Effects of high-intensity interval training on adipokines in obese male college students
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摘要:
目的 探讨8周高强度间歇训练(HIIT)对肥胖男大学生身体形态和脂肪因子的影响，为肥胖大学生的运动减肥提供实践参考。 方法 2022年3月在青岛市中国石油大学(华东)按照体质量指数(BMI)≥28 kg/m2的标准招募肥胖男大学生30名[年龄(20.10±0.55)岁]，于2022年4月11日到6月10日进行8周HIIT干预，每周干预3次(周一、周三、周五)，每次为16：30—17：30，干预前后测量被试的身体成分以及脂肪因子含量。运动干预前后指标的比较采用配对样本t检验及单因素重复测量方差分析，变量间的关联性检验采用Pearson相关性分析。 结果 干预8周后，肥胖男大学生BMI、腰围和体脂量分别由(31.36±4.41)kg/m2、(107.52±9.66)cm和(28.04±5.79)kg降至(30.40±4.37)kg/m2、(100.67±8.29)cm和(22.56±5.22)kg(t值分别为3.84，8.02，9.29)；去脂体重指数由(70.19±5.54)kg/m2上升至(75.34±5.25)kg/m2(t=-8.65)(P值均 < 0.01)。干预前、干预第4周和干预第8周瘦素、脂联素和鸢尾素水平差异均有统计学意义(F值分别为26.05，35.62，4.95，P值均 < 0.05)；网膜素水平差异无统计学意义(F=3.62，P>0.05)。 结论 8周HIIT能有效改善肥胖男大学生的身体形态，影响体内脂肪因子的作用效能。可在运动锻炼中适时增加HIIT，以改善肥胖大学生的健康状况。 Abstract:Objective To explore the effects of 8-week high-intensity interval training on body shape and adipokines of obese male college students, so as to provide practical reference for weight loss of obese college students. Methods A total of 30 male college students [age (20.10±0.55)years] with body mass index (BMI) ≥28 kg/m2 were recruited in March 2022 at China University of Petroleum (East China). The 8-week high-intensity interval training (HIIT) intervention was conducted from 11 April to 10 June 2022, 3 times a week (Monday, Wednesday, Friday), each time for 16:30-17:30. Body composition and adipokine levels were assessed before and after the intervention. All indicators were compared by paired-samples t-tests and single factor repeated measurement analysis of variance before and after intervention, and Pearson correlation analyses were used to test for associations between variables. Results After 8 weeks of intervention, BMI, waist circumference and body fat of obese male college students decreased from (31.36±4.41)kg/m2, (107.52±9.66)cm and (28.04±5.79)kg to (30.40±4.37)kg/m2, (100.67±8.29)cm and (22.56±5.22)kg, respectively (t=3.84, 8.02, 9.29). Fat-free body mass index increased from (70.19±5.54)kg/m2 to (75.34±5.25)kg/m2 (t=-8.65) (P < 0.01). There were statistically significant differences in the levels of Leptin, Adiponectin, and Irisin before intervention, at week 4 and at week 8 (F=26.05, 35.62, 4.95, P < 0.05). There was no statistically significant difference in the content of reticulin (F=3.62, P>0.05). Conclusions The 8-week of HIIT can effectively improve body shape of obese male college students and affect the effects of adipokines in the body. HIIT can be added to sports exercise to improve the health status of obese college students. -
Key words:
- Physical education and training /
- Obesity /
- Adipokines /
- Students /
- Male
1) 利益冲突声明 所有作者声明无利益冲突。 -
肥胖症是一种由多种因素造成的慢性代谢性疾病，是心血管疾病等重大疾病的诱发因素[1]。《中国居民营养与慢性病状况报告(2022)》[2]显示，目前中国18岁及以上居民超重、肥胖率分别为34.3%和16.4%，较2015年分别增加了4.2%和4.5%，超重肥胖人口居世界首位。《中国学生体质监测发展历程》数据表明我国高校大学生超重率和肥胖率持续上升，肥胖对大学生造成了严重的生理、心理和经济负担[3]，因此探寻一种有效的减肥方法迫在眉睫。
运动是减肥的重要手段，国务院《关于实施健康中国行动的意见》[4]指出，预防是最经济有效的健康策略，需要推动形成体医结合的疾病管理和健康服务模式。多年来国内外学者一直致力于研究运动减重的生理机理及何种运动方式可以达到较好的减重效果。相关研究表明，中低强度有氧运动减脂效果较好[5]，但运动坚持性和享受感较差[6-7]。面对这一现实问题，近年来高强度间歇训练(high intensity interval training, HIIT)因其在较短时间内可以相当于中等强度有氧运动较长时间的能量消耗而受到研究者的关注，并有研究证实[8-9]HIIT可使超重/肥胖个体脂肪酸合成降低、分解增加，促进体脂下降，有较好的减肥效果。本研究旨在通过8周HIIT干预，观察其对肥胖男大学生脂肪因子和身体形态的影响，以期为肥胖大学生维持或改善健康状况提供更有效的运动指导。
1. 对象与方法
1.1 对象
2022年3月在青岛市中国石油大学(华东)招募34名在校肥胖男大学生，因个人原因没有完成试验4名，实际参与并完成8周干预人数30名。被试年龄(20.10±0.55)岁，体质量指数(body mass index, BMI)为(31.36±4.41)kg/m2。纳入标准：年龄18~25岁，按照《国家学生体质健康标准(2014年修订)》BMI≥28 kg/m2为肥胖的判定标准[10]，无运动训练史且试验前半年没有进行有计划的运动或节食减重行为。排除标准：有严重心、肝、肾等内脏疾病及骨骼肌肉运动禁忌症等。本研究经青岛市妇女儿童医院伦理审查委员会批准(批号：QFELL-YJ-2024-66)。实验前叮嘱受试者在实验周期内维持原有的生活方式，且抽血前1周不服用任何药物；受试者在实验前知晓实验内容，并签署知情同意书。
1.2 指标采集及干预方法
1.2.1 身体形态指标采集
干预前后采用常规体质测试方法对受试肥胖男大学生进行身高、体重测量，用中体同方人体成分分析仪(型号BCA-1A)测量被试的体脂量，用皮尺测量腰围，并计算出BMI、体脂率、去脂体重指数(fat free mass index, FFMI)；其中BMI=体重(kg)/[身高(m)]2，体脂率=(体脂量/体重)×100%，FFMI=体重(kg)×(1-体脂率)/[身高(m)]2，最大心率(maximum heart rate, HRmax)=207-0.7×年龄(岁)，使用运动手环监控受试者心率[11]。
1.2.2 脂肪因子含量的检测
分别抽取受试者干预前，干预4周，干预8周3次血液进行脂肪因子的检测。受试者禁食12 h、禁饮8 h后常规抽取静脉血3 mL，静置30 min，使用离心机(LD5-1OB BEIJING JINGIL)(4 ℃、3 000 r/min，离心半径11 cm)离心15 min，采用对应试剂盒(购自上海酶联生物科技有限公司)与光吸收酶标仪(KHB ST-360)检测血清鸢尾素、瘦素、网膜素以及脂联素的含量，用洗板机(DEM-3型青岛拓普生物有限公司)清洗使用过的酶标板避免脂肪因子污染，检测均在无菌条件下完成检测操作，录入计算机文档中。实验取样及测量过程中保持内外环境温度(18~22 ℃)恒定。所有测试由校医院医师于中国石油大学(华东)校医院检验科完成。
1.2.3 运动干预方案制定与实施
2022年3—4月制定并测试HIIT方案。按照需要设计数组常用高强度(最大心率的85%以上)动作并对受试者进行测试，根据运动手环监测受试者运动时靶心率情况，最终确定干预时的动作内容、持续时间以及间歇时间。通过调整运动动作以及动作组数增加HIIT的强度，直到干预结束。自2022年4月11日始，每个训练日(周一、周三、周五)的16：30—17:30，由研究人员指导被试在健身教室完成HIIT，每周3次，持续8周，2022年6月10日干预结束，五一假期干预活动正常进行。运动方案包括3个部分：准备活动(10 min)、训练干预(30 min)和整理活动(20 min)。训练干预由8个动作组成，采用运动20 s+间隔10 s的模式，组间间隔120 s，每2周进行1次运动强度的改变。见表 1。
表 1 肥胖男大学生高强度间歇训练内容Table 1. High-intensity interval training content of obese male college students干预前后 时间 训练内容 准备活动 增加兴奋性的体育游戏(如贴膏药5 min)+徒手操以及柔韧性练习(5 min) 训练干预 第1周 开合跳+仰卧屈膝两头起+宽距深蹲前抬腿+支撑开合跳+跳跃箭步+蹲+仰卧后撑抬腿+向后箭步蹲+支撑小腿后侧拉伸；4组 第2周 同第1周 第3周 开合跳+仰卧屈膝两头起+宽距深蹲前抬腿+支撑开合跳+跳跃箭+步蹲+仰卧后撑抬腿+向后箭步蹲+支撑小腿后侧拉伸；6组 第4周 同第3周 第5周 开合跳+高抬腿+波比跳+卷腹+平板支撑+弓箭步跳+原地登山跑+支撑小腿后侧拉伸；4组 第6周 同第5周 第7周 开合跳+高抬腿+波比跳+卷腹+平板支撑+弓箭步跳+原地登山跑+支撑小腿后侧拉伸；6组 第8周 同第7周 整理活动 呼吸放松(5 min)+局部拉伸组合(大腿后侧肌群+大腿前侧肌群+腹部肌群10 min)+双人按摩放松整理(5 min) 注：采用靶心率(target heart rate, THR)衡量受试者的运动强度，THR=HRmax×运动强度。 1.3 质量控制
对肥胖大学生进行HIIT干预前，对参与实验干预的测试人员进行统一培训并向大学生介绍本次实验干预的益处及风险；干预过程中，测试人员预先进行HIIT动作讲解及示范，并时刻关注大学生的身体状况，及时进行运动调整；干预结束后及时采集肥胖大学生的身体形态和血液数据。
1.4 统计学分析
采用Excel 2019软件对所测得的研究数据进行初步整理，再用SPSS 26.0软件进行统计学处理。计量资料采用(x±s)表示，所有数据先进行正态分布检验，运动干预前后数据的比较采用配对样本t检验或单因素重复测量方差分析，变量间的关联性检验采用Pearson相关性分析。以P < 0.05为差异有统计学意义。
2. 结果
2.1 肥胖男大学生干预前后身体成分指标比较
干预后，肥胖男大学生BMI、体脂量、体脂百分比以及腰围较干预前均下降，FFMI上升(P值均 < 0.01)。见表 2。
表 2 肥胖男大学生HIIT干预前后身体成分指标比较(x±s)Table 2. Comparison of body composition of obese male college students before and after HIIT(x±s)干预前后 人数 BMI/(kg·m-2) 体脂量/kg 体脂百分比/% 腰围/cm FFMI/(kg·m-2) 干预前 30 31.36±4.41 28.04±5.79 29.81±5.54 107.52±9.66 70.19±5.54 干预后 30 30.40±4.37 22.56±5.22 24.66±5.25 100.67±8.29 75.34±5.25 t值 3.84 9.29 8.65 8.02 -8.65 P值 < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 2.2 肥胖男大学生干预前后脂肪因子的变化
单因素重复测量分析发现，干预前、干预第4周和干预第8周瘦素、脂联素和鸢尾素水平差异均有统计学意义(P值均 < 0.05)，但网膜素水平差异无统计学意义(P>0.05)。见表 3。
表 3 肥胖男大学生HIIT干预前后脂肪因子水平比较(x±s，ng/mL)Table 3. Comparison of adipokines changes of obese male college students before and after HIIT(x±s, ng/mL)时间 人数 瘦素 脂联素 鸢尾素 网膜素 干预前 30 5.85±3.26 5.64±2.80 4.52±3.26 3.66±2.58 干预4周 30 4.46±2.60 4.47±2.36 4.33±2.62 4.95±2.86 干预8周 30 4.13±2.62 4.01±2.19 5.13±3.00 4.76±2.93 F值 26.05 35.62 4.95 3.62 P值 < 0.01 < 0.01 0.02 0.06 2.3 肥胖男大学生干预前后脂肪因子变化值与身体成分指标变化量的相关性
结果显示，干预前后瘦素变化量与体脂变化量、体脂百分比的变化量以及腰围变化量均呈正相关(P值均 < 0.05)。脂联素变化量、网膜素变化量与各项身体成分变化量相关均无统计学意义(P值均>0.05)。鸢尾素变化量与FFMI变化量呈正相关(r=-0.46)，与体脂量、体脂百分比以及腰围变化量均呈负相关(P值均 < 0.05)。网膜素变化量与鸢尾素变化量呈负相关；脂联素变化量与瘦素和鸢尾素变化量均呈正相关(r值分别为0.70，0.42，P值均 < 0.05)。见表 4。
表 4 肥胖男大学生HIIT干预前后脂肪因子变化量与身体成分指标变化量的相关性(r值，n=30)Table 4. Correlation between the values of changes in adipokines and the amount of changes in body composition indicators before and after HIIT (r, n=30)指标 Δ瘦素 Δ网膜素 Δ脂联素 Δ鸢尾素 Δ体脂量 0.52** -0.09 0.16 -0.43* Δ体脂百分比 0.42* -0.07 0.03 -0.48** Δ瘦体重百分比 0.23 -0.24 0.31 0.22 Δ腰围 0.54** -0.08 0.19 -0.39* ΔBMI 0.17 -0.07 0.27 0.19 ΔFFMI -0.20 -0.00 0.16 0.53** 注： *P < 0.05，**P < 0.01；Δ均为干预前与干预第8周差值。 3. 讨论
肥胖者由于体内白色脂肪大量堆积，容易引起炎症、高血糖、高血脂、心血管疾病等慢性代谢病，危害身体健康[12]。本研究发现，8周HIIT可降低肥胖男大学生的BMI、体脂量、体脂率和腰围，增加FFMI，与曹甍等[13]研究结果基本一致。研究表明，当从事持续的高强度运动时，磷酸盐系统与糖酵解系统相互工作，会提高身体负荷更高强度运动动力，同时也会增加脂肪消耗速率；并且高强度训练可以增加肌肉含量、改善骨骼肌纤维质量，提高肌肉利用效率。随着肌肉增加身体代谢速度增快，需要更多脂肪提供能量以达到消耗脂肪的目的[14]。因此，HIIT减重相较于有氧运动减重更加短时高效，是肥胖人群运动减肥的较优选择。
脂肪组织通过分泌细胞因子，影响全身或局部多个代谢途径, 调控能量代谢、脂代谢及炎症等，进而参与肥胖及其相关代谢疾病的病理生理进程[15-16]。其中鸢尾素作为一种脂肪因子具有促进能量代谢、加速脂肪分解以及减轻炎症因子的作用[17]；研究证实运动可以促进鸢尾素的分泌，其中高强度运动时鸢尾素分泌的量最多[18]。本研究发现，8周HIIT干预后受试者体内鸢尾素水平升高，与Haghighi等[19-20]研究结果一致。但尚文进[21]对中学肥胖男生进行8周以HIIT为基本模型的水中运动干预却发现血清鸢尾素水平下降；Tsuchiya等[22]对20名健康男性进行4周的冲刺训练同样发现血清中鸢尾素水平下降。鸢尾素水平变化不一致的原因可能与训练计划不同有关，因此在进行运动干预时应考虑训练的强度、频率、时间等。鸢尾素不仅是脂肪因子，也是肌肉因子[23]。运动期间体内鸢尾素水平的增加即使是暂时的，也能对肌肉力量和功能产生有益影响，并且可以起到防止肌肉退化的作用[24]。因此，HIIT可以有效增加瘦体重，进而引发体内鸢尾素水平的增加，达到较好的减肥效果。
本研究还发现，8周HIIT干预使肥胖大学生网膜素水平升高，既往研究也提供了高强度运动可以显著促进网膜素水平升高的证据[25]。另外，Castro等[26]研究结果表明，HIIT可以增加大鼠内脏脂肪组织中的网膜素水平。网膜素是近些年新发现的脂肪因子, 具有抵抗炎症的重要作用[27]。唐东辉等[28]发现肥胖小鼠经过8周游泳运动干预后，血清网膜素水平升高，TNF-α水平降低，提示运动干预有效降低了肥胖小鼠的炎症反应。本研究中干预后肥胖大学生网膜素水平升高，但干预第8周较第4周水平减少，考虑肥胖大学生体内出现炎症，干预第4周网膜素大量分泌对抗炎症，干预第4~8周炎症逐渐消退。因此，HIIT能快速提高网膜素的水平，保持身体的抗炎性，维持身体健康状态，延续运动寿命，是肥胖大学生更好的选择。
瘦素和血清脂联素是常见的脂肪因子，不同类型的运动对其含量的影响也不同。研究证明，中等强度的有氧运动[29-30]与有氧联合抗阻运动[31]能使肥胖个体瘦素水平降低，如张国莉等[29]对18名肥胖男性进行30 d中等强度的有氧运动干预后，发现瘦素与脂联素水平均降低。本研究采用8周HIIT干预后发现肥胖男大学生瘦素与脂联素水平降低，与Lee等[32]研究结果相同，与Shokri等[33-34]发现脂联素水平升高相悖。
综上所述，HIIT训练方案能为肥胖大学生的运动减重实践提供借鉴。但本研究也存在一定的局限性：研究总体样本量相对较小；研究未设置对照组；研究未观察与脂肪因子相关联的胰岛素、甲状腺激素等。
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表 1 肥胖男大学生高强度间歇训练内容
Table 1. High-intensity interval training content of obese male college students
干预前后 时间 训练内容 准备活动 增加兴奋性的体育游戏(如贴膏药5 min)+徒手操以及柔韧性练习(5 min) 训练干预 第1周 开合跳+仰卧屈膝两头起+宽距深蹲前抬腿+支撑开合跳+跳跃箭步+蹲+仰卧后撑抬腿+向后箭步蹲+支撑小腿后侧拉伸；4组 第2周 同第1周 第3周 开合跳+仰卧屈膝两头起+宽距深蹲前抬腿+支撑开合跳+跳跃箭+步蹲+仰卧后撑抬腿+向后箭步蹲+支撑小腿后侧拉伸；6组 第4周 同第3周 第5周 开合跳+高抬腿+波比跳+卷腹+平板支撑+弓箭步跳+原地登山跑+支撑小腿后侧拉伸；4组 第6周 同第5周 第7周 开合跳+高抬腿+波比跳+卷腹+平板支撑+弓箭步跳+原地登山跑+支撑小腿后侧拉伸；6组 第8周 同第7周 整理活动 呼吸放松(5 min)+局部拉伸组合(大腿后侧肌群+大腿前侧肌群+腹部肌群10 min)+双人按摩放松整理(5 min) 注：采用靶心率(target heart rate, THR)衡量受试者的运动强度，THR=HRmax×运动强度。 
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表 2 肥胖男大学生HIIT干预前后身体成分指标比较(x±s)
Table 2. Comparison of body composition of obese male college students before and after HIIT(x±s)
干预前后 人数 BMI/(kg·m-2) 体脂量/kg 体脂百分比/% 腰围/cm FFMI/(kg·m-2) 干预前 30 31.36±4.41 28.04±5.79 29.81±5.54 107.52±9.66 70.19±5.54 干预后 30 30.40±4.37 22.56±5.22 24.66±5.25 100.67±8.29 75.34±5.25 t值 3.84 9.29 8.65 8.02 -8.65 P值 < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01
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表 3 肥胖男大学生HIIT干预前后脂肪因子水平比较(x±s，ng/mL)
Table 3. Comparison of adipokines changes of obese male college students before and after HIIT(x±s, ng/mL)
时间 人数 瘦素 脂联素 鸢尾素 网膜素 干预前 30 5.85±3.26 5.64±2.80 4.52±3.26 3.66±2.58 干预4周 30 4.46±2.60 4.47±2.36 4.33±2.62 4.95±2.86 干预8周 30 4.13±2.62 4.01±2.19 5.13±3.00 4.76±2.93 F值 26.05 35.62 4.95 3.62 P值 < 0.01 < 0.01 0.02 0.06
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表 4 肥胖男大学生HIIT干预前后脂肪因子变化量与身体成分指标变化量的相关性(r值，n=30)
Table 4. Correlation between the values of changes in adipokines and the amount of changes in body composition indicators before and after HIIT (r, n=30)
指标 Δ瘦素 Δ网膜素 Δ脂联素 Δ鸢尾素 Δ体脂量 0.52** -0.09 0.16 -0.43* Δ体脂百分比 0.42* -0.07 0.03 -0.48** Δ瘦体重百分比 0.23 -0.24 0.31 0.22 Δ腰围 0.54** -0.08 0.19 -0.39* ΔBMI 0.17 -0.07 0.27 0.19 ΔFFMI -0.20 -0.00 0.16 0.53** 注： *P < 0.05，**P < 0.01；Δ均为干预前与干预第8周差值。
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