許杰謝敏豪嚴(yán)翊林家仕曹友祥沈文清

1 成都大學(xué)（成都，610106）2北京體育大學(xué) 3國家體育總局運(yùn)動醫(yī)學(xué)研究所 4集美大學(xué)

12周不同強(qiáng)度運(yùn)動干預(yù)對大鼠心肺耐力的改善效果

許杰1，2謝敏豪3嚴(yán)翊2林家仕4曹友祥2沈文清2

1 成都大學(xué)（成都，610106）2北京體育大學(xué) 3國家體育總局運(yùn)動醫(yī)學(xué)研究所 4集美大學(xué)

目的：探究12周不同強(qiáng)度的運(yùn)動干預(yù)對心肺耐力的提升效果，為改善心肺耐力的有效運(yùn)動負(fù)荷評價(jià)提供理論支持。方法：40只雄性Wistar大鼠隨機(jī)分為安靜組、小強(qiáng)度組（50%VO2max）、中強(qiáng)度組（65%VO2max）、大強(qiáng)度組（80%VO2max），每組10只。安靜組不運(yùn)動，運(yùn)動組適應(yīng)性訓(xùn)練3天后測試最大攝氧量，之后每隔兩周測試1次。運(yùn)動組大鼠每天訓(xùn)練1h，每周5天。12周運(yùn)動干預(yù)后，進(jìn)行超聲心動測試，測試各組大鼠心臟形態(tài)學(xué)及功能學(xué)指標(biāo)。結(jié)果：（1）經(jīng)過12周訓(xùn)練后，小強(qiáng)度組和大強(qiáng)度組大鼠體重顯著低于安靜組（P＜0.05，P＜0.01）。（2）12周運(yùn)動干預(yù)后，3個(gè)運(yùn)動組大鼠VO2max都顯著高于安靜組（P＜0.01）。中強(qiáng)度組和大強(qiáng)度組VO2max提升效果較快，分別在第8周末和第6周末達(dá)到峰值。而小強(qiáng)度組在第10周末明顯提升，并于12周末達(dá)到峰值。（3）大強(qiáng)度組左室收縮末內(nèi)徑顯著低于小強(qiáng)度組（P＜0.05），而射血分?jǐn)?shù)和左室短軸縮短率則顯著高于小強(qiáng)度組（P＜0.05）。結(jié)論：（1）不同強(qiáng)度的運(yùn)動都可以改善大鼠的心肺耐力，但相比中強(qiáng)度和大強(qiáng)度運(yùn)動，小強(qiáng)度運(yùn)動對心肺耐力的改善所需的運(yùn)動干預(yù)時(shí)間更長。（2）只有大強(qiáng)度運(yùn)動可以改善心臟泵血功能。

心肺耐力；運(yùn)動干預(yù)；強(qiáng)度

心肺耐力（CRF）與心血管疾病死亡率和全因死亡率高度相關(guān)，是體質(zhì)健康的核心要素[1]。心肺耐力綜合反映機(jī)體攝取、轉(zhuǎn)運(yùn)和利用氧的能力，與心臟的泵血功能、肺通氣與換氣功能、血液循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)載氧氣的能力和肌肉等外周組織對氧的利用能力相關(guān)。研究表明，心肺耐力的提高可以有效降低心血管疾病死亡風(fēng)險(xiǎn)[2]、糖尿病死亡風(fēng)險(xiǎn)[3]以及某些癌癥的死亡風(fēng)險(xiǎn)[4，5]。

眾多研究發(fā)現(xiàn)，較高的心肺耐力可以有效降低心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)[2，6，7]。目前的研究已經(jīng)證實(shí)了運(yùn)動可以提高心肺耐力，進(jìn)而有效地降低這些風(fēng)險(xiǎn)，即心肺耐力的提高是改善心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)的主要因素。但是體育鍛煉的最佳模式仍然存在爭議，比如運(yùn)動類型、頻率、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間。對于什么樣的運(yùn)動強(qiáng)度能維持健康效應(yīng)，什么樣的強(qiáng)度容易引起心血管風(fēng)險(xiǎn)或者損傷，有待于研究論證。本研究采用不同強(qiáng)度的運(yùn)動干預(yù)方式，通過定期測試大鼠的最大攝氧量來探討大鼠心肺耐力的改善效果，探究不同強(qiáng)度的運(yùn)動干預(yù)對心肺耐力的提升效果，為改善心肺耐力的有效運(yùn)動負(fù)荷的評價(jià)提供理論支持。

1 對象與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)對象與分組

4周齡SPF級雄性Wistar大鼠40只，購自北京維通利華實(shí)驗(yàn)動物中心，許可證編號：SCXK（京）2013-0001。動物實(shí)驗(yàn)經(jīng)過北京體育大學(xué)動物福利倫理委員會批準(zhǔn)，動物分籠飼養(yǎng)，室溫20～24℃，相對濕度40%～60%，每日12小時(shí)光照/12小時(shí)熄燈，國家標(biāo)準(zhǔn)嚙齒類動物常規(guī)詞料喂養(yǎng)，大鼠自由飲水、飲食。將大鼠隨機(jī)分為四組：安靜組、小強(qiáng)度組、中強(qiáng)度組、大強(qiáng)度組，每組10只。安靜組正常飼養(yǎng)無運(yùn)動干預(yù)，其他三組分別進(jìn)行12周不同強(qiáng)度負(fù)荷的運(yùn)動。每周一上午對所有大鼠稱重。

1.2 運(yùn)動方案

小強(qiáng)度組、中強(qiáng)度組和大強(qiáng)度組大鼠先進(jìn)行3天適應(yīng)性訓(xùn)練，速度為10 m/min，每天15 min。適應(yīng)性訓(xùn)練結(jié)束后進(jìn)行最大攝氧量測試，根據(jù)測試結(jié)果擬定第1周和第2周的訓(xùn)練負(fù)荷。運(yùn)動組大鼠每周訓(xùn)練5天，每天訓(xùn)練1 h。每兩周進(jìn)行一次最大攝氧量測試，根據(jù)測試結(jié)果調(diào)整下兩周的訓(xùn)練負(fù)荷。自正式訓(xùn)練開始，訓(xùn)練方案分為四步：1、熱身期（5 min）；2、中間期（20 min）；3、主負(fù)荷期（30 min）；4、恢復(fù)期（5 min）。跑速在熱身期和恢復(fù)期均為8 m/min，中間期分為2個(gè)10 min，速度遞增，最后在主負(fù)荷期的負(fù)荷強(qiáng)度為相應(yīng)的最大攝氧量強(qiáng)度百分比負(fù)荷。小強(qiáng)度組主負(fù)荷期的運(yùn)動強(qiáng)度為50%VO2max，中強(qiáng)度組為65%VO2max，大強(qiáng)度組為80%VO2max。運(yùn)動干預(yù)共持續(xù)12周。具體方案見表1。

表1 大鼠12周訓(xùn)練主負(fù)荷期的跑速

1.3 最大攝氧量測試方案

最大攝氧量測試方案參照Leandro[8]關(guān)于Wistar大鼠最大攝氧量測試模型。采用逐級遞增負(fù)荷進(jìn)行測試，測試儀器為哥倫布?xì)怏w代謝儀和跑臺。坡度不變，10°傾斜角，起始速度5 m/min，最大速度50 m/min。第一級負(fù)荷持續(xù)時(shí)間為4 min，此后每一級負(fù)荷持續(xù)3 min。測試環(huán)境溫度為20～22℃，相對濕度55%～60%。判斷大鼠達(dá)到最大攝氧量的標(biāo)準(zhǔn)：1.大鼠在電刺激的情況下不能繼續(xù)在跑臺上持續(xù)運(yùn)動；2.兩級之間攝氧量增長率小于5%。具體測試方案見表2。

表2 大鼠最大攝氧量測試方案

1.4 大鼠超聲心動測試

最后一次訓(xùn)練后12 h，每組大鼠取其中6只稱重，腹腔注射2%戊巴比妥鈉（83.3 mg/kg）。麻醉后用8%Na2S脫毛劑脫凈胸毛，仰臥位將大鼠頭部及四肢固定在木板上，使用Vevo2100超高分辨率小動物彩色多普勒超聲實(shí)時(shí)影像系統(tǒng)進(jìn)行大鼠超聲心動檢查。具體方法：將MS250探頭置于已脫毛大鼠左前胸，探頭順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°可顯示左室短軸切面圖像；探頭輕度向左上方移動，即可顯示肺動脈。測試的形態(tài)學(xué)指標(biāo)包括：左室舒張末前壁厚度（LVAWd）、左室收縮末前壁厚度（LVAWs）、左室舒張末內(nèi)徑（LVIDd）、左室收縮末內(nèi)徑（LVIDs）、左室舒張末后壁厚度（LVPWd）、左室收縮末后壁厚度（LVPWs）。測試的功能學(xué)指標(biāo)包括：射血分?jǐn)?shù)（EF）、左室短軸縮短率（LVFS）、每搏輸出量（SV）。

1.5 統(tǒng)計(jì)方法

所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。使用SPSS16.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。各組之間的比較采用單因素方差分析。統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性水平定義為P＜0.05，非常顯著顯著性水平定義為P＜0.01。

2 研究結(jié)果

2.1 12周不同強(qiáng)度運(yùn)動對大鼠體重的影響

通過對4組大鼠體重進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)（表3），3個(gè)運(yùn)動組中間大強(qiáng)度運(yùn)動組體重最低，經(jīng)過12周訓(xùn)練后非常顯著低于安靜組，且該組大鼠從第6周開始后體重與安靜組相比都具有顯著性差異，即該強(qiáng)度運(yùn)動下體重增長幅度最小。小強(qiáng)度和中強(qiáng)度組大鼠體重也比安靜組低，小強(qiáng)度組在第2、3、12周的體重顯著低于安靜組，而中強(qiáng)度組在第11周時(shí)顯著低于安靜組。

表3 不同組別大鼠體重（g，n=10）

2.2 12周不同強(qiáng)度運(yùn)動對大鼠最大攝氧量的影響

通過對4組大鼠的最大攝氧量進(jìn)行對比分析發(fā)現(xiàn)（表4），3個(gè)運(yùn)動組大鼠最大攝氧量在12周的運(yùn)動干預(yù)后均非常顯著地高于安靜組（P＜0.01）。在運(yùn)動干預(yù)開始后的第2周末，中強(qiáng)度組和大強(qiáng)度組大鼠最大攝氧量就開始顯著性高于安靜組（P＜0.05）。從第4周末開始，這兩組的最大攝氧量都非常顯著高于安靜組（P＜0.01）。而小強(qiáng)度組的變化趨勢略有不同，在第4周末測試時(shí)顯著高于安靜組（P＜0.05），此后的第6和第8周末一直略高于安靜組，但沒有顯著性差異，而在第10和12周末又非常顯著高于安靜組（P＜0.01）。另外，在第8周末的測試中，中強(qiáng)度運(yùn)動組的最大攝氧量達(dá)到峰值，為所有測試的最高值，并且顯著高于該周末小強(qiáng)度運(yùn)動組。

表4 不同組別大鼠最大攝氧量的比較（m l/kg/m in，n=10）

通過對四組大鼠12周訓(xùn)練各自前后變化的百分比進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，安靜組大鼠最大攝氧量明顯降低，降低幅度平均為27.4%。而3個(gè)運(yùn)動組的最大攝氧量升高幅度在10%左右，小強(qiáng)度組相對最高，但是3組間相比沒有顯著性差異。

表5 不同組別大鼠12周運(yùn)動干預(yù)前后最大攝氧量變化百分比（n=10）

2.3 12周不同強(qiáng)度運(yùn)動對大鼠心臟功能的影響

2.3.1 不同組別大鼠心臟形態(tài)學(xué)指標(biāo)變化情況

通過對安靜組和不同強(qiáng)度運(yùn)動組12周運(yùn)動干預(yù)后大鼠心臟形態(tài)學(xué)指標(biāo)比較發(fā)現(xiàn)，僅有大強(qiáng)度組左室收縮末內(nèi)徑與安靜組相比具有顯著性差異（P＜0.05），其他指標(biāo)在各組均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。見表6。

2.3.2 不同組別大鼠左室短軸縮短率、射血分?jǐn)?shù)及每搏輸出量變化情況

通過對安靜組和不同強(qiáng)度運(yùn)動組12周運(yùn)動干預(yù)后大鼠心臟功能學(xué)指標(biāo)比較發(fā)現(xiàn)，大強(qiáng)度組射血分?jǐn)?shù)和左室短軸縮短率顯著高于小強(qiáng)度組（P＜0.05）。

表6 不同組別大鼠心臟形態(tài)學(xué)指標(biāo)（mm，n=6）

表7 不同組別大鼠心臟功能學(xué)指標(biāo)（n=6）

3 分析與討論

3.1 不同組別大鼠體重變化趨勢

從表3可以看出，經(jīng)過12周的不同強(qiáng)度運(yùn)動干預(yù)，大強(qiáng)度組體重降低幅度最大，從第6周開始，大強(qiáng)度組的體重都顯著低于安靜組。中強(qiáng)度組的體重與安靜組相比變化不大，小強(qiáng)度組的體重在第2、3和12周相比安靜組顯著降低。以上數(shù)據(jù)表明，大強(qiáng)度運(yùn)動組體重增長幅度最小?？赡艿脑蛑饕袃蓚€(gè)：一是大強(qiáng)度的運(yùn)動能量消耗較大，機(jī)體在運(yùn)動過程中動員了更多的能源物質(zhì)供能，相比其他兩個(gè)運(yùn)動組，每天能量消耗更多，長期效應(yīng)積累導(dǎo)致體重降低幅度更大；二是大強(qiáng)度運(yùn)動可能造成大鼠食欲減退，或者消化功能降低，總體能量攝入減少，造成體重降低。從3個(gè)運(yùn)動組體重變化整體趨勢來看，運(yùn)動組相比安靜組都有降低，只是降低幅度不同?？梢?，無論是小強(qiáng)度、中強(qiáng)度還是大強(qiáng)度的運(yùn)動，長期鍛煉的結(jié)果都會使體重降低，只是效果不同。

有研究顯示，經(jīng)過6個(gè)月的運(yùn)動干預(yù)，成年人體重降低幅度較低（2%～6%），主要原因是沒有對膳食進(jìn)行控制。雖然運(yùn)動干預(yù)對降低體重作用不明顯，但是運(yùn)動干預(yù)后，受試者心血管風(fēng)險(xiǎn)顯著降低[9]。還有研究表明，在飲食限制的情況下，無論是大強(qiáng)度還是中等強(qiáng)度的運(yùn)動，都沒有引起肥胖者體重顯著降低[10]。還有研究采用的模型與本研究大強(qiáng)度組模型相似，以30 m/min的速度每天訓(xùn)練1 h，運(yùn)動強(qiáng)度相當(dāng)于70%～80%VO2max，持續(xù)訓(xùn)練12周后，大鼠體重顯著性降低，心臟指數(shù)顯著上升[11]。以上研究結(jié)果表明，運(yùn)動強(qiáng)度是否會影響體重降低的幅度仍沒有明確的定論。其他諸多因素的影響造成了這一結(jié)果，比如說運(yùn)動量不同，膳食控制的有無或不一致等。

根據(jù)前人的結(jié)果，結(jié)合本研究所得數(shù)據(jù)，我們認(rèn)為隨著運(yùn)動干預(yù)的進(jìn)行，大強(qiáng)度組大鼠VO2max提升，其跑速相應(yīng)提升，在后面幾周的實(shí)驗(yàn)過程中，跑完1小時(shí)后部分大鼠接近力竭。因此，大強(qiáng)度運(yùn)動導(dǎo)致能量消耗增加，能量攝入可能相對減少，從而導(dǎo)致該組體重降低幅度最大。

3.2 不同組別大鼠最大攝氧量變化情況

相比于初始測量值，12周后安靜組大鼠的VO2max平均降低了27.4%。而運(yùn)動組各組大鼠VO2max都有所增加。同時(shí)，雖然所有大鼠的體重都在增加，但安靜組大鼠的體重升高幅度比各個(gè)運(yùn)動組大。因此，可以說體重的增加是大鼠心肺耐力降低的重要原因。

運(yùn)動組經(jīng)過12周的運(yùn)動干預(yù)后，不同組別大鼠VO2max均發(fā)生了明顯的變化，3個(gè)強(qiáng)度組的VO2max均顯著高于安靜組，這表明無論是小強(qiáng)度的運(yùn)動、中等強(qiáng)度還是大強(qiáng)度運(yùn)動，在經(jīng)過12周運(yùn)動干預(yù)后都能提高大鼠的心肺耐力。從第2周末開始，中強(qiáng)度組和大強(qiáng)度組的VO2max就開始顯著高于安靜組，并且從第4周末開始，一直非常顯著高于安靜組。其中，中強(qiáng)度組的VO2max在第8周末達(dá)到最高峰，并且顯著高于小強(qiáng)度組，這表明8周的運(yùn)動干預(yù)對心肺耐力的改善效果是中強(qiáng)度最好。小強(qiáng)度組的變化趨勢與中、大強(qiáng)度組并不一致。一開始運(yùn)動干預(yù)后，小強(qiáng)度組的VO2max也升高，但是升高幅度緩慢，與安靜組相比并沒有顯著性差異。但是隨著干預(yù)周數(shù)的延長，從第10周末開始，小強(qiáng)度組VO2max水平上升到與中、大強(qiáng)度組相同的水平，也是非常顯著高于安靜組。這表明，小強(qiáng)度的運(yùn)動干預(yù)對心肺耐力的提升需要一個(gè)過程，隨著運(yùn)動干預(yù)的時(shí)間延長，逐漸取得了與中、大強(qiáng)度相似的效應(yīng)。

運(yùn)動強(qiáng)度是運(yùn)動干預(yù)引起生理應(yīng)激的重要因素[12]。之前的研究由于沒有控制運(yùn)動量，所以運(yùn)動強(qiáng)度和運(yùn)動量的作用大小無法清楚區(qū)分。最近的一些研究支持大強(qiáng)度運(yùn)動相比于中強(qiáng)度運(yùn)動會給機(jī)體帶來更多益處。有研究表明[13]，在運(yùn)動量相同的情況下（300 kcal/d，4 d/wk），從事大強(qiáng)度運(yùn)動（80%VO2max）的老年男性和女性，其葡萄糖利用率的改善明顯好于中強(qiáng)度組（65%VO2max）。還有一些研究也支持大強(qiáng)度運(yùn)動相比中等強(qiáng)度運(yùn)動對機(jī)體的益處更多[14，15]。但這些研究多集中在不同運(yùn)動方式對慢性病的改善效果。Helgerud的研究認(rèn)為[16]，大強(qiáng)度的間歇性有氧鍛煉（4分鐘90%～95%HRmax，休息間歇3分鐘70%HRmax，共4組）對VO2max的改善明顯優(yōu)于小強(qiáng)度組（70%HRmax），運(yùn)動干預(yù)共持續(xù)8周。相比于本研究結(jié)果，運(yùn)動方式的改變和總持續(xù)周數(shù)較少可能是造成結(jié)果差異的原因。本研究表明8周的低強(qiáng)度有氧運(yùn)動干預(yù)，VO2max還處于持續(xù)上升階段，再經(jīng)過4周后逐漸達(dá)到中、大強(qiáng)度的水平。8周的持續(xù)時(shí)間不能反映低強(qiáng)度運(yùn)動帶來的效益。低強(qiáng)度運(yùn)動需要更長的時(shí)間積累才能反映出其對心肺耐力的改善作用。根據(jù)本研究來看，若采用低強(qiáng)度運(yùn)動干預(yù)的方式，持續(xù)時(shí)間至少要10～12周，每周5次，每次不少于1小時(shí)的方式。再有，小強(qiáng)度運(yùn)動組每兩周進(jìn)行的VO2max測試可以算是一次較大負(fù)荷的刺激。這種刺激有可能導(dǎo)致了小強(qiáng)度運(yùn)動組大鼠的攝氧量逐漸升高，達(dá)到了中強(qiáng)度和大強(qiáng)度組的水平。

從各組自身的變化情況看，安靜組的VO2max逐漸降低，這表明不運(yùn)動的生活方式肯定會導(dǎo)致心肺耐力下降。中強(qiáng)度組和大強(qiáng)度組在運(yùn)動干預(yù)開始后即表現(xiàn)出VO2max顯著升高，但是在第6到8周達(dá)到頂峰后，后兩次測試出現(xiàn)了小的回落?？赡艿脑蚴请S著這兩組測試數(shù)據(jù)的提高，跑臺的速度越來越快，大鼠跟不上跑臺速度停止運(yùn)動，此時(shí)沒有刺激到受試大鼠出現(xiàn)其VO2max。另外，經(jīng)過了12周的訓(xùn)練，隨著跑速增加，中、大強(qiáng)度組進(jìn)行的每天1小時(shí)運(yùn)動干預(yù)可能負(fù)荷過大，大鼠出現(xiàn)疲勞積累，進(jìn)一步導(dǎo)致VO2max測試結(jié)果較低。

本研究顯示，中等強(qiáng)度和大強(qiáng)度的運(yùn)動對心肺耐力的改善幾乎一致，表明中等強(qiáng)度運(yùn)動就可以獲得理想的VO2max的提升。在實(shí)驗(yàn)過程中，我們也發(fā)現(xiàn)中強(qiáng)度組的大鼠依從性最好，完成運(yùn)動負(fù)荷幾乎不用驅(qū)趕。相比于大強(qiáng)度組部分大鼠訓(xùn)練后期出現(xiàn)了疲勞現(xiàn)象，我們認(rèn)為，中等強(qiáng)度的運(yùn)動對于改善心肺耐力是有效而且較為迅速的。

3.3 12周不同強(qiáng)度運(yùn)動后大鼠心臟功能的變化

本研究結(jié)果顯示，12周不同強(qiáng)度運(yùn)動干預(yù)后，大鼠心臟形態(tài)學(xué)指標(biāo)僅有大強(qiáng)度組左室收縮末內(nèi)徑發(fā)生了明顯變化，顯著低于安靜組，其他指標(biāo)在各組均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。而運(yùn)動干預(yù)后大鼠心臟功能性指標(biāo)，小強(qiáng)度組大鼠射血分?jǐn)?shù)與安靜組比較有下降趨勢，而隨著運(yùn)動強(qiáng)度的增加，射血分?jǐn)?shù)也增加了，但僅大強(qiáng)度組射血分?jǐn)?shù)顯著高于小強(qiáng)度組，中強(qiáng)度組與安靜對照組及小強(qiáng)度組相比都無顯著性差異。左室短軸縮短率與射血分?jǐn)?shù)類似，出現(xiàn)了相同的變化趨勢，且僅有大強(qiáng)度組與小強(qiáng)度組相比具有顯著性差異。而運(yùn)動組每搏輸出量雖與安靜組比較有下降趨勢，但均無顯著性差異。

很多研究證實(shí)了耐力性運(yùn)動對心臟的結(jié)構(gòu)和功能有著直接的影響。Prasad等[17]通過對13名靜坐少動的健康老年人、12名年齡相當(dāng)?shù)母咚嚼夏赀\(yùn)動員及12名健康青年人進(jìn)行多普勒檢查發(fā)現(xiàn)，老年高水平運(yùn)動員組極少有伴隨年齡出現(xiàn)的心肌衰竭及舒張功能障礙，而且該組的每搏輸出量射血分?jǐn)?shù)顯著高于其他兩組，表明長時(shí)間的運(yùn)動訓(xùn)練可以改善心臟功能。Popo?vic等[18]等研究得出了相同的結(jié)果，即長時(shí)間耐力性運(yùn)動相較于靜坐少動的生活狀態(tài)，心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)有所降低。Pavlik等研究發(fā)現(xiàn)長期進(jìn)行耐力運(yùn)動人群左心室充盈早期峰值流速與左心室晚期峰值流速的比率并沒有降低，反而高于靜坐少動人群[19]，且長期進(jìn)行耐力運(yùn)動人群隨著年齡的增長心臟舒張功能自然下降的速度減緩。

射血分?jǐn)?shù)與心肌的收縮能力有關(guān)，通常心肌收縮能力越強(qiáng)，則每搏輸出量越多，射血分?jǐn)?shù)也越大。左室短軸縮短率也是反映心臟功能的重要指標(biāo)。本研究結(jié)果表明，經(jīng)過12周的運(yùn)動干預(yù)后，大強(qiáng)度組EF、LVFS均顯著高于小強(qiáng)度組，表明大強(qiáng)度運(yùn)動對心臟的刺激較大，產(chǎn)生了有益適應(yīng)。另外中強(qiáng)度組的EF和FS也比安靜組高，而小強(qiáng)度組還略低于安靜組，說明中強(qiáng)度運(yùn)動對心臟的刺激產(chǎn)生了一定效果，但小強(qiáng)度運(yùn)動不足以引起心臟功能的適應(yīng)性變化。本研究中，心臟的形態(tài)學(xué)指標(biāo)基本沒有變化，只有大強(qiáng)度組左室收縮末期內(nèi)徑顯著低于安靜組，提示大強(qiáng)度組的心肌收縮力更強(qiáng)。

3.4 不同組別大鼠心肺耐力的改善效果

本研究發(fā)現(xiàn)3種強(qiáng)度的運(yùn)動都能使體重增長的程度降低，其中大強(qiáng)度組大鼠體重增長最少，而中等強(qiáng)度和大強(qiáng)度運(yùn)動對VO2max的提升都很迅速而且有效。雖然以往的研究大多認(rèn)為運(yùn)動強(qiáng)度越大，心肺耐力的改善越多，但是本研究結(jié)果表明65%VO2max強(qiáng)度的運(yùn)動干預(yù)就能達(dá)到而且還略高于80%VO2max強(qiáng)度干預(yù)的效果。另外，小強(qiáng)度運(yùn)動組VO2max在訓(xùn)練后期才逐漸提升，這表明經(jīng)過較長時(shí)間的干預(yù)后，小強(qiáng)度運(yùn)動也能改善心肺耐力。

關(guān)于運(yùn)動強(qiáng)度與健康效益之間的關(guān)系，學(xué)術(shù)界一直存在爭議。Morris等研究發(fā)現(xiàn)，每周不少于2次的較大強(qiáng)度體力活動能有效地降低心血管風(fēng)險(xiǎn)，而中等強(qiáng)度或較低強(qiáng)度的運(yùn)動幾乎無效[20]。還有研究認(rèn)為較大強(qiáng)度的間歇運(yùn)動相比中強(qiáng)度運(yùn)動更有利于改善心血管機(jī)能[21]。但也有一些研究認(rèn)為中等強(qiáng)度的運(yùn)動就可以獲得健康效益。Tanasescu等研究發(fā)現(xiàn)，中等強(qiáng)度的運(yùn)動就可以有效降低冠心病風(fēng)險(xiǎn)，而更大強(qiáng)度的運(yùn)動并沒有獲得更多健康收益[22]。還有研究認(rèn)為低量/中等強(qiáng)度的運(yùn)動效果要好于低量/較大強(qiáng)度運(yùn)動[23]。而美國運(yùn)動醫(yī)學(xué)會（ACSM）推薦的運(yùn)動方案為：每周至少進(jìn)行150 min的中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動，或者中等強(qiáng)度和較大強(qiáng)度相結(jié)合的運(yùn)動[24]。本研究中只有大強(qiáng)度運(yùn)動可以顯著改善心臟功能，中強(qiáng)度運(yùn)動產(chǎn)生了一定效果但不顯著，而小強(qiáng)度運(yùn)動對心臟刺激不大，心功能幾乎沒有改善。但是需要引起注意的是，小強(qiáng)度和中強(qiáng)度運(yùn)動干預(yù)后心臟功能沒有改善可能是因?yàn)楦深A(yù)時(shí)間較短。根據(jù)VO2max的變化規(guī)律，運(yùn)動強(qiáng)度對心臟功能的改善可能也存在這種隨時(shí)間增加而改善效果越明顯的現(xiàn)象。另外，運(yùn)動強(qiáng)度越大則運(yùn)動風(fēng)險(xiǎn)越大，尤其是長時(shí)間進(jìn)行大強(qiáng)度運(yùn)動，突發(fā)性心臟病和運(yùn)動猝死的風(fēng)險(xiǎn)就越大，而且大強(qiáng)度運(yùn)動干預(yù)中受試者依從性相對較差。另外，本研究過程中每兩周進(jìn)行的最大攝氧量測試就是一次極量強(qiáng)度運(yùn)動。也就是說在運(yùn)動干預(yù)或者鍛煉中，每隔1到2周進(jìn)行一次大強(qiáng)度運(yùn)動并沒有害處，而且可能對心臟功能有更為積極的改善，應(yīng)當(dāng)值得鼓勵(lì)。

綜上所述，運(yùn)動并非是強(qiáng)度越大越好，中等強(qiáng)度運(yùn)動就可以較為迅速地獲得理想的VO2max提升，達(dá)到并且略超過大強(qiáng)度運(yùn)動所產(chǎn)生的效果。而且，長期堅(jiān)持小強(qiáng)度運(yùn)動也可以逐漸改善心肺耐力。同時(shí)，在長期堅(jiān)持運(yùn)動的情況下，適當(dāng)進(jìn)行大強(qiáng)度運(yùn)動可能獲得更大的健康收益。

4 結(jié)論

（1）不同強(qiáng)度的運(yùn)動都可以改善大鼠的心肺耐力，但相比中強(qiáng)度和大強(qiáng)度運(yùn)動，小強(qiáng)度運(yùn)動對心肺耐力的改善所需的運(yùn)動干預(yù)時(shí)間更長。（2）只有大強(qiáng)度運(yùn)動可以改善心臟泵血功能。

[1] 謝敏豪，李紅娟，王正珍.心肺耐力：體質(zhì)健康的核心要素[J]. 北京體育大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，34（3）：1-7.

[2] Warren TY，Barry V，Hooker SP，et al.Sedentary behav?iors increase risk of cardiovascular disease mortality in men[J].Med Sci Sports Exerc，2010，42（5）：879-885.

[3] Wei M，Gibbons LW，Mitchell TL，et al.The association between cardiorespiratory fitness and impaired fasting glu?cose and type 2 diabetes mellitus in men[J].Ann In?tern Med，1999，130（2）：89-96.

[4] Peel JB，Sui X，Adams SA，et al.A prospective study of cardiorespiratory fitness and breast cancer mortality[J].Med Sci Sports Exerc，2009，41（4）：742-748.

[5] Sui X，Lee DC，Matthews CE，et al.Influence of cardiore?spiratory fitness on lung cancer mortality[J].Med Sci Sports Exerc，2010，42（5）：872-878.

[6] Jackson AS，Sui X，Hebert JR，et al.Role of lifestyle and aging on the longitudinal change in cardiorespiratory fitness[J].Arch Intern Med，2009，169（19）：1781-1787.

[7] 林家仕，嚴(yán)翊，蘇浩，等.體力活動、心肺耐力與心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)因素之間的相關(guān)性研究 [J].北京體育大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，35（11）：53-57.

[8] Leandro CG，Levada AC，Hirabara SM，et al.A program of moderate physical training for Wistar rats based on maximal oxygen consumption[J].J Strength Cond Res，2007，21（3）：751-756.

[9] Donnelly JE，Blair SN，Jakicic JM，et al.American Col?lege of Sports Medicine Position Stand.Appropriate physi?cal activity intervention strategies for weight loss and pre?vention of weight regain for adults[J].Med Sci Sports Exerc，2009，41（2）：459-471.

[10]Nicklas BJ，Wang X，You T，et al.Effect of exercise in?tensity on abdominal fat loss during calorie restriction in overweight and obese postmenopausal women：a random?ized，controlled trial[J].Am J Clin Nutr，2009，89（4）：1043-1052.

[11]王娟.中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動大鼠右心室肌蛋白質(zhì)組的差異性表達(dá)[D].湖南師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2009.

[12]Wilkins LW.ACSM’s Guidelines for Exercise Testing and Prescription[M].2010.

[13]Dipietro L，Dziura J，Yeckel CW，et al.Exercise and im?proved insulin sensitivity in older women：evidence of the enduring benefits of higher intensity training[J].J Appl Physiol（1985），2006，100（1）：142-149.

[14]O'donovan G，Kearney EM，Nevill AM，et al.The effects of 24 weeks of moderate-or high-intensity exercise on insulin resistance[J].Eur J Appl Physiol，2005，95（5-6）：522-528.

[15]Rognmo O，Hetland E，Helgerud J，et al.High intensity aerobic interval exercise is superior to moderate intensity exercise for increasing aerobic capacity in patients with coronary artery disease[J].Eur J Cardiovasc Prev Reha?bil，2004，11（3）：216-222.

[16]Helgerud J，Hoydal K，Wang E，et al.Aerobic high-inten?sity intervals improve VO2maxmore than moderate training[J].Med Sci Sports Exerc，2007，39（4）：665-671.

[17]Prasad A，Popovic ZB，Arbab-Zadeh A，et al.The effects of aging and physical activity on Doppler measures of di?astolic function[J].Am J Cardiol，2007，99（12）：1629-1636.

[18]Popovic ZB，Prasad A，Garcia MJ，et al.Relationship among diastolic intraventricular pressure gradients，relax?ation，and preload：impact of age and fitness[J].Am J Physiol Heart Circ Physiol，2006，290（4）：H1454-1459.

[19]Pavlik G，Major Z，Varga-Pinter B，et al.The athlete's heart Part I（Review）[J].Acta Physiol Hung，2010，97（4）：337-353.

[20]Lakka TA，Venalainen JM，Rauramaa R，et al.Relation of leisure-time physical activity and cardiorespiratory fitness to the risk of acute myocardial infarction[J].N Engl J Med，1994，330（22）：1549-1554.

[21]Cardozo GG，Oliveira RB，F(xiàn)arinatti PT.Effects of high in?tensity interval versus moderate continuous training on markers of ventilatory and cardiac efficiency in coronary heart disease patients[J].Scientific World Journal，2015，2015：192479.

[22]Tanasescu M，Leitzmann MF，Rimm EB，et al.Exercise type and intensity in relation to coronary heart disease in men[J].JAMA，2002，288（16）：1994-2000.

[23]Houmard JA.Intramuscular lipid oxidation and obesity[J].Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol，2008，294（4）：R1111-1116.

[24]Physical Activity Guidelines Advisory Committee report[M].Washington DC：U.S.Dept Health Human Services，2009.

Effectsof 12-week Exercisew ith Different Intensity on Im p roving Cardiorespiratory Fitness in Rats

Xu Jie1，2，XieMinhao3，Yan Yi2，Lin Jiashi4，Cao Youxiang2，ShenWenqing2
1Chengdu University，Chengdu 610106，China 2 Beijing SportUniversity，Beijing 100084，China 3China InstituteofSportsMedicine，Beijing 100083，China 4 JimeiUniversity，Xiamen 361021，China

Yan Yi，Email：yanyi22@sina.com

Objective To explore the effectiveness of 12-week exercises with different intensities on cardiorespiratory fitness（CRF）of rats，so as to provide theoretical evidences for evaluating effective exer?cise loads.Methods Forty male Wistar rats were randomly divided into a low intensity group（50%VO2max），a moderate intensity group（65%VO2max），a high intensity group（80%VO2max）and a sedentary group，each of 10.All rats were measured the VO2maxafter three-day adaptive training，then they were repeat?ed the VO2maxtest every two weeks on the non-training days and the load of the next two weeks was adjusted according to the test result.The treadmill speed was controlled to maintain the specific exer?cise intensity of each group in the training period.The rats in the exercise groups were trained 5 days per week and 60 minutes per day.After 12 weeks of exercise intervention，the ultrasonic cardio?gram tests were conducted.Results After 12 weeks of exercise，compared with the sedentary group，the average weight of the low and high intensity groups decreased significantly（P＜0.05，P＜0.01）.After the 12-week exercise intervention，the average VO2maxof the three exercise groups were significantly higherthan the sedentary group（P＜0.01）.The average CRF of the moderate and high intensity group im?proved faster，with their peak value at the 6thand 8thweek respectively.However，in the low intensity group significant improvement in the average CRF was observed from the 10thweek，with the peak val?ue appearing at the 12thweek.The average left ventricular internal dimension systole of the high inten?sity group was lower than the low intensity group（P＜0.05），while the ejection fraction and left ventricu?lar shortening fraction increased significantly（P＜0.05）.Conclusions Exercises with different intensity can improve the CRF.However，compared with moderate and high intensity exercise，it requires longer time to improve CRF with low intensity exercise.Only exercise with 80%VO2maxcan significantly im?prove the cardiac pumping function.

cardiorespiratory fitness，exercise intervention，intensity

2016.11.16

國家“十二五”科技支撐計(jì)劃課題（2012BAK21B02）；國家自然科學(xué)基金（31401017）；教育部優(yōu)秀博士論文課題（V200801）

第1作者：許杰，Email：roby_xiao@sina.com；

嚴(yán)翊，Email：yanyi22@sina.com