运动干预糖尿病前期和糖尿病的研究进展

王梅，李玉霞，张田丽，曾斯琴，杜亮，柴丽，董燕飞，邱卓英，李安巧

1.武汉体育学院运动康复教研室，湖北武汉市 430079；2.南昌大学附属第一医院内分泌科，江西南昌市 330006；3.世界卫生组织国际分类家族中国合作中心，北京市 100068；4.中国ICF研究院，山东潍坊市 261053；5.中国智力和发展性残疾分级、评估与康复（运动）重点实验室，郑州大学，河南郑州市 450001；6.中国康复研究中心/中国康复科学所康复信息研究所，北京市100068

当前中国约有1 亿糖尿病患者，中国糖尿病患病率从1980 年的0.67%增加到2013 年的10.4%[1]。从全国范围看，糖尿病同时存在治疗不足-有病不看和过度治疗-用药不合理的情况；未诊断的糖尿病患者占总数的63%。虽较以前有较大改善，但仍有很大的改进空间。

糖尿病会产生多种并发症。与非糖尿病患者相比，患相同病症时，糖尿病患者的症状更严重，治疗效果也更差。如果糖尿病问题不解决，未来中国人的预期寿命可能会缩短12年左右，同时伴随生活质量下降。糖尿病治疗费用大，占中国整体医疗费用的12%左右。

国外100 年前即提出运动治疗糖尿病的方法[2]。1916 年出版的《Joslin 糖尿病》提到，严格的饮食控制结合运动，可使严重糖尿病患者死亡率明显降低。饮食调节和运动已是当前糖尿病防治中必不可少的措施。国家基层糖尿病防治管理指南(2018)指出[3]，对成年2 型糖尿病患者，每周至少行150 min 中等强度有氧运动，增加日常身体活动，减少坐姿时间。

无论是健康人群还是慢性病(心血管病、代谢性疾病等)人群，经常进行体育活动都能促进健康。有氧运动可以即刻降低血压，对心血管系统带来益处；高盐摄入不利于血压控制，饮食结合运动可对心血管疾病(cardiovascular disease,CVD)的防治带来益处[4]。

运动对于提高生理功能，改善糖尿病前期患者和糖尿病患者代谢功能有积极作用。大庆市的一项长期研究显示，糖耐量受损(impaired glucose tolerance,IGT)人群每天20 min中等强度运动，每周5 d，干预6年，可使14 年后2 型糖尿病累计发病风险下降43%。美国预防糖尿病计划(Diabetes Prevention Program,DPP)行生活方式干预3 年，可使IGT 进展为2 型糖尿病风险下降58%。芬兰糖尿病预防研究(Diabetes Prevention Study,DPS)发现，每天至少30 min有氧运动和抗阻运动，随防7 年，可使2 型糖尿病发生风险下降43%。

目前研究采用的运动方式包括有氧运动、抗阻运动、平衡运动和高强度间歇运动(high-intensity interval training,HIIT)。不同运动方式对糖尿病的作用机制不同，在运动实施的依从性、运动时间及对糖尿病的治疗效果方面均有明显差异。我国2 型糖尿病防治指南(2017 版)中，推荐了运动时间和运动强度，提到有氧运动和抗阻运动，但是对依从性较好、节约时间也同样有效的HIIT没有涉及。

国家基层糖尿病防治管理指南(2018)提出，重症糖尿病患者不应采取运动治疗。但骨骼肌运动是血糖转化成肌糖元的重要途径，如果运动治疗缺失，除了带来肌肉萎缩、肌力下降以外，血糖的控制也更加困难。运动治疗有多种，除了步行、跑、跳等常见运动方式外，呼吸功能训练、健侧肢体活动均在运动治疗范畴内。对重症糖尿病患者仍需进行更多研究，使他们可以从运动中获益，从而改善胰岛素抵抗，改善糖代谢功能。

国内临床工作中，由于场地、时间、人员、设备的限制，糖尿病患者的运动治疗仍缺乏系统管理和专业指导。指南提到，患者应在医疗人员指导下进行运动，运动前应进行心肺功能检查，有条件的应进行运动平板实验。但对患者应开展的各项运动干预时间、频率和强度等描述不具体，糖尿病的运动疗法尚未达到处方化；患者对运动的坚持程度，实施方案也无管理细则。现实生活中，大部分门诊医生对糖尿病患者的运动指导仅限于告知患者：“你要多运动，每天运动半小时。”缺乏落实和监控。

1 资料与方法

在PubMed、中国知网(CNKI)、万方数据库中系统检索文献，检索词为“糖尿病”、“运动干预糖尿病”、“运动对糖尿病影响”、“高强度间歇运动”等，检索时限2014年至2019年9月，追溯纳入文献的参考文献。

2 结果

2.1 运动对糖尿病前期患者的影响

2.1.1 血糖和血脂

IGT人群约93%会在20年内发展成糖尿病。运动可使糖尿病前期患者空腹血糖降低，明显降低餐后2 h血糖，并降低总胆固醇。大庆市于1986年对33家诊所筛查110 660 例[5]，其中576 例诊断为IGT。根据诊所分成对照组、饮食组、运动组、饮食+运动组，分别进行相应干预6 年。干预结束时(1992 年)，干预组整体餐后2 h 血糖显著低于对照组，饮食干预还使血总胆固醇下降。中国成年人，尤其患有高胆固醇血症和高血糖症的成年人，首次发生CVD 事件的长期风险显著更高[6]。而饮食干预对总胆固醇的作用优于运动[6]。

王正珍等[7]的研究表明，糖尿病前期患者“健步走”12周，62.4%血糖恢复正常。

2.1.2 血压

高血压可预测糖尿病并增加IGT患者CVD事件的长期风险[8]。IGT 患者往往同时伴有其他心血管病危险因素，如血脂异常、高血压、肥胖等，增加CVD的发病可能。胰岛素抵抗可引起血压增高，存在胰岛素抵抗的患者高血压风险进一步增加。DPP 研究中，3 年后随访，生活方式组高血压减少约28%。饮食干预、有氧运动结合抗阻运动12周，使高血压患者收缩压降低[9]。

2.1.3 胰岛素抵抗

罗曦娟等[10]将糖尿病前期患者随机分为有氧运动组、抗阻运动组和对照组，分别进行相应的运动干预和健康教育12周后，发现有氧运动组69.2%血糖降至正常水平，明显优于对照组。长期规律的有氧运动可以通过增加骨骼肌对血糖利用的非胰岛素依赖途径，控制血糖浓度，使糖尿病前期患者获益。王正珍等[11]发现，“健步走”12 周可有效改善糖尿病前期患者血糖、胰岛素抵抗等代谢异常状态，调节胰岛β 细胞分泌功能，减少CVD 危险因素。6 周有氧运动对糖负荷后血糖的作用优于空腹血糖，对空腹胰岛素的作用优于糖负荷后胰岛素。Rowan等[12]报道，每周3次HIIT，12 周后糖尿病前期患者的血糖、内脏脂肪和β 细胞功能改善。

2.1.4 患病率和死亡率

Kosaka 等[13]从健康体检对象中招募到IGT 男性，分配到对照组和干预组，要求他们将体质量指数(body mass index,BMI)分别降到＜24 kg/m2和＜22 kg/m2；随访4 年，对照组累积糖尿病发病率9.3%，干预组为3.0%，糖尿病风险降低67.4%；对照组体质量平均减少0.39 kg，干预组减少2.18 kg。

一项30 年随访结果发现[5]，生活方式干预6 年，可使IGT 患者糖尿病发病率降低49%，CVD 事件(心肌梗死、脑梗死、心力衰竭)发病率下降26%，CVD死亡率降低33%，全因死亡率降低26%，微血管病变(失明、肾病、神经病变)发病率减少35%。

该研究还表明，对糖尿病前期患者进行运动干预6 年，随访10 年，可降低患者空腹血糖；随访20 年，与对照组相比，干预组糖尿病发病率降低51%。亚组分析显示，BMI ≥25 kg/m2的患者，饮食和运动干预中长期均有效；而BMI ＜25 kg/m2患者，干预期间运动干预有效，饮食干预效果不明显；随访20年，饮食和运动干预均有效；随访30年，联合干预组糖尿病发病平均延迟近4 年，CVD 事件和微血管病变显著减少，心血管死亡和全因死亡也有所减少，平均预期寿命提高1.44 年。干预组并发症发生率降低主要发生在干预后15年或更长时间，主要因为糖尿病发病延迟。

2.1.5 不同国家比较

对于西方人，体育运动主要通过降低体质量、控制肥胖，减少糖尿病发病风险。芬兰和美国预防糖尿病前期的研究显示，减肥是减少糖尿病发病率的一个重要因素。中国的研究表明[14]，对偏瘦的糖尿病患者，主要通过饮食结构变化和体力活动增加等因素预防糖尿病。

肥胖是2 型糖尿病的独立危险因素。肥胖患者发生糖尿病的危险随BMI增加而急剧增加。在一项主要针对美国白人的前瞻性研究中，BMI ≥35 kg/m2的男性和女性，分别与BMI ＜22 kg/m2的男性和BMI ＜23 kg/m2的女性相比，发展为糖尿病的风险分别提高至42 倍和93 倍。糖尿病发生风险越高，生活方式干预的预防作用越强。

DPP 研究认为，在3 年随访中，体质量每减少5 kg，糖尿病发病风险下降58%；调整饮食和活动变化后，体质量每减少1 kg，糖尿病发病风险下降16%。他们认为预防糖尿病的首要干预目标是减少体质量。芬兰DPS 和美国DPP 研究中，研究对象BMI ＞30 kg/m2，生活方式降低糖尿病的发病风险58%，明显高于中国大庆的研究，原因之一是这两项研究对象比较肥胖，平均BMI 34 kg/m2。

亚洲糖尿患者体型偏瘦，BMI较低。大庆的研究中[8]，患者平均BMI 25.7 kg/m2，只有BMI ≥25 kg/m2的参与者才鼓励减体质量，干预措施只导致BMI微小变化，与对照组无显著性差异。印度糖尿病预防计划生活方式干预3 年，糖尿病累积发生率较对照组下降28.5%，但体质量的下降也无显著性差异。

2.2 HIIT

2.2.1 健康人群

HIIT 可减少CVD 危险因素。Higgins 等[15]报道，HIIT 6 周可改善健康人血糖、糖耐量、最大摄氧量、血压和脂质；但个体对HIIT的反应不同，有些反应良好，有些没有反应；在应答者，HIIT还可增加最大摄氧量，降低血压。他们认为，HIIT可作为改善血流和促进心血管健康的干预措施。

Robinson 等[16]报道，健康人HIIT 运动后96 h，与对照组相比，顶叶-颞叶和尾状区葡萄糖摄取显著增加，最大摄氧量增加。

Bond 等[17]报道，6 例青年女性HIIT 2 周后，内皮功能和心率变异性改善，但效果只能保持2 d。需要定期进行高强度运动维持。

2.2.2 肥胖和超重人群

Kong 等[18]报道，每周4 次HIIT，共5 周，可使超重和肥胖年轻女性血糖呈降低趋势。与中等强度持续运动(moderate intensity continuous training,MICT)相比，短期HIIT更具效率，更易使超重和肥胖女性改善心肺健康和空腹血糖。Lithgow 等[19]报道，HIIT 6 周可改善超重和肥胖成年人葡萄糖耐量，血糖和胰岛素浓度均降低，但对胰岛素敏感性没有影响。

van Biljon 等[20]报道，儿 童行HIIT 和MICT 5 周，心率、空腹血糖、峰值耗氧量均有改善，HIIT+MICT可降低腰围和腰臀比。

2.2.3 1型糖尿病患者

对1 型糖尿病患者行HIIT，运动后高血糖尚未被临床重视，未得到充分治疗。Riddell等[21]报道，16例1 型糖尿病患者禁食状态下行HIIT，受试者血糖升高约(3.7±1.6) mmol/L。Aronson 等[22]报道，17 例1 型糖尿病患者完成71次运动试验，其中64次导致高血糖。

Farinha 等[23]发现，抗阻运动、HIIT 和抗阻运动+HIIT 10周，可降低1型糖尿病患者糖化血红蛋白、空腹血糖，改善过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性。他们认为，抗阻运动结合HIIT可减少胰岛素剂量，为患者带来益处。

在1 型糖尿病患者中，乳酸与低血糖感知受损(impaired awareness of hypoglycaemia,IAH)有关，低血糖时，乳酸转移到大脑可能参与其发病。HIIT可增加血浆乳酸水平。Wiegers等[24]嘱1 型糖尿病伴感知受损者6 例、1 型糖尿病感知正常者6 例、健康人6 例行HIIT 1 次，HIIT 后，所有人脑中乳酸水平均有所增加，但感知受损组乳酸水平最高；在实验性低血糖期间，感知受损组脑乳酸水平降低到基线值下30%，而其他两组则回到基线水平。他们认为，这可能与IAH患者乳酸盐氧化和运输增强有关。

MICT 和HIIT 可能导致1 型糖尿病血糖变化，Turksoy 等[25]研究智能人工胰腺(multivariable adaptive artificial pancreas,MAAP)辅助1 型糖尿病患者安全进行运动的研究。患者每天完成MICT 或HIIT 并检测血糖变化。在MAAP 辅助下，运动期和恢复期血糖在69.9%时间内处于正常范围，93.0%时间处于安全血糖范围内。

2.2.4 2型糖尿病患者

Meta 分析显示HIIT 和MICT 一样有效。Wormgoor等[26]收集HIIT 干预2 型糖尿病的14项研究，HIIT可以改善2 型糖尿病患者血糖、身体成分、有氧适应性、血压和血脂，与MICT 相比，HIIT 具有同等益处。Jelleyman等[27]的Meta分析显示，HIIT 2周以上可以有效改善代谢健康，特别是对那些有2 型糖尿病风险或患有2 型糖尿病的人，与对照组和连续训练组相比，HIIT后空腹血糖降低，胰岛素抵抗降低，糖化血红蛋白下降，体质量下降。Quílez Llopiz 等[28]分析14项研究，运动方式为有氧运动、抗阻运动、联合运动和HIIT，发现训练后即刻和训练后24～48 h 血糖均有改善，联合训练效果最好。

Little 等[29]认为，HIIT 可改善2 型糖尿病患者或2型糖尿病风险者餐后高血糖。Liu 等[30]发现，HIIT 可改善2 型糖尿病患者BMI、体脂、糖化血红蛋白、空腹胰岛素和最大摄氧量，对患者体适能的改善可能比MICT更积极。

Alvarez等[31]报道，每周3次HIIT，共16周可明显降低女性2型糖尿病患者运动后空腹血糖，改善血脂，每周所需时间比运动指南建议的最低值低25%～56%。他们认为HIIT是一种改善血脂异常的省时干预措施。

Winding 等[32]报道，每周3 次HIIT，共11 周，可改善2 型糖尿病患者血糖、血脂、身体成分，与有氧运动相比，HIIT降低约45%训练量，但在体能、体成分和血糖控制方面的改善更好。

Madsen 等[33]报道，每周3 次HIIT，共8 周，可改善老年2 型糖尿病患者空腹血糖、糖耐量和糖化血红蛋白，胰岛素抵抗和β 细胞功能确定的胰腺稳态也得到明显改善，胰岛素敏感性提高，腹部脂肪减少。Francois 等[34]报道，HIIT 干预可改善2 型糖尿病患者心血管健康，HIIT后30 min，患者血糖低于对照组。

Metcalfe 等[35]的一项随机交叉试验显示，低强度间歇训练后24 h 平均血糖最低，MICT 后24 h 血糖也有明显降低，HIIT后24 h血糖略有降低但与对照组无显著性差异。与对照组相比，三种运动均显著减少高血糖时间。低强度间歇训练节约时间，值得推广。

Savikj 等[36]分析不同时间进行HIIT 对血糖的效果，发现上午行HIIT可能出现急性血糖增加，下午行HIIT对改善男性2型糖尿病患者血糖方面更有效。

定期运动是改善2 型糖尿病患者血管功能的公认策略。Magalhães 等[37]对2 型糖尿病患者行MICT 和HIIT 干预1 年，两组颈动脉内膜中膜厚度降低，HIIT组外周动脉僵硬度指数和扩张系数改善。

中等强度耐力训练能比HIIT更好改善骨骼肌毛细血管结构。Mortensen 等[38]将2 型糖尿病患者分成耐力组和HIIT组，训练前后取外侧阔筋膜张肌活检，发现训练后，耐力组的毛细血管比率增加，内皮细胞厚度增大，基底膜厚度减小，毛细血管腔增大；HIIT 后，骨骼肌内皮一氧化氮合酶升高。认为HIIT似乎不是治疗毛细血管稀疏和减少2 型糖尿病患者基底膜增厚的有效策略。

2 型糖尿病患者动脉粥样硬化的特征在于内皮功能障碍，这与血流介导的血管扩张(flow-mediated dilatation,FMD)受损有关，增加了逆行和振荡剪切。HIIT通过增加NO2，使2 型糖尿病患者FMD 和向外动脉重构增加。Ghardashi Afousi 等[39]发现，久坐的2 型糖尿病患者经每周3 次HIIT 和CMIT，共12 周，HIIT 组肱动脉FMD 增加，逆行剪切力下降，两组振荡剪切指数均降低，亚硝酸盐/硝酸盐水平均升高，HIIT 组升高幅度更大。

Francois 等[40]报道，每周3 次HIIT，共12 周，可降低2 型糖尿病患者股动脉内膜中层厚度、动脉僵硬度和静息心率。在一次急性间歇抗阻运动后2 h，2 型糖尿病患者的肱动脉扩张增加，内皮功能改善[41]。Madsen 等[42]报道，每周3 次HIIT，共8 周，可使2 型糖尿病患者血管产生适应性改变：腘动脉直径增加，FMD%显著增加，剪切速率显著降低。Suryanegara等[43]报道，每周3 次HIIT，共12 周，2 型糖尿病患者次最大运动期间心输出量显著下降，患者可完成同样运动但心输出量减少，提示HIIIT 对2 型糖尿病患者有心脏保护作用。

3 展望

3.1 研究方法

从运动医学角度看，所有糖尿病患者均需要不同程度运动。轻微肢体活动也可以促进关节活动度改善，减少关节僵硬发生，改善骨骼肌血液供应，促进骨骼肌内毛细血管生长，维持肌肉力量，增加血糖消耗，改善血糖水平。对卧床或坐轮椅的患者，可选择轮椅太极、手部活动、下肢活动、呼吸功能练习等多种运动方式。对可以运动，但由于骨骼肌萎缩、骨骼肌内线粒体减少，不愿意活动的糖尿病患者，短期HIIT 可增加运动依从性。在电子设备和网络指导下，患者均可开展运动，改善血糖、血脂、血压和胰岛素抵抗等。

3.2 研究重点领域

大量临床结果表明，有氧运动、抗阻运动和HIIT对提高机体生理功能，改善糖尿病前期患者和糖尿病患者代谢功能有积极作用。对于糖尿病患者，省时、高效、依从性较好的HIIT 和MICT 一样，可带来降低空腹血糖、降低糖化血红蛋白、改善胰岛素抵抗等诸多益处。临床近半数糖尿病前期患者没有确诊，没有得到干预；大部分糖尿病患者只是自行在家运动，缺乏规范的监督和指导，也没有标准化治疗流程，患者难以将生活方式改变落到实处。今后仍需大量研究适合糖尿病前期患者和糖尿病患者的运动处方，为开展糖尿病运动治疗提供标准化模式。

对目前不推荐进行运动治疗的血糖控制差、伴有急性并发症或严重慢性并发症的糖尿病患者，应积极探索可行的运动处方和临床指导方案。