糖尿病对运动医学相关疾病的影响

王圣淳，郑小飞，王华军

随着糖尿病患病率的急剧上升，我国目前已 成为世界糖尿病第一大国，预计到2035年，糖尿病患病人数将达到1.43亿，占全球成人糖尿病患者的1/4以上[1]。运动是糖尿病预防和管理的重要组成部分。适量运动有助于调节血糖，降低心血管疾病风险，延缓糖耐量异常转变为糖尿病的进程，同时还可以改善糖尿病患者对胰岛素的敏感性，减少对药物的依赖[2]。研究表明，8周以上的规律运动可令糖尿病患者的糖化血红蛋白降低0.66%，而坚持12～14年的规律运动可显著降低糖尿病患者的病死率[3]。

一方面，糖尿病患病人群的年轻化，以及运动理念的不断深入，增加了糖尿病患者罹患运动医学相关疾病的风险[4]。另一方面，糖尿病对骨骼肌肉系统产生不良影响，高血糖水平对细胞功能的影响导致结缔组织产生有害的细胞外基质成分并出现进行性改变，使糖尿病患者在运动过程中更易于发生肌肉骨骼系统损伤[5]。与非糖尿病患者相比，糖尿病患者在运动损伤后也更倾向于寻求治疗和接受手术[6]，然而，由于糖尿病患者免疫力下降，组织修复能力较差，导致术后感染和其他并发症的发生率增加，进而影响手术修复和重建的效果[4,7]。本文就糖尿病对肩袖撕裂、跟腱断裂、前交叉韧带（anterior cruciate ligament，ACL）损伤、肌腱病、关节软骨损伤等运动医学相关疾病的影响进行综述，旨在为降低疾病发生率、改善防治效果提供理论参考依据。

1 糖尿病对运动医学相关疾病的影响

1.1 肩袖撕裂

肩袖撕裂是50岁以上人群肩功能障碍最常见的原因，有高达30%～70%的肩关节疼痛是由肩袖撕裂引起的[8]。在糖尿病人群中，长期高血糖水平将导致肩袖肌腱胶原不可逆的非酶糖基化，产生晚期糖基化终产物（advanced glycation end products，AGEs）。AGEs破坏蛋白质的化学和物理特性，增加分子间胶原的交联反应，严重影响了肌腱组织的机械和生物功能[9]。一项关于糖尿病动物模型生物力学特性和组织学的研究结果发现，其肩袖肌腱的最大负荷、拉应力、刚度和弹性模量均降低[10]。结构和生物力学性质的改变使糖尿病患者发生肩袖损伤的几率增加，同时也提高了肩袖撕裂手术修复的风险。

一项为期11年的随访研究结果发现，在纳入的498 678人（28 391例为糖尿病患者）中，26 664例出现肩袖损伤，糖尿病患者的肩袖损伤风险是非糖尿病患者的2.11倍[11]。中国台湾一项更大规模的流行病学调查选取58 652例糖尿病患者及117 304例非糖尿病患者，Cox比例危险回归分析结果表明，每十万名糖尿病患者中有41例施行肩袖修复术，是非糖尿病患者的1.56倍[12]。

与非糖尿病患者相比，糖尿病患者肩袖修复术的治疗效果相对较差。Clement等[13]研究发现，在年龄、性别及肩袖撕裂大小配对良好的情况下，肩袖术后6个月时糖尿病患者肩关节前屈和外旋角度恢复均差于非糖尿病患者。Chen等[14]的研究结果亦显示，术后6周及6、34个月随访时非糖尿病患者肩关节主动和被动活动范围均优于糖尿病患者。

肩袖术后再撕裂是导致手术失败的重要原因，高血糖可促进血管内膜和纤维瘢痕增生，对肌腱的愈合和重塑过程造成不利影响[15]。Cho等[16]报道肩袖修复术后6个月患者MRI结果，35.9%的糖尿病患者发生肩袖再撕裂，而非糖尿病患者仅14.4%出现类似情况，两组肩袖再撕裂发生率比较，差异有统计学意义（P＜0.001）；进一步将糖尿病患者分为控制良好组和持续高血糖组，发现控制良好组再撕裂率为25.9%，低于持续高血糖组的43.2%。

1.2 跟腱断裂

跟腱是足底屈曲必需的结构，其损伤常见于37～44岁中青年人群，年发病率约为31/10万[17]。有研究显示，血糖控制不佳的女性跟腱断裂的风险可增加2倍左右，原因可能是高血糖和雌二醇对胶原蛋白合成的抑制作用，导致结缔组织的机械强度和适应性降低[18]。有学者通过动物实验进一步阐明糖尿病对跟腱损伤的影响机制，糖尿病组跟腱胶原纤维束不仅数量减少，而且在形态上出现磨损和解体，甚至断裂，跟腱细胞变形，胞浆钙盐沉积，从而引起糖尿病组肌腱组织形态萎缩，力学性能下降[19]。还有研究证实，高血糖可引起足部毛细血管基底膜增厚，红细胞变形能力降低，毛细血管血流阻滞，从而导致跟腱血液供应减少，更易受到损害[20]。

跟腱损伤可通过开放手术或经皮手术进行修复，一般跟腱手术伤口并发症的发生率为7%～13%，深部感染率为2%～4%[21]。糖尿病增加了跟腱修复术的感染风险，一项纳入2005年至2012年24 269例跟腱修复手术患者的回顾性研究发现，单纯糖尿病患者手术部位感染风险是非糖尿病患者的3.1倍，糖尿病伴周围神经病变和血管病变患者手术部位的感染风险分别是非糖尿病患者的4.3和7.9倍[22]。也有学者持不同见解，Jildeh等[23]回顾性研究2008年至2014年接受跟腱断裂手术治疗的423例患者的临床资料，通过Wilcoxon秩和检验和Fisher检验分析后发现，糖尿病与跟腱术后切口感染风险增加无关。这一结果可能与纳入样本量较少有关，今后仍需多中心大样本流行病学研究，以进一步明确两者之间的关系。

1.3 ACL损伤

ACL损伤是一种常见的膝关节运动损伤，其中约1%的患者同时患有糖尿病[24]。目前二者之间的相关研究较少，尚未发现其存在明显的相关性，但现有研究证实，是否罹患糖尿病与ACL重建手术的治疗效果密切相关[25-27]。具体的机制尚不明确，有学者推测可能与糖尿病血管神经等相关并发症导致手术部位相对缺氧和营养不良、局部修复及抗感染能力降低有关[28]。

Brophy等[24]对ACL重建术后患者进行2年随访研究，结果显示，糖尿病患者多项功能评分明显低于非糖尿病患者，其中国际膝关节委员会（InternationalKneeDocumentationCommittee，IKDC）评分、膝关节损伤和骨关节炎结果评分（knee injury and osteoarthritis outcome score，KOOS）中的疼痛评分、日常生活活动能力（activities of daily living，ADL）和运动/娱乐结果评分分别较非糖尿病患者降低了53%、56%、58%和56%。

此外，在术后感染风险方面，Brophy等[27]报道糖尿病患者ACL重建术后感染风险较非糖尿病患者增加了18.8倍。Kawata等[25]也开展类似研究，在对日本国家数据库30 536名患者进行的回顾性研究中，多变量逻辑回归模型分析结果证实糖尿病会增加重建术后感染的风险（OR=2.70，95%CI：1.28～5.71）。Westermann 等[29]对美国外科医师学会国家外科质量改进项目（American College of Surgeons National Surgical Quality Improvement Program，ACS NSQIP）数据库6 389例ACL重建患者进行研究，结果显示，术后发生感染和未感染的患者中分别有5.13%、1.71%合并糖尿病，差异无统计学意义，作者认为产生这一结果的原因可能是合并症、并发症例数过少，因此建议计算数据库的脆弱性指数，以进一步明确糖尿病共病与ACL重建术后感染的相关性。

糖尿病亦会影响ACL重建手术的骨隧道质量和骨腱愈合。林枭等[30]将新西兰兔随机分为糖尿病组和非糖尿病组，建立单侧ACL重建模型，术后4、8周Micro CT检测结果显示，非糖尿病组骨隧道及周围骨密度值显著高于糖尿病组（P＜0.01），而非糖尿病组骨隧道截面积显著小于糖尿病组（P＜0.05）。

1.4 肌腱病

肌腱病是过度使用而引起的肌腱微损伤，表现为肌腱及腱周疼痛、肿胀和功能障碍等退行性病变。糖尿病患者体内的高糖环境不仅降低肌腱细胞的自我修复能力，还促进正常肌腱细胞的凋亡和肌腱干细胞的非腱分化，大大阻碍肌腱微损伤的自行修复过程；此外，血糖波动会引起新生肌腱组织的软骨化，进而导致肌腱的长期退化[31]。

糖尿病加重了肌腱病的严重程度，Batista等[32]对70例糖尿病和10例非糖尿病患者跟腱进行超声检查，结果表明，62例患者（89%）跟腱出现肌腱纤维紊乱，53例（76%）跟腱出现肌腱钙化，而非糖尿病患者跟腱未发现类似病变。与非糖尿病患者相比，糖尿病患病人群肌腱病发病率也明显增加。一项纳入31项临床研究的荟萃分析发现，糖尿病患者罹患肌腱病的风险是非糖尿病患者的3倍以上（OR=3.67，95%CI：2.71～4.97，I2=81%）[33]；而另一项针对肩袖的荟萃分析结果亦提示，糖尿病患者罹患肩袖肌腱病的风险较非糖尿病患者增加2倍以上[34]。

从肌腱病预后来看，Degen等[35]回顾性研究6 561例注射治疗肱骨外上髁炎患者的临床资料，其中201例（3.1%）患者在注射治疗后平均（383±128）d需行后续手术治疗，Logistic回归分析结果提示糖尿病是再次手术治疗的危险因素。不仅如此，与非糖尿病患者相比，糖尿病患病人群的肌腱病手术效果差，复发率较高。Siddiqui等[36]对61例肱骨外上髁炎患者进行随访研究，结果显示，糖尿病患者较非糖尿病患者术后2年疼痛评分明显更高（2.80vs0.36分，P＜0.01，95%CI：1.2～3.7），握力更低（0.91vs1.06 KgN，P=0.038，95%CI：0.29～0.01），复发率更高（40%vs7.7%，P=0.018）。

1.5 关节软骨损伤

软骨细胞在高糖环境下不能正常调节葡萄糖转运蛋白-1，葡萄糖大量堆积并导致机体活性氧的产生，软骨细胞退变加速[37]；高糖环境还可阻碍软骨细胞摄取脱氢抗坏血酸，从而妨碍机体合成Ⅱ型胶原，延缓软骨细胞的自行修复[38]。

中国台湾一项研究对3万7千例1型糖尿病、121万例2型糖尿病与膝骨关节炎之间的关联性进行回顾性研究，双变量相关分析发现，无论是1型糖尿病[OR=1.40（1.33～1.47），P＜0.0001]还是 2型糖尿病[OR=2.75（2.72～2.78），P＜0.0001]，均与膝骨关节炎有着明显的相关性[39]。影像学研究也支持上述观点，Chanchek等[40]对208例糖尿病患者及与之配对的208例非糖尿病患者右膝关节MRI图像进行评估，结果显示，糖尿病患者软骨T2值明显较高且更不均匀，提示关节软骨损伤退变情况加重（P＜0.01）。Athanasiou等[41]对尸体踝关节软骨标本进行研究，结果证实，糖尿病患者软骨生物力学性能较非糖尿病患者显著降低。学者们开展的动物实验研究也得出相似结论。Silberberg等[42]研究表明，糖尿病小鼠软骨细胞变性率和死亡率较非糖尿病小鼠显著升高；而对糖尿病小鼠膝关节进行组织病理切片及蛋白印迹研究的结果则显示，胶原酶活性增加，AGEs、基质金属蛋白酶-1含量增多，软骨特异性蛋白（包括Ⅱ型胶原、SOX9及蛋白聚糖）含量明显减少，表明糖尿病能够促进软骨退变，抑制软骨再生和修复进程，并与间充质干细胞增殖受损相关[43-44]。

1.6 其他运动医学相关疾病

随着对糖尿病共病研究的不断深入，学者们注意到了糖尿病对其他运动医学相关疾病的不良影响。Mavrikakis等[45]研究表明，糖尿病患病人群钙化性肩周炎发病率是非糖尿病对照组的3倍；而在半月板损伤人群中，糖尿病患者往往损伤较为严重，Neumann等[46]对244例糖尿病患者及244例非糖尿病患者的半月板损伤进行全序列MRI评分系统（WORMS评分）评估，结果发现前者内侧和外侧半月板病变评分显著高于后者。

糖尿病还会增加多种运动医学相关疾病手术并发症的发生率。DeFroda等[47]回顾性研究ACS NSQIP数据库中2 291例行关节镜下肩关节盂唇损伤修复术的患者，其中173例（7.6%）出院后需要再次住院行手术治疗，单变量分析发现，糖尿病是患者再次入院手术治疗的危险因素（OR=2.70，95%CI：2.30～3.10，P=0.006）。此外，糖尿病加大了关节镜半月板切除手术患者术后不良事件发生的风险。Basques等[48]对ACS NSQIP数据库中行关节镜半月板切除术的17 774例患者进行分析，其中208例患者（1.17%）发生术后不良事件，203例（1.14%）发生严重不良事件，多糖尿病患者发生不良事件（OR=1.57）及严重不良事件（OR=1.51）的风险都大大增加。

在糖尿病人群中，膝关节镜术后感染风险随围手术期HbA1c水平的升高而增加[49]。糖尿病亦可导致髋关节镜术后患者静脉血栓栓塞风险加大，khazi等[50]的临床研究纳入9 477例髋关节镜手术患者，多因素Logistic分析结果提示，糖尿病（OR=1.59，P＜0.0001）是髋关节镜术后静脉血栓栓塞发生率增高的独立危险因素。

2 预防措施

严格控制糖尿病患者的生活方式及饮食习惯，监控血糖水平，在运动过程中仔细监测肌腱、韧带等的负荷变化，根据自身具体情况选择适宜的运动方式和强度，避免高强度运动，有助于预防糖尿病患者的运动损伤。当糖尿病患者出现运动损伤而寻求手术治疗时，应常规进行血糖监测，根据需要调整胰岛素剂量，将血糖维持在目标水平以内，降低糖尿病对患者运动损伤修复术后的不良影响。

关节镜技术以其针对性强、损伤小、治疗效果佳、患者术后恢复快等优点，在运动医学领域得到广泛运用[51]。然而，与非糖尿病患者相比，糖尿病患者关节镜手术后更易发生软组织挛缩、关节僵硬和活动范围受限[50,52]。因此，需制定个性化的物理治疗方案，以降低糖尿病患者术后关节僵硬程度，恢复关节活动度[53]。

3 小结

了解糖尿病对运动医学相关疾病患病率及治疗效果的影响，有助于提高手术医师对糖尿病手术患者的认识，同时做好患者围手术期管理，将糖尿病对运动医学相关疾病的不良影响降到最低。研究表明，相对于健康人群，糖尿病患者更易罹患运动医学相关疾病，且手术效果不甚理想。因此，术者需对糖尿病患者进行术前评估，采取有效的干预措施；同时加强相关基础和临床研究，明确糖尿病对运动医学相关疾病影响的具体作用机制，制定更为精准有效的治疗和康复方案，改善手术效果，提高患者满意度。