大強(qiáng)度間歇訓(xùn)練與中等強(qiáng)度持續(xù)訓(xùn)練對(duì)耗氧量動(dòng)力學(xué)特征影響的比較研究

胡國(guó)鵬，鄭陽(yáng)，孟妍，馮剛，馮魏

大強(qiáng)度間歇訓(xùn)練與中等強(qiáng)度持續(xù)訓(xùn)練對(duì)耗氧量動(dòng)力學(xué)特征影響的比較研究

胡國(guó)鵬1，2，鄭陽(yáng)3，孟妍4，馮剛4，馮魏1，2

目的：比較大強(qiáng)度間歇訓(xùn)練（High-intensity Interval Training，HIT）和中等強(qiáng)度持續(xù)訓(xùn)練（Moderate-intensity Continuous Training，MCT）對(duì)斜坡測(cè)試（Ramp）、中等強(qiáng)度及高強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動(dòng)中耗氧量動(dòng)力學(xué)（OUK，Oxygen Uptake Kinetics）等參數(shù)的影響。方法：36名青年男性受試者分為高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練組（HIT）、中等強(qiáng)度持續(xù)訓(xùn)練組（MCT，）和對(duì)照組（NOT），MCT和HIT兩干預(yù)組分別進(jìn)行6周、每周3次強(qiáng)度不同而訓(xùn)練量相同的運(yùn)動(dòng)干預(yù)；各組干預(yù)前（Pre）、中（Mid）、后（Post）分別進(jìn)行Ramp力竭測(cè)試及中、高強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動(dòng)的OUK測(cè)試。結(jié)果：6周干預(yù)后，HIT與MCT兩干預(yù)組O2max/kg（最大耗氧量）、O2-VAT（通氣無(wú)氧閾耗氧量）、O2/kg-VAT（通氣無(wú)氧閾耗氧量相對(duì)值）、Waat-VAT（通氣無(wú)氧閾功率）均表現(xiàn)為干預(yù)后值高于干預(yù)前（P＜0.05）、干預(yù)中值（P＜0.01）；3組受試者之間上述參數(shù)組間差異顯著（P＜0.05），但僅表現(xiàn)HIT、MCT組與NOT組之間差異顯著，HIT與MCT兩組之間差異不顯著（P＞0.05）；Aslo（pDelta效率）、AOUE（S耗氧效率坡度）組間效應(yīng)不顯著（P＞0.05）。中等強(qiáng)度下OUK各參數(shù)僅有τ（Tau，OUK時(shí)間常數(shù)）值組間效應(yīng)顯著（F=3.652，P=0.04＜0.05），HIT與MCT兩干預(yù)組分別與NOT之間組間效應(yīng)顯著（HIT vs NOT，P=0.027＜0.05；MCT vs NOT，P=0.027＜0.05），但HIT、MCT兩干預(yù)組Mid、Post階段，組間差異不顯著（P＞0.05），各組各時(shí)間點(diǎn)TD值、A值組間差異不顯著（P＞0.05）。大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)A（1A，耗氧幅度）值組間效應(yīng)顯著（F=4.439，P=0.011＜0.05），除了MCT及HIT分別與NOT組組間差異顯著外，HIT與MCT之間差異顯著（P＜0.05），6周后HIT組A1值顯著高于同階段MCT組（1 893.9±132.1 vs 1 632.3±340.0，P＜0.05）；而對(duì)于觀測(cè)值τ1，3組受試者之間組間效應(yīng)顯著（F=9.083，P＜0.01），MIT及HIT組和NOT組相比，τ1顯著降低，并且MIT和HIT組間差異顯著（P＜0.05）；3周后HIT組τ1值已經(jīng)顯著高于NOT組（Mid:42.5±3.8 vs 53.7±4.3，P＜0.01），而MCT在6周后出現(xiàn)（Post:43.1±4.6 vs 53.4±6.0，P＜0.01）。3周后HIT組A2值比NOT組顯著減低（P＜0.05），6周后Post值顯著低于MCT組及NOT組同階段值（P＜0.01），而MCT組在各階段與NOT組之間差異不顯著（P＞0.05）。τ2雖有所升高，但并無(wú)顯著意義（P＞0.05）。結(jié)論：大強(qiáng)度間歇訓(xùn)練和中等強(qiáng)度持續(xù)訓(xùn)練均可提高O2max、VAT等心肺耐力評(píng)定參數(shù)，但兩種訓(xùn)練模式對(duì)上述參數(shù)改善并無(wú)顯著區(qū)別；兩訓(xùn)練模式對(duì)中等強(qiáng)度下耗氧動(dòng)力參數(shù)影響無(wú)顯著區(qū)別，但大強(qiáng)度間歇訓(xùn)練在提高大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)過(guò)程中氧耗應(yīng)答速率及減少耗氧量慢成分方面有著更明顯的優(yōu)勢(shì)。

間歇訓(xùn)練；持續(xù)訓(xùn)練；耗氧動(dòng)力學(xué)；最大耗氧量；無(wú)氧閾

1 前言

在以提高有氧耐力為目標(biāo)的訓(xùn)練中，長(zhǎng)時(shí)間中等強(qiáng)度持續(xù)訓(xùn)練（Moderate-intensity continuous training，MCT）是常用的經(jīng)典訓(xùn)練方法，但近年大強(qiáng)度間歇訓(xùn)練（High-intensity interval training，HIT）在健身及運(yùn)動(dòng)康復(fù)中，尤其在以提高耐力水平的專業(yè)訓(xùn)練中被廣泛采用。從提高運(yùn)動(dòng)能力的適應(yīng)機(jī)制來(lái)看，保證ATP的快速轉(zhuǎn)換生成是維持機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力的關(guān)鍵，因此，3種典型的ATP生成模式效率的差異，決定著工作肌工作時(shí)間的長(zhǎng)短。現(xiàn)已有文獻(xiàn)研究認(rèn)為，大強(qiáng)度間歇訓(xùn)練和持續(xù)訓(xùn)練對(duì)機(jī)體生理生化適應(yīng)機(jī)制可能不相同，不同方式的高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練可以更有效刺激運(yùn)動(dòng)中有氧氧化的生理適應(yīng)過(guò)程［12，28，32，34］，較短時(shí)間內(nèi)提高機(jī)體氧化酶活性等［16，24］；也有研究甚至認(rèn)為，高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練可以提高運(yùn)動(dòng)中欣快的自我感知度（ratings of perceived enjoyment），增加鍛煉堅(jiān)持性（exercise adherence）［10］。雖然，HIT對(duì)運(yùn)動(dòng)能力、氧化酶等方面影響有了研究，但對(duì)不同人群、不同方式的大強(qiáng)度間歇訓(xùn)練所引起的訓(xùn)練效果還存在爭(zhēng)議［6，8］，兩種訓(xùn)練模式對(duì)機(jī)體的適應(yīng)過(guò)程目前還并不清楚。另外，從Mata分析來(lái)看，大強(qiáng)度間歇性康復(fù)訓(xùn)練對(duì)心臟病患者心血管功能的影響比傳統(tǒng)持續(xù)訓(xùn)練有著較為明顯的優(yōu)勢(shì)［39］，但是否適應(yīng)于健康人群及競(jìng)技體育也還存在爭(zhēng)議，正如國(guó)內(nèi)相關(guān)專家擔(dān)憂，過(guò)度強(qiáng)調(diào)提高強(qiáng)度或者不適宜的無(wú)氧訓(xùn)練介入可能會(huì)影響耐力訓(xùn)練的效果［1，2］。

不同訓(xùn)練模式都離不開(kāi)氧氣攝取、轉(zhuǎn)運(yùn)及利用，因此，是否通過(guò)機(jī)體耗氧量的動(dòng)態(tài)變化來(lái)分析機(jī)體在不同訓(xùn)練模型中的生理適應(yīng)過(guò)程？這可能會(huì)為我們提供一些新的思路。任何強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)中，單一的供能方式是不存在的，尤其在運(yùn)動(dòng)開(kāi)始階段，當(dāng)機(jī)體從靜止?fàn)顟B(tài)突然增加到某一固定運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，伴隨著ATP的快速轉(zhuǎn)化，機(jī)體耗氧量（O2，Oxygen Uptake）增長(zhǎng)以特定時(shí)間常數(shù)（Time constant）為特征的指數(shù)函數(shù)增加至穩(wěn)態(tài)（Steady State），這種耗氧量的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換稱之為耗氧量動(dòng)力學(xué)（Oxygen Uptake Kinetics，OUK）［30，38］，是研究運(yùn)動(dòng)開(kāi)始或者恢復(fù)期耗氧量動(dòng)態(tài)變化特征的科學(xué)，和傳統(tǒng)的最大耗氧量（O2max，Maximal oxygen uptake）、無(wú)氧閾（AT，Anaerobic threshold）等構(gòu)成耗氧動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中，OUK呈現(xiàn)不同的參數(shù)特征［3］。已經(jīng)有研究表明，長(zhǎng)期的耐力訓(xùn)練可以明顯改變耗氧動(dòng)力學(xué)參數(shù)，即使O2max、AT相同，使不同項(xiàng)目的長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員耗氧動(dòng)力學(xué)參數(shù)特征出現(xiàn)差異［31］。OUK中的常量參數(shù)即時(shí)間常數(shù)（τ，Time constant）在該領(lǐng)域研究中有著重要意義，短的τ值意味著快的耗氧量動(dòng)力學(xué)，O2更快達(dá)到穩(wěn)態(tài)，長(zhǎng)的τ值則意味著慢的耗氧量動(dòng)力學(xué)，需要更長(zhǎng)的時(shí)間達(dá)到穩(wěn)態(tài)，所累積的氧債（Oxygen deficit）越多［5，27，30］，而大強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動(dòng)中出現(xiàn)的耗氧慢成分（Slow Component）與肌肉收縮特性［23］、疲勞［20］、氧債［41］等有較為密切的關(guān)系。因此，耗氧量動(dòng)力學(xué)對(duì)運(yùn)動(dòng)能力具有決定性作用［29］。已經(jīng)有研究表明，6周的持續(xù)性有氧訓(xùn)練可以減低耗氧量慢成分［22］，但對(duì)中等強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動(dòng)中時(shí)間常數(shù)τ的影響，目前似乎并沒(méi)有一致的結(jié)論［30］，而沖刺性間歇訓(xùn)練可以改變耗氧動(dòng)力學(xué)參數(shù)，提高有氧耐力水平，但與持續(xù)訓(xùn)練相比，對(duì)耐力評(píng)價(jià)系統(tǒng)的影響過(guò)程并不清楚。因此，是否可以借助耗氧動(dòng)力參數(shù)來(lái)探討HIT和MCT訓(xùn)練對(duì)身體機(jī)能變化的影響？基于上述分析，本研究基于兩種假設(shè)：其一，持續(xù)訓(xùn)練和間歇訓(xùn)練對(duì)耗氧動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)有不同的影響，這些影響引起的訓(xùn)練效果有差異；其二，高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練通過(guò)增加耗氧量動(dòng)力學(xué)速度、減少耗氧量慢成分進(jìn)而提高有氧耐力水平。

2 研究對(duì)象與方法

2.1 研究對(duì)象

36名體力活動(dòng)良好的體育教育專業(yè)男性大學(xué)生受試者被招募（身高176.0±4.9 cm；年齡21.4±1.7歲；體重66.5± 7.4 kg）。受試者隨機(jī)分成3組：高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練組（HIT，High-interval Interval Training）、中等強(qiáng)度持續(xù)訓(xùn)練組（MCT，Moderate Continuous Training Group）及對(duì)照組（NOT，NO Training），實(shí)驗(yàn)前受試者充分了解試驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)與義務(wù)，并簽訂知情同意書(shū)。

2.2 研究設(shè)計(jì)

HIT及MCT兩干預(yù)組分別進(jìn)行6周自行車訓(xùn)練干預(yù)，強(qiáng)度分別為90%O2max、60%O2max，NOT組干預(yù)期間不改變生活方式，只進(jìn)行常規(guī)的體力活動(dòng)，3組受試者試驗(yàn)安排及訓(xùn)練情況如表1。訓(xùn)練過(guò)程中，用SUUNTO心率訓(xùn)練包監(jiān)控訓(xùn)練強(qiáng)度。受試者靶心率計(jì)算通過(guò)Ramp測(cè)試中耗氧量和心率的線性關(guān)系，推算出相應(yīng)受試者不同強(qiáng)度的靶心率，并把±5次作為靶心率區(qū)間，兩干預(yù)組各階段訓(xùn)練量相同（訓(xùn)練強(qiáng)度×訓(xùn)練持續(xù)時(shí)間）。受試者來(lái)自同一專業(yè)，保證教學(xué)訓(xùn)練量及內(nèi)容相同，同時(shí)嚴(yán)格監(jiān)控受試者的課外活動(dòng)情況，控制其它干擾因素的影響。

表1 各組訓(xùn)練計(jì)劃安排一覽表Table 1Training Schedule of Experimental group and Control Group

3組受試者在干預(yù)前（Pre）、中（Mid）、后（Post）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，每次測(cè)試包括4個(gè)測(cè)試項(xiàng)目，第1個(gè)測(cè)試項(xiàng)目為斜坡式遞增負(fù)荷力竭測(cè)試（Ramp），確定O2max、通氣無(wú)氧閾（VAT，Ventilatory Anaerobic Threshold）、80%VAT強(qiáng)度及推算干預(yù)組不同%O2max強(qiáng)度所對(duì)應(yīng)的靶心率區(qū)間；第2個(gè)項(xiàng)目為兩次中等強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動(dòng)重復(fù)測(cè)試+單次高負(fù)荷持續(xù)運(yùn)動(dòng)測(cè)試（M2H1T）；第3個(gè)項(xiàng)目為單次中等強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動(dòng)測(cè)試+單次高負(fù)荷持續(xù)運(yùn)動(dòng)測(cè)試（M1H1T）；第4個(gè)項(xiàng)目為單次高負(fù)荷持續(xù)運(yùn)動(dòng)測(cè)試（H1T），其中第2～4個(gè)測(cè)試項(xiàng)目，其目標(biāo)是分別建立中等強(qiáng)度和大強(qiáng)度耗氧動(dòng)力學(xué)方程，其中第1個(gè)力竭測(cè)試和第2個(gè)測(cè)試之間間隔48 h以上，其余測(cè)試項(xiàng)目間隔24 h以上，干預(yù)期間，受試者不得進(jìn)行額外的大強(qiáng)度訓(xùn)練和比賽。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基于Burnley［17，19］等的研究結(jié)論，并參考Berger［12］、McKay［35］等方案設(shè)計(jì)。

2.3 實(shí)驗(yàn)室測(cè)試方案

2.3.1 斜坡式遞增負(fù)荷方案（Ramp）

測(cè)試前受試者在H/p/cosmos跑臺(tái)上以6～8 km/h的速度熱身5 min，之后進(jìn)行常規(guī)拉伸。準(zhǔn)備活動(dòng)結(jié)束后，受試者佩戴好Cosmed K4B2系統(tǒng)設(shè)備上功率自行車進(jìn)行正式測(cè)試。初始功率為40w，運(yùn)動(dòng)2 min后功率每3 s增加1 w（20 w/min），受試者運(yùn)動(dòng)至力竭。測(cè)試過(guò)程中，監(jiān)測(cè)O2、RER（呼吸交換率）、HR等信息，若發(fā)現(xiàn)HR及受試者表現(xiàn)異常時(shí)立即終止測(cè)試。運(yùn)動(dòng)結(jié)束后1 min內(nèi)采集無(wú)名指指尖血測(cè)試血乳酸值。測(cè)試中為受試者提供自我疲勞感量表（RPE），記錄受試者各個(gè)時(shí)間段的RPE值（7～20）作為判斷是否達(dá)到O2max的一個(gè)參考值。受試者運(yùn)動(dòng)到力竭并經(jīng)鼓勵(lì)不能繼續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)及時(shí)停止功率自行車、K4B2主機(jī)及PC端，并保存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。去除測(cè)試者佩戴的儀器后，在運(yùn)動(dòng)結(jié)束1 min內(nèi)用H/p/cosmos血乳酸測(cè)試儀進(jìn)行血乳酸測(cè)試，測(cè)試時(shí)用干凈棉簽拭去第1滴血后再次采樣測(cè)定。測(cè)試前對(duì)H/p/cosmos血乳酸測(cè)試儀試劑條進(jìn)行標(biāo)樣測(cè)試。血乳酸試劑條按照要求溫度保存，使用前30 min將其取出置于常溫環(huán)境中。

VAT判斷采用V-slop方法［14］，力竭判斷標(biāo)準(zhǔn)及最大耗氧量判斷標(biāo)準(zhǔn)參照胡國(guó)鵬［3］等研究進(jìn)行。

2.3.2 兩次中等強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動(dòng)重復(fù)測(cè)試+單次高負(fù)荷持續(xù)運(yùn)動(dòng)測(cè)試方案（M2H1T）

以20 w負(fù)荷蹬車3 min后功率增加到個(gè)體80%VAT，連續(xù)蹬6 min，重復(fù)2次80%VAT運(yùn)動(dòng)，中間休息6 min（20w），最后1次休息后，進(jìn)行1次6 min 90%O2max強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動(dòng)。用K4b2監(jiān)測(cè)耗氧量，3次6 min運(yùn)動(dòng)測(cè)試的開(kāi)始及結(jié)束在主機(jī)上做Marks標(biāo)記。

2.3.3 單次中等強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動(dòng)測(cè)試+單次高負(fù)荷持續(xù)運(yùn)動(dòng)測(cè)試方案（M1H1T）

以20 w負(fù)荷蹬車3 min后功率增加到個(gè)體80%AT（無(wú)氧閾），蹬車6 min后休息6 min，之后進(jìn)行一次90%O2max強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動(dòng)，每次6 min運(yùn)動(dòng)前后在主機(jī)上Marks做標(biāo)示。

2.3.4 單次高負(fù)荷持續(xù)運(yùn)動(dòng)測(cè)試方案（H1T）

4次實(shí)驗(yàn)室測(cè)試均用心肺代謝測(cè)試分析系統(tǒng)監(jiān)測(cè)呼吸代謝氣體變化。每位受試者實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采用功率車高度等參數(shù)設(shè)置保持一致；除Ramp測(cè)試外，其余功率車測(cè)試踏頻均控制在60±5 rpm。

2.4 耗氧量動(dòng)力學(xué)的擬合及數(shù)理統(tǒng)計(jì)

2.4.1 Ramp測(cè)試中△效率及OUES擬合

Ramp測(cè)試中，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行極值處理后進(jìn)行5點(diǎn)移動(dòng)均數(shù)平滑，然后采用每15 s時(shí)間間隔平均法進(jìn)行處理，棄去前2 min數(shù)據(jù)后（之后開(kāi)始遞增負(fù)荷）建立功率和耗氧量的序列值，按照下述公式1進(jìn)行擬合：

耗氧效率坡度（OUES，Oxygen Uptake Efficiency Slope）采用下列公式2擬合：

這里AOUES代表OUES值，即VE/O2，VE為每分通氣量，boues為截距［9，37］。

2.4.2 中等強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)擬合

提取M2H1T和M1H1T測(cè)試中每位受試者3個(gè)6 min 80% VAT強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)的耗氧量數(shù)據(jù)（M2+M1），先以s為間隔進(jìn)行線性內(nèi)插值處理，得到每個(gè)時(shí)間段間隔1 s的時(shí)間-耗氧量序列值，然后將同一時(shí)間點(diǎn)的O2值進(jìn)行平均，得到單列t-O2序列變化值，之后每3 s進(jìn)行平均，按照下述指數(shù)函數(shù)3進(jìn)行非線性擬合，得到τ、TD和A3個(gè)常量。

2.4.3 大強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)擬合

提取M2H1T、M1H1T和H1T 3個(gè)測(cè)試中的3個(gè)6 min 90%O2max大強(qiáng)度耗氧量數(shù)據(jù)，以s為間隔進(jìn)行內(nèi)插值處理，同一時(shí)間點(diǎn)平均后再每3 s進(jìn)行平均，獲取一列時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行指數(shù)函數(shù)擬合，此列數(shù)據(jù)采取分段函數(shù)擬合，前3 min為一段，后4～6 min為一段。擬合公式如下：

大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中的第1段函數(shù)表示運(yùn)動(dòng)后的主應(yīng)答函數(shù)，各參數(shù)意義同中等強(qiáng)度耗氧動(dòng)力學(xué)參數(shù)，第2段描述的是耗氧量慢成分（O2Slow Component），A2表示慢成分形成的幅度，TD2表示慢成分出現(xiàn)前的延遲時(shí)間，τ2表示慢成分形成的時(shí)間常數(shù)［3，30］。

2.5 主要儀器及設(shè)備

氣體代謝測(cè)試分析系統(tǒng)（Cosmed k4B2，Italy），訓(xùn)練用動(dòng)感單車（Swordsman，CM-280，中國(guó)），團(tuán)隊(duì)訓(xùn)練心率監(jiān)控儀（SUUNTO t6d，F(xiàn)inland）、功率車（Monark 894E，Sweden），運(yùn)動(dòng)跑臺(tái)（h/p/cosmos，German），乳酸測(cè)試儀（h/p/ cosmos，German）等。

2.6 主要測(cè)試觀察指標(biāo)及縮寫

2.7 統(tǒng)計(jì)方法

耗氧動(dòng)力學(xué)線性擬合在MATLAB 7.0進(jìn)行，其它統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)前（Pre）、中（Mid）、后（Post）數(shù)據(jù)進(jìn)行重復(fù)測(cè)試的方差分析，組間因素為訓(xùn)練分組，分析中如球形檢驗(yàn)不通過(guò)，采用Greenhouse-Geisser進(jìn)行校正，并對(duì)同一組不同時(shí)間點(diǎn)參數(shù)進(jìn)行兩兩比較，當(dāng)校正系數(shù)Eposilon＜0.7時(shí)，選擇Bonfoerroni法，P＜0.05為顯著水平，事后分組多重比較（Post Hoc Tests）采用Tukey HSD法；3組間同一時(shí)間點(diǎn)參數(shù)比較，采用多元方法方差分析，并采用LSD法進(jìn)行事后兩兩比較，P＜0.05為顯著水平；數(shù)據(jù)表達(dá)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，數(shù)據(jù)根據(jù)需要，小數(shù)點(diǎn)后保留0～3位。

3 研究結(jié)果

3.1 斜坡測(cè)試中動(dòng)力學(xué)變化特征分析

表2 各組干預(yù)前中后各觀察指標(biāo)間的比較Table 2Comparison of OUK parameters before and after Intervention

3.2 中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中耗氧動(dòng)力學(xué)變化

干預(yù)過(guò)程中，中等強(qiáng)度OUK各參數(shù)變化如表3所示，其中僅有τ值組間效應(yīng)顯著（F=3.652，P=0.04＜0.05），Post Hoc Tests分析表明，HIT與MCT兩干預(yù)組分別與NOT組之間組間效應(yīng)顯著（HITvsNOT，P=0.027＜0.5；MCTvsNOT，P=0.027＜0.5），各干預(yù)組實(shí)驗(yàn)中（Mid）、實(shí)驗(yàn)后（Post）值與對(duì)照組NOT同期τ值相比，差異顯著（P＜0.05）（圖1），而各干預(yù)組的Mid、Post階段，雖然比Pre階段顯著減少，但HIT和MCT之間并無(wú)顯著差異（P＞0.05）；各參數(shù)變化過(guò)程分析表明，3周后，HIT及MCT組τ值均比干預(yù)前Pre明顯縮短（P＜0.01，表3，圖2），兩訓(xùn)練模式均可使τ值縮短，耗氧量動(dòng)力學(xué)曲線上升速度增加，出現(xiàn)耗氧曲線右側(cè)漂移（圖3）；而后3周訓(xùn)練，雖然運(yùn)動(dòng)量增加，但并沒(méi)有使τ值進(jìn)一步減少（Mid與Post之間差異不顯著，P＞0.05））；另外，各組各時(shí)間點(diǎn)TD值、A值組間差異不顯著（P＞0.05）。

圖1 不同組間τ值比較Figure 1.Comparison of τ Value between groups

圖2 τ值干預(yù)過(guò)程中的變化Figure 2.Changes of τ Value in the Experiment

圖3 某一HIT組受試者實(shí)驗(yàn)前后中等強(qiáng)度耗氧動(dòng)力學(xué)曲線變化Figure 3.Change Curve of Moderate-Intensity Oxygen Uptake Kinetics in One Subject before and after the Intervention

表3 各組中等強(qiáng)度耗氧動(dòng)力學(xué)參數(shù)變化Table 3Changes of Oxygen Uptake kinetics Parameters of Moderate Intensity in Three Groups

3.3 大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中耗氧動(dòng)力學(xué)變化

大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)OUK雙指數(shù)函數(shù)各觀察指標(biāo)變化情況如表4所示。6周訓(xùn)練，訓(xùn)練模式引起的A1值顯著增加，組間效應(yīng)顯著（F=4.439，P=0.011＜0.05），Post Hoc Tests分析表明，除了MCT及HIT分別與NOT組間差異顯著外，HIT與MCT之間差異顯著（P=0.011＜0.05）。A1值干預(yù)過(guò)程中持續(xù)增加，6周后HIT組顯著高于同階段MCT組（2396± 134 vs 1 890±189.0，P＜0.05，圖4左）；而對(duì)于觀測(cè)值τ1，6周訓(xùn)練使該值持續(xù)降低（P＜0.05，圖5左），組間效應(yīng)顯著（F=9.083，P＜0.01），Post Hoc Tests分析表明，MIT及HIT組和NOT組相比，τ1顯著降低（P＜0.05），且MIT和HIT組間差異顯著（P＜0.05）；對(duì)于兩干預(yù)組Mid階段，HIT組與MCT之間差異顯著（42.5±3.8 vs 49.4±4.9，P＜0.05），后3周雖然τ1有繼續(xù)下降趨勢(shì)，但HIT組與MCT之間差異不顯著（Post:37.5±6.5vs43.1±4.6，P＞0.05）。τ1改變因訓(xùn)練模式區(qū)別而出現(xiàn)變化趨勢(shì)的不同，HIT訓(xùn)練使τ1在3周后即顯著高于NOT組（Mid:42.5±3.8 vs 53.7±4.3，P＜0.01），而MCT在6周后出現(xiàn)（Post:43.1±4.6 vs 53.4±6.0）。對(duì)于第2段慢成分參數(shù)，僅見(jiàn)A2值組間差異顯著（F=3.792，P＜0.05），具體表現(xiàn)為HIT組3周后Mid值已經(jīng)顯著減低（P＜0.05），6周后Post值顯著低于MCT組及NOT組（P＜0.01）（圖4右），而MCT組在各階段與NOT組之間差異不顯著（P＞0.05）。τ2雖有所升高，但是并無(wú)顯著意義（P＞0.05）（圖5右）。從圖6可見(jiàn)，HIT訓(xùn)練使受試者耗氧動(dòng)力學(xué)曲線向右偏移幅度明顯比MCT訓(xùn)練要大，慢成分減少。

圖4 大強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動(dòng)中耗氧動(dòng)力學(xué)參數(shù)A值變化Figure 4.Change of“A”Value in the High-Intensity Oxygen Uptake kinetics

圖5 大強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動(dòng)中耗氧動(dòng)力學(xué)參數(shù)τ值變化Figure 5.Change of“τ”Value in the High-Intensity Oxygen Uptake kinetics

圖6 兩位不同組受試者干預(yù)前后大強(qiáng)度耗氧動(dòng)力學(xué)曲線變化Figure 6.Change Curve of High-Intensity Oxygen Uptake Kinetics in Two Subjects before and after the Intervention

表4 各組大強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)耗氧動(dòng)力學(xué)參數(shù)變化Table 4.Changes of High-Intensity Oxygen Uptake kinetics Parameters in Three Groups

續(xù)表4

4 分析與討論

4.1 不同訓(xùn)練模式對(duì)斜坡測(cè)試中耗氧動(dòng)力學(xué)參數(shù)變化特征的影響

在本研究中，干預(yù)組的各階段運(yùn)動(dòng)量相當(dāng)（運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度×運(yùn)動(dòng)時(shí)間），因考慮到受試者的適應(yīng)情況，各階段運(yùn)動(dòng)量逐漸增加，但兩組每次總訓(xùn)練量相等。從兩訓(xùn)練模式的效果來(lái)看，6周的訓(xùn)練對(duì)機(jī)體O2max、VAT有著積極的影響，均可使上述相關(guān)參數(shù)比對(duì)照組增加，但兩訓(xùn)練模式最終引起的變化并無(wú)明顯區(qū)別，從當(dāng)前的研究來(lái)看，或者僅從O2max及VAT的改善來(lái)看，似乎還看不出兩種訓(xùn)練模式的差別，這和Beauchamp［11］、Berger［12］等的研究結(jié)論相似。從相關(guān)參數(shù)的變化過(guò)程來(lái)看，3周訓(xùn)練后，除了無(wú)氧閾功率HIT組明顯比訓(xùn)練前增加外，相關(guān)參數(shù)均有改善，但組間及組內(nèi)差異并不顯著，隨著訓(xùn)練量的增加，6周后均比訓(xùn)練前顯著增加，并且這種效果在后3周的增加更為明顯。所以，隨著第2階段總運(yùn)動(dòng)量的增加（強(qiáng)度不變，運(yùn)動(dòng)時(shí)間增長(zhǎng)），對(duì)上述有氧耐力評(píng)價(jià)參數(shù)的影響也變大。在以提高O2max水平的訓(xùn)練中，盡可能達(dá)到O2max水平是訓(xùn)練的目的，而HIT訓(xùn)練的核心就是不斷刺激機(jī)體達(dá)到高水平的耗氧量值，以O(shè)2max的速度進(jìn)行大強(qiáng)度訓(xùn)練，平均120 s左右，75%的受試者耗氧量達(dá)到或者超過(guò)最大值［4］。但從本研究來(lái)看，HIT訓(xùn)練中強(qiáng)度是重要因素外，總的刺激時(shí)間也會(huì)影響訓(xùn)練效果。研究表明，高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練，可以促使肌肉氧化酶活性的提高，如檸檬酸合成酶及丙酮酸脫氫酶活性的提高，這些代謝酶的提高一般伴隨著運(yùn)動(dòng)能力的提高，從而提高O2max及VAT，使有氧代謝能力提高，延緩無(wú)氧代謝比例的遞增。但MCT訓(xùn)練的適應(yīng)機(jī)制也是改善代謝酶活性，增加線粒體體積及數(shù)量，增加毛細(xì)血管密度等，二者在訓(xùn)練適應(yīng)的生理機(jī)制方面既有相同點(diǎn)又有不同。分析推測(cè)認(rèn)為，HIT訓(xùn)練中，所刺激的無(wú)氧和有氧系統(tǒng)同時(shí)動(dòng)員，同時(shí)，快肌纖維參與比例較高，對(duì)于快肌纖維氧化能力有著良好的影響；而中等強(qiáng)度訓(xùn)練，所引起的變化主要集中在慢肌纖維氧化能力的提高。另外，HIT訓(xùn)練中對(duì)心血管功能影響較MCT要顯著，隨著運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)越接近最大耗氧量強(qiáng)度，心肌的收縮力及每搏輸出量會(huì)隨運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度增加而增加，并比持續(xù)訓(xùn)練對(duì)心血管功能具有更加顯著的影響［39］。因此，有研究認(rèn)為，對(duì)改善心肌衰竭病人的血液動(dòng)力學(xué)、抗炎癥、抗氧化方面，有氧間歇訓(xùn)練比持續(xù)訓(xùn)練要好［8］。

△效率（Delta Efficiency）也叫耗氧量-功率坡度和耗氧效率坡度（oxygen uptake efficiency slope，OUES）是Ramp測(cè)試中兩個(gè)重要的衍生參數(shù)?！餍始础鱋2/△W的線性回歸值，是在Ramp遞增負(fù)荷測(cè)試中每單位瓦特所需的能量消耗，代表肌肉做功的功效水平，被認(rèn)為是反映所激活肌肉機(jī)械效率的參數(shù)，可以提供激活肌纖維有效利用情況［15］。而OUES代表運(yùn)動(dòng)中在既定的通氣量下O2的增加率，反映氧氣有效被汲取并在體內(nèi)利用情況，即O2= AOUESlog10×VE+B［26］。OUES提供O2相對(duì)于VE的通氣效率估計(jì)值，即VE每增加10倍O2的絕對(duì)增加率，斜率越大，表示更大的通氣效率［9］。從本研究來(lái)看，兩種不同的訓(xùn)練模式并未引起兩參數(shù)的顯著變化。MCT訓(xùn)練中，慢肌纖維參與的比例比HIT訓(xùn)練中的要高，反之，HIT訓(xùn)練中，快肌纖維參與比例要比MCT訓(xùn)練中的高。我們推想，耗氧量的增加可能是因?yàn)楣趋兰C(jī)械效率的增加，即△效率（Delta Efficiency）增加及通氣效率OUES的改善，但本實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不支持這種假設(shè)。分析認(rèn)為，△效率（Delta Efficiency）和OUES的生理機(jī)制可能涉及到長(zhǎng)期耐力訓(xùn)練中的外周機(jī)制，本研究的受試對(duì)象身體特點(diǎn)及訓(xùn)練時(shí)間是否可能影響對(duì)該參數(shù)的觀察，還需要進(jìn)一步研究。

4.2 不同訓(xùn)練模式對(duì)不同強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動(dòng)中耗氧動(dòng)力參數(shù)特征的影響

從本研究大強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動(dòng)中耗氧動(dòng)力學(xué)參數(shù)來(lái)看，MCT及HIT訓(xùn)練均可使主成份的A1值增加，耗氧量速度增加（τ值減少），并且從τ值來(lái)看，6周訓(xùn)練使HIT組主成分函數(shù)τ1值明顯比MCT組要低，并且這種差異在3周訓(xùn)練后即出現(xiàn)，說(shuō)明這種適應(yīng)性反應(yīng)HIT訓(xùn)練組出現(xiàn)的更快，可以推測(cè)，HIT訓(xùn)練在高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)能量調(diào)節(jié)方面具有較好的刺激效果，可以減少高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)初始階段因氧供不足造成的氧虧。而對(duì)于大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)的第2段慢成分函數(shù)來(lái)看，僅見(jiàn)A2值的差異。A2值代表無(wú)氧代謝的程度，A2值的減少意味著無(wú)氧代謝比例的減少，在大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中，在可承受的運(yùn)動(dòng)時(shí)間段內(nèi)，耗氧量慢成分是耗氧動(dòng)力學(xué)中一種典型的現(xiàn)象，特指在大于無(wú)氧閾強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，耗氧量快速增加（第一段函數(shù)）后引起耗氧量的緩慢增加（第2段函數(shù)），代表一種額外的氧耗。在運(yùn)動(dòng)中，慢成分引起更高的熱積累率，如果環(huán)境條件不能降低熱儲(chǔ)備，就會(huì)導(dǎo)致過(guò)早的高熱或者脫水。在大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中，耗氧量慢成分持續(xù)提高直到達(dá)到O2max，O2max的到來(lái)也標(biāo)志著運(yùn)動(dòng)的終止。Garland等通過(guò)對(duì)比爆發(fā)類項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員及耐力性運(yùn)動(dòng)員慢成分特點(diǎn)認(rèn)為，這種慢成分幅度差異與肌纖維募集方式的差異有關(guān)［23］，從代謝機(jī)制來(lái)講，慢成分的產(chǎn)生與大強(qiáng)度下工作效能差的肌纖維募集有關(guān)［20，21］。在大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中，這種動(dòng)力學(xué)決定了無(wú)氧能力（Anaerobic Capacity，AC）利用率和相關(guān)的代謝物累積率。所以，在大強(qiáng)度和極大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)的疲勞過(guò)程中，耗氧量慢成分可能位于兩者疲勞過(guò)程的中心［18］。II型肌纖維參與比例的變化是慢成分變化的原因，所以結(jié)合本研究結(jié)果，推測(cè)認(rèn)為，HIT訓(xùn)練可以使運(yùn)動(dòng)中II型肌纖維募集減少，進(jìn)而減少代謝廢物在體內(nèi)的堆積，延遲疲勞發(fā)生。

結(jié)合上述分析，研究認(rèn)為，兩種訓(xùn)練模式在較低代謝率下并無(wú)顯著區(qū)別，但是隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度增加，HIT訓(xùn)練可以快速啟動(dòng)能量代謝系統(tǒng)，減少機(jī)體能量代謝惰性，減少無(wú)氧代謝供能的比例，因此，引起的耐力水平提高以增加有氧代謝比例、加快代謝廢物清除為主（τ2值無(wú)顯著變化，而A2值減少），使耗氧曲線向左上漂移。已經(jīng)有研究指出，足球運(yùn)動(dòng)員賽前進(jìn)行高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練，可以有效提高運(yùn)動(dòng)員的沖刺能力，減少運(yùn)動(dòng)中乳酸的堆積，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以引起適應(yīng)性改變，這種改變可以減少骨骼肌代謝過(guò)程的惰性及加快氧氣運(yùn)輸［30］，短時(shí)間高強(qiáng)度訓(xùn)練可以較快提高機(jī)體的代謝適應(yīng)能力，提高骨骼肌的氧化代謝能力及有氧代謝為主的調(diào)控能力［25］，這些也證實(shí)了本研究的推測(cè)。另外，HIT訓(xùn)練組這種適應(yīng)性變化似乎比MCT訓(xùn)練調(diào)控出現(xiàn)的更早，3周以后已經(jīng)存在顯著區(qū)別。這提示，在HIT間歇訓(xùn)練中，機(jī)體代謝波動(dòng)的強(qiáng)烈刺激可以在較短時(shí)間內(nèi)提高機(jī)體的調(diào)控能力，這可能包括體內(nèi)激素水平的快速激活等，但這種調(diào)整會(huì)隨著訓(xùn)練時(shí)間的增加而逐漸降低。

5 結(jié)論

2.兩訓(xùn)練模式對(duì)中等強(qiáng)度下耗氧動(dòng)力參數(shù)影響無(wú)顯著區(qū)別，但高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練可以提高大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的耗氧應(yīng)答速率，使慢成分明顯減少，其影響過(guò)程存在更為顯著的優(yōu)勢(shì)。

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The Comparative Study of High-Intensity Interval Training and Moderate-intensity Continuous Training on the Oxygen Uptake Kinetics

HU Guo-peng1，2，ZHENG Yang3，MENG Yan4，F(xiàn)ENG Gang4，F(xiàn)ENG Wei1，2

Objective:The purpose of this study was to compare the effect on oxygen uptake kinetics between high-intensity interval training and moderate-intensity continuous training.Methods: 36 subjects were divided into high intensity interval training group（HIT group），moderate-intensity continuous training（MCT group，）and the control group（NOT）.The subjects of MCT and HIT were trained respectively for 6 weeks，the four tests were performed before the intervention in the middle of it and after it，including the ramp incremental load exhaustive test（ramp），and oxygen uptake kinetics of moderate intensity and high intensity continuous cycling.Results:After 6-week，the intervention showed higher post value than the mid and the pre ofO2max/kg，O2-VAT，O2-VAT（P＜0.05，P＜0.01），Waat-VAT in HIT and MCT；There were significant differ-ence between the above parameters between three groups（P＜0.05），but only between the HIT，MCT group with NOT group，no significant difference between HIT and MCT.There was no significant differences in A slop and AOUES between three groups（P＞0.05）.Only τ（Tau，OUE Time Constant，）value showed significant difference between group effects（F=3.652 P=0.04＜0.05），in moderate-intensity OUK parameters，which was the two intervention groups of MCT and HIT with and control group respectively，but not in pre and med between HIT（P＞0.05）；TD and A value，in each group at different stage between groups，had no significant difference（P＞0.05）.There was significant effect between groups on A1（A，oxygen consumption amplitude）value in high intensity exercise（F=4.439，P=0.011＜0.05），not only between MCT and HIT with NOT groups，but also between HIT and MCT（P=0.011＞0.05），A1of HIT group was significantly higher than the same period in MCT group（1893.9+132.1 vs 1632.3+340，P＜0.05）；and for the τ1，after 6-week intervention，there were significant group effect（F=9.083，P＜0.01）in three groups，τ1value was decreased significantly in MIT and HIT group（P＜0.05）；τ1value of HIT group was significantly higher than that of NOT group（Mid：42.5+3.8 vs.53.7+4.3，P＜0.01）after 3 weeks，but after 6 weeks in MCT group（post：43.1+4.6 vs.53.4+6）.A2value of HIT group has significantly reduced（P＜0.05）after 3 weeks（mid），and the post value was significantly lower than the MCT group and the NOT group after 6 weeks（P＜0.01），while there was no significantly difference（P＞0.05）between the MCT group and the NOT group in different stage.τ2value was increased with no significant difference（P＞0.05）.Conclusions:High-intensity interval training and moderate-intensity continuous training can improve cardiopulmonary endurance evaluation parameters of theO2max，VAT，but the improvement showed no significant difference between two training modes；No significant effect was found on oxygen uptake kinetics in moderate-intensity continuous cycling，but more advantages were showed in increasing response rate of oxygen consumption and reducing the slow component of oxygen uptake kinetics in high intensity interval training.

interval training；continuous training；oxygen uptake kinetics；O2max；anaerobic threshold

1000-677X（2017）03-0058-10

10.16469/j.css.201703007

G804.2

：A

2016-03-23；

：2017-02-27

華僑大學(xué)中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)資助項(xiàng)目（13SKGCQT14），國(guó)家體育總局重點(diǎn)研究領(lǐng)域攻關(guān)課題（2012B067）。

胡國(guó)鵬，男，河南南陽(yáng)人，副教授，博士，主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)、運(yùn)動(dòng)與健康促進(jìn)，Tel：（0595）22693519，E-mail：hugp@hqu.edu.cn；鄭陽(yáng)，女，上海人，副教授，主要研究方向?yàn)轶w育教學(xué)與訓(xùn)練，E-mail:1303116669@ 163.com；孟妍，女，遼寧沈陽(yáng)人，助理研究員，碩士，主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)、運(yùn)動(dòng)損傷與康復(fù)，Tel：（0335）8580901，E-mail：85624973@qq.com。

1.華僑大學(xué)體育學(xué)院，福建，泉州，362021；2.華僑大學(xué)體育與健康科學(xué)研究中心，福建，泉州，362021；3.北京第二外國(guó)語(yǔ)學(xué)院體育部，北京，100024；4.國(guó)家體育總局秦皇島訓(xùn)練基地，河北，秦皇島，066004。

1.Huaqiao University，Quanzhou 362021，China；2.Hua qiao University，Quanzhou 362021，China；3.Beijing International Studies University，Beijing 100024，China；4. General Administration of Sport of China，Qinhuangdao 066004，China.