「读文献」冲刺间歇训练研究进展

摘要

冲刺间歇训练(sprint interval training，SIT)作为高强度间歇训练的一种模式，特点为:运动强度“≥100%VO2max”“全力”(all out)“、超极量运动”(supramaximal effort)。其虽然运动时间较短，但训练效果类似或优于中等强度耐力训练。SIT 通常是在功率自行车或跑步机上进行，对设备和场地的要求较高。对基于不同运动方式的 SIT 进行了综合分析，寻找易于实施、对设备要求较低的 SIT 训练方式。通过总结影响 SIT 训练效果的因素，对 SIT 训练效果与中等强度耐力训练进行比较，探讨 SIT 对人体的训练效果及对其发展趋势进行展望。

关键词:

冲刺间歇训练;全力;运动方式

高强度间歇训练(high intensity interval training，HIIT)作为一种省时、高效的训练 方法，应用于运动员的体能训练中。由于中等强度耐力训练(moderate intensity contin uous training，MICT)对高水平运动员运动成绩提升幅度较小，因而HIIT最初是应用于 高水平运动员中。如1912年斯德哥尔摩奥运会10 000m跑冠军Hannes Kolehmainen 就曾采用间歇跑提高身体机能;在 20 世纪 20、30 年代，芬兰著名长跑运动员 Pavoo Nurmi 采用快速间歇跑提高长跑成绩。间歇训练源于捷克优秀长跑运动员 Ernil Zato pek。在训练中，Ernil Zatopek 使用相当于≥85% 最大摄氧量(V·O2max)的跑速进行短时 间间歇跑训练，并在1952年赫尔辛基奥运会获得5 000 m、10 000 m及马拉松3项冠军(Billat，2001)。从 20 世纪 60 年代开始，HIIT 被学术界广泛关注。德国弗莱堡大学的 Woldemar Gerschler对间歇训练进行了研究和探讨(陈小平等，2013)，并于1959年发 表研究报告，这是第一次在学术期刊上对 HIIT 进行描述(黎涌明，2015)。此后，开始 了对 HIIT 的生理作用以及对不同运动强度、运动时间以及运动方式的 HIIT 研究(Bil lat，2001)。美国运动医学会(The American College of Sport Medicine，ACSM)从 2010 年开始连续多年将 HIIT 列为研究热点。在 ACSM 公布的十大健身趋势中，HIIT 自 2014 年以来每年都排名前五，并在 2014 年和 2018 年两次排名第一，在 2019 年排名第 三(Thompson ，2018)。

截至目前，有关 HIIT 的定义尚未达成一致。ACSM将 HIIT 定义为:短时间的高强度运动后有短时间休息或 恢复期的训练方法(Thompson，2018);Viana 等(2018)将 HIIT 定义为:接近最大强度下进行短或长时间的运动，运 动强度通常为≥80%HRmax或80%V·O2max;黎涌明(2015)将 HIIT 定义为:进行多次运动强度为≥无氧阈或最大乳酸 稳态的运动，并且运动之间间隔一段恢复期的运动训练 方法。HIIT 主要分为两大类:高强度有氧间歇训练(high intensity aerobic interval training ，HIAIT)和 冲 刺 间 歇 训 练(sprint interval training ，SIT)(Matsuo et al. ，2014)。作 为 HIIT 的两个分支，HIAIT 和 SIT 有很多不同之处(Keating et al.，2017):HIAIT 的运动时间为 60~240 s，运动强度为 80%~100%V·O2max的高强度有氧间歇训练;SIT的运动时 间为 8~30 s，运动强度≥100%V·O2max 的无氧训练。相对 于 HIAIT，SIT 平均功率输出较大，能量消耗较少(Metcal fe et al.，2018)，可诱导更多的线粒体呼吸量，增加线粒体 生物标志物(Granataetal.，2015)，更能减少皮褶厚度，且 运动时间较短(Naves et al.，2018)，更突出间歇运动节省 运动时间这一特点。

SIT最突出的特点是其运动强度“≥100%V·O2max”“全 力”(all out)、“超极量运动”(supramaximal effort)(Gist et al.，2014)。影响 HIIT 训练效果的因素主要包括:运动强 度、运动时间、间歇时间、间歇恢复形式、运动方式以及受 试者自身因素等。同时，SIT经典的训练模式为:30 s基 于Wingate功率自行车的SIT，随后进行4.0~4.5 min的被 动恢复或低强度的主动恢复，以上为 1 组 SIT，每次共进 行4~6组SIT，每周3次，持续4~6周。

本文通过对国内外有关SIT的研究进行整理和分析， 探讨影响 SIT 训练效果的因素，基于不同运动形式的 SIT 以及 SIT 与 MICT 对机体的影响，并对 SIT 未来的研究方 向进行展望。

1 影响 SIT 训练效果的因素1.1 SIT 训练模式对训练效果的影响

虽然SIT有一种基于Wingate功率自行车的经典训练 模 式 ，但 不 同 的 运 动 时 间 、运 动 强 度 、间 歇 时 间 、间 歇 恢 复 形式以及冲刺次数可能会产生不同的训练效果。

研究表明，运动时间为15 s的SIT与30 s的SIT两种 训练方法对VO2max、耐力以及心血管功能的改善程度相似 (Yamagishi et al.，2017)，且运动时间从30 s减至15 s，可以显著性增加临界功率以及乳酸阈(Zelt et al.，2014)。 Hazell等(2010)比较运动时间为10 s的SIT和30 s的SIT 对有氧能力、无氧能力的影响。发现经过两周训练， VO2max、相对峰值功率、相对平均功率以及运动表现有显 著性改善，但两组组间无显著性差异。但有研究发现，运 动时间为20 s的SIT比10 s的SIT对VO2max的影响程度大(10% vs 4%)(Nalcakan et al.，2017)。因此，运动时间对 VO2max 的影响还不确定，仍待进一步研究(Macinnis et al.， 2017)。

研究表明，间歇时间是决定心肺负荷和有氧适应的关键因素(Kavaliauskasetal.，2015)。有研究比较冲刺 10 s，间歇时间为 1 min 和 4 min 两种训练模式对有氧、 无氧能力的影响，结果表明，经过 2 周训练后，两种训练 模式在有氧能力、无氧能力以及在骨骼肌酶活性的改善 程度上无显著性差异，但是在 Wingate 无氧能力测试中， 只有间歇 1 min 的 SIT 训练组的最低输出功率(minimum power output)有改善，且其疲劳指数降低，而间歇 4 min 的 SIT 训练组疲劳指数增加，训练后两组的疲劳指数有 显著性差异。因此，表明间歇时间较短的SIT训练组(间歇1 min)较间歇4 min组在Wingate无氧功率测试中 输出功率的衰减幅度更小、疲劳的发生程度更低(Olek et al.，2018)。但有研究认为，间歇时间太长或太短均不 利于耐力的改善。Kavaliauskas等(2015)比较运动时间 为10 s，间歇时间为30 s、80 s和120 s的SIT对耐力适应 能力的影响，发现当间歇时间为 30 s 时，由于身体机能 还没有恢复，进行下一次SIT较为困难;当间歇时间为 120 s 时，因休息时间太长而不能产生有效的耐力适应 能力;当间歇时间为80 s时耐力适应能力最强。因此间 隔时间的长短应结合训练目的，以选择合适的间隔 时间。

从冲刺次数上看，经典的 SIT 运动模式是进行 4~6 次冲刺运动，有研究认为，较少的冲刺次数对机体也有 积极性影响(Metcalfe et al.，2012)。Vollaard等(2017)认 为，冲刺次数减至2~3次，更能增加VO2max。由于VO2max 的改善可能主要是线粒体密度增加或血容量的增加，以 上两种机制与糖原快速分解有关，而糖原分解在第 3 次 SIT 时已经减弱。在进行多次 SIT 时，血乳酸生成速率在 第 1 次 SIT 时最大，第 3 次 SIT 中的血乳酸生成速率是第 1次生成速率的1/6(Parolin et al.，1999)。但针对进行1 次冲刺对身体机能的影响程度最为显著的问题，Song sorn等(2016)验证了这一假设，每天进行1次运动时间 为 20 s 的 SIT，每周 3 次，4 周后 VO2max 无显著改善，认为 进行重复全力运动是 SIT 产生显著性效果的必要条件。

Farias-Junior 等(2019)比较了总运动时间和总间隔 时间相同，冲刺次数、单次运动时间、单次间隔时间不同 的 SIT 的生理反应，进行 10 组运动时间、间隔时间为 60 s 的 SIT 与 20 组运动时间、间隔时间为 30 s 的 SIT 时的气 体 代 谢 ， 结 果 表 明 ， 前 者 在 运 动 过 程 中 的 摄 氧 量 ( VO 2 ) 、 二氧化碳呼出量(VCO2)大于后者，在间歇时的 VO2 和 VCO2 小于后者，但呼吸商却相反，前者在运动过程中小 于后者，在恢复过程中大于后者。从整个运动期间来 看，两者的 VO2 、VCO2 无显著性差异，但是前者的呼吸商显著大于后者。Lloyd Jones 等(2017)比较了 20 组冲刺 6 s间歇48 s的SIT与4组冲刺30 s间歇4 min的SIT对机 体的影响，发现6次训练后，虽然两种方式对VO2max无明 显改善，但运动耐力均显著性提高，且峰值功率在 6 s 组 增加了9%，30 s组增加了20%。

1.2 训练者自身因素对训练效果的影响

除上述 SIT 训练模式影响训练效果外，训练者自身因素，如性别和身体状态，对训练效果也有影响。性别因素。有研究认为，在冲刺过程中，女性糖酵 解供能比例较少，有氧系统供能比例比男性高 25% (Gibala et al.，2014)。Scalzo等(2014)认为，在SIT运动 过程中，男性肌肉蛋白合成和线粒体生物生成能力强于 女性。Bagley等(2016)比较了男性和女性在12周运动 强度为 175%V·O2max 的 SIT 作用下身体成分、糖脂代谢以 及有氧能力的反应，发现经过训练后，糖脂代谢无显著 性差异，男性体脂率下降程度大于女性，女性 V·O2max 提高 程度大于男性。也有研究认为，SIT 后各项指标在男女之间无差异(Hood et al.，2011;Townsend et al.，2014)。 Gibala(2014)认为，性别差异造成的不同结果可能与对 干扰因素的控制有关，如女性月经周期以及身体健康状态等。

受试者的身体状态。有研究表明，对于普通人群(非运动员)，SIT可以改善运动能力和骨骼肌氧化能力; 对于运动员，SIT 可以改善运动表现，但改善机制在两者 间有很大不同。SIT 改善非运动员的运动能力主要是通 过改善线粒体酶活性，对运动员主要是通过改善骨骼肌 的缓冲能力以及Na+-K+泵活性，从而有助于保持细胞 的兴奋性和产生力量，延缓疲劳，提高运动能力(Gibala et al.，2013)。

2 基于不同运动方式的 SIT

运动方式作为间歇训练的重要组成部分，影响着训练的积极性，进而影响训练效果。

2.1 基于自行车的 SIT

功率自行车作为一种常见的训练器械被广泛应用。目前，基于自行车的 SIT 训练效果研究内容主要包括:有 氧 能 力 、无 氧 能 力 、代 谢 能 力 、心 血 管 功 能 、身 体 成 分 、运 动表现等。研究表明，基于自行车的 SIT 对上述指标有 显著改善(张旭，2016;张学领，2016;Burgomaster et al.， 2008;Trilk et al.，2011;Whyte et al.，2010)(表1)。

2.2 基于跑步机的 SIT

与骑自行车相比，跑步是一种较普遍的运动方式。Rowley 等(2017)观察基于跑步机的 SIT 对肥胖女性的影 响，发现经过 12 周的冲刺间歇跑后，VO2max 改善了 20.7%， 体脂率减少了 1.7%。有研究发现，基于跑步机的 SIT 对身 体成分和脂代谢的影响，即经过每次 4~6 组，每周 3 次，共 6 周跑步机的 SIT 后，脂肪量减少了 8%(训练前 15.1 ± 3.6 kg vs训练后13.9 ± 3.4 kg)，腰围减少了3.5%(训练前 80.1 ± 4.2 cm vs训练后77.3 ± 4.4 cm)，VO2max增加了8.7%(训练前 46 ± 5ml/kg/min vs 训练后 50 ± 6 ml/kg/min)，峰 值速度增加了4.8%(训练前16.6 ± 1.7 km/h vs训练后17.4 ± 1.4 km/h)，高密度脂蛋白轻微下降(训练前 1.34 ± 0.28 mmol/L vs 训练后 1.24 ± 0.24 mmol/L)(Hazell et al.， 2014)。同时，有研究比较了 4 周基于跑步机的 SIT 对不 同年龄组的影响，发现年轻组和中老年组 VO2max、峰值冲 刺速度以及耐力都有显著性提高(Willoughby et al.， 2016)。Kavaliauskas 等(2018)比较了 2 周基于自行车的 SIT 和基于跑步机的 SIT 对机体的影响，发现两组的峰值 摄氧量(O2peak)无显著性差异 ，通气阈均显著性增加 ，但 组间无差异，而跑步机组力竭时间有显著性增加(训练前 495 ± 40 s vs训练后551 ± 15 s)。有研究发现，进行4组 基于自行车的 SIT 与基于跑步机的 SIT 的过量氧耗相似， 两组组间无显著性差异(Townsend et al.，2014)。因此，基 于跑步机的 SIT 也是一种有效的训练方式。

2.3 基于其他方式的 SIT

对抗自身体重的 SIT。对抗自身体重的运动作为一种对运动设备和场地要求较低的训练方式，深受广 大健身人士的喜爱。有研究比较了对抗自身体重运动 的 SIT 与基于跑步机的 SIT 对人体的作用，发现对抗自 身体重运动的 SIT 的训练效果类似甚至优于基于跑步 机的SIT(Schaun et al.，2018)。Gist等(2014)将基于 Burpee 的 SIT 与基于 Wingate 功率自行车的 SIT 相比，发 现两组在运动过程中的心率和摄氧量相似，Burpee 组运 动后的 RPE(14.5 ± 2.2)低于 Wingate 功率自行车组(17.0 ±1.7)。为了验证基于Burpee的SIT能否作为一种 新形式的 SIT，受试者需进行基于 Burpee 运动的 SIT(每 次4~7组30 s的全力运动，间隔4 min，每周3次，共4 周)，观察其与中等强度体能训练(跑步、肌力训练、仰 卧起坐)相比对机体的作用。结果表明，4周后两组的 有氧能力、无氧能力以及体能测试成绩无显著性差异， Burpee 组下肢线粒体功能降低而体能训练组下肢线粒 体功能升高，组间无显著性差异，出现这一情况的原因 是 Burpee 上肢肌肉做功较多，而体能训练则是依靠下 肢做功，因此体能训练组下肢线粒体功能升高(Gist et al.，2015)。Gurd等(2018)对办公室人群进行对抗自身 体重运动的 SIT(Burpee 俯卧撑、登山者俯卧撑、开合 跳)，结果表明，经过12周的训练后，(83±17)%的受试

者严格按照训练模式进行训练，并且受试者的有氧能 力、上肢肌力以及下肢灵活性都有显著性改善。因此， 对抗自身体重运动的 SIT 可以作为一种可以替代基于 自行车或跑步机的 SIT 被广泛应用。

基于其他方式的 SIT。体育运动的 SIT 对运动员机体 的影响，主要包括的运动方式有:游泳、全力折返跑、划 桨、皮划艇训练等(表 2)。结果显示，基于以上训练方式 的 SIT 对受试者的心肺功能、机体代谢功能以及运动表现 有显著性提高，可以作为一种有效的训练方式应用于运 动员的体能训练中。

3 SIT 与 MICT

选择正确的运动模式和运动强度对提高身体机能十分重要。虽然相对于 MICT，SIT 运动时间较短，总能量消 耗较少(Schaun et al.，2017)，但产生的炎症反应与MICT 相似(Hovaknloo et al.，2013)，对心血管系统和骨骼肌代 谢的作用效果类似或优于 MICT。有研究认为，SIT 和 MICT 使机体发生适应性变化的部位不同，MICT 改善中 枢机制，如最大心输出量和每搏输出量等;SIT 主要改善 外周机制，如动-静脉氧差(Macpherson et al.，2011)。因 此，有必要对两种训练方式对机体的影响进行归纳总结， 比较两种方式的训练效果。

在有氧能力、无氧能力上，SIT 的作用效果类似(张 旭，2016)甚至优于 MICT。有研究比较了 10 周 SIT 和 MICT 对有氧能力、无氧能力的影响，发现两组 VO2max 均显 著性增加，无氧能力只在SIT组有显著改善(Sokmen et al.，2018)，两种方式诱导毛细血管密度增加的程度相似(Cocks et al.，2015)，使线粒体发生有关的基因表达、柠檬 酸合酶活性增加程度相似(Macinnis ，2017)。但有研究表 明，只有SIT可以显著提高V·O2pea(k Heiskanen et al.，2017; Higgins et al.，2016;Honkala et al.，2018)，出现这一差异的 原因可能是，相较于低强度运动，高强度运动可以诱导更 高的线粒体生物氧化发生率(Macinnis ，2017)。

在糖代谢方面，两种方式均可增加非糖尿病人群的胰 岛素敏感性，SIT 在改善胰岛素敏感性方面类似(Cocks， 2015;Motiani et al.，2017)或优于 MICT(Sandvei et al.， 2012)。研究表明，经过 12 周运动强度为 170%V·O2peak 的 SIT，相较于运动强度为60%V·O2peak的MICT，对胰岛素敏感 性提高更显著，降低了患II型糖尿病的风险(Sim et al.， 2015)。但目前关于两种方式对II型糖尿病患者胰岛素敏 感性的研究结果不一。有研究认为，两种方式都能改善胰 岛素敏感性(Honkala 2017，2018)，但也有研究认为，对胰 岛 素 敏 感 性 无 影 响(Ruffino et al.，2017;Sjoros et al.， 2019)。出现不同结果的原因可能除了运动方式外，还与受 试者自身身体状态、病程、用药情况等有关。

在脂代谢方面，SIT 相对于 MICT 可以改善胆固醇水平(Sandvei，2012)，降低心内甘油三酯水平(Honkala，2017)。但 Moh(r 2014)认为，两种方式经过 15 周的训练后，脂代谢 相关指标在训练前后无显著性差异。有研究认为运动对 个体血脂水平的影响取决于运动前的血脂水平、运动强 度、运动时间、身体成分、热量摄入、代谢率和生活方式等(Su et al.，2019)。SIT对代谢能力的影响类似或优于MICT，可能由于 SIT 运动强度较大，Islam 等(2018)等对不 同运动强度的 EPOC 及运动后底物氧化代谢能力研究发 现，SIT 后的 EPOC 较大，脂肪氧化率大于 MICT，脂肪利用 率大，因而影响代谢能力。

4 SIT 对机体的影响

SIT 可使机体产生较高的生理刺激和反应、改善心肺功能、身体成分、有氧能力、无氧能力以及代谢能力。在改 善心血管功能方面 ，可以增加每搏心输出量(Trilk ，2011)、 降 低 安 静 心 率(Mohr ，2014)、降 低 收 缩 压 和 舒 张 压(Chan et al.，2013);在改善身体成分方面，可以减少体重、体脂含 量、腰围和大腿围，增加去脂体重，降低腹部皮下脂肪、腹 腔内脏脂肪面积、全身脂肪含量(张旭，2016);在改善有氧 能力方面，可以提高 VO2max，增加骨骼肌线粒体酶活性(Burgomaster，2008)，提高骨骼肌的摄氧能力，增高肌氧含 量(张学领，2016);在改善无氧能力方面，可增加峰值功率 和平均功率(Hazell ，2010)，显著提高峰值冲刺速度及平均 冲 刺 速 度(Willoughby ，2016);在 影 响 糖 代 谢 方 面 ，可 增 加 胰岛素敏感性，但对空腹血糖浓度无显著性影响，显著改 善葡萄糖耐量(Richards et al.，2010;Sandvei，2012)，但胰岛 素敏感性和葡萄糖耐量测试改善效果的持续时间未超过 72 h(Whyte，2010)。虽然SIT对糖代谢的影响只具有短期 效应，但是 SIT 可以作为一种降低II型糖尿病风险的训练手段被长期应用;在影响脂代谢方面，肥胖人群血清中总胆固醇、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白、甘油三酯没有显著性 变化(Whyte，2010)。但也有研究证实，健康人进行 SIT 后， 脂代谢有显著性改变，最后一次训练后60 h内的血浆低密 度脂蛋白浓度和总胆固醇浓度显著性降低(Sandvei， 2012)。训练效果出现差异的原因可能在于受试者生理机 能 不 同 ，梁 玉 等(2008)发 现 ，肥 胖 组 相 对 于 健 康 组 ，进 行 MICT 时的血清甘油三酯和游离脂肪酸浓度较低，呼吸交 换率和血糖浓度较高，因此，表明肥胖男性的生理机能较 差，对脂肪利用和分解能力较弱，所以运动对脂代谢的作 用在正常人中较明显。

SIT 除了对生理指标有改善外，对运动员的运动表现 和心理也有积极影响。在运动表现上，5 周的 SIT 可以改 善青少年冲浪者的重复冲刺划桨能力(Farley，2016)，4 周 基于自行车的 SIT 可以改善曲棍球运动员的冲刺能力(Naimo et al.，2015)，12次基于划船的SIT可以改善划船 运动员的运动表现(2 000 m计时赛成绩)(Stevens et al.， 2015)。在心理方面，研究表明，2 周的 SIT 可以改善注意 力控制能力(De Sousa et al.，2018);6 周的 SIT 对青少年足 球运动员的认知型焦虑、自信心、RPE等心理指标有显著 性改善(Selmi et al.，2018)。因此，SIT作为一种训练方式 普遍应用于运动员当中，可以改善运动员体能，减轻焦 虑 ，增 加 自 信 ，对 运 动 成 绩 有 积 极 影 响 。

5 SIT 的局限性

虽然 SIT 可以改善心血管功能、机体代谢能力、身体成分、运动成绩，降低慢性疾病的患病率，对生理和心理 都有积极性影响，但 SIT 并不适用于所有人群。由于 SIT 运动强度较大，对心脏负荷较大，危险系数较高，患有严 重的心血管疾病的人群不宜使用此种训练方式。轻度慢 性病患者应遵循医生的建议进行锻炼;对儿童或者青少 年训练人群来说，为了避免过量运动对机体产生的不良 反应，训练量应循序渐进。

6 总结与展望

SIT 作为 HIIT 的一种训练方式，可以改善心血管功能(增加心输出量、降低血压、降低安静心率等)，增加有氧 能力(增加 VO2max 、增加肌氧含量等)，增加无氧能力(增加 峰值功率和平均功率等)，改善身体成分(降低体脂含量、 减轻体重、增加去脂体重等)，改善物质代谢能力(改善糖 脂代谢能力等)以及对运动能力等有积极性的影响。与 MICT 相比，虽然运动时间较短但运动效果类似甚至优于 后者。影响 SIT 训练效果的因素有很多，比如 SIT 训练模 式:1)从运动时间上看，运动时间为10~30 s对VO2max、峰 值功率等指标有显著性改善;2)从间歇时间上看，运动 10 s、间歇时间为 1~4 min 对身体机能水平有积极性影响。除了可以改善 VO2max、峰值功率、平均功率等外，间歇 1 min 对改善 Wingate 功率自行车无氧测试中的最小功 率、降低疲劳指数有积极作用;间歇 80 s 可以改善机体的 耐力适应能力，因此应结合训练目的选择合适的间歇时 间;3)从冲刺次数上看，运动30 s，冲刺2~6次对机体的 有氧能力、无氧能力有显著性改善。虽然有研究探讨了 非经典 SIT 训练模式对机体影响，但是在 SIT 训练模式中 所应用的指标(运动时间、间歇时间、运动次数等)均不相 同，尚不能得出确定性结论。

目前针对不同运动方式的 SIT 研究尚少，未来的研究 应充分利用 SIT 的特点，探究基于其他运动项目的 SIT，观 察引起的生理反应、能量代谢以及对机体的影响，以便找 到既符合专项运动员，同时又可以普遍应用于大众健身 训练，对设备要求不高且易于实施的冲刺间歇训练。

参考文献:~略

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