肪的减少与舒张压的下降呈正相关（r=0.45，P<0.01）。结果说明：高强度间歇训练和中等强度持续训练对肥胖儿童身体成分的改善和心肺适能的提高具有积极作用，而高强度间歇训练对内脏脂肪的减少及最大摄氧量的提高效果更好。考虑到高强度间歇训练省时，且更符合儿童短时、爆发式的运动模式，未来应扩大样本量，开展更多基于学校的干预研究，以寻找长效管理儿童肥胖的运动干预模式。

关  键  词：运动生理学；高强度间歇训练；肥胖；内脏脂肪；心肺适能；儿童

中图分类号：G804.2    文献标志码：A    文章编号：1006-7116（2023）04-0138-07

Effects of high-intensity interval training on visceral adipose tissue and cardiorespiratory fitness in children with obesity

LI Shu1，CAO Meng1，ZOU Yu2，TANG Yucheng1

（1. School of Physical Education，Shenzhen University，Shenzhen 518061，China；

2.College of Education，Zhejiang University，Hangzhou 310058，China）

Abstract： The present study aimed to investigate the effect of high-intensity interval training （HIIT） and moderate- intensity continuous training （MICT） on visceral adipose tissue and cardiorespiratory fitness in children with obesity over 12 weeks. Sixty obese children （11.0 ± 0.8） years， 30 boys and girls respectively were randomized to HIIT， MICT and CON groups. HIIT group with high-intensity at 100%～110% maximal aerobic speed and MICT group with moderate-intensity at 70%～80% maximal aerobic speed. Body composition， visceral adipose tissue， VO2max， systolic blood pressure and diastolic blood pressure were measured before and after intervention respectively. The measurements were analyzed by SPSS 22.0， and between-group and within-group differences were compared by univariate analysis by general linear model and simple effect model， and the relationship between the changes of each outcome was observed by Pearson correlation analysis. Results showed that： within-group comparison after 12 weeks showed that BMI and trunk fat in HIIT and MICT groups were significantly decreased than baseline， VO2max was significantly increased. Visceral adipose tissue in HIIT group and whole-body fat in MICT group were significantly decreased than baseline. Between-group comparison showed that HIIT significantly increase VO2max and decrease visceral adipose tissue than MICT， while MICT had significantly decrease the whole-body fat and lower limb fat than HIIT. Correlation analysis demonstrated that the reduction of visceral adipose tissue and whole-body fat were negatively correlated with the increment of VO2max （r was -0.78 and -0.75， P<0.01）， and the reduction of VAT was positively correlated with the reduction of diastolic blood pressure （r = 0.45， P<0.01）. Conclusions revealed that： HIIT and MICT have positive effect on body composition and CRF of obese children， while HIIT has a better effect on decreasing visceral adipose tissue and increasing VO2max. Considering HIIT have more time-efficient and in line with children's exercise mode which short and burst， future study should expand sample size and examine more school-based intervention， in order to find a long-term exercise intervention model for childhood obesity management.

Keywords： sports physiology；high-intensity interval training；obesity；visceral adipose tissue；cardiorespiratory fitness；children

儿童肥胖是全球面临的严重公共卫生问题之一[1]。近几十年，我国儿童青少年超重肥胖检出率持续上升，预计到2030年将达到28.0%[2]。肥胖儿童比体重正常同龄人的心肺适能更低，从而具有更高的全因死亡率和心血管疾病风险[3]。此外，肥胖引起内脏脂肪组织（visceral adipose tissue，VAT）的异常堆积，导致异位脂肪沉积，肿瘤坏死因子（TNF-α）、白细胞介素6和1β（IL-6，IL-1β）等多种促炎症因子的释放增加，诱导与胰岛素抵抗相关的慢性炎症，最终增加心血管疾病的发生风险[4]。不仅如此，内脏脂肪的过度堆积还会对儿童的大脑健康和认知功能造成严重危害[5]。

运动被认为是体重管理和促进健康的最佳手段，运动干预比单纯的药理治疗或限制饮食在提高肥胖儿童心肺适能和内脏脂肪的减少方面可能更具优势[6]。世界卫生组织建议儿童青少年每天应进行60 min以上的中高强度体力活动以保持心肺健康。有氧运动又称为中等强度持续训练（moderate-intensity continuous training，MICT），是最常用的运动方式，其在促进脂肪氧化、管理肥胖、改善心血管和代谢健康方面的积极作用已得到广泛证实[7]。然而，MICT对外周脂肪（体脂率）的减少作用显著，对内脏脂肪的改善效果并不明显[9]。研究表明，较高的运动强度可能对内脏脂肪的减少具有更显著的效果，而大规模流行病调查结果同样表明，高强度运动似乎更有益于健康[9]。

高强度间歇训练（high-intensity interval training，HIIT）是以较短的时间（6 s～4 min）和较高的强度（85%～95% HRmax）运动为主，中间间隔较低强度（40%～70% HRmax）的运动或安静恢复的一种运动训练形式，近年来因其高效的减脂作用被广泛应用于肥胖干预领域[6]。最近的一些研究证实了HIIT对肥胖儿童身体成分、心肺适能和代谢健康指标的改善作用[10]。此外，系统综述的结果表明，HIIT能有效减少肥胖成年人的内脏脂肪，且相比MICT更省时高效[11]。尽管有关肥胖儿童青少年的HIIT干预研究逐渐增多，但HIIT对内脏脂肪影响的研究较少，且结果存在争议，梁晋裕等[12]的研究结果显示12周HIIT（强度为最大跑速）显著减少了肥胖儿童内脏脂肪面积（-6.2 cm2，P<0.05），而Dias等[13]同样采用12周HIIT（强度为85%～95% HRmax）干预，并未发现内脏脂肪发生改变。除此之外，鲜有关于HIIT对肥胖儿童内脏脂肪影响的研究报道。因此，本研究旨在观察12周运动干预对肥胖儿童内脏脂肪和心肺适能的影响，并比较HIIT和MICT之间的差异，探索更适合儿童肥胖管理的运动干预形式。

1  研究对象与方法

1.1  研究对象

本研究属于随机对照试验（randomized controlled trail，RCT），试验注册号为：ChiCTR2100048737。受试者及其法定监护人在充分了解实验详情后均签署知情同意书，并通过PAR-Q健康问卷筛查。本研究得到了深圳大学医学部医学伦理委员会的批准（PN-2020-045）。由于体脂率是本研究关注的主要指标，基于先前研究中运动干预对体脂率影响的meta分析[14]，通过G-power3.1软件（version 3.1 for windows，Düsseldorf，Germany）计算样本量。检验效能（1-β）设为0.80，Ⅰ类错误α发生率设为0.05，干预前后的相关性为0.80，效应量为0.32，计算得出每组所需样本量应为12人。考虑到20%的脱落率，则每组至少需要14人。根据《中国学龄儿童青少年超重、肥胖筛查体重指数值分类标准》[15]，最终按照年龄和性别筛选出符合纳入排除标准的肥胖儿童共60人（男女生各30人，年龄为（11.0±0.8）岁，BMI为（24.2±1.1）kg/m2），参与本研究。由SPSS 22.0软件产生随机数字后，根据“信封法”将60名受试者按男女生1︰1的比例随机分配到HIIT组、MICT和CON组。

纳入标准：（1）根据年龄和性别标准，BMI属于肥胖者；（2）年龄为10～13周岁的在校儿童；（3）实验前3个月内，除体育课外未进行任何规律的体育锻炼；（4）自愿参与实验且本人及监护人均签署知情同意书。排除标准：（1）有慢性疾病正在服用药物治疗者；（2）有心、脑、肺、肾及运动系统等严重器质性病变者；（3）患有精神疾病或有病史者；（4）不能完成随访或顺应性差者；（5）不愿签署知情同意书者。

1.2  测试指标与方法

1）身体成分。

受试者赤足，穿轻薄衣服完成站立身高和体质量测量。身高和体质量分别使用身高计量仪和Tanita WB-300数字秤（Tanita，Tokyo，Japan）测量。体质量指数（body mass index，BMI）通过体质量（kg）/身高（m）的平方计算。利用双能X线骨密度仪（dual energy X-ray absorptiometry，DXA，Lunar Prodigy，GE Healthcare，USA）测量全身和局部软组织。为减少测量误差，设备均由医院同一医师操作，受试者空腹，穿着轻薄贴身衣物，采取平卧姿势，选择DXA标准模式进行测量，不可佩戴戒指、项链等金属物品。使用DXA Hologic 4.0软件自动获得全身脂肪百分比、上肢脂肪含量、下肢脂肪含量、躯干脂肪、VAT面积。VAT面积由自动算法估算，该算法模拟第4腰椎的皮下腹部脂肪组织（subcutaneous abdominal adipose tissue，SAAT），并从局部腹部脂肪组织中减去SAAT。躯干脂肪百分比是从包括胸部和腹部区域的较大区域估计的。