Heavy-, Severe-, and Extreme-, but Not Moderate-Intensity Exercise Increase ˙Vo2max andThresholdsafter6wkofTraining
介绍：本研究评估了基于领域的个性化运动强度预设对最大摄氧量（˙VO2max）和亚最大阈值变化的影响。研究方法将 84 名年轻健康参与者（42 名女性，42 名男性）随机分配到 6 个年龄、性别和˙VO2max 匹配的小组（每组 14 人）。各组分别进行 1）中等强度（MOD）、2）较低强度（HVY1）和 3）较高强度（HVY2）的连续骑行；4）高强度间歇训练（HIIT）形式的重度(Severe)强度间歇骑行，或 5）冲刺间歇训练（SIT）形式的极限强度(Extreme)间歇骑行；或 6）对照组（CON）不进行锻炼。除 SIT 外，所有训练组都进行了工作匹配。训练参与者在 6 周内每周完成三次训练，并在干预前、干预中和干预后进行生理评估。结果：与CON（0.1 ± 1.2 mL-kg-1-min-1）时的˙VO2max（Δ ˙VO2max）变化相比，除 MOD（1.8 ± 2.7 mL-kg-1-min-1）外，所有训练组的˙VO2max（Δ ˙VO2max）均有显著提高（P < 0.05）。HIIT 的增幅最大（6.2 ± 2.8 mL-kg-1-min-1），其次分别是 HVY2（5.4 ± 2.3 mL-kg-1-min-1）、SIT（4.7 ± 2.3 mL-kg-1-min-1）和 HVY1（3.3 ± 2.4 mL-kg-1-min-1）。HVY1、HVY2、HIIT 和 SIT 的估计乳酸阈值（θLT）ΔPO 与 CON 相似，均大于 CON（P <0.05）。HIIT 在最大代谢稳定状态下产生的 ΔPO 最高，高于 CON、MOD 和 SIT ( P < 0.05)。结论本研究表明：i）运动强度是决定˙VO2max和亚极限阈值变化的关键因素；ii）基于运动强度域的处方可为不同个体提供同质代谢刺激。
引言
强度是运动训练的关键组成部分，可通过改变运动速度或输出功率（PO）来调节。随着这些规定变量的增加，肌肉对强加的能量需求的代谢反应会发生变化，从而改变肌肉内关键代谢物（如二磷酸腺苷、无机磷酸、乳酸、质子）的浓度，这决定了肌肉内的代谢紊乱（1-5）。代谢紊乱的程度直接关系到信号通路的上调，而信号通路负责对运动训练做出适应性反应，从而提高有氧能力和功能（6）。因此，有效的运动处方应遵循一个框架，该框架可准确预测任何个体针对特定代谢紊乱的运动速度或运动强度。然而，最常用的耐力运动强度处方方法并不能保证这种准确性（7-9）。
在研究和临床实践中，运动强度处方通常基于各种变量的最大值百分比，例如摄氧量（˙VO2max）、心率（HRmax）、其储备当量或在任务失败的增量测试中达到的峰值工作率。这种方法被广泛应用于运动科学领域，为体育锻炼指南、临床实践和研究设计提供信息，以分配运动训练目标，并阐明耐力运动训练强度对最大和次最大变量的影响（10-12）。这种分类系统的目的是使不同体能的个体之间的强度正常化。一个关键的假设是，将相对强度规定为最大值的一部分将在不同个体的肌肉内引起共同的代谢失衡。然而，在˙VO2max（和 HRmax）的固定百分比下，个体间对急性运动的代谢和生理反应存在差异，这驳斥了这一假设，凸显出运动处方方式需要进行范式转变（7-9）。
由于这种分类系统没有考虑运动阈值及其所划分的运动强度域（13-16），因此在潜在的代谢紊乱（以及代谢和生理反应）方面会出现个体间差异。具体来说，这些强度域包括中等强度域（即低于乳酸阈值）、大强度(Heavy)域（即介于乳酸阈值和最大代谢稳态之间）、严重强度域和极限强度(Extreme)域（即高于最大代谢稳态）（3,17,18）。在每个领域内的运动都会引起独特的 ˙VO2 反应，表明肌肉新陈代谢的反应方式发生了不同的变化，以满足运动的能量需求（3,18）。
虽然每个领域内的新陈代谢反应在个体之间是一致的，但划分其界限的阈值的具体位置却因人而异。例如，在相同的最大值百分比下，不同的人可能在两个甚至三个不同的运动强度域中运动，因为LT和MMSS的相对位置分别在~45%至75%˙VO2max和~65%至95%˙VO2max之间（13）。因此，以最大值的特定百分比进行运动并不能保证特定领域的运动或均匀的代谢紊乱（13,16）。这使得以往许多使用最大反应百分比来制定运动处方的运动训练研究的解释变得复杂，因为每次训练引起的新陈代谢紊乱都会对急性反应和慢性适应产生不利影响（6,7,9,13）。例如，训练反应性的异质性在很大程度上与遗传有关（19）；然而，只有在耐力运动训练干预中个体间的运动强度保持一致时，才能评估遗传对这种变异性的贡献。
最大值百分比法在运动处方中的局限性已被充分证明（3），但只有一些研究采用了其他个性化方法（即考虑通气/乳酸阈值（20-24）），只有少数研究尝试在运动训练干预中应用基于领域的框架（25,26）。然而，这些研究采用的方法容易导致领域分类错误（例如，根据心率分配强度[13,27]和/或在根据增量测试规定恒定做功率运动时不进行校正[28,29]），或者只比较了两个而非全部四个运动强度领域的适应性，而未将对照组包括在内（25,26）。因此，本研究旨在通过个体化、基于领域的运动处方，评估运动强度对˙VO2max 和亚最大阈值的影响。我们假设，特定领域的运动处方将引起˙VO2max 和运动强度领域阈值的强度依赖性增加。
方法
受试者
99 名健康的年轻女性（49 人）和男性（50 人）在完成体育锻炼准备程度问卷调查并经认证的运动生理学家批准后，自愿提供书面知情同意书参与研究。其中 15 名参与者因疾病/受伤（5 人）、COVID-19 相关预防措施（4 人）或其他个人原因（6 人）而无法完成研究。84名参与者（42名女性，42名男性）完成了研究。参与者包括久坐不动者（即不经常参加体育锻炼和/或未达到体育锻炼指南要求）和休闲活动者（即报告的非结构性体育锻炼<3天-周-1）。参与者按 1:6 的比例随机分为对照组（CON）（n = 14）或五个自行车运动训练干预组（n = 70）。本研究的所有程序均已获得卡尔加里大学联合健康研究伦理委员会的批准。本研究提供的数据是一项名为 "修改运动指南方法（MEGA）"的随机训练研究的一部分，该研究旨在调查特定领域运动强度处方对一系列生理变量的影响。这是 MEGA 研究结果的首次报告。
设备
在测试过程中，使用代谢车和混合室（Quark CPET；COSMED，意大利罗马）连续测量气体交换和通气变量。顺磁红外分析仪和非色散红外分析仪分别在混合室连续测量氧气（O2）和二氧化碳（CO2）的浓度。混合室入口处的双向数字涡轮（阻力：<0.6 cm H2O-L-1-s-1，14 L-s-1）对排气量进行监测。参与者佩戴面罩，面罩通过一个特殊的连接器与一个非再呼吸阀相连。非再呼吸阀的呼气端连接着一根大口径软管，该软管与元曲车相连。气体交换和通气变量以 10 秒为时间间隔进行计算。每次测试前，根据制造商的建议，使用已知浓度（16% O2 和 4% CO2）的压缩气瓶和 3 L 容量注射器进行气体和流量校准。在测试和训练过程中，还对心率（HR）进行了连续监测（Garmin，芝加哥，伊利诺斯州）。通过针刺手指获得的毛细血管血液样本用于测量血乳酸浓度（[La-]）（Biosen C-Line；EKF Diagnostics，德国巴勒本）。
所有测试和训练课程（除短跑间歇训练（SIT）外）均使用配有定制可调自行车架的 Tacx NEO 智能训练器（Garmin）进行。使用标签和 Golden Cheetah 软件（3.4 版；https://www.goldencheetah.org/）来控制训练方案。其中一台 NEO 智能训练器和车架被指定为测试用测力计，其他测力计仅用于训练。每位参与者都被分配到一个训练站，并在整个研究过程中保持一致。在使用 NEO 系统进行的所有训练和测试中，参与者都被要求将自己喜欢的速度保持在 70 至 95 rpm 之间。SIT是在电磁制动自行车计（Velotron；RacerMate，西雅图，华盛顿州）上使用Win-gate v1.0软件（Racermate）进行的。
实验时间表和规程
参与研究的时间约为 11.5 周，如图 1 所示。测试阶段分别在两个为期 3 周的训练阶段（共 6 周）之前（PRE）、之间（MID）和之后（POST）进行。中期测试用于监测和调整运动训练强度（这些数据未预先提供）。每个测试阶段包括一次斜坡递增最大训练和 2-3 次测定 MMSS 的训练。每位参与者在前期、中期和后期进行测试的时间保持一致（±1 小时）。˙VO2max与第一次MMSS测试之间至少相隔24小时，而随后的MMSS测试则相隔48-72小时。
图1——研究时间表，包括训练前、训练中和训练后的测试期，以及两个为期三周的锻炼训练。
最大运动量。在任务失败前进行自行车斜坡递增测试（女性，20 W-min-1；男性，25 W-min-1），以测量˙VO2max、HRmax、峰值功率输出（PPO）、估计LT（θLT）和呼吸补偿点（RCP）。在进行斜坡递增测试之前，先进行 8 分钟的中度阶梯过渡，根据个人情况从 30 W 的基线（3 分钟）过渡到 60-80 W。然后，在休息 3 分钟后，参与者以 30 瓦的功率进行 4 分钟的基线测试，然后开始斜坡部分的测试，并一直持续到任务失败。任务失败的定义是，尽管有强烈的口头鼓励，但参与者仍无法继续骑行，或速度连续 5 秒钟以上低于 65 rpm。经过短暂的恢复期（约 7-10 分钟）后，参与者进行恒定工作速率试验，包括在 30 W 下进行 2 分钟的基线试验，然后方波阶跃过渡到约 80%-85% 的 PPO，直至自愿力竭。该试验用于诱导最大反应，是 MEGA 试验的一个单独目的，在此未作报道。血液乳酸（[La-]）样本在斜坡递增试验和约80%-85% PPO 试验结束后立即采集。
MMSS 课程。为了确定与 MMSS 相关的 PO 值，参与者完成了 2-3 次恒定 PO 值运动试验。每次试验以 30 W 的功率骑行 4 分钟为基线，然后将 PO 值瞬间增加到预定 PO 值，持续 30 分钟。在这些试验中，每隔 5 分钟测量一次[La-]，并连续测量˙VO2。根据测量的 RCP（30）使用预测方程确定初始试验的 PO，并根据[La-]和˙VO2 的反应增减随后试验的 PO。血液[La-]样本一式两份或一式三份，从基线开始，每隔 5 分钟采集一次。第 15 分钟和第 30 分钟采集一式三份样本。每个时间点用两个可用样本的平均值或一式三份中最接近的两个样本的平均值表示。根据之前的定义（31），MMSS 是在第 15 分钟和第 30 分钟之间[La-]和˙VO2 均达到稳定反应的最高 PO 值。为尽量减少测量 MMSS时 PO 的误差，试验之间的 PO 差值为 5%。
运动训练处方
两个运动训练阶段的持续时间均为 3 周，每周训练 3 次，每个阶段共训练 9 次，计划结束时共训练 18 次。运动训练从周一到周六进行，要求参与者在两次训练之间至少有 24 小时的恢复期，每周至少有一次 48 小时的休息期（即不允许连续训练 3 天）。所有干预组的训练坚持率为 98% ± 5%。五种骑行运动条件的强度分别为：i) 中等强度域（MOD）的恒定PO；ii) 大强度(Heavy)域下边界（HVY1）的恒定PO；iii) 大强度(Heavy)主边界（HVY2）的恒定PO；iv) 大强度(Heavy)域的高强度间歇训练（HIIT）；v) 以及极端强度域的SIT。
MOD 组在 θLT 时以 90% 的运动量进行了 50 分钟的自行车运动，选择这个时间长度是为了让该组符合针对旨在增加运动量和/或保持健康的个人而制定的体育锻炼指南，而不是为了运动成绩而进行训练（11）。HVY1 组在 θLT 时以 110% 的运动量持续约 41 分钟，HVY2 组在 MMSS 时以 100% 的运动量持续约 30 分钟。HIIT 组进行了五到六次间歇，每次持续 4 分钟，中间休息 3 分钟。工作和休息阶段的 PO 值分别相当于 MMSS 的 ≥120% 和 MMSS 的 ~30%，这两个阶段都包含在工作计算中。HVY1、HVY2 和 HIIT 的总功目标分别与每位参与者 MOD 的总功相匹配（即在 θLT 时以 90% 的 PO 骑50 分钟）。MOD 组、HVY1 组、HVY2 组和 HIIT 组都在θLT 的 55% 时进行了标准化的 2 分钟基线运动。SIT 包括最多 6 次、每次 30 秒的最大全力冲刺，冲刺过程中不使用固定阻力（0.06-0.075 kg-kg-1（体重））的起搏策略，冲刺间隔为 4.5 分钟的无负荷骑行（最多 20瓦）或休息。SIT 热身包括以 50 瓦功率骑车 10 分钟，在热身的后半段穿插三次 3 秒钟的练习冲刺。SIT 组的参与者从三次短跑开始。每节课的冲刺次数逐渐增加，每周至少一次，直到第4 周完成六次冲刺。
数据分析
每位参与者的原始通气和气体交换数据由两位专家独立评估，以确定与 θLT 和 RCP 相对应的˙VO2。如果意见分歧大于 100 mL-min-1，则由两位专家共同重新评估，直到达成一致。θLT和RCP的确定方法详见其他文献（32）。简而言之，θLT 被确定为 i) 二氧 化碳生成量（˙VCO2）开始与˙VO2 不成比例地增加的时间点、iii) ˙VCO2 的通气当量（˙E/˙VCO2）和呼出二氧化碳分压（PECO2）保持稳定 (33)。等碳缓冲一段时间后，PECO2 出现系统性下降时，即为 RCP（34）。通过˙E 与˙VO2 的第二个断点，并检查˙E/˙VCO2 与˙VO2 的关系以及˙VO2 的通气当量（˙E/˙VO2）与˙VO2 的关系，可以确认 RCP。
首先过滤˙VO2 数据，去除与局部平均值相差 3 SD 的异常点，然后逐秒线性插值。˙VO2平均再反应时间是使用斜坡递增测试前进行的中度阶跃过渡计算得出的，正如之前所描述的那样（35）。简言之，从斜坡开始到确定的θLT，对斜坡递增试验˙VO2 数据进行线性拟合。然后，将中等阶跃过渡的 ˙VO2 （最后 2 分钟的平均值）叠加到斜坡的 ˙VO2 与 PO 的关系上。然后将斜坡线性拟合过程中确定的横座标对应的 PO 与中度阶跃过渡的横座标的差值转换为时间，再将其用于将斜坡递增的 ˙VO2与相应的 PO 对齐，从而确定 θLT 处的 PO。˙VO2max 被定义为在斜坡递增试验或恒定工作速率试验中达到的最高 20 秒滚动平均值。
统计资料
数据以平均值 ± SD 表示。所有因变量的分布均符合标准。采用双向混合方差分析来比较时间（PRE vs POST）和组别（CON、MOD、HVY1、HVY2、HIIT vs SIT）对相关变量的影响。多重比较之间的显著性通过 Tukey's 事后检验进行确认。效应大小以部分等方（partial η2）的形式报告，其中 0.01、0.06 和 0.14 的值分别对应于小效应、中效应和大效应（36）。进行了单因素方差分析，以比较对照组和干预组的基线特征，并比较各组在 POST 时的 delta 变化。组间比较采用 Tukey 后验法。计算了对照组˙VO2max 的Δ(Δ)增量平均值的 95% 置信区间 (CI)。使用 SPSS Statistics v. 26.0 (SPSS; IBM, Chicago, IL) 进行统计分析。
结果
在 PRE 时，各组在年龄（P =0.91）、身高（P =0.75）和体重（P =0.90；表 1）方面均匀匹配。此外，˙VO2max（P = 0.87）和 PPO（P = 0.87）以及θLT（P = 0.67）、MMSS（P = 0.79）时的˙VO2 值或其相应的 PO 值（θLT 为 P = 0.62，MMSS 为 P = 0.75；见表 2）均无组间差异。
表 1.参与者特征。
表 2.运动前和运动后的最大和次最大生理变量。
与 PRE 相比，所有组的体质量在 POST 时均保持不变（F(5,78) = (1.70, P =0.145,η2 =0.10, 0.00-0.16); 表 1）。在 CON 组中，任何测量结果都没有前后变化。除 CON 组外，所有前运动训练组的˙VO2max（F(5,78) = (13.78,P<0.001,η2 = 0.47, 0.30-0.54））、PPO（F(5,78) = (5.59,P<0.001,η2 = 0.57, 0.42-0.64））和斜坡增加持续时间（F(5,78) = (25.04,P<0.001,η2 = 0.62 (0.48-0.68); 表 2）。在比较˙VO2max 的Δ增量时，除 MOD 外，所有训练组与 CON 相比都有显著增加（P < 0.05；图 2）。HIIT 训练对˙VO2max 的Δ增幅最大，其次分别是 HVY2、SIT 和 HVY1。HIIT、HVY2 和 SIT 的 Δ ˙VO2max 升幅明显高于 MOD。此外，HIIT 比 HVY1 的˙VO2max 增加幅度更大（P <0.05）。与 CON 相比，所有干预组的 PPO 和斜坡增加持续时间的增加幅度都很大（P <0.05）。与 MOD 和 SIT 相比，HVY2 使 PPO 和斜坡增加持续时间的Δ增大（P <0.05）。
图 2-训练 6 周后，POST 时˙VO2max 的个体Δ (Δ)变化，按各组内反应的大小顺序排列。CON，无训练对照组（n = 14；7 名女性）；MOD，中等强度领域训练（n = 14；7 名女性）；HVY1，大强度(Heavy)领域训练的下限（n = 14；7 名女性）；HVY2，大强度(Heavy)领域训练的上边界（n=14；7 名女性）；HIIT，大强度(Heavy)领域的高强度间歇训练（n=14；7 名女性）；SIT，极高强度领域的短跑间歇训练（n=14；7 名女性）。水平虚线表示 CON 的 95% 置信区间上限。统计意义基于组间值：+与CON显著不同，*与MOD显著不同，^与HVY1显著不同。
将各干预组的干预前值与干预后值进行比较，θLT 时的˙VO2 和 PO 分别增加（F(5,78) = (5.59, P <0.001,η2 = 0.26, 0.09-0.35) 和 F(5,78) = (6.32, P <0.001,η2 = 0.29, 0.12-0.38) ，MMSS 时的˙VO2 和 PO 也分别增加（F(5,78) = (3.83, P =0.004, η2 = 0.04-0.38) 。表 2；图 3A、B）一样，MMSS 的˙VO2 和 PO 分别为（F(5,78) = (3.83, P =0.004, η2 = 0.20, 0.04-0.28) 和 F(5,78) = (14.85, P <0.001,η2 = 0.49, 0.32-0.56) 。）除了 MOD 与 CON 相比没有显著的 Δ 增加外，所有组别在 θLT 时的 V˙ O2 和 PO 与 CON 相比都有类似的 Δ增加（P < 0.05）。HIIT 和 SIT 在 MMSS 时产生的 V˙ O2 Δ 升幅最大，高于 CON（P＜0.05）。MOD 组、HVY1 组和 HVY2 组在 MMSS 时的 V˙ O2 变化与 CON 组没有差异（P > 0.05）。除 MOD 组外，其他各组在 MMSS 时的 PO 增幅均大于 CON 组（P < 0.05）。HIIT 在 MMSS 时的 PO 升幅最大，高于 MOD 和 SIT（P <0.05），其次分别是 HVY2、HVY1 和 SIT。
图 3-训练 6 周后，POST 时估计低强度（θLT）（A）和 MMSS（B）PO 的个体δ（Δ）变化，按各组内反应的大小顺序排列。CON，无训练对照组（n = 14；7 名女性）；MOD，中等强度的主要训练（n = 14；7 名女性）；HVY1，大强度(Heavy)领域训练的下限（n = 14；7 名女性）；HVY2，大强度(Heavy)领域训练的上限（n=14；7 名女性）；HIIT，大强度(Heavy)领域的高强度间歇训练（n=14；7 名男性）；SIT，极端强度领域的短跑间歇训练（n=14；7 名女性）。统计意义基于组别值：+ 与 CON 显著不同，* 与 MOD 显著不同，# 与 SIT 显著不同。
图 4 显示了在 MMSS 和高于 MMSS 5%的恒定负荷试验中，能够在高于 MMSS 5%的试验中完成至少 20 分钟的参与者的˙VO2 和[La-]值。
图 4-在被确定为 MMSS 及以上（+5%）的恒定负荷试验期间的摄氧量（˙VO2）和血乳酸（[La-]）值。所示数据为能够完成至少 20 分钟 MMSS 以上 5%试验的参与者（n =53）的平均值 ± SD。
讨论
这是第一项应用运动强度域框架研究有氧运动训练对˙VO2max、θLT和MMSS的强度域特异性影响的研究。五组 14 名参与者分别完成了为期 6 周的中度（MOD）或重度(Severe)强度域（HVY1 和 HVY2）的低强度或高强度恒定有氧运动训练，或重度(Severe)或极限强度(Extreme)强度域的 HIIT 或 SIT 形式的间歇训练。对 MOD、HVY1、HVY2 和 HIIT 进行了工作匹配，并比较了特定领域训练组与非运动训练对照组（CON）之间在训练前与训练后的差异。新发现是：i）MOD 引起的 θLT、MMSS 和 ˙VO2max 的Δ 增幅并不比 CON 大；ii）除 SIT 外，˙VO2max 的Δ 变化与强度领域有关，在重型领域内强度逐渐增大会导致 ˙VO2max 的增大，而 HIIT 引起的变化最大；和 iii)在评估θLT 和 MMSS 的变化时，这种强度域依赖性不那么明显，而且不适用于极端强度域（即......）。e.,在 SIT 中并不明显）。此外，θLT 以上的运动训练强度会导致不能产生大于 CON 中 95% CI 的 Δ ˙VO2max 的人数大幅减少或消失。总之，这些数据表明，在研究强度对耐力运动训练最大反应适应性的影响时，利用生理上确定的分界点控制代谢刺激至关重要。此外，这些数据还表明，在群体和个体水平上，可能需要一个小强度的刺激来激发˙VO2max 和亚最大阈值的改善。
VO2max 反应。这项研究的新颖之处在于，其设计有助于深入了解运动强度不同及其在代谢紊乱方面的已知差异对最大和次最大有氧体能/表现变化的影响。之所以能做到这一点，是因为精确的运动强度规定确保了每个强度领域都有一个干预组（即 MOD、HVY1、HVY2、HIIT 和 SIT），而且除 SIT 外，总运动量是匹配的。在这方面，一个重要发现是，虽然 MOD 在运动训练后（训练前到训练后）引起了˙VO2max 平均小幅但显著的增加，但这种增加的幅度（即Δ增加）与 CON 相比并不显著。换句话说，MOD 后˙VO2max 的总体增加幅度没有超过 CON 中观察到的变化，因此不能被视为 "真正的改善"。相反，与 CON 相比，所有其他组的 Δ ˙VO2max 均显著增加。这些结果值得强调，因为它们驳斥了人们普遍接受的假设，即任何运动强度都能导致体能改善，尤其是在评估以前未受过训练的参与者的变化时（37）。
造成这种差异的一个潜在原因可能是，与之前的研究相比，本研究对运动强度进行了精确的估算。具体而言，对于中等强度运动训练的定义存在明显的误解/分歧，而中等强度运动训练是高强度或冲刺阶段训练的常见对比组（38,39）。例如，中等强度通常被规定为˙VO2max 或 HRmax 的 60%-75%；然而，鉴于˙VO2max 或 HRmax 值的百分比已被证明可将不同的参与者置于不同的运动强度范围内（13），因此，使用这种方法，很可能至少有一部分参与者会被规定进行大强度(Heavy)运动。这一点很重要，因为本研究表明，与真正的亚θLT中等强度运动相比，大强度(Heavy)运动会产生不同程度的适应性。我们的研究小组最近强调了使用这些基于最大再反应百分比的方法的局限性（13,15）。误差的另一个来源是在提及中等强度运动时使用的分类方法不同。例如，在本研究中，中等强度被定义为低于惠普（Whipp）最初提出的θLT（3），而其他人则认为中等强度接近运动的临界强度（40），或者仅仅是任何可以长时间持续的运动强度。这种定义和/或术语上的不一致影响了我们确定哪种运动强度最有利于提高心肺功能的能力。这一问题最近也被强调为制定体育活动和运动处方指南时需要考虑的一个重要因素（41）。
本研究的结果还表明，与工作相匹配组的最高运动强度（即重度(Severe)强度域的 HIIT）对˙VO2max 的改善最大，这与之前比较 HIIT 与持续 "中等强度 "训练的研究结果一致（22,25）。此外，研究结果表明，˙VO2max 的提高取决于强度域，因为在总功匹配的情况下，随着强度域的逐渐增加，Δ 的提高幅度更大。
重要的是，这项研究还表明，如果规定的运动强度高于θLT，几乎所有参与者都会对干预措施表现出积极的反应。例如，在 HVY1、HVY2、HIIT 和 SIT 中，56 名参与者中只有 1 人的Δ˙VO2max 低于 CON 的 95% CI 上限，而在 MOD 中，14 名参与者中有 5 人的Δ˙VO2max 低于 CON 的 95% CI 上限（见图 2）。因此，虽然遗传特征被认为在运动训练的异质性适应中起着主导作用（19），但用于支持这种结论的处方方法（即与干预前测试的 55% 和 75% ˙VO2max 相关的心率）并没有在个体水平上精确控制运动强度。考虑到这一问题以及本研究的结果，运动强度很可能是导致个体对训练反应差异的关键因素。因此，基于强度域框架的运动处方的实施将有助于消除非统一形式的运动强度处方这一混杂变量，从而减少个体训练反应的异质性，并使遗传因素的真实大小得以揭示。
尽管运动强度最高，但 SIT 训练并没有产生最大的 Δ ˙VO2max。相反，与 HVY1 相似，SIT 带来的改善明显大于 CON，但与 MOD 没有显著差异。这可能与运动持续时间有关。虽然我们可以假设 SIT 所产生的急性代谢扰动的程度与 HIIT 接近（42），但 SIT 的刺激持续时间（即1.5-3 分钟的短跑）可能还不够长，不足以引起与 HIIT 或 HVY2 相媲美的运动训练诱导适应（26）。这一点很重要，因为间歇训练和持续训练的比较（即系统综述和荟萃分析）通常会将HIIT和SIT的结果合并在一起（43）；然而，根据我们的研究结果，考虑到HIIT只在高强度领域进行，而SIT纯粹是极限强度(Extreme)领域的运动，因此应放弃HIIT和SIT相似的假设。在这些条件下，在极限强度(Extreme)范围内达到并维持˙VO2max 的潜力是有限的，这可能是 SIT 与 HIIT 相比在提高˙VO2max 方面效果较差的原因（17）。这项研究表明，尽管 SIT 的运动量低得多，但它仍能提高˙VO2max。
尽管所有组别（SIT 组除外）的总运动量相同，但与 CON 组相比，尽管 MOD 组达到了 150 分钟-周-1 的中等强度运动量，但它是˙VO2max没有显著增加的唯一组别。这表明，要使˙VO2max 发生有意义的整体变化，至少对本文研究的人群而言，需要一个最低强度的刺激，而这种变化超过了非运动对照组的测量变异性。这与罗斯等人（44）之前的研究结论一致，即达到指南推荐的最低运动量（即时间）和运动强度可能不足以改善心肺功能。有趣的是，本研究中的其他干预组在所有变量上都有显著改善，每周总运动时间较低，分别为~120 分钟（HVY1）、~90 分钟（HVY2）、~60-72 分钟（HIIT，不包括低强度恢复）和~18 分钟（SIT）。这表明，与 "中等 "强度运动的指南相比，"剧烈 "强度运动的指南可能更适合改善心肺功能。此外，从运动处方的角度来看，MOD和 HVY1 的差异并不大，两者分别比 θLT 低和高出约 10%。然而，尽管差异很小，但与 CON 相比，只有 HVY1 能显著提高˙VO2max Δ。这一结果与之前的研究相似，研究表明，与对照组相比，运动训练干预后进行θLT以上的耐力训练可显著提高˙VO2max值，而进行θLT 以下的耐力训练则不会（45）。总之，这些结果凸显了运动强度对提高˙VO2max 的关键作用，并再次证明了这样一个观点，即对于久坐不动和/或从事娱乐活动的人来说，可能需要超过θLT 的运动强度才能使˙VO2max 得到有意义的、持续的提高。
阈值反应。与˙VO2max 相似，所有干预组在 θLT 和 MMSS 时的˙VO2 和 PO 都存在 PREtoPOST 差异。然而，与 CON 相比，所有组在θLT 以上运动时的˙VO2 和θLT 时的 PO 都有类似的 Δ 增加，而 MOD 没有显著增加。这进一步支持了最大阈值和亚最大阈值改善所需的最小强度刺激这一概念。此外，这些结果表明，对于像θLT 这样的亚极限变量，一旦提供了一定的强度水平（即高于θLT 的训练），强度的进一步增加不会导致幅度逐渐增大。虽然θLT 的提高是一种有益的亚极限适应，可能对以前未受过训练的年轻和年长参与者和/或临床人群具有重要的功能影响，但θLT 的提高可能会达到上限，而不会伴随˙VO2max 的提高。换句话说，发生θLT 的最大氧饱和度百分比（在未经训练/中等程度训练的个体中，通常约为˙VO2max 的 55%-65% (13,46)）可能不会持续增加，超过最大反应的某个正常范围。
MMSS时的PO值是一个重要的结果，因为它代表了氧化代谢能够最完全支持任务的最高工作速率。在评估 MMSS 时的 PO 时，与 CON 相比，MOD 是唯一没有显示出显著 Δ 增加的组别。相反，与 CON 相比，HVY1、HVY2 和 SIT 产生了类似的 Δ 增加，而 HIIT 产生了最大的 Δ 增加。这一结果进一步证明了需要最小强度的刺激来提高˙VO2max 和亚极限阈值的观点。此外，这些数据还证明，与 θLT 不同，适当控制新陈代谢紊乱的较高运动强度可使 MMSS 的 Δ 增加更大，正如在 HIIT 中观察到的那样；然而，强度本身可能不是决定因素，因为强度最高的 SIT 并未产生最大的 Δ 变化。相反，HIIT 的强度高，持续时间长（即暴露于刺激的时间更长），这可能是该组在 MMSS时引起 PO 最大增加，而其他组（除 MOD 外）变化相似的原因。最后，值得注意的是，本研究的结果表明，HIIT 不仅具有最大的改善幅度，而且在所有测量变量方面都有改善，而其他训练组则没有。
实际应用。与对照组相比，本研究首次证明了针对特定领域（即代谢紊乱）的运动强度对˙VO2max 和亚最大阈值变化的作用。研究人员/专业人士应利用本研究的结果更好地调整他们的运动训练干预措施，团体/组织也应利用本研究的结果制定更多循证、个性化的体育活动/运动处方指南，这些指南应考虑到利用强度域框架准确制定运动强度处方的重要性和意义。重要的是，尽管这些结果和解释来自健康的年轻人，但我们有理由相信，类似的结果也会出现在临床和老年人群中。这是因为目前针对老年人和临床人群的处方指南与用于健康年轻人的方法存在相同的缺点（47）。例如，在心脏康复计划中，经常发现有氧健身的训练增幅非常低（48），这可能就是这些缺陷的原因。因此，目前的研究指出，应重新考虑规定运动强度以改善心血管健康的方式，并建议使用运动强度域模式，因为该模式可为不同个体提供更统一的代谢干扰，是实现这一目标的更有效工具。事实上，我们最近曾强调，当运动处方以中等或高强度的活动为基础时，处于体能水平下限和上限范围的参与者更有可能分别被低估和高估特定活动的代谢干扰（15）。
实验考虑因素。本研究的主要目的是比较对特定领域运动强度的训练反应。训练计划的设计是为了模仿常见的有氧运动训练和体育锻炼指南，这些指南通常建议每周进行 150 分钟的 "中等强度到高强度 "锻炼。重要的是，这些指导原则是针对那些目前尚未达到这些目标，并将从有氧健身改善中受益的人制定的。从实用的角度来看，这些研究结果有助于为这些人群的运动训练策略提供参考，但并不一定适用于那些每周进行 5 次以上竞技训练的人群，因为在这些人群中，周期化、恢复和多强度训练是重要的考虑因素。除 SIT 外，所有运动训练组的工作量都与 MOD 相当，但也有其他归一化方法，包括训练冲量（TRIMP）或训练压力评分（TSS）。我们倾向于我们的方法，因为 TRIMP 基于已知的心率反应，即使是相同的运动负荷，心率反应每天也会不同。此外，TSS的计算只使用一个阈值（即以功能阈功率作为大强度(Heavy)域的上边界），这本身就存在降低准确性的局限性。其他确定训练负荷的方法存在的一些问题已在其他地方讨论过（49）。鉴于采用的是每组单一强度的方法，我们认为在个体水平上进行工作匹配更为合适，因为我们能够考虑两个阈值（即θLT 和 MMSS）的位置。
尽管目前已有新的基于实验室的方法，能以相对省时、省钱的方式高精度地确定强度域的分界线（50,51），但在非实验室环境中确定θLT和 MMSS 是一项艰巨的任务。然而，我们的研究结果表明，在每周运动次数有限且需要最大限度提高有氧健身能力的情况下，尝试确定运动强度将有助于为运动处方提供参考。在这方面，未来的工作应探索如何结合无需设备的简单工具（如感知用力评分、谈话测试等）或使用相对容易获得的可穿戴技术（如心率变异性、近红外光谱和/或呼吸频率衍生阈值等），以获得实际环境中基于运动强度领域的运动处方的近似值。
结 论
这项研究的结果凸显了基于运动强度域的处方对于控制代谢紊乱和为不同个体提供同质刺激的极端重要性。研究表明，在运动强度域内进行的活动是确定运动训练计划后˙VO2max 和亚极限阈值变化的关键，而且可能存在产生这些变化所需的最小运动强度。此外，研究还表明，在重度(Severe)强度范围内进行的 HIIT 在改善所有测量变量方面最为有效。我们认为，目前常用的运动强度预设方法已不再合理，需要考虑不同强度域所产生的代谢紊乱差异，以最大限度地提高训练的积极适应性。需要进行范式转变，以制定包含运动强度域的最新体育活动和运动处方方法和指南。
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