运动对改善胰岛素抵抗的研究进展

陈爱芬

(山东省新泰市职工中等专业学校 山东新泰 271200)

合理运动是糖尿病及其并发症的有效治疗手段之一。本文旨在通过探讨运动疗法改善胰岛素抵抗﹑糖耐量异常及高血脂高血压的理论依据，为运动疗法个体化的完善、指导科学的健身及合理的运动处方提供理论依据。

1 胰岛素抵抗综合征的界定

临床研究发现肥胖、高血压、高脂血症、糖耐量减低(IGT)、2型糖尿病、冠心病等相关内分泌疾病常同时存在，相互影响。起初由于不很清楚它们之间的关系，便把这些与代谢异常有关的疾病统为“X综合征”。近年来研究发现“X综合征”共同的发病基础是胰岛素抵抗(IR)，并认为它是上述多种疾病最关键的启动环节，故近年文献又多采用“胰岛素抵抗综合征”(Insulin resistance syndrome，IRS)的称谓。1998年世界卫生组织(WHO)统一其定义并将胰岛素抵抗综合征更名为代谢综合征(metabolicsyndrome，MS)。

2 胰岛素抵抗的发病原因

研究发现遗传、老龄化、现代生活方式、肥胖是胰岛素抵抗的危险因素，也是导致代谢综合征发病率增加的重要因素。随着分子生物学研究的发展，目前对于胰岛素抵抗的发病机制多从以下几个方面进行探讨:①胰岛素抵抗由于胰岛素受体前水平、受体水平和受体后水平的障碍所致。②激素和细胞因子也在IR的发病中起重要作用，游离脂肪酸(FFA)、瘦素(LP)、肿瘤坏死因子，生皮质长素、胰升糖素、儿茶酚胺，甲状腺激素均通过不同途径引起胰岛素生物效应降低。③在分子遗传方面的研究也发现，胰岛素及胰岛素受体基因突变所致胰岛素失活或活性降低或胰岛素信号传导障碍而使胰岛素作用丧失或减弱。④环境因素中以生活方式西化、体力活动减少及肥胖最为重要。

3 运动对于胰岛素受体不同水平的影响机制

3.1 受体前期水平 胰岛素抵抗患者中主要存在的症状为外周组织利用转化葡萄糖障碍，尤其是骨骼肌摄取和利用葡萄糖的障碍。也可以说是骨骼肌细胞对于由胰岛素介导的葡萄糖利用能力减弱。肌肉是胰岛素代谢和增加糖利用的重要组织，而骨骼肌则是餐后葡萄糖转运的主要部位。运动过程中骨骼肌的活动通过激素与各种不同因子的协同作用使肌肉组织中摄取葡萄糖的能力得到提高，从而改善胰岛素抵抗。其中的机制可能由于不同种类的肌纤维组织对与胰岛素敏感程度不同所致。由于慢肌纤维血管密度较高和胰岛素结合紧密，利用葡萄糖能力强，快肌纤维则相反。研究发现存在胰岛素抵抗的患者骨骼肌中快肌纤维数量相对较多，通过适度运动可提高体内慢肌纤维的含量，进而还可以提高胰岛素的利用率[1]。适度运动可以提高组织的血流量，改善代谢率，肌群参与运动可以改善肌肉组织中的代谢状况，更有利于改善胰岛素抵抗并使血糖得到较好控制。

3.2 受体中期水平 胰岛素受体广泛存在于各组织的细胞膜上，包括骨骼肌、肝脏、心肌等组织。有研究报道，运动可以使糖尿病大鼠骨骼肌细胞膜胰岛素与受体结合能力增加，而且这种增加是由于胰岛素受体数量的增加引起的。可以使靶组织对胰岛素敏感性提高，改善胰岛素抵抗[2]。大量的研究表明，运动可以使胰岛素受体数目增加，高脂饮食可以减少胰岛素受体的数量，而通过运动增加游离脂肪酸的利用使受体数量上升可以间接的改善胰岛素抵抗[3]。对于胰岛素和受体结合的相互作用机制研究也发现，增强胰岛素受体酪氨酸磷酸化并提高糖原合成酶活性，增加了骨骼肌对葡萄糖的利用率，促进了细胞内糖代谢[4]。这些研究说明运动可以通过改善胰岛素和其受体结合的中间机制进而改善胰岛素抵抗情况[5]。

3.3 受体后期水平 胰岛素和胰岛素受体结合后，细胞内发生一系列复杂的生化改变。胰岛素的生物效应依赖于许多代谢的关键酶，有胰岛素受体底物(IRS)以及葡萄糖运载体(GLUTs)的正常功能等。目前研究认为运动和胰岛素是刺激骨骼肌内GLUT－4转位和糖摄取的两个最重要的因素，但是研究均提示两者是通过不同的信号途径发挥作用的[6]。Duone等通过实验研究认为细胞内可能存在着对运动和胰岛素敏感的两种类型的GLUT－4囊泡，不同的刺激导致不同的囊泡转位，进而发挥作用。另外研究发现骨骼肌细胞受到胰岛素刺激时，即胰岛素与细胞外膜上的胰岛素受体结合，通过一系列信号传递也可以促使细胞内膜上的GLUT－4转位至细胞外膜上发挥作用。运动刺激可以协同胰岛素增加骨骼肌细胞摄取葡萄糖的能力。运动训练可以提高胰岛素抵抗状态下脂肪细胞GLUT－4的含量，使脂肪细胞摄取和利用葡萄糖的能力增加，从而提高了机体外周组织对胰岛素的敏感性。另外运动也可以加速激活胰岛素信号传导途径中关键效应器磷脂酰肌醇－3激酶(PI－3K)活性，增强胰岛素受体酪氨酸磷酸化并提高糖原合成酶活性，促进细胞内糖代谢，减轻胰岛素抵抗[7]。有研究表明2型糖尿病患者和出现胰岛素抵抗的大鼠的骨骼肌细胞中PI－3K的活性均下降。而运动后提高了骨骼肌PI－3K的磷酸化水平，导致细胞中葡萄糖运输的数量升高，增加骨骼肌细胞吸收葡萄糖的数量，进而为其运动代谢提供能量。这说明运动可以通过作用于两种不同关键酶而增强其下位的信号传导功能，从而减轻胰岛素抵抗[8]。

4 运动改善胰岛素抵抗的研究

通过运动可以改变和提高机体氧化利用脂肪酸的能力，从而影响脂类的代谢间接地改善胰岛素在体内的效应。运动也可以影响众多脂代谢的有关因子，如提高血管壁内一氧化氮合成酶(NOS)活性使NO产生增加，可以降低血脂水平改善胰岛素抵抗的发生。另外影响脂代谢更重要的一个因子是瘦素(LP)。瘦素是肥胖基因(ob基因)编码的一种在脂肪组织中表达的多肽产物，具有广泛的生物学效应。其主要功能是调控进食、平衡能量消耗及控制体重。运动本身对肥胖个体的血清LP具有下调作用[9]，同时由于激素水平也影响体内LP含量如儿茶酚胺使之下降，胰岛素使之升高等，运动过程中必然通过上述相关的变化进而引起下位一系列的机制改变达到减低脂类含量，改善胰岛素抵抗的目的。不少研究报道表明中等强度的运动可以很好的调节瘦素水平，降低糖尿病大鼠的血糖，改善胰岛素敏感性，而运动不足或运动过大则没有这种作用[10]。运动锻炼也可以通过神经调节机制影响脂类的代谢，因为胰岛素拮抗激素如糖皮质激素，甲状腺激素、生长激素和肾上腺素等产生过多也可以产生胰岛素抵抗。适度运动可以缓解交感神经的兴奋，引起肾上腺激素，胰升血糖素，生长激素的释放减低，这些激素水平下降可以消耗大量的葡萄糖，促进血脂的利用转化，而过度的运动由于应急反应使相关激素水平急剧上升，而且可以相互产生协同作用，反而不利于葡萄糖的转化利用，关于其中各种因子之间的相互作用关系还有待进一步研究。

综上所述，运动对于改善胰岛素抵抗的作用已得到普遍的认识，运动降低血糖的机制是胰岛素不能代替的。因为它们导致血糖降低改善胰岛素的敏感性的机制不完全相同。尽管大量的实验研究均从不同的机理论述了运动疗法对糖尿病的预防及治疗都有积极的作用，但美国糖尿病协会(ADA)指出[11]，运动也有潜在性的危险，特别是已有高血压，糖尿病并发症的患者，不恰当的运动则可能使冠心病加重，运动中血压升高、视网膜出血、尿蛋白增加、神经病变进展、退行性关节病加重，以及发生低血糖等。鉴于上述潜在性的危险，为高血压及糖尿病患者制定科学有效的运动处方就应该引起医护人员及患者本人的极大重视。运动过程中锻炼强度应该考虑自身安全性和有效性，当目标运动量达到全身耗氧量的60%时，即中等强度，随耐力运动时间延长耗氧量加倍提高[12]，所以单次运动时间应该以不损伤心脏功能及骨、关节功能为宜。运动时间应该选择在餐后90分钟效果最好[13]。对于健康群体可以选择大强度短时间的方法，但是对于存在高血压、肥胖且心脏功能欠佳或其他器质性疾病的患者应该选择较长时间和低频度的训练方法更为妥当[14]。

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