鄧建偉，曹 莉

0 前言

規(guī)律的體育活動(dòng)在預(yù)防慢病和維持健康中起著重要作用，經(jīng)常參與體育活動(dòng)的兒童比那些不參加體育活動(dòng)的兒童有著更高的有氧體適能 （孫晉海，2018；Povoas et al.，2016）。兒童青少年時(shí)期是發(fā)展健康行為的關(guān)鍵階段，對(duì)提高心血管代謝健康非常重要。流行病學(xué)調(diào)查顯示，生命早期的心血管風(fēng)險(xiǎn)因子狀態(tài)與成年期動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)展相關(guān)（孫磊 等，2018；Laitinen et al.，2012）。體育活動(dòng)是調(diào)節(jié)生命早期心血管風(fēng)險(xiǎn)因子和預(yù)防成年期動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生的重要途徑（李方暉 等，2019；劉陽 等，2018）。早前有科研工作者綜述了體育活動(dòng)對(duì)學(xué)齡兒童青少年健康促進(jìn)的影響，涉及體脂、心血管適能、精神健康、肌肉骨骼健康和學(xué)業(yè)表現(xiàn)等方面，850多項(xiàng)研究中絕大多數(shù)關(guān)于兒童青少年運(yùn)動(dòng)干預(yù)的研究方案為每天運(yùn)動(dòng)時(shí)間30～45 min，每周3～5次，強(qiáng)度5～8 MET，并總結(jié)出每天60 min或更長(zhǎng)時(shí)間的中度至劇烈強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)是促進(jìn)兒童青少年健康和預(yù)防疾病的重要策略，這對(duì)于長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)較少的兒童青少年尤為重要，該研究結(jié)論與政府和專業(yè)機(jī)構(gòu)提出的兒童青少年體力活動(dòng)建議相一致（劉濤 等，2019；Strong et al.，2005）。后續(xù)的研究也表明，青少年的中、高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)間與未來心血管風(fēng)險(xiǎn)成反比。WHO《關(guān)于身體活動(dòng)有益健康的全球建議》中明確指出5～17歲兒童青少年每天需累積至少60 min中度至劇烈強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)，大多數(shù)應(yīng)該為有氧運(yùn)動(dòng)，同時(shí)每周需要至少3次增強(qiáng)肌肉和骨骼的高強(qiáng)度活動(dòng)。然而，全球只有1/5的兒童青少年能達(dá)到WHO推薦的每天至少60 min中度至劇烈的強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)（Hallal et al.，2012）。有研究質(zhì)疑60 min的體力活動(dòng)能否改善兒童青少年的心血管風(fēng)險(xiǎn)、體成分和心血管呼吸適能，這引起了科研人員對(duì)不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與兒童青少年心血管代謝健康關(guān)系的研究興趣。橫向和縱向研究表明，高強(qiáng)度而非中低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)的持續(xù)時(shí)間與兒童青少年心血管風(fēng)險(xiǎn)因子下降有關(guān)，但是，學(xué)校體育課中兒童青少年參與高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)的時(shí)間很少（約4 min中高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)）（Borde et al.，2017）。Meta分析指出，低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)的持續(xù)時(shí)間與體脂成正相關(guān)（曹甍 等，2018；Ruize et al.，2006）。歐洲青少年心臟研究數(shù)據(jù)同樣顯示，高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)而非中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)的持續(xù)時(shí)間與青少年體脂下降相關(guān)（Ortega et al.，2007）。肥胖兒童在青春期前還出現(xiàn)內(nèi)皮和平滑肌功能受損，內(nèi)皮功能的損傷是動(dòng)脈粥樣硬化最早期的表現(xiàn)，也是血管惡性結(jié)構(gòu)性變化的前提（Aggoun et al.，2008），只有高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)能改善兒童青少年的血管內(nèi)皮功能（Hopkins et al.，2009）。

綜上，提高兒童青少年高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)量可能對(duì)預(yù)防心血管疾病更有效。事實(shí)上，越來越多的證據(jù)表明，高強(qiáng)度訓(xùn)練在提高成年人和青少年肌肉骨骼、代謝和心血管健康上，較傳統(tǒng)的中等強(qiáng)度訓(xùn)練效果似乎更好（孫一 等，2018；Racil et al.，2016）。兒童青少年腦和神經(jīng)系統(tǒng)仍然處于發(fā)育階段，包括神經(jīng)元之間的連接和信息交流，認(rèn)知功能也處于快速發(fā)展時(shí)期（Spear，2013）。早前已有研究指出，規(guī)律性體力活動(dòng)能提高兒童青少年的認(rèn)知功能，引起腦結(jié)構(gòu)和功能的積極變化，這部分研究主要關(guān)注傳統(tǒng)的中低強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)的效果（Herting et al.，2017）。最新的研究顯示，有氧運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度影響青少年腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（BDNF）水平和學(xué)習(xí)記憶（Jeon.，2017），還有很多研究報(bào)道了急性運(yùn)動(dòng)對(duì)認(rèn)知功能等的影響，但涉及兒童青少年的研究文獻(xiàn)較少（Chang et al.，2012）。兒童青少年每天大部分時(shí)間在學(xué)校度過，多數(shù)WHO或政府倡議的體力活動(dòng)可以在體育課或課余時(shí)間進(jìn)行干預(yù)，考慮到兒童青少年體力活動(dòng)通常是無意識(shí)的，本質(zhì)上是高強(qiáng)度、間歇性的，兒童青少年可能會(huì)發(fā)現(xiàn)短時(shí)間的高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)比傳統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)間中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)更有吸引力，高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)（HIIT）與兒童青少年健康促進(jìn)的相關(guān)研究正在逐漸增加。當(dāng)前HIIT與兒童青少年心血管代謝健康相關(guān)的綜述未能充分整合急性HIIT的健康促進(jìn)效應(yīng)（Costigan et al.，2015a），部分還排除了＜4周的研究案例，對(duì)于不同兒童青少年群體也缺乏區(qū)分度。對(duì)HIIT高強(qiáng)度的界定同樣存在一定爭(zhēng)議，部分界定為≥85%最大心率（HRmax）、64%O2max或≥90%O2max。盡管HIIT與兒童青少年腦和神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育及認(rèn)知功能相關(guān)的研究文獻(xiàn)較少，但最近開始有文獻(xiàn)報(bào)道HIIT能有效提高兒童青少年的認(rèn)知功能和學(xué)習(xí)記憶能力等（Cooper et al.，2018）。本文定義高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)為≥70%O2max或≥70% HRmax，代表一個(gè)高于乳酸閾的強(qiáng)度，乳酸閾界定了中等強(qiáng)度的上限（Bond et al.，2017），從急性和長(zhǎng)期HIIT的健康促進(jìn)效應(yīng)2個(gè)方面，系統(tǒng)分析了HIIT在兒童青少年健康促進(jìn)中的作用。

1 急性HIIT的健康促進(jìn)效應(yīng)

整個(gè)生命周期里每天進(jìn)行適量的運(yùn)動(dòng)能降低心血管發(fā)病的風(fēng)險(xiǎn)，降低其他慢病風(fēng)險(xiǎn)，雖然單次急性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的心血管代謝應(yīng)激通常是一過性、暫時(shí)的，但這些良性變化一般都能在規(guī)律性運(yùn)動(dòng)中體驗(yàn)到，故長(zhǎng)期規(guī)律性體育活動(dòng)產(chǎn)生的健康價(jià)值效應(yīng)可能是單次運(yùn)動(dòng)應(yīng)答的累積效應(yīng)（Dawson et al.，2013）。例如，規(guī)律體育活動(dòng)的人群對(duì)高脂飲食的血脂反應(yīng)變小，該效應(yīng)一般在運(yùn)動(dòng)48 h后就會(huì)完全消退（Herd et al.，2000）。單次急性間歇沖刺（SI）騎行產(chǎn)生的餐后血脂下降效應(yīng)與6周間歇沖刺訓(xùn)練效果相當(dāng)（Freese et al.，2015）。這說明，長(zhǎng)期規(guī)律性體育活動(dòng)并不一定產(chǎn)生更有利的代謝效應(yīng)。HIIT與兒童青少年健康促進(jìn)的綜述性研究中缺少對(duì)急性或單次HIIT的總結(jié)，也缺少急性HIIT與傳統(tǒng)有氧耐力運(yùn)動(dòng)（AEE）的比較。20篇相關(guān)文獻(xiàn)中10項(xiàng)研究了單次HIIT對(duì)高脂或高糖飲食下兒童青少年血糖、血脂等的影響，4項(xiàng)研究了單次HIIT對(duì)兒童青少年心血管功能的影響，其中1項(xiàng)比較了正常和肥胖兒童血管功能對(duì)急性HIIT的應(yīng)答。還有幾項(xiàng)研究分別比較了急性HIIT運(yùn)動(dòng)應(yīng)答的性別差異，研究了急性HIIT對(duì)肥胖兒童青少年食欲、情感反應(yīng)和兒童青少年認(rèn)知功能的影響（表1）。

表1 急性HIIT對(duì)兒童青少年健康的影響Table 1 The Effect of Acute HIIT on Children and Adolescents’ Health

續(xù)表1

1.1 代謝

兒童青少年時(shí)期餐后非空腹?fàn)顟B(tài)下血漿甘油三酯（TAG）水平與成年期心血管事件相關(guān)。急性運(yùn)動(dòng)后脂蛋白脂酶（LPL）峰值活性通常延后，故4項(xiàng)對(duì)餐后血脂的研究中HIIT運(yùn)動(dòng)干預(yù)主要安排在下午或傍晚，實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)食標(biāo)準(zhǔn)晚餐后次日檢測(cè)血脂，結(jié)果顯示，餐后不同時(shí)段甘油三酯曲線下總面積（AUC-TAG）顯著下降10%～26%，其中3項(xiàng)甘油三酯遞增曲線下面積（incremental AUC，IAUCTAG）下降15%～47%，這同AEE降低兒童青少年餐后血脂的報(bào)道一致（Tolfrey et al.，2014）。只有1項(xiàng)研究比較了HIIT和AEE對(duì)兒童青少年餐后血脂的影響，60 min 75%O2maxHIIT 和53%O2maxAEE的餐后血脂下降效應(yīng)相當(dāng)。急性HIIT結(jié)束短時(shí)間里進(jìn)餐，盡管餐后全身脂肪氧化率提高20%，但血脂并未下降，相反次日血脂下降比較明顯，這與運(yùn)動(dòng)后LPL活性延遲有關(guān)。急性HIIT負(fù)荷量、時(shí)間安排和運(yùn)動(dòng)后飲食等的差別，相關(guān)生理機(jī)制的缺乏等都很難確定該如何優(yōu)化急性HIIT方案才能降低兒童青少年餐后血脂。還有1項(xiàng)研究中只有女孩IAUC-TAG在HIIT或AEE后下降，男孩沒有明顯變化，說明HIIT對(duì)兒童青少年餐后血脂影響可能存在性別差異，但尚沒有其他數(shù)據(jù)支持這一推論。同樣，尚不確定年齡、青春期狀態(tài)等是否影響運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度對(duì)餐后血脂的效應(yīng)。急性HIIT還能有效調(diào)節(jié)兒童和青少年血糖（GLU）穩(wěn)態(tài)，兒童口服葡萄糖耐量測(cè)試中血糖波動(dòng)幅度要大于青少年，說明年齡可能會(huì)影響急性HIIT對(duì)血糖穩(wěn)態(tài)的調(diào)控，23 min HIIT的血糖控制效果可與30 min AEE相當(dāng)。有意思的是，同樣的HIIT方案對(duì)進(jìn)食高脂飲食的兒童青少年的血糖控制效果下降，只有一天內(nèi)累積多次的HIIT效果才會(huì)比較明顯。

1.2 心血管功能

利用高頻超聲檢測(cè)血流介導(dǎo)的內(nèi)皮依賴性舒張功能（FMD）是當(dāng)前比較流行的無創(chuàng)評(píng)估血管內(nèi)皮功能的有效方法，其中，肱動(dòng)脈FMD與冠狀動(dòng)脈病變程度相關(guān)，對(duì)預(yù)測(cè)冠心病有積極意義。有數(shù)據(jù)表明，4 min超大強(qiáng)度（170%O2max）間歇騎行提高了青少年肱動(dòng)脈FMD，動(dòng)脈硬化顯著降低（Chuensiri et al.，2015）。也有研究發(fā)現(xiàn)，盡管急性HIIT運(yùn)動(dòng)后即刻血管內(nèi)皮功能會(huì)降低，但運(yùn)動(dòng)結(jié)束1 h、2 h FMD顯著提高，相同運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的AEE騎行對(duì)FMD無顯著影響，說明，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度能影響FMD對(duì)運(yùn)動(dòng)的應(yīng)答。其他研究中同樣的HIIT和AEE干預(yù)方案同樣發(fā)現(xiàn)，只有HIIT能提高兒童青少年血管內(nèi)皮功能，運(yùn)動(dòng)結(jié)束1 h進(jìn)食高脂飲食，盡管餐后血脂沒有顯著變化，但HIIT組FMD在餐后仍處于上升狀態(tài)。盡管急性AEE沒能提高青少年餐后FMD，但與安靜對(duì)照組餐后FMD顯著下降相比，仍能觀察到AEE能預(yù)防青少年餐后FMD下降。還有研究表明，急性HIIT能提高兒童青少年的微血管功能，降低血壓，說明急性HIIT能帶來廣泛的心血管健康效應(yīng)。

1.3 運(yùn)動(dòng)愉悅感

運(yùn)動(dòng)愉悅感的強(qiáng)弱是影響實(shí)驗(yàn)對(duì)象能否堅(jiān)持順利完成整個(gè)運(yùn)動(dòng)干預(yù)方案的重要因素，有研究報(bào)道了急性HIIT對(duì)兒童青少年運(yùn)動(dòng)愉悅感的影響，并與AEE進(jìn)行了比較。8項(xiàng)研究中的7項(xiàng)顯示，一般HIIT的運(yùn)動(dòng)愉悅感會(huì)比AEE更強(qiáng)烈，這與成年人和老年人的研究結(jié)果類似。Malik等（2018）認(rèn)為HIIT的運(yùn)動(dòng)愉悅感更高與獎(jiǎng)賞、興奮性和成就感提高有關(guān)，而煩躁、無趣等情緒反應(yīng)在傳統(tǒng)的AEE中體現(xiàn)得更強(qiáng)烈。只有Cockcroft等（2018）報(bào)道兩種運(yùn)動(dòng)模式的愉悅感基本一樣。還有2項(xiàng)研究報(bào)道了運(yùn)動(dòng)過程中的RPE，無論是運(yùn)動(dòng)過程中還是間歇期HIIT的RPE都要高于AEE。不同方案的HIIT愉悅感是否不同，當(dāng)前尚不清楚。

1.4 腦和認(rèn)知功能

兒童青少年時(shí)期是腦形態(tài)和功能出現(xiàn)明顯變化的敏感時(shí)期，也是認(rèn)知功能發(fā)展的黃金時(shí)期（Spear et al.，2013）。體育活動(dòng)在兒童青少年腦成熟中的作用被廣泛研究，尤其體育活動(dòng)對(duì)認(rèn)知功能和學(xué)業(yè)表現(xiàn)的潛在積極影響已被不少綜述分析。有研究表明，急性運(yùn)動(dòng)對(duì)成年人和兒童的認(rèn)知功能均有積極的影響，盡管效應(yīng)可能很小（Chang et al.，2012）。盡管對(duì)青少年的研究工作相對(duì)較少，但最近也有研究表明，急性運(yùn)動(dòng)能提高青少年的認(rèn)知功能。絕大多數(shù)急性運(yùn)動(dòng)對(duì)兒童青少年認(rèn)知功能的研究采用了傳統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)動(dòng)模式，包括騎行和跑步等。急性HIIT對(duì)兒童青少年腦和神經(jīng)系統(tǒng)功能以及認(rèn)知功能的研究，文獻(xiàn)極為有限。在搜集到的3項(xiàng)研究中均未報(bào)道腦結(jié)構(gòu)和功能的變化，其中1項(xiàng)研究報(bào)道了沖刺跑前、跑后即刻和跑后45 min 3個(gè)不同時(shí)刻認(rèn)知功能變化，運(yùn)動(dòng)后青少年對(duì)簡(jiǎn)單水平的stroop test的反應(yīng)時(shí)間較運(yùn)動(dòng)前明顯加快，還能維持相當(dāng)?shù)臏?zhǔn)確率，Corsi block test中回憶起的內(nèi)容數(shù)量或Digit symbol substitution test（DSST）中數(shù)據(jù)替換次數(shù)沒有即刻或延遲效應(yīng)，說明急性HIIT對(duì)認(rèn)知功能的影響可能依賴于測(cè)定的項(xiàng)目，執(zhí)行功能提高，而視覺空間工作記憶和心理動(dòng)機(jī)速度不受影響（Cooper et al.，2016）。另1項(xiàng)研究也報(bào)道了HIIT運(yùn)動(dòng)前、運(yùn)動(dòng)后即刻和運(yùn)動(dòng)后（2 h、3 h、4 h、24 h和48 h）不同時(shí)刻的認(rèn)知功能變化，在校正性別、年齡、BMI和中度至劇烈運(yùn)動(dòng)水平情況下，運(yùn)動(dòng)后1 h青少年的選擇性注意力顯著提高17.39%，運(yùn)動(dòng)后2 h、3 h專注力分別提高20.31%、15.26%。急性HIIT對(duì)青少年認(rèn)知功能提高的短期效應(yīng)為學(xué)校課間活動(dòng)的安排有重要參考意義。

兒童青少年傾向于選擇參加自己喜歡的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目。游戲類的活動(dòng)為兒童青少年提供了更具吸引力的運(yùn)動(dòng)模型，引出更加容易接受和享受的高強(qiáng)度間歇性活動(dòng)。此前，只有1項(xiàng)研究探索了團(tuán)隊(duì)游戲運(yùn)動(dòng)對(duì)青少年認(rèn)知功能的影響，體育課（有氧循環(huán)訓(xùn)練或團(tuán)隊(duì)游戲）后自由回憶記憶能力提高，尤其是含有團(tuán)隊(duì)游戲的運(yùn)動(dòng)（Pesce et al.，2009）。但這項(xiàng)研究并沒有提供運(yùn)動(dòng)前的測(cè)試作為參考值，很難區(qū)分團(tuán)隊(duì)游戲運(yùn)動(dòng)的效應(yīng)，當(dāng)前也缺乏游戲活動(dòng)對(duì)兒童認(rèn)知功能的報(bào)道。有趣的是，Gallota等（2012）報(bào)道了相比有氧循環(huán)訓(xùn)練，3周的籃球類游戲活動(dòng)對(duì)兒童注意力（d2 test）提高幅度很小，說明游戲類活動(dòng)可能并不能優(yōu)化兒童認(rèn)知功能。相反，Ishihara等（2017）報(bào)道一次50 min網(wǎng)球游戲課顯著提高了6～12歲兒童的執(zhí)行功能（抑制控制、工作記憶和認(rèn)知靈活性的總得分），效果優(yōu)于重復(fù)性運(yùn)動(dòng)。但這一研究采用了橫斷設(shè)計(jì)，混淆變量可能影響結(jié)果。Cooper等（2018）進(jìn)一步研究了急性高強(qiáng)度間歇的游戲運(yùn)動(dòng)對(duì)兒童青少年認(rèn)知功能的影響，結(jié)果表明，與運(yùn)動(dòng)前30 min相比，60 min的籃球游戲活動(dòng)后即刻和運(yùn)動(dòng)后45 min復(fù)雜水平的stroop test反應(yīng)時(shí)均得到顯著提高，Sternberg paradigm 5項(xiàng)工作記憶反應(yīng)時(shí)在運(yùn)動(dòng)后即刻顯著提高，d2 test結(jié)果和完成trail making的時(shí)間沒有顯著變化。有意思的是，該研究發(fā)現(xiàn)，體能水平高的青少年急性HIIT后認(rèn)知功能提高更明顯。當(dāng)前尚沒有研究去比較AEE和HIIT對(duì)兒童青少年認(rèn)知功能的影響。Kao等（2017）比較了AEE和HIIT對(duì)成年人抑制控制（執(zhí)行功能）的影響。很明顯AEE和HIIT對(duì)抑制控制的效果是有區(qū)別的，相比于安靜對(duì)照組，2種運(yùn)動(dòng)模式均能改善反應(yīng)時(shí)，但HIIT需要更大的抑制控制來提高反應(yīng)準(zhǔn)確性。ERP研究表明，AEE組P3振幅高于HIIT組，但只有HIIT組運(yùn)動(dòng)后P3潛伏期下降，說明急性AEE一如既往地改善抑制控制，而持續(xù)時(shí)間短、運(yùn)動(dòng)量小的HIIT不但能帶來額外的抑制控制提高，還能引起更小和更有效的P3成分變化，這一研究表明，HIIT在改善認(rèn)知功能上可能比AEE更加省時(shí)有效，也為兒童青少年的研究提供了一個(gè)思路。另外，不同方案的HIIT對(duì)兒童青少年認(rèn)知功能的影響也不清楚。

2 長(zhǎng)期HIIT的健康促進(jìn)效應(yīng)

2.1 長(zhǎng)期HIIT與健康兒童青少年健康促進(jìn)

長(zhǎng)期HIIT對(duì)健康兒童青少年健康促進(jìn)的相關(guān)研究報(bào)道并不多，當(dāng)前也只有少量綜述總結(jié)了長(zhǎng)期HIIT在健康兒童青少年健康促進(jìn)中的應(yīng)用，我們?cè)跐M足健康兒童和/或青少年、HIIT和健康相關(guān)指標(biāo)3個(gè)條件基礎(chǔ)上搜集到15篇文獻(xiàn)，HIIT干預(yù)大部分基于校園設(shè)計(jì)開展，少量是在體育課停止情況下基于實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)開展。早前，面向校園設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)干預(yù)被認(rèn)為是影響兒童青少年健康最普遍適用和有效的方法。

2.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)方案

一般研究設(shè)計(jì)都包括一個(gè)對(duì)照組和/或一個(gè)運(yùn)動(dòng)比較組，對(duì)照組進(jìn)行正常體育課，運(yùn)動(dòng)比較組進(jìn)行AEE或HIIT，部分研究設(shè)計(jì)采取非隨機(jī)化設(shè)計(jì)，在學(xué)?；虬嗉?jí)水平進(jìn)行分組，部分研究設(shè)計(jì)在個(gè)體水平上隨機(jī)抽樣分組，還有2項(xiàng)班級(jí)整群隨機(jī)分組，3項(xiàng)研究采用了準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，剩余4項(xiàng)采用了個(gè)體隨機(jī)對(duì)照實(shí)驗(yàn)?；谛@的HIIT運(yùn)動(dòng)方案平均時(shí)長(zhǎng)為7周（2～15周），長(zhǎng)于7周的HIIT干預(yù)方案可能跨度超過1學(xué)期，學(xué)校假期可能會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性。15項(xiàng)研究中有14項(xiàng)HIIT頻率為2～3次/周，只有1項(xiàng)為1次/周。部分HIIT或AEE在原體育課基礎(chǔ)上進(jìn)行，部分通過HIIT或AEE取代原體育課。2項(xiàng)安排在午餐休息或放學(xué)后，還有的安排在晨會(huì)。絕大部分研究通過圖、表方式詳細(xì)列出了HIIT運(yùn)動(dòng)模式、鍛煉次數(shù)等信息，這是傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)干預(yù)實(shí)驗(yàn)不能比擬的。大部分HIIT干預(yù)方案每回合10～60 s，運(yùn)動(dòng)與間歇恢復(fù)比≤1，只有2項(xiàng)研究除外：每回合運(yùn)動(dòng)20s，運(yùn)動(dòng)與間歇恢復(fù)比為5：1，一般單次HIIT重復(fù)4～40回合。絕大部分研究采用了跑步運(yùn)動(dòng)模式，還有2項(xiàng)為蹬功率車，其余均為形式靈活的體育活動(dòng)，有的采用閃避球游戲，有的設(shè)計(jì)了體育舞蹈，還有的設(shè)計(jì)了包括拳擊、舞蹈、籃球、足球等的循環(huán)鍛煉項(xiàng)目。Costigan等（2015）和Logan等（2016）的研究都是在現(xiàn)有體育設(shè)備（劃船機(jī)、多功能健身器材）或?qū)υO(shè)備需求最小或無設(shè)備需求的情況下進(jìn)行（折返跑、跳繩等）。絕大部分研究對(duì)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行了監(jiān)控，4項(xiàng)用MAS%來表示，1項(xiàng)用通氣閾（VT）來表示，絕大部分研究以HR或HRmax%表示。部分研究提供了實(shí)驗(yàn)對(duì)象參與和缺席訓(xùn)練的信息以量化運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，缺席訓(xùn)練達(dá)一定比例將不納入最終的研究結(jié)果，7項(xiàng)提供信息的研究中完成整個(gè)訓(xùn)練的比例高達(dá)91.9±5.8%。

2.1.2 體成分、心肺功能和心血管代謝

身體成分的優(yōu)化是運(yùn)動(dòng)促進(jìn)健康的重要體現(xiàn)，10項(xiàng)報(bào)道了BMI變化，只有2項(xiàng)有明顯的優(yōu)化，BMI下降可能與兒童青少年生長(zhǎng)發(fā)育引起身高增加有關(guān)，而非體重下降。11項(xiàng)研究報(bào)道了HIIT對(duì)兒童青少年體脂率的影響，其中3項(xiàng)顯著下降。Logan等（2016）在每周2次HIIT的同時(shí)增加了1次抗阻訓(xùn)練，改善了青少年的體成分，不過不能排除抗阻訓(xùn)練的干擾，結(jié)論值得斟酌。腰圍也是反映健康的重要指標(biāo)，6項(xiàng)關(guān)于腰圍的研究中有4項(xiàng)報(bào)道，HIIT后腰圍顯著降低。15項(xiàng)研究均測(cè)定了兒童青少年的心肺功能變化，部分通過氣體代謝分析或心肺運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)直接測(cè)定，部分通過20 m折返跑間接測(cè)定，11項(xiàng)報(bào)道兒童青少年的心肺功能明顯改善。7項(xiàng)研究報(bào)道了血壓的變化，其中4項(xiàng)SBP顯著下降，1項(xiàng)DBP顯著下降，還有1項(xiàng)SBP顯著升高。5項(xiàng)研究探索了基于校園的HIIT對(duì)學(xué)齡兒童青少年TAG、HDL-C等的影響，1項(xiàng)報(bào)道了TAG、HDL-C顯著改善，Weston等（2016）的研究還發(fā)現(xiàn)，HIIT組TAG下降到對(duì)照組水平之下。還有7項(xiàng)研究檢測(cè)了校園HIIT對(duì)兒童青少年血糖的影響，除有1項(xiàng)研究報(bào)道血糖顯著提高外，其余均未發(fā)現(xiàn)血糖有顯著變化。還有針對(duì)學(xué)齡兒童青少年的少量HIIT干預(yù)研究是在體育課停止期間進(jìn)行的，如Barker等（2014）研究了2周共6次的Wingate式HIIT前后健康青少年（15.1±0.3歲）有氧體適能、脂肪氧化、血壓、BMI等的變化，從第一次4組30 s Wingate沖刺騎（組間70轉(zhuǎn)/min強(qiáng)度，間歇4 min）遞增到最后一次7組30 s Wingate沖刺騎，實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果顯示，2周HIIT訓(xùn)練提高了青少年的無氧峰值功率和O2max，提高了次大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)下脂肪氧化率，SBP、BMI沒有顯著變化。Van Biljon等（2018）研究了5周HIIT（＞85% HRmax10×1 min沖刺跑）、AEE（65%～70% HRmax快走23 min）或HIIT聯(lián)合AEE（33 min HIIT+23 min AEE）對(duì)健康兒童體成分、心血管功能等的影響；包括對(duì)照組在內(nèi)的兒童青少年體重和BMI均升高，說明存在生長(zhǎng)發(fā)育的影響；HIIT、HIIT+AEE組腰圍和腰臀比較對(duì)照組下降，AEE組沒有顯著變化，HIIT+AEE組腰圍和腰臀比下降較HIIT組更明顯，相比有顯著性差異；3組O2max均顯著提高；HIIT組和HIIT+AEE組SBP有下降趨勢(shì)，AEE組沒有明顯變化；3組的DBP均顯著低于對(duì)照組，組間沒有明顯差異；3組空腹血糖均較干預(yù)前顯著下降；炎癥因子CRP均較干預(yù)前顯著下降。

2.1.3 腦和認(rèn)知功能

規(guī)律性運(yùn)動(dòng)除了帶來一系列的包括優(yōu)化身體成分、提高心肺功能、降低心血管風(fēng)險(xiǎn)等在內(nèi)的身體健康效應(yīng)，還對(duì)改善兒童青少年腦結(jié)構(gòu)、功能，提高認(rèn)知功能有積極作用。兒童青少年的日常體力活動(dòng)水平與學(xué)業(yè)表現(xiàn)和認(rèn)知功能相關(guān)，在美國(guó)、冰島、香港等國(guó)家或地區(qū)中小學(xué)調(diào)查得出，體適能水平高的兒童青少年其平均學(xué)分績(jī)點(diǎn)更高；有氧體適能高的青少年下丘腦海馬體積更大，重量更重。體力活動(dòng)和體適能對(duì)心理健康（抑郁、焦慮等）也有積極作用，但當(dāng)前研究主要關(guān)注了有氧運(yùn)動(dòng)與上述指標(biāo)的關(guān)系。針對(duì)成年人群，不少文獻(xiàn)報(bào)道了HIIT能提高腦功能，如海馬依賴的學(xué)習(xí)記憶（Min et al.，2018）。還有綜述總結(jié)了HIIT對(duì)腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（BDNF）的影響，BDNF在維持和提高學(xué)習(xí)記憶等腦功能中起重要作用，很明顯，幾周的HIIT能不同程度提高BDNF水平，這在動(dòng)物試驗(yàn)中也得到驗(yàn)證（Jimenez-Maldonado et al.，2018）。但目前，只有1項(xiàng)研究探索了HIIT對(duì)健康兒童青少年認(rèn)知功能和心理健康的影響。該研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過8周3次/每周的有氧運(yùn)動(dòng)（AEP）和抗阻結(jié)合有氧運(yùn)動(dòng)（RAP） HIIT方案干預(yù)，與對(duì)照組相比，AEP組青少年的執(zhí)行功能（trail making test）略有提高，但不顯著，心理幸福感（心盛量表）提高明顯；RAP組心理幸福感小幅提高；平均情感狀態(tài)兩組均提高，AEP組有顯著性差異；這說明HIIT在提高認(rèn)知功能和心理健康方面有積極的影響，不同的活動(dòng)內(nèi)容可能影響不同。

表2 長(zhǎng)期HIIT對(duì)健康兒童青少年健康促進(jìn)的效果Table 2 The Effect of Chronic HIIT on Health Promotion of Healthy Children and Adolescents

續(xù)表2

2.2 長(zhǎng)期HIIT與肥胖兒童青少年

兒童青少年肥胖給世界各國(guó)公共衛(wèi)生和財(cái)政支出帶來極大的挑戰(zhàn)，成為世界性衛(wèi)生難題。肥胖兒童青少年群體伴隨心血管風(fēng)險(xiǎn)提高，心肺功能下降和成年期患病風(fēng)險(xiǎn)以及過早死亡風(fēng)險(xiǎn)提高（Reilly et al.，2011）。多元化生活方式干預(yù)是公認(rèn)的肥胖控制基石，但通過運(yùn)動(dòng)提高體力活動(dòng)水平仍然是絕大部分干預(yù)的主要組成元素，各大機(jī)構(gòu)或組織推薦的體力活動(dòng)類型仍主要是AEE（＜60 min，2～4次/周）。省時(shí)高效的HIIT在肥胖兒童青少年健康促進(jìn)中得到了極大的關(guān)注，11篇相關(guān)文獻(xiàn)中2項(xiàng)針對(duì)10～11歲兒童，其余9項(xiàng)針對(duì)12.3～16.8歲青少年，其中7項(xiàng)研究既有男孩又有女孩，其余4項(xiàng)只有男孩或女孩。在6項(xiàng)HIIT與AEE比較的研究中有5項(xiàng)包含有AEE和對(duì)照組，AEE分別為持續(xù)運(yùn)動(dòng)或間歇運(yùn)動(dòng)，還有1項(xiàng)比較了HIIT與飲食結(jié)合運(yùn)動(dòng)的多元化控體重干預(yù)。HIIT運(yùn)動(dòng)干預(yù)方案一般周期長(zhǎng)度為3～12周、頻率2～10次/周不等，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度都是通過最大有氧速度（100%～120% MAS）或HRmax（80%～100%）、O2max（80%）表示。對(duì)AEE運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的界定基于年齡預(yù)測(cè)的HRmax（90%～95%）或心率儲(chǔ)備（60%～90%）。對(duì)中等強(qiáng)度間歇訓(xùn)練（MIIT）運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的界定基于MAS（70%～80%）。HIIT單個(gè)回合運(yùn)動(dòng)時(shí)間15 s～4 min不等，間歇恢復(fù)時(shí)間15 s～5 min不等。單次HIIT方案除了10～15 min熱身和整理運(yùn)動(dòng)，正式運(yùn)動(dòng)總共6～60 min不等，只有1項(xiàng)運(yùn)動(dòng)到力竭。HIIT運(yùn)動(dòng)模式主要為跑臺(tái)或室外田徑場(chǎng)跑步，只有1項(xiàng)為蹬功率車（表3）。

表3 長(zhǎng)期HIIT對(duì)超重和肥胖兒童青少年健康促進(jìn)的影響Table 3 The Effects of HIIT on Health Promotion of Overweight and Obese Children and Adolescents

續(xù)表3

2.2.1 身體成分

在11項(xiàng)報(bào)道體重變化的研究中，有6項(xiàng)兒童或青少年體重顯著性下降，下降2.5%～7.2% （表3），其中5項(xiàng)HIIT干預(yù)周期長(zhǎng)達(dá)12周，說明HIIT降體重通常需要較長(zhǎng)周期。但Lazzer等（2017）報(bào)道，3周HIIT就能顯著降低兒童青少年體重，下降幅度達(dá)4.5%，分析發(fā)現(xiàn)，3周HIIT的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷量（28±2次）跟12周運(yùn)動(dòng)負(fù)荷量（24～36次）基本一樣。還有3項(xiàng)報(bào)道HIIT后肥胖或超重兒童青少年體重增加，其中2項(xiàng)無顯著性差異（0.2%～0.3%）。Lau等（2015）的研究中，100%和120% MAS 的HIIT干預(yù)后體重分別提高1.5%和2.3%，但兒童青少年體重的增加主要與生長(zhǎng)發(fā)育有關(guān)，對(duì)照組體重同樣增加。8項(xiàng)報(bào)道BMI下降的研究中，7項(xiàng)有顯著性差異，下降幅度達(dá)2.1%～14%，BMI下降幅度較大的兩項(xiàng)研究（8.8%和14%)BMI采用了Z-分?jǐn)?shù)表示，若用kg/m2表示這7項(xiàng)研究中BMI下降幅度為2.1%～6.3%，剩余研究BMI提高0.3%～1.1%。還有9項(xiàng)研究報(bào)道了體脂下降，7項(xiàng)有顯著性差異，下降幅度達(dá)3.2%～12%。皮褶厚度（5.8%～12%）、生物電阻抗（5.8%～9.7%）等間接法測(cè)得體脂下降幅度更大，雙能X線吸收計(jì)量法觀察到體脂下降（3.2%）明顯低于間接法，說明皮褶厚度或生物電阻抗法測(cè)的體脂下降可能被高估，然而，也有生物電阻抗法測(cè)得體脂率下降不明顯，抑或升高，可能存在其他影響因素。

2.2.2 代謝

6項(xiàng)研究將心血管風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的血液標(biāo)志物納入研究，大部分報(bào)道了HIIT干預(yù)后空腹胰島素（INS）水平顯著下降，下降幅度26%～29%，只有1項(xiàng)報(bào)道無顯著性差異。這6項(xiàng)研究的HIIT運(yùn)動(dòng)方案均為12周，2～3次/周，每回合持續(xù)15 s～4 min不等。穩(wěn)態(tài)模型評(píng)估法（HOMA）指出，HIIT干預(yù)改善超重或肥胖兒童青少年胰島素抵抗，只有1項(xiàng)報(bào)道無顯著變化。還有研究報(bào)道了血糖和胰島素的良性變化，胰島素敏感度提高。這6項(xiàng)研究結(jié)果體現(xiàn)了HIIT干預(yù)對(duì)肥胖兒童青少年空腹和餐后血糖、胰島素的有效改善，但尚不清楚這些積極變化是長(zhǎng)期累積適應(yīng)還是末次HIIT的急性應(yīng)答，畢竟研究已經(jīng)表明急性HIIT能提高健康兒童青少年的血糖穩(wěn)態(tài)。還有5項(xiàng)研究報(bào)道了肥胖或超重兒童青少年血脂變化，高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）均有不同程度提高（4%～9.7%），不過只有3項(xiàng)有顯著性差異。只有3項(xiàng)報(bào)道了低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）的變化，1項(xiàng)LDL-C顯著降低12%，1項(xiàng)LDL-C下降1.5%，無顯著性差異，還有1項(xiàng)LDL-C提高了2%，無顯著性差異。5項(xiàng)研究中4項(xiàng)報(bào)道了TAG不同程度降低5.9%～11%，但只有2項(xiàng)有顯著性差異，還有1項(xiàng)TAG顯著提高，沒有分析原因。

2.2.3 心血管功能

高血壓是心血管疾病的主要風(fēng)險(xiǎn)因子，流行病學(xué)調(diào)查顯示，低年齡段出現(xiàn)原發(fā)性高血壓是成年或老年原發(fā)性高血壓的強(qiáng)有力預(yù)測(cè)因子，而兒童青少年高血壓主要與肥胖有關(guān)（Ortega et al.，2008），盡管血壓的檢測(cè)相對(duì)簡(jiǎn)單，但只有6項(xiàng)納入了研究，經(jīng)HIIT干預(yù)，肥胖或超重兒童青少年收縮壓（SBP）下降幅度達(dá)0.7%，但只有5項(xiàng)有顯著性差異。其中5項(xiàng)研究中舒張壓（DBP）下降幅度達(dá)3.4%～16%，但只有4項(xiàng)有顯著性差異。在這些實(shí)驗(yàn)研究中，HIIT運(yùn)動(dòng)干預(yù)方案通常8～12周，2～3次/周，每回合15 s～4 min不等，這說明不同組合的HIIT干預(yù)方案均能改善兒童青少年血壓。

2.2.4 心肺功能

兒童青少年時(shí)期心肺功能（CRF）是評(píng)價(jià)未來健康的重要指標(biāo)，與心血管風(fēng)險(xiǎn)獨(dú)立相關(guān)，兒童青少年良好的心肺功能還可抑制心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)的提高，青春期后期良好的心肺功能還能降低成年過早死亡風(fēng)險(xiǎn)。在10項(xiàng)相關(guān)研究中，有的通過實(shí)驗(yàn)室心肺運(yùn)動(dòng)測(cè)試評(píng)定心肺功能，有的通過戶外氣體代謝分析評(píng)價(jià)心肺功能，還有的通過次大心率和Yo-Yo間歇耐力測(cè)試評(píng)價(jià)心肺功能。所有研究一致報(bào)道，HIIT提高肥胖或超重兒童青少年的心肺功能，8項(xiàng)有顯著性差異，提高幅度達(dá)2.2%～23%。Kargarfard等（2016）的研究中，心肺功能提高幅度最大（23%），這可能與實(shí)驗(yàn)對(duì)象心肺功能基礎(chǔ)值較低有關(guān)。盡管Racil等（2013）的研究中，心肺功能只提高了2.2%，但反映了V.O2max的絕對(duì)變化。還有2項(xiàng)研究中盡管心肺功能提高無顯著性差異，但10%～12%的提高幅度仍然很有意義，傳統(tǒng)的AEE對(duì)健康兒童青少年心肺功能的提高幅度一般也就在5%～10%（Morrisey et al.，2018）。

2.2.5 腦和認(rèn)知功能

肥胖兒童青少年認(rèn)知功能較正常體重同齡人明顯降低，如單純性肥胖青少年較健康對(duì)照組學(xué)業(yè)表現(xiàn)下降、工作記憶下降和專注力下降等（Yau et al.，2014）。Sweat等（2017）也發(fā)現(xiàn)，與同齡健康對(duì)象相比，肥胖青少年認(rèn)知處理速度明顯下降。盡管運(yùn)動(dòng)干預(yù)或運(yùn)動(dòng)結(jié)合飲食干預(yù)能在有效管控體重的同時(shí)，改善肥胖兒童青少年的認(rèn)知功能（Goldfield et al.，2018），但目前尚無HIIT對(duì)肥胖兒童青少年認(rèn)知功能的影響的報(bào)道。基于HIIT對(duì)健康兒童青少年認(rèn)知功能和心理健康的積極影響，HIIT對(duì)改善肥胖兒童青少年認(rèn)知功能和腦功能可能同樣有效。

3 結(jié)論與展望

綜合當(dāng)前的研究得出結(jié)論，HIIT給兒童青少年帶來廣泛的心血管和代謝健康促進(jìn)效應(yīng)，效果與AEE相當(dāng)或優(yōu)于AEE，但相比AEE，HIIT似乎能帶來更強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)愉悅感。從更廣泛的健康視角來看，校園中開展HIIT對(duì)兒童青少年的整體身體活動(dòng)水平、心肺功能、生活質(zhì)量和心理健康的影響需要深入廣泛研究，基于前期研究數(shù)據(jù)，我們對(duì)此持樂觀態(tài)度。但也要注意到HIIT與兒童青少年健康促進(jìn)研究仍存在需要進(jìn)一步探索的問題。首先，急性HIIT與兒童青少年生理應(yīng)答之間的劑量-反應(yīng)關(guān)系尚不清楚，考慮到絕大部分兒童青少年日常體育活動(dòng)很少做單次超過10 min的持續(xù)運(yùn)動(dòng)，通常是單次短時(shí)間運(yùn)動(dòng)的多次累積，單次HIIT和累積多次HIIT的比較仍然是個(gè)空白領(lǐng)域。其次，不同HIIT干預(yù)效果還需要比較以優(yōu)化不同健康效應(yīng)的劑量-反應(yīng)關(guān)系。如HIIT周期長(zhǎng)度可能決定著肥胖兒童青少年心肺功能變化，盡管6周和8周HIIT的心肺功能提高幅度最大，但對(duì)身體成分或心血管代謝健康效應(yīng)并不明顯。另外，盡管HIIT對(duì)肥胖兒童青少年心血管風(fēng)險(xiǎn)因子產(chǎn)生積極影響，但絕大部分的效果同傳統(tǒng)的AEE相似，并沒有太大的優(yōu)勢(shì)。最后，校園HIIT對(duì)提高健康學(xué)齡兒童青少年心肺功能、改善體成分和血壓有積極的一面，但能否改善血脂、血糖、血管功能等心血管代謝風(fēng)險(xiǎn)因子以及認(rèn)知功能還有待進(jìn)一步研究。