2.1  实验动物数量分析  实验选用大鼠28只，分为2组，实验过程无脱失，全部进入结果分析。

2.2  高强度间歇训练对增龄大鼠VO_{2 max}的影响  由表4和图3可知，随着年龄从29周龄增长至45周龄，安静对照组大鼠VO_{2 max}呈下降-上升-再下降趋势。安静对照组大鼠在第33，35，37，41，43和45周龄时的VO_{2 max}均显著低于第29周龄的基础水平(P < 0.01)。与29周龄时相比，安静对照组大鼠在第45周龄时的VO_{2 max}降低幅度已达到47.7%(P < 0.01)。

与29周龄时相比，高强度间歇训练组大鼠在增龄过程中VO_{2 max}下降幅度均比安静对照组小，35，37，39周龄时下降幅度较安静对照组低且有非常显著性差异(P < 0.01)，45周龄时显著低于安静对照组(P < 0.05)。

在高强度间歇训练的干预下，高强度间歇训练组大鼠VO_{2 max}随增龄的进程同样呈现出与安静对照组相似的波动趋势，但降低幅度较安静对照组低。从训练8周开始，高强度间歇训练组大鼠VO_{2 max}呈现出高于安静对照组的趋势。训练10周和16周后，高强度间歇训练组大鼠VO_{2 max}较安静对照组分别高13.9%(P < 0.05)和23.3%(P < 0.01)。

2.3  高强度间歇训练对增龄大鼠最大跑速的影响  由表5和图4可知，安静对照组大鼠在增龄过程中最大跑速也呈现上升之后在下降的波动趋势。45周龄时，安静对照组大鼠最大跑速较第29周时降低了9.9%，但在整个波动变化过程均未出现统计学差异。

高强度间歇训练组大鼠在增龄过程中的最大跑速表现为先增加后降低的波动趋势。45周龄时，高强度间歇训练组大鼠最大跑速较第29周龄时升高了8.4%。而在整个波动过程中，最大跑速较基础值升高的最大幅度达到33.9%(第37周龄)。

在高强度间歇训练的干预下，高强度间歇训练组大鼠最大跑速整体高于安静对照组，这种变化在训练4周和8周时具有明显的统计学差异。高强度间歇训练组大鼠最大跑速在干预4周和8周时较安静对照组分别提高了17.9%(P < 0.05)和23.5%(P < 0.01)。

2.4  VO_{2 max}与最大跑速相关性分析  安静对照组和高强度间歇训练组大鼠VO_{2 max}与最大跑速(V)的相对值呈正相关，安静对照组大鼠最大跑速与VO_{2 max}呈相关性为(r=0.46，P < 0.01)；高强度间歇训练组大鼠最大跑速与VO_{2 max}相关性为(r=0.37，P < 0.05)。

心肺耐力是体质健康的核心要素^[1]。最大摄氧量(maximal oxygen uptake，VO_{2 max})是评定心肺耐力及运动能力最直接有效的客观指标。随着年龄的不断增长，机体心肺耐力呈现先增长后下降的整体趋势^[2]。人体心肺耐力在45岁后呈现出非线性加速下降，心肺耐力越低，死亡率越高，而心肺耐力降的改善可以有效的降低死亡风险^[3]。因此心肺耐力可以作为各种慢性疾病发病风险和全因死亡率的重要预测指标之一^[4-5]。

持续规律的有氧运动能有效提高机体VO_{2 max}，改善心肺功能^[1，6]。高强度间歇训练(high-intensity interval training，HIIT)是一种高效的心肺功能训练方式，由持续时间短、强度大的高强度运动期和低强度主动恢复期交替进行。高强度间歇训练的最大的特点是反复进行接近VO_{2 max} (≥90% VO_{2 max})的大强度训练，通常要求参与者全力以赴。与美国运动医学学会推荐的每周150 min中等强度运动不同的是，每周只需要进行75 min高强度间歇训练就能较好的维持健康^[5]。在相同的运动量下，高强度间歇训练比传统的中等强度持续训练能更有效的提高个体心肺耐力^[7-8]。研究表明，高强度间歇训练对不同年龄个体的心血管功能和心肺耐力均有较好的改善作用，提示规律的高强度间歇训练可以作为改善增龄导致的心肺耐力下降的有效方   法^[9-10]。但高强度间歇训练干预对大鼠VO_{2 max}的具体变化研究还较为少见。

动物实验是体育科研的重要组成部分。与人体实验不同的是，动物实验通过血压、心率测试来评定运动强度难度较大，而血乳酸等指标测试所造成的应激反应对结果造成较大误差，所以当前采用%VO_{2 max}的方式确定运动强度仍属首选^[11]，故明确不同年龄段大鼠心肺耐力变化，能为体育科研中大鼠运动方案的制定提供数据参考，也能为运动影响心肺耐力效果和生物学机制研究提供数据和理论支撑。

研究旨在探讨16周高强度间歇训练对大鼠心肺耐力和运动能力的改善作用，并通过对29周龄大鼠VO_{2 max}的持续测定，为实验动物训练强度的量化提供数据参考。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

1.1  设计  随机分组对照动物实验。

1.2  时间及地点  实验于2016年6月至2017年6在北京体育大学运动与体质健康教育部重点实验室内完成。

1.3  材料

1.3.1  实验动物  SPF级雄性28周龄Wistar大鼠28只，购于北京维通利华实验动物技术有限公司，许可证号：SCXK/京2012-0001。3只/笼饲养，自由进食与饮水。动物房温度为(21±2) ℃，相对湿度为(50±5)%，昼夜敏感周期    12 h/12 h。

将所有大鼠在适应性训练1周后随机分为2组：对照组(n=12)，体质量(583.3±97.6) g；VO_{2 max}为(41.1±       8.2) mL/(kg·min)，高强度间歇训练组(n=16)，体质量(610.18±94.10)g，VO_{2 max}为(38.6±8.8) mL/(kg·min)；2组大鼠初始体质量和VO_{2 max}经检验差异无显著性意义(P > 0.05)。

实验通过北京体育大学运动科学实验伦理委员会批准(2015025)，动物的处置严格按执行《关于善待实验动物的指导意见》标准(中华人民共和国科学技术部，2006年)。

1.3.2  仪器  VO_{2 max}测试实验采用美国Columbus仪器公司的气体代谢监测系统(Oxymax Equal Flow)及模块化跑步机(Modular Treadmill)，见图1，2。

1.4  实验方法

1.4.1  VO_{2 max}测试方案  所有大鼠每2周进行1次VO_{2 max}测试，并以最VO_{2 max}测试结果调整运动强度。VO_{2 max}测试方案根据LEANDRO等^[12]的研究进行改良，具体方案见表1。

测试过程终止标准为：①大鼠在电刺激10 s的情况下依然不能在跑台上继续跑；②VO_{2 max}不再随负荷增加而上升，或连续2次变化幅度不超过5%(出现摄氧量平台)^[13]。

1.4.2  运动方案  大鼠训练适应性训练1周后(29周龄)开始训练，根据大鼠VO_{2 max}测试结果，以%VO_{2 max}所对应的运动速度(下文将100%VO_{2 max}跑台速度简称最大跑速，用“V”表示)确定运动强度。以70%VO_{2 max}强度进行热身和恢复，各7 min；以90%VO_{2 max}和50%VO_{2 max}强度交替进行高强度间歇训练，每次各3 min，共6组(见表2)。跑台坡度为10°，每天训练总时间50 min，每周训练5 d，持续16周。

训练开始后，运动组大鼠每2周测1次VO_{2 max}，并根据VO_{2 max}测试结果调整运动强度，1周具体运动强度见表3。

1.5  主要观察指标  ①高强度间歇训练对增龄大鼠  VO_{2 max}的影响；②高强度间歇训练对增龄大鼠最大跑速的影响；③VO_{2 max}与最大跑速相关性分析。

1.6  统计学分析  采用SPSS 19.0对数据进行统计分析，数据x(_)±s的形式表示。组间数据采用独立样本t 检验进行分析；组内前后数据采用重复测量方差分析进行分析；   VO_{2 max}和最大跑速采用Pearson相关分析。显著性水平为 P < 0.05，非常显著性水平为P < 0.01。

3.1  增龄对大鼠VO_{2 max}的影响  心肺耐力作为体质健康的核心要素，不仅直接影响人们的生活质量，还与各种慢性疾病如癌症、高血压、糖尿病等的发病风险和死亡率紧密相关。随着心肺耐力的下降，各种慢性疾病的发病率增加，全因死亡率升高^[1]。VO_{2 max}反映了机体对氧气的运输和利用的最大能力，是评价心肺耐力的重要指标。随着年龄的增长，VO_{2 max}同样逐渐下降。从25岁开始，人体的  VO_{2 max}大约以每十年10%的速率下降，50岁之后更是达到了15%^[14]。

有关实验大鼠的相关研究表明，8周龄处于青年期，32周龄属于中年期^[15]。有研究表明，大鼠的VO_{2 max}在20周龄以后就会出现下降现象^[16]，但尚未见有研究报道大鼠  VO_{2 max}随增龄的具体变化规律。

此次研究结果显示，在大鼠年龄从29周龄增加45周龄的过程中，VO_{2 max}表现为下降-上升-再下降的趋势。当增龄至39周龄时，大鼠VO_{2 max}出现一个小峰值，此时大鼠 VO_{2 max}较基础状态仅降低了12.5%；但随着年龄的进一步增加，VO_{2 max}低速度开始加快，当增龄至45周龄时，VO_{2 max}较基础值已降低47.7%。

36-40周龄的大鼠仍属于中年期，在该阶段及之前，机体仍能将VO_{2 max}维持在较高的水平^[17]。40周龄后，大鼠开始从中年期逐渐往到老年期过渡，在此阶段，大鼠   VO_{2 max}降低速度逐渐加快。心脏搏动能力下降导致最大心率和每搏量降低、四肢静脉瓣膜肌泵作用不足导致血容量减少、心肌纤维化与动脉管壁硬化、以及外周组织对氧的利用率降低均是导致机体增龄过程中VO_{2 max}降低的重要原因^[18]。

3.2  高强度间歇训练对增龄大鼠VO_{2 max}的影响  有氧训练较抗阻训练能更好的保护心血管健康、提升心肺耐力^[19]，但与长时间恒定强度有氧训练相比，同等强度的高强度间歇训练能更好的提升VO_{2 max}^[20]。HASEGAWA等^[20]的研究发现，长时间中等强度训练和高强度间歇训练均可刺激内皮型一氧化氮合酶磷酸化从而促进一氧化氮的合成，通过增加主动脉一氧化氮的生物率用度来降低中心动脉硬度。此外，高强度间歇训练还能更好的提高体质、改善机体代谢障碍^[21-22]。高强度间歇训练还可以抑制高脂诱导肥胖导致的过氧化氢酶活性升高，增强活性超氧化物歧化酶活性来降低机体氧化应激水平^[23]。心肺耐力的提升也被认为是运动改善认知功能的重要介导因素^[24]，因此，高强度间歇训练在提升认知、改善生命质量方面也有重要的应用前景。

在此次研究中，两组大鼠的VO_{2 max}随着年龄的增长表现出一致性的趋势。高强度间歇训练训练8周后，运动组大鼠的VO_{2 max}开始出现高于对照组的趋势；在运动10周后，运动组VO_{2 max}的提升具有显著的统计学差异；经过16周的运动干预，运动组大鼠的VO_{2 max}已经表现出非常显著的提升。高强度训练在短时间内能提供更大的心肺和骨骼肌刺激，而低强度恢复期有利于机体的积极恢复并为下一次高强度训练做好准备，这是高强度间歇训练提高机体VO_{2 max}的重要原因。

VO_{2 max}主要受到肺通气与换气功能、外周组织运输和利用氧气的能力、遗传、性别和年龄等因素的共同影响，而运动对VO_{2 max}影响的程度主要取决于呼吸-循环-运动系统间的生理功能和偶联活动强度^[25]。此次研究经过长达10周的高强度间歇训练干预才能显著提高增龄大鼠的 VO_{2 max}，提示在对于处于功能稳定或下降期的机体进行运动干预时，需要较长时间累积才能显现出运动对心肺耐力的改善作用。此外，此次研究通过16周的运动干预虽然能在一定程度上减缓增龄过程中心肺耐力的下降的速度，但年龄的增长对心肺耐力的影响仍占主导地位。

3.3  高强度间歇训练对增龄大鼠最大跑速的影响  在此次研究中，随着年龄的增加，大鼠所能承受的最大跑速表现为先缓慢增加，至第39周龄时，最大跑速开始逐渐下降。表明大鼠在增龄过程进入中年期之前，仍能维持较好的运动能力。运动组大鼠最大跑速趋势变化与对照组一致，但整体高于对照组，提示高强度间歇训练能有效提高增龄大鼠的最大跑速。高强度间歇训练干预4周后，运动组大鼠最大跑速较对照组已显著提高；干预8周后，运动组最大跑速较对照组已经提高16.0%。

VO_{2 max}是反映机体心肺耐力的重要指标，对于预测慢性疾病发病率、死亡率都有重要的作用；而机体所能承受的最大跑速则直接反映了机体的运动能力，可以作为评价机体生命质量的重要指标^[26]。

此次研究进一步对增龄过程中大鼠VO_{2 max}和最大跑速进行了相关性分析。发现VO_{2 max}与最大跑速成正相关(r=0.46)，验证了VO_{2 max}可以作为运动能力的代表性指标^[27]。HØYDAL等^[28]的研究也表明，机体VO_{2 max}与其能承受的最大跑速紧密相关。机体所能承受的最大跑速受心肺耐力和骨骼功能的共同影响。研究结果显示，大鼠VO_{2 max}降低幅度比最大跑速更大，提示增龄过程中心肺功能的下降速度比骨骼肌功能衰退更快，而提升心肺耐力可能会给机体健康和生命质量带来更大的收益^[29]。

综上所述，大鼠在中年期向老年期过渡的增龄过程中，心肺耐力和最大跑速并不是一直处于下降阶段，也具有一定的上升波动，但总体呈现下降趋势。值得关注的是，高强度间歇训练可以显著延缓其降低速度。4周高强度间歇训练即可提高大鼠运动能力，8周高强度间歇训练已经显著提高大鼠最大跑速。

不足：研究设计仅分析了高强度间歇训练对大鼠心肺耐力、运动能力的影响，后续研究将继续深入探究相关影响机制，以便更好地解释运动改善大鼠心肺耐力的深层次机制。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

文题释义：
高强度间歇训练(HIIT)：是一种高效的心肺功能训练方式，由持续时间短、强度大的高强度运动期和低强度主动恢复期交替进行。高强度间歇训练的最大的特点是反复进行接近最大摄氧量(≥90%VO_{2 max})的大强度训练，通常要求参与者全力以赴。
心肺耐力：是体质健康的核心要素，最大摄氧量(VO_{2 max})是评定心肺耐力及运动能力最直接有效的客观指标。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

       相关研究表明，8周龄处于青年期，32周龄属于中年期。大鼠的VO_2max在20周龄以后就会出现下降现象。但尚未见有研究报道大鼠VO_2max随增龄的具体变化规律。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程