鞏緒偉

(南京大學(xué)體育部 江蘇南京 210093)

人體骨骼肌約占自身體重的40%，在日常生活、運(yùn)動(dòng)和新陳代謝等方面發(fā)揮著重要作用。骨骼肌肌肉量隨著年齡的增長(zhǎng)而呈遞減狀態(tài)，它不同程度影響著身體機(jī)能、生活質(zhì)量、過(guò)早死亡風(fēng)險(xiǎn)，并給全世界的醫(yī)療保健系統(tǒng)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)?；诳棺璧挠?xùn)練和最佳營(yíng)養(yǎng)保障是骨骼肌蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)換的有效調(diào)節(jié)劑，它們協(xié)同作用，以促進(jìn)骨骼肌量的增加。盡管抗阻訓(xùn)練被認(rèn)為是促進(jìn)肌肉量和最大力量增長(zhǎng)的“黃金標(biāo)準(zhǔn)”，但老年人的參與率仍然很低，部分原因是需要專(zhuān)門(mén)的設(shè)備和正確的指導(dǎo)來(lái)防止損傷。相比之下，以次最大強(qiáng)度，即以最大攝氧量的45%～75%進(jìn)行30min 或更長(zhǎng)時(shí)間的中等強(qiáng)度持續(xù)訓(xùn)練（MICT）可以在很少或沒(méi)有設(shè)備或監(jiān)督的情況下安全進(jìn)行。因?yàn)?，維持肌肉量和功能的高效、實(shí)用和刺激的運(yùn)動(dòng)處方是延緩肌肉減少癥發(fā)作的重要對(duì)策。

間歇性訓(xùn)練廣泛用于身體訓(xùn)練，如高強(qiáng)度間歇性訓(xùn)練（HIIT）和沖刺間歇性訓(xùn)練（SIT），關(guān)于基于有氧運(yùn)動(dòng)的HIIT和SIT方式（如騎自行車(chē)、跑步、游泳等）對(duì)肌肉生長(zhǎng)反應(yīng)的影響以及這些干預(yù)措施是否可以促進(jìn)肌肉肥大、瘦體重和力量的增長(zhǎng)知之甚少，尤其是在提供最佳營(yíng)養(yǎng)支持的情況下。此外，與傳統(tǒng)抗阻訓(xùn)練或有氧運(yùn)動(dòng)方式相比，減少時(shí)間投入的HIIT 是否可以同時(shí)維持和改善心肺功能和肌肉量，尚未確定。

1 高強(qiáng)度間歇性訓(xùn)練的多樣性

健康和臨床人群中的各種HIIT和SIT計(jì)劃已被證明可以改善心臟代謝健康結(jié)果［1］。各種間歇性訓(xùn)練理念已被證明，可以增加老年人的有氧運(yùn)動(dòng)能力［2］。HIIT 提高骨骼肌氧化能力，主要是通過(guò)激活刺激線(xiàn)粒體生物發(fā)生和血管生成的信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)［3，4］。SIT 和MICT 可以通過(guò)截然不同的訓(xùn)練量誘導(dǎo)氧化代謝的類(lèi)似改善［5］。因此，間歇性訓(xùn)練通常被認(rèn)為是傳統(tǒng)有氧訓(xùn)練的一種省時(shí)的替代方法。

HIIT 和MICT 之間的骨骼肌氧化能力和主觀(guān)感覺(jué)評(píng)分相似，但兩周的HIIT會(huì)在年輕男性中產(chǎn)生與MICT不同的神經(jīng)肌肉特征。高密度肌電圖（EMG）顯示，HIIT 增加了肌肉纖維傳導(dǎo)速度、最大膝關(guān)節(jié)伸肌扭矩和高閾值運(yùn)動(dòng)單元的放電率，所有因素都與最大力產(chǎn)生有關(guān)［6］。相比之下，在MICT之后僅觀(guān)察到這些功能測(cè)量的微小變化。隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和收縮力的增加，II型肌肉纖維的激活程度更高，這些纖維在抗阻訓(xùn)練后最有可能發(fā)生肥大［7］。

2 HIIT與SIT的分子反應(yīng)

2.1 HIIT與SIT對(duì)骨骼肌轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組的影響

為了響應(yīng)骨骼肌收縮，產(chǎn)生了大量細(xì)胞活動(dòng)，這些活動(dòng)調(diào)節(jié)特定基因組的表達(dá)，這些基因組編碼最終形成適應(yīng)反應(yīng)基礎(chǔ)的蛋白質(zhì)［8］。大多數(shù)研究對(duì)HIIT的分子反應(yīng)的研究都集中在調(diào)節(jié)骨骼肌線(xiàn)粒體生物發(fā)生和胰島素敏感性的途徑上［1］。最近結(jié)合高通量“組學(xué)”技術(shù)的研究，探索了HIIT 在轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)化水平上的“全局”效應(yīng)。這些研究的關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)揭示了獨(dú)特的分子“特征”，支持了與肌肉量調(diào)節(jié)有關(guān)的基因和蛋白質(zhì)通過(guò)間歇性訓(xùn)練上調(diào)的觀(guān)點(diǎn)。這些研究結(jié)果提供了與執(zhí)行SIT 和HIIT 后肌肉生長(zhǎng)反應(yīng)有關(guān)的轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)化反應(yīng)的證據(jù)。

2.2 HIIT與SIT對(duì)肌肉蛋白合成速率的影響

當(dāng)肌肉蛋白質(zhì)合成速率（MPS）超過(guò)肌肉蛋白質(zhì)分解速率時(shí)，肌肉量的增加發(fā)生在持續(xù)的積極的凈蛋白質(zhì)平衡期間［9，10］。最近的兩項(xiàng)研究使用氧化氘（D2O）示蹤劑方法來(lái)測(cè)量SIT 和HIIT 后的MPS。Scalzo 等人［11］調(diào)查了約23 歲的成年人在為期3 周的SIT 干預(yù)（9次自行車(chē)測(cè)試，4～8×30s，100%VO2max）過(guò)程中的綜合股外側(cè)肌MPS 反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的MPS 沒(méi)有性別差異，男性有更高的混合和細(xì)胞質(zhì)蛋白質(zhì)合成比率。因此，干預(yù)后混合和細(xì)胞質(zhì)蛋白合成的增加表明3 周的SIT可以刺激人類(lèi)骨骼肌中MPS的增加。

2.3 HIIT 與SIT 對(duì)衛(wèi)星細(xì)胞動(dòng)力學(xué)、肌核含量和肌肉纖維橫截面積的影響

與抗阻訓(xùn)練相比，很少有研究調(diào)查HIIT 后的衛(wèi)星細(xì)胞反應(yīng)。Nederveen等［12］比較了運(yùn)動(dòng)后24h和48h的約67 歲老年男性在HIIT、抗阻訓(xùn)練和MICT 后的衛(wèi)星細(xì)胞反應(yīng)。雖然I 型纖維中的衛(wèi)星細(xì)胞含量在抗阻訓(xùn)練后24h和48h升高，但衛(wèi)星細(xì)胞活性?xún)H在HIIT后在同一時(shí)間點(diǎn)增加。Abreu等人［13］報(bào)告稱(chēng)，與未鍛煉的對(duì)照組相比，MICT5 周后，年輕小鼠的肌纖維CSA 沒(méi)有變化，然而，MICT導(dǎo)致骨骼肌修復(fù)增強(qiáng)，并且來(lái)自運(yùn)動(dòng)小鼠的分離衛(wèi)星細(xì)胞顯示出改善激活和自我更新的特征。

總之，研究結(jié)果表明，3～4個(gè)月的HIIT和抗阻訓(xùn)練相結(jié)合可以增加老年男性的肌肉纖維肥大和衛(wèi)星細(xì)胞含量，急性和短期HIIT 后衛(wèi)星細(xì)胞活化的增加表明HIIT有可能調(diào)節(jié)肌肉衛(wèi)星細(xì)胞動(dòng)力學(xué)。

3 HIIT與SIT的相關(guān)反應(yīng)

3.1 HIIT與SIT對(duì)瘦體重或去脂體重的影響

最近一項(xiàng)對(duì)47 項(xiàng)研究的薈萃分析發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行低運(yùn)動(dòng)量的HIIT 和MICT 后，身體成分沒(méi)有差異［14］。然而，由于不符合納入標(biāo)準(zhǔn)而未包含在該薈萃分析中的其他幾項(xiàng)研究測(cè)量了各種間歇性訓(xùn)練對(duì)瘦體重或去脂體重的變化，涉及騎自行車(chē)、跑步、劃船、全身運(yùn)動(dòng)等。雖然其中一些調(diào)查未能檢測(cè)到?jīng)]有瘦體重或去脂體重的變化，但其他研究報(bào)告稱(chēng)，對(duì)HIIT的反應(yīng)是瘦體重或去脂體重的增加。并且，大多數(shù)觀(guān)察到HIIT 后瘦體重或去脂體重增加的研究都納入了年輕人、中年人和老年人進(jìn)行的≥12周的持續(xù)訓(xùn)練。此外，6～8周HIIT干預(yù)還誘導(dǎo)年輕人和中年人的瘦體重或去脂體重增加。

3.2 HIIT與SIT對(duì)骨骼肌形態(tài)的影響

Osawa等［15］使用MRI報(bào)道了在約35歲的健康男性進(jìn)行16周的自行車(chē)HIIT或全身HIIT騎自行車(chē)后，顯示大腿和軀干肌肉的CSA 增加。具體而言，股四頭肌CSA 隨兩種類(lèi)型的HIIT 增加（騎自行車(chē)：7.7%；全身：5.2%），但只有全身HIIT 增加了軀干和腹部肌肉的CSA。相比之下，DXA 衍生的總體和區(qū)域瘦體重在訓(xùn)練后保持不變。同樣，HIIT 已被證明可以增加MRI 衍生的CSA和骨骼肌的體積。在約68歲的老年男性中，盡管DXA 評(píng)估的總瘦體重沒(méi)有變化，但8 周自行車(chē)HIIT增加了股四頭肌CSA（4.3%）和體積（5.8%）。HIIT還增加了膝關(guān)節(jié)屈曲60°時(shí)的最大等長(zhǎng)扭矩，但在膝關(guān)節(jié)屈曲90°或最大等速扭矩時(shí)沒(méi)有增加，而二維超聲檢測(cè)到股外側(cè)肌CSA在未受過(guò)訓(xùn)練的年輕人中響應(yīng)騎自行車(chē)和跑步HIIT增加?？傊@些研究的結(jié)果，特別是那些使用MRI 評(píng)估全身肌肉CSA 變化的研究，提供數(shù)據(jù)表明HIIT有可能誘發(fā)全肌肉CSA的顯著變化。

3.3 HIIT與SIT對(duì)蛋白質(zhì)合成率的影響

營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)是調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的骨骼肌適應(yīng)的關(guān)鍵因素。蛋白質(zhì)補(bǔ)充與抗阻訓(xùn)練相結(jié)合可改變肌肉纖維CSA、瘦體重和力量，以及增加運(yùn)動(dòng)后MPS的發(fā)生率并減少肌肉蛋白質(zhì)分解。然而，所討論的大多數(shù)研究忽略了營(yíng)養(yǎng)攝入的能力，特別是在進(jìn)行HIIT或SIT時(shí)，增加蛋白質(zhì)可用性對(duì)骨骼肌肌肉量的變化。在主要的常量營(yíng)養(yǎng)素中，運(yùn)動(dòng)后的蛋白質(zhì)攝入對(duì)于骨骼肌重塑至關(guān)重要，它通過(guò)將氨基酸轉(zhuǎn)移和結(jié)合到骨骼肌蛋白質(zhì)中來(lái)刺激MPS 的速率。因此，只有通過(guò)運(yùn)動(dòng)后的蛋白質(zhì)補(bǔ)充才能實(shí)現(xiàn)肌肉蛋白的正轉(zhuǎn)換和肌原纖維蛋白的凈增加［16］。除此之外，蛋白質(zhì)促進(jìn)合成代謝訓(xùn)練適應(yīng)的程度取決于幾個(gè)因素，包括劑量、來(lái)源、時(shí)間、攝入分布等［17］。

4 結(jié)語(yǔ)

HIIT 刺激細(xì)胞反應(yīng)的潛力，這些反應(yīng)調(diào)節(jié)代謝途徑，在骨骼肌肥大中具有特定的作用。MPS 的急性和短期HIIT增加率以及來(lái)自基于“組學(xué)”方法的新證據(jù)表明，HIIT 上調(diào)了獨(dú)特的基因“特征”以及與合成代謝信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)的蛋白質(zhì)。雖然HIIT不會(huì)增加肌纖維CSA或衛(wèi)星細(xì)胞的含量，但跨年齡組的短期和長(zhǎng)期HIIT 與整個(gè)肌肉和瘦體重或去脂體重的增加有關(guān)，是肌肉肥大的替代物。值得注意的是，大多數(shù)研究未能提供最佳的營(yíng)養(yǎng)支持，這被認(rèn)為對(duì)于促進(jìn)肌肉肥大是必不可少的。迫切需要進(jìn)一步研究基于最大化肌肉蛋白質(zhì)合成反應(yīng)以促進(jìn)瘦體重增長(zhǎng)的HIIT策略和長(zhǎng)期蛋白質(zhì)補(bǔ)充的協(xié)同能力，確定HIIT 誘導(dǎo)的瘦體重增加是否伴隨著最大肌肉力量的改善或來(lái)自用于確定功能能力的臨床評(píng)估的結(jié)果，以確保運(yùn)動(dòng)生理學(xué)家和臨床醫(yī)生獲得最有意義的信息，以幫助患者康復(fù)。總體而言，雖然需要進(jìn)一步的研究，但HIIT 是一種有前景且可行的促進(jìn)和維持肌肉量的策略，并且可以作為傳統(tǒng)抗阻訓(xùn)練的有用輔助手段。