糖尿病前期运动疗法研究现状

陈炳霖 张宏卫 郭佳宝 张亚军 朱棐 杨玉辉 绍兴文理学院附属医院（绍兴 000）

2南京中医药大学 3绍兴文理学院体育学院

糖尿病是当前威胁全球人类健康最严重的慢性病之一，调查显示我国18岁以上2型糖尿病和糖尿病前期患病率分别高达11.6%和50.1%，且仍呈现上升趋势，我国已成为世界糖尿病第一大国[1]。糖尿病在造成重大健康问题的同时也导致了沉重的医疗负担与较大的间接社会成本，为了应对糖尿病，全球每年投入超过8270亿美元[2]。中国政府每年投入近250亿美元用于糖尿病管理，占医疗总支出的13%。值得注意的是，目前约有5亿中国成年人处于糖尿病前期，该人群患2型糖尿病的风险较高[3]，如不采取措施预防糖尿病前期人群向糖尿病转化，我国糖尿病患者将进一步增加，这对我国当前已经不堪重负的医疗系统无疑是雪上加霜。研究认为，糖尿病前期的发生发展与缺乏运动密切相关，通过运动干预可以显著改善糖尿病前期人群的糖调节受损状态[3，4]。因此，运动疗法在糖尿病前期人群的预防和治疗中愈发受到重视。本文查阅运动疗法作用于糖尿病前期的国内外相关文献，对其研究进展及相关机制进行综述，以了解糖尿病前期运动疗法的研究和应用现状。

1 糖尿病前期概述

糖尿病前期指正常葡萄糖稳态和糖尿病高血糖之间的中间代谢状态，是由正常人发展至糖尿病患者的必经阶段，又被称为糖调节受损（impaired glucose regulation，IGR），IGR常分为空腹血糖调节受损（impaired fasting glucose，IFG）和糖耐量减退（impaired glucose tolerance，IGT）2个亚型[5]。目前我国采用的糖尿病前期诊断标准为空腹血糖6.1～7.0 mmol/L，或餐后2小时口服糖耐量7.8～11.1mmol/L[6]，美国糖尿病协会（American Diabetes Association，ADA）将糖化血红蛋白5.7%～6.4%和/或空腹血糖5.6～6.9 mmol/L作为IFG的诊断标准，餐后2小时口服糖耐量7.8～11.0 mmol/L作为IGT的诊断标准[7，8]。一般认为，在发生发展至临床糖尿病以前，患者将经历长达10年左右的潜隐期，因此，在非糖尿病人群中尚存较多已诊断或未诊断的IGR人群。在糖尿病前期阶段，微血管及大血管并发症即已发生，这类人群也是是发生心血管疾病的高风险人群，而且其胰岛素敏感性和胰岛素分泌也已表现出不同程度的改变。但鉴于IGR患者尚无明显临床症状，且通过一定的干预和治疗具有逆转的可能性，因此也是血糖干预的最佳阶段。运动疗法是预防和治疗糖尿病前期的重要手段。

2 指南推荐

各版糖尿病相关指南中对糖尿病前期人群的干预均不同程度地推荐运动疗法。2010年美国糖尿病学会与美国运动医学学会联合颁布的《美国糖尿病运动指南》阐述了运动对于糖尿病及糖尿病前期人群在预防和治疗中的作用，并强调了专业的运动前评估在糖尿病及糖尿病前期人群的运动干预中的重要地位，对如何制定合适的运动处方提出了原则性的指导。此外，美国糖尿病协会在最新推出的《2016年ADA糖尿病诊疗标准》[9]中再次强调应鼓励糖尿病或糖尿病前期的儿童每天参加至少60分钟的体力活动（B级证据），并建议成年糖尿病患者每周至少进行150分钟中等强度有氧体力活动（A级证据）。2013年中华医学会糖尿病分会发布的《中国2型糖尿病防治指南》[3]中明确提出糖尿病前期人群应通过饮食控制和运动以降低糖尿病的发生风险，并定期随访，给予社会心理支持，以确保患者良好的生活方式能够长期坚持；随后颁布的《中国糖尿病运动治疗指南》[10]中进一步指出运动治疗应贯穿于糖尿病治疗的全过程，对糖尿病前期、伴有或不伴有并发症的糖尿病患者制定个性化的运动治疗方案，在长期的运动治疗过程中专业团队应定期对训练过程进行监督、检查和评估，并根据患者的情况适时调整运动量以获得最大的治疗效益。

3 糖尿病前期的运动疗法

3.1 有氧运动

规律的有氧运动是预防和治疗糖尿病前期的重要手段[11]。研究认为，适宜的有氧运动不仅能有效改善胰岛素抵抗，增强胰岛素敏感性，增强骨骼肌对葡萄糖的转运能力，还具有保护心血管的作用[12，13]，对于糖尿病前期人群转归为正常人群具有非常显著的促进作用。此外有氧运动项目具有多样性，能使患者对运动保持兴趣，从而增强其依从性和主动性。常见的有氧运动项目有步行、慢跑、游泳、自行车、传统运动、有氧操和球类运动等。

3.1.1 步行

步行是世界上最好的运动。王正珍[14]将纳入研究的90位糖尿病前期人群随机分为有氧运动组（70人）和对照组（20人），有氧运动组以健步走作为干预方式，运动强度控制在40%～60%，每天运动60分钟，对照组则保持原有生活习惯不变。结果发现12周有氧运动可以有效地改善糖尿病前期人群高血糖、低胰岛素敏感性、胰岛素抵抗等代谢异常状态，并调节胰岛β细胞的分泌功能，减少心血管疾病的危险因素，使大部分受试者血糖恢复正常。赵璨[15]研究发现，长期的北欧持杖健步走能有效降低绝经后糖尿病前期妇女的体重、脂肪含量，还能有效延缓去脂体重和瘦体重的下降趋势。另一项研究[16]还发现，登山杖行走运动干预可有效减少2型糖尿病前期人群的空腹血糖及2小时后的血糖含量，降低糖化血红蛋白值，改善胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇的含量，并能改善糖调节受损人群的有氧耐力和心肺功能的调节能力。DiPietro[17]研究了持续45分钟的餐后步行和间歇性的同等步行时间对糖耐量受损的老年人血糖的影响，结果发现两种方式都能有效改善老年人的血糖情况，而相比之下，间歇性中等强度步行在控制血糖方面表现更好。Osler[18]研究发现，低强度的步行干预会使IGT人群的代谢控制正常化，并认为这可能与有氧运动能增加mRNA在骨骼肌线粒体中的表达有关。但作者同时也表示，对于患有更严重程度的血糖调节紊乱的患者而言，低强度的步行运动在改善其临床指标方面存在着局限性。

3.1.2 传统运动锻炼

中国传统运动锻炼包括太极拳、八段锦、易筋经等传统运动项目在糖尿病患者的运动干预中已经有很多临床和基础研究成果，但在糖尿病前期的运动干预中，目前仅发现关于八段锦的相关研究。吴云川[19]将100名糖尿病前期患者随机分为八段锦组、步行组和健康宣教组，观察3个月、6个月治疗前后相关指标的变化。结果发现，八段锦组在改善身体质量指数，调节血糖、糖化血红蛋白，以及心理健康状态方面具有显著优势。伍艳明[20]对175名糖尿病前期人群按年龄分层后随机分为空白组、健康宣教组和八段锦组，进行为期6个月的干预，结果发现八段锦组、健康教育组的空腹血糖恢复正常率显著高于对照组。口服葡萄糖耐量试验餐后三组的2 h血糖正常转化率分别为6.78%、15.00%、48.21%，八段锦组优于健康宣教组，表明八段锦运动可以有效预防或延缓糖调节受损发展为糖尿病。

3.1.3 游泳

研究发现，游泳不仅在改善心肺功能和血液循环方面有较好的作用，而且对胰岛素抵抗和胰岛素敏感性的调节也具有非常好的疗效[21，22]。基础研究方面，相关学者以糖尿病前期小鼠为模型，研究游泳运动对糖尿病前期胰岛素异常的影响，结果发现游泳运动可使胰岛分泌功能和胰岛细胞形态学指标得以逆转，并能改善小鼠血糖及胰岛素水平，减少肝脏脂质堆积，减轻肝脏负荷，最终改善糖尿病前期胰岛素抵抗状态，并改善机体糖脂代谢情况[23-25]。临床研究方面，目前虽尚无关于游泳运动对糖尿病前期人群影响的临床研究，但关于游泳运动对胰岛素异常人群的影响的研究早已开展。Cox[26]比较游泳和步行运动在改善血糖异常等方面的作用，结果发现游泳相比于步行运动，无论短期还是长期均能更有效地改善脂肪分布、血脂血糖水平以及胰岛素表现。Connolly[27]等通过比较不同强度游泳运动对胰岛素敏感性和血糖调节不敏感的中年妇女的影响发现，短时间的较高强度的游泳训练能更有效地改善胰岛素敏感性、血糖调节能力以及血管功能。Gibas-Dorna[28]等的研究得到类似结论，研究认为在冷水中游泳可有效改善胰岛素敏感性。

3.2 高强度间歇训练

高强度间歇训练（high intensity interval training，HIIT）是指在短时间内的高强度运动和短时间的休息交替进行，并完成多组重复的运动。研究发现[29，30]，高强度间歇训练能增强肌肉氧化能力，提高胰岛素敏感性，改善心血管功能，还能够通过激活PGC-1α信号通路引起骨骼肌细胞线粒体的增殖，并使骨骼肌毛细血管数量增加，另外由于高强度间歇训练达到相同运动量所需的锻炼时间大幅度减少，使其在量-效关系上具有高度的经济性，也有利于患者坚持锻炼。国内王娟[31]通过对国内外相关文献研究分析提出，较长时间的高强度间歇训练可以改善多项糖尿病前期人群心血管疾病风险因素，有助于降低心血管疾病风险。Rowan[32]将35名糖尿病前期患者随机分为高强度间歇训练组和中等强度持续训练组进行为期12周的干预，结果发现，12周高强度间歇训练运动能有效改善糖尿病前期人群的血糖控制、内脏脂肪以及有氧运动能力。Mary[33]将32名糖尿病前期人群随机分为高强度间歇训练组和中等强度持续训练组进行为期4周的干预，结果发现，在短期内高强度间歇训练较传统中等强度持续训练能更有效地改善糖尿病前期人群体力活动能力、血压和心肺功能。

3.3 抗阻训练

抗阻运动（resistance training，RT）能有效增加肌肉力量和预防骨质疏松等，且抗阻运动对改善糖脂代谢及心血管功能也有显著效果[34，35]。国内罗曦娟[36]将糖尿病前期受试者随机分为有氧运动组、抗阻运动组以及对照组，进行12周的运动干预后，观察各组受试者相关指标的变化情况，结果发现抗阻运动可以使糖尿病前期人群空腹和餐后2小时口服糖耐量显著下降，且抗阻运动对空腹胰岛素和胰岛素抵抗的改善作用优于有氧运动，但对肥胖相关细胞因子无明显影响。汪亚群[37]选取糖尿病前期人群60例，随机将其分为抗阻组、有氧组、对照组，每组20例，按预定方案干预3个月后测定各组的空腹血糖、餐后2 h血糖、糖化血红蛋白、血脂水平及相关体格指标。结果发现抗阻运动和有氧运动均能有效降低糖尿病前期人群的空腹血糖水平及糖化血红蛋白含量，对患者身体质量指数及低密度脂蛋白水平的影响均不明显，抗阻运动对降低餐后2 h血糖水平有显著优势。此外Eikenberg[38]的研究表明抗阻运动能有效改善IFT患者餐后2小时口服葡萄糖耐量测试结果，但对IGT或联合IGT和IFT患者的改善效果并不明显。目前临床应用中，抗阻运动多和有氧运动联合用于糖尿病前期人群，并取得不错的效果。陆丽荣[39]通过抗阻-有氧组、抗阻组、有氧组和空白组进行比较，结果发现相比于单纯有氧组和抗阻组，抗阻联合有氧运动能更有效地改善糖尿病前期人群的代谢指标，尤其对糖化血红蛋白的改善效果更优。

4 糖尿病前期运动疗法的机制

糖尿病前期最主要的病理特征是糖调节受损，IFG和IGT发生时都出现了胰岛素抵抗和胰岛素分泌功能异常，此外IFG以肝脏胰岛素抵抗和基础状态下胰岛β细胞功能受损为特征，IGT则与外周胰岛素抵抗特别是骨骼肌水平的胰岛素抵抗关系更密切。随着时间推移，若不对该异常状态加以控制和调节，IGR将有很高的风险转变成糖尿病[36，40]。

4.1 运动与血糖控制

骨骼肌对血糖的利用有胰岛素依赖和非胰岛素依赖两条途径。通常安静情况下，骨骼肌以胰岛素依赖的方式来摄取血液中葡萄糖，而运动过程中骨骼肌则是以非胰岛素依赖的方式来摄取血糖以补充肌糖原[41]。糖尿病前期人群因为出现胰岛素抵抗和胰岛素分泌功能异常，胰岛素依赖途径受损[42]，因此，通过有效运动来利用骨骼肌的非胰岛素依赖以维持平衡血糖成为有效途径，肌肉收缩介导的非胰岛素依赖性葡萄糖摄取可持续数小时，长期坚持可以使运动糖尿病前期人群的效益最大化。

4.2 运动与胰岛素敏感性

提高胰岛素敏感性是运动疗法预防和治疗糖尿病前期的关键机制，运动能引起胰岛素受体的质和量发生改变[43]。研究发现运动能有效地增加能量消耗，减少脂肪在骨骼肌、胰腺和干细胞中的堆积，减轻脂质对骨骼肌细胞、胰腺细胞及肝细胞的负担，从而增强骨骼肌细胞摄取葡萄糖和胰腺细胞分泌胰岛素的能力[44]。嵇加佳[45]等探讨运动能量代谢测定指导糖尿病患者个体化最佳运动量的临床研究发现，个性化的运动能有效促进脂肪的分解、氧化和利用，降低患者身体质量指数，以及改善胰岛素抵抗。

4.3 运动与葡萄糖的转运

长期运动对糖尿病及糖尿病前期人群骨骼肌葡萄糖摄取有重要意义，可能的机制主要为改善线粒体功能和增加葡萄糖转运蛋白4（glucose transportor-4，GLUT-4）的表达。正常情况下GLUT-4多位于细胞内GLUT-4囊泡上，由运动和胰岛素刺激使GLUT-4细胞内的囊泡上转移至细胞膜上而发挥转运葡萄糖的作用[46]。糖尿病及糖尿病前期人群胰岛素分泌功能障碍，因此理论上运动刺激同样能使GLUT-4保持敏感性而完成葡萄糖转运。Gordon[47]研究发现，经常运动者线粒体密度和氧化酶活性比对照组高400%，并且增加线粒体转录因子的表达；Howlett[48]发现，当小鼠骨骼肌内GLUT-4低于正常水平10%时，运动性骨骼肌的葡萄糖摄取能力几乎完全丧失，而耐力运动能促进骨骼肌中GLUT-4的表达；Cunha[49]研究发现不同强度运动均能增加GLUT-4水平。分析原因可能是运动增加了骨骼肌GLUT-4 mRNA的表达，从而增加骨骼肌细胞对葡萄糖的摄取，进而改善骨骼肌细胞的胰岛素敏感性。

5 小结与展望

糖尿病前期是正常人发展为糖尿病的必经阶段，胰岛素敏感性和胰岛素分泌已表现出不同程度的改变。证据显示充分有效的运动对健康有多方面的益处，对于糖尿病前期人群来说，运动疗法可以有效调节葡萄糖和脂质代谢，增强胰岛素敏感性，临床研究也证明了运动疗法对于糖尿病前期人群转归正常的作用。

根据已有循证医学证据[8，13，14，19]，糖尿病前期人群运动干预应根据个人运动测试能力结果，推荐中等或较大强度有氧运动为主，建议该人群坚持每周锻炼4～7天，每次40～60分钟，运动强度控制在40%～60%储备摄氧量（VO2R）或储备心率（HRR）。若要达到更好的控血糖效果，则需更高的强度（≥60%VO2R/HRR），并随着个体体适能的提高，逐渐提高体力活动水平强度并积极对抗运动厌倦情绪。随着研究的深入和扩展，抗阻运动和高强度间歇训练在糖尿病前期人群中的优势也开始体现，但二者的安全性一直都是运动医学工作者关注的问题。例如在抗阻训练中当负荷达到65%1RM 时，患者局部血压迅速升高，且运动损伤的发生几率也明显增加，而强度低于65%1RM则难以达到训练效果[50]。高强度间歇训练导致运动后延迟性低血糖的发生风险未被明确，尚需更多的临床研究加以确认[51]。因此在缺乏专业指导的情况下，建议糖尿病前期人群谨慎选择抗阻运动和高强度间歇训练的运动方式。

运动疗法形式多样，在临床实践中如何明确不同个体运动时的量效关系，以保证达到治疗效果的最大化，并进一步明确运动过程中的安全性保障，这是当前糖尿病前期人群运动疗法临床应用的主要问题，值得进一步深入探索。此外，运动干预对糖尿病前期人群的卫生经济学指标即费用/效益比以及相关社会效益评估也值得研究。