男性士兵在高强度功能性训练中的激素反应和炎症反应

《Physiological Reports》：Hormonal and inflammatory responses to high-intensity functional training in male soldiers

本研究比较了高强度功能性训练（HIFT）与传统军事训练对127名男性新兵激素和炎症生物标志物的影响。结果显示，两组睾酮和睾酮/皮质醇比值均显著上升，皮质醇无变化，HIFT组性激素结合球蛋白（SHBG）升高，对照组胰岛素样生长因子1（IGF-1）升高，炎症标志物高敏C反应蛋白（hs-CRP）和白细胞介素6（IL-6）在两组中均下降，未观察到不良反应。HIFT在军事训练中安全有效，可提升体能和身体成分。

　　本研究探讨了高强度功能性训练（HIFT）在军事服役期间对士兵体内激素和炎症生物标志物反应的影响。研究对象为127名男性新兵，他们被分为实验组（EXP）和对照组（CON），分别接受结构化的HIFT训练和传统的军事体能训练。整个训练周期为19周，研究在训练开始前（PRE）、第10周（MID）和训练结束后（POST）三次采集血液样本，以测量血清睾酮、皮质醇、睾酮/皮质醇比值、胰岛素样生长因子1（IGF-1）、性激素结合球蛋白（SHBG）、高灵敏度C反应蛋白（hs-CRP）、白细胞介素6（IL-6）和肿瘤坏死因子α（TNF-α）等指标。同时，还对身体成分和体能表现进行了评估。研究结果显示，无论是实验组还是对照组，血清睾酮水平在训练周期内均显著上升，而皮质醇水平保持稳定。睾酮/皮质醇比值在两个组别中也都有所提高。IGF-1在对照组中显著增加，而SHBG则在实验组中有所上升。炎症生物标志物如hs-CRP和IL-6在两个组别中均出现下降趋势，而TNF-α在实验组中略有上升，但在对照组中保持不变。所有结果表明，HIFT在军事训练期间被良好地耐受，未出现不利的生物标志物反应。

军事训练对士兵的生理状态具有深远影响，因为其通常涉及高强度的身体活动、睡眠剥夺、能量不足以及心理压力等多重应激因素。这些应激因素可能对士兵的体能表现和健康状况造成不利影响。因此，在设计军事体能训练计划时，需要充分考虑训练负荷的总体影响。现有文献显示，军事训练期间测量的激素和炎症生物标志物的反应存在一定的差异，这些差异可能受到训练强度和持续时间的不同而影响。然而，目前仍缺乏对不同训练方式下生理反应的全面纵向数据，特别是在军事背景下的研究。为了更好地评估训练对士兵整体生理状态的影响，有必要深入理解这些反应。

睾酮、皮质醇和IGF-1等血清激素浓度是评估士兵在军事训练期间生理反应的重要指标。尽管静息状态下的这些激素水平可能无法完全反映生理应激或过度训练综合征，但它们能够提供关于身体合成和分解过程的线索，从而帮助评估士兵的整体生理准备状态。尤其是睾酮/皮质醇比值，已被认为是监测训练应激反应的有用生物标志物。SHBG作为一种结合性激素的蛋白质，也常被用于评估士兵体内生物可利用睾酮的水平，从而判断其合成潜力。Tanskanen等人（2011）发现，在12周的基本军事训练中，被判定为过度训练的士兵在整个训练期间SHBG水平较高，这表明SHBG可能在一定程度上反映了身体对训练的适应情况。

除了激素水平，炎症生物标志物也是监测士兵生理应激和恢复的重要指标。急性期蛋白如C反应蛋白（CRP）以及促炎性细胞因子如IL-6和TNF-α，通常会受到训练类型和强度的影响。这些生物标志物在训练最紧张的阶段往往会升高，反映出身体对物理应激的急性炎症反应。然而，军事训练往往涉及大量低强度活动，这已被证明可能对士兵体能的最优发展产生负面影响。因此，采用高强度训练方法可能是值得推荐的。本研究是之前报告（Helén等人，2023）中同一干预措施的延伸，其重点在于评估HIFT对激素和炎症生物标志物反应的影响及其与体能变化之间的关系，从而进一步拓展了之前的研究结论。

本研究的参与者为127名男性新兵，他们均接受了基础军事服务的体检，确认健康状况适合参与训练和研究。实验组和对照组分别由两个同时开始服务的连队组成，其中实验组64人，对照组63人。研究中没有应用额外的排除标准。在训练开始前、第10周和训练结束后，分别采集了血液样本，并测量了身体成分和体能表现。血液样本在采集后经过离心处理、分装、冷冻并运输至实验室进行分析。体能测试包括12分钟跑（评估有氧能力）和六项肌肉力量与爆发力测试，如坐姿最大等长力量测试、立定跳远等。这些测试的结果被转换为Z值并汇总，以生成一个综合的肌肉体能评分。

在统计分析方面，研究采用线性混合效应模型来评估组内和组间的变化。该模型允许所有可用数据被纳入分析，即使某些结果变量存在缺失值。对于偏态分布的变量，研究者采用了对数转换以满足正态分布假设。残差的正态性和方差同质性通过视觉检查进行诊断。对于残差存在问题的变量，结果也通过非参数曼-惠特尼U检验进行了验证。研究者还通过F检验（Satterthwaite方法）探讨了组别与时间的交互作用，并使用Tukey事后检验对组内不同时间点进行成对比较。此外，研究计算了各变量绝对变化之间的相关系数，以评估它们之间的关联性。所有数据分析均使用R（版本4.4.1）进行，结果以均值±标准差（SD）形式报告，显著性水平设定为p < 0.05。

研究结果显示，无论是实验组还是对照组，SHBG水平在训练前后均有所上升，而体脂和体重的变化与SHBG水平的变化呈负相关。在实验组中，SHBG的增加可能与体重下降有关，而在对照组中，SHBG的变化可能与体脂减少相关。IGF-1在对照组中显著增加，但在实验组中仅在中期有所升高，后期则恢复至基线水平。这可能与实验组在训练后期的高强度活动有关，例如在POST测量前进行的5天实弹训练，这可能导致了IGF-1的下降。然而，已有的研究表明，IGF-1在高强度军事训练后的恢复可能需要至少一周的时间。此外，身体成分的变化可能对IGF-1水平产生一定影响，但其具体机制尚未明确。

炎症生物标志物方面，hs-CRP和IL-6在两个组别中均出现下降趋势，且在所有测量点均保持在健康个体的正常范围内。相比之下，TNF-α在实验组中略有上升，但在对照组中保持稳定。这些结果表明，HIFT训练并未导致显著的炎症反应，反而可能有助于维持炎症水平的平衡。研究者认为，这种正向变化可能与身体成分的改善和整体体力活动的增加有关。然而，由于两个组别之间的炎症生物标志物变化无显著差异，这限制了对HIFT独立效应的解读。研究者指出，炎症反应可能不仅受训练强度影响，还与身体成分的变化密切相关。因此，即使在没有明显体重减轻的情况下，训练也可能对炎症水平产生积极影响。

此外，研究还发现体能表现的变化与部分生物标志物存在相关性。例如，在实验组中，12分钟跑的改善与睾酮/皮质醇比值和IGF-1的变化有关，而在对照组中，体能表现的改善则与SHBG和hs-CRP的变化相关。这些结果表明，训练诱导的生物标志物反应可能在一定程度上解释了体能的提升，但这种解释并不完全，因为体能表现的改善还可能受到其他因素的影响，如心理适应、营养摄入和睡眠质量等。

本研究的一个重要优势在于其在真实的军事训练环境中进行，这增强了研究结果的实际应用价值。此外，较长的训练周期有助于观察更持久的适应性变化，而体能测试与生物标志物分析的结合则提供了对训练反应的多维度评估。然而，研究也存在一些局限性。首先，研究结果可能无法推广到女性士兵或不同年龄段的士兵，因为本研究仅限于男性新兵。其次，由于无法控制或系统监测参与者的休闲时间活动、其他军事任务的训练负荷以及生活方式因素（如饮食、睡眠和压力），这些因素可能对结果产生影响。此外，组别分配是基于连队而非个体随机分组，这可能引入连队层面的混杂因素。最后，研究未能客观追踪训练强度和外部负荷，这可能影响对训练效果的全面评估。

综上所述，本研究的结果表明，HIFT在军事训练期间并未对血清激素或炎症生物标志物产生不利影响，因此可以推断其总体生理负荷并未超出合理范围。这一结论与我们之前的研究（Helén等人，2023）一致，其中HIFT被证明是一种有效且节省时间的提升士兵体能的方法。当前研究进一步支持了HIFT在军事训练中的可行性，因为它似乎在总体训练负荷下能够良好地被士兵接受，并且对激素和炎症反应的影响较为积极。然而，研究者也指出，这些结果可能不适用于训练要求更为严格的军事单位。为了在军事人群中制定最佳的体能训练策略，必须始终考虑并客观评估总体生理负荷。因此，HIFT可以作为军事训练的一部分推荐，前提是能够对整体训练负荷进行监测和评估。