有氧运动改善2型糖尿病患者认知功能障碍的研究进展▲

严 娟 左盼盼 冯纪涛 楼青青

(1 南京中医药大学护理学院，江苏省南京市 210023，电子邮箱：1678451162@qq.com；2 南京中医药大学附属中西医结合医院，江苏省南京市 210028)

【提要】 认知功能障碍是指由于各种原因诱发的认知功能的损害，主要表现为学习、记忆、理解、执行等能力下降，可伴有不同程度的精神症状。有60%～70%的2型糖尿病患者有轻、中度认知功能障碍。有氧运动能够改善认知功能及大脑功能，从而预防老年痴呆。本文就有氧运动改善2型糖尿病患者认知功能障碍的研究进展做一综述。

随着我国逐步进入老龄化社会，认知功能障碍的患病率呈逐年增加的趋势[1]。2型糖尿病是一种以慢性高血糖为主要特征的慢性代谢性疾病，常累及身体多个系统，严重者可出现中枢神经系统并发症，进而导致认知障碍，更严重时可导致痴呆。认知功能障碍是2型糖尿病患者最常见和最严重的并发症之一，给患者家庭及社会带来沉重负担。研究发现，2型糖尿病是认知功能障碍的独立危险因素之一,2型糖尿病患者痴呆的患病率是非糖尿病患者的1.5～2倍，糖尿病可加速轻度认知功能障碍发展到痴呆的过程[2-5]。有研究表明，规律性有氧运动可以改善老年人的认知功能障碍[6]。本文就有氧运动改善2型糖尿病患者认知功能障碍的研究进展做一综述。

1 2型糖尿病认知功能障碍概述

1.1 定义 2型糖尿病患者认知功能障碍是指2型糖尿病患者的认知功能损害，主要表现为学习、记忆、注意、定向、理解、执行、计算等能力下降，可伴有不同程度的精神症状，严重者对日常生活不能够自理。

1.2 发病机制 2型糖尿病患者认知功能障碍的可能机制有糖-胰岛素代谢异常、血管-血脑屏障通透性改变、海马神经元凋亡以及炎症反应，这些机制可引起大脑结构和功能异常，进而导致认知功能障碍[7]。

1.3 临床表现 2型糖尿病患者糖代谢紊乱导致代谢、形态学、神经化学、电生理学及行为学等方面的变化,其主要症状包括推理能力丧失、记忆力减退、学习能力下降、注意力不集中、智力减退等[8]。

2 2型糖尿病认知障碍的影响因素

2.1 年龄 2型糖尿病患者发生认知功能障碍与年龄有关联。研究表明，年龄≥60岁的2型糖尿病患者较非糖尿病患者认知功能下降的风险增加2.5～3.6倍[9]。Biessels等[10]研究发现，2型糖尿病患者认知功能障碍多发生在40～80岁，其中在60～80岁阶段发生率更高。

2.2 糖尿病病程 研究表明，糖尿病病程越长的患者，其认知功能得分越低，患者的大脑功能损害越严重[11]。研究发现，病程20年以上的糖尿病患者，患有轻度认知功能障碍是病程10年以下的2.4倍，是非糖尿病人群的6.9倍[12]。还有研究发现，老年2型糖尿病患者认知得分低于非糖尿病人群，并且认知功能减退的严重程度与病程呈正相关[13]。

2.3 血糖水平

2.3.1 高血糖：长期高血糖可增加氧自由基损伤，引起代谢紊乱，升高炎症因子水平，产生糖基化终末产物等影响神经系统。Cukierman-Yaffe等[14]研究结果表明，糖化血红蛋白每增高1%，2型糖尿病患者数字符号学习测试评分平均下降1.75分，简易智能精神状态检查量表得分降低0.2分。另外一项研究证实，糖化血红蛋白越高的2型糖尿病患者，其认知检测得分低，经过3年的随访，糖化血红蛋白高的2型糖尿病患者认知功能损害情况进一步加重[15]。

2.3.2 低血糖：低血糖可导致大脑能量供应不足，导致不可逆的神经元损伤，进而出现认知障碍[16]。大脑对低血糖非常敏感，尤其是海马部位，它是学习和记忆的主要结构；反复严重的低血糖可导致海马萎缩，进而影响认知功能。Lin等[17]研究发现，有低血糖病史的2型糖尿病患者发生痴呆的风险是无低血糖病史患者的3倍。另外一项研究证实，无论患者是否患有糖尿病，急性低血糖均可导致短期内的认知功能障碍[18]。

2.3.3 血糖波动：血糖波动是指血糖水平在其高峰和低谷之间变化动荡的非稳定状态。研究表明，血糖波动通过各种作用机制引起2型糖尿病大鼠模型内皮功能障碍，从而导致认知损害[19]。Rizzo等[20]研究结果显示，平均血糖波动幅度和简易智能精神状态检查量表得分呈负相关。Zhong等[21]研究发现，血糖波动可影响老年2型糖尿病患者的认知功能，血糖波动幅度大的患者认知功能较差。

2.4 基础疾病

2.4.1 高血压：糖尿病和高血压均被认为是认知功能障碍的独立危险因素。2型糖尿病合并高血压，尤其是舒张压升高与认知能力下降有关[22]。2型糖尿病合并高血压患者轻度认知障碍发生率高于单纯糖尿病患者，且高血压病史与蒙特利尔认知评估量表评分相关，表明同时患有这两种疾病的患者更易发生认知功能障碍[22]。

2.4.2 血脂异常：Umegaki等[22]研究发现，高三酰甘油水平是2型糖尿病患者认知功能障碍的危险因素，肥胖可能对海马结构产生负面影响，进而导致2型糖尿病患者的口头陈述性记忆力的降低[23]。

2.5 心理状态 糖尿病可引起很多心理方面问题，其中最常见的是抑郁，而抑郁与认知损伤有关[24]。Varambally等[25]研究发现，抑郁评分与脑源性神经营养因子水平呈负相关，提示抑郁与神经可塑性之间可能存在关系。

2.6 运动干预 有研究表明，运动干预对预防老年人的认知功能减退有一定作用，长期规律运动的老年人认知功能减退的发生率比较低[26]。运动可以促进肢体血管扩张，促进血流动力学的改善，纠正神经生理的异常，提高中枢神经系统的适应性改变，进而改善认知功能障碍情况。根据运动期间肌肉收缩能量是来自有氧代谢还是无氧代谢，将运动分为有氧运动和无氧运动。目前，对于有氧训练对认知功能障碍患者的干预性研究较多。有氧运动又称为有氧训练或耐力训练，是指人体在氧气充分供应的条件下进行的体育训练，是全身主要大肌肉群参与连续的、有节律性的且能够持续较长时间的运动锻炼。有氧运动是一种低成本、低风险、简易可行的体力活动，常见的有氧运动有快速步行、功率车、游泳、有氧健身操及瑜伽等。国外多项研究均表明有氧运动能够改善轻度认知功能障碍患者的认知功能，包括记忆力、执行能力等方面[27-29]。无氧运动又称为阻力运动或力量训练，是通过肌肉持续性收缩克服外来阻力时进行的一种无氧运动，主要包括自由重量(哑铃和杠铃)、俯卧撑、等长练习、弹力带和利用力量训练器械等[30]。Best等[31]对参与阻力训练或平衡调节的155名老年女性进行2年的随访研究，结果显示，阻力训练可提高老年女性的执行功能及记忆力，减少大脑皮质和白质萎缩。

3 有氧运动保护认知功能的可能机制

3.1 神经可塑性 认知能力下降是衰老过程的特征之一，随着年龄的增长，认知能力下降可能与大脑可塑性失调有关[32-34]。有氧运动可以通过增加脑源性神经营养因子水平来增加海马体积，而脑源性神经营养因子可以刺激神经发生，增加树突网络的复杂性。此外，脑源性神经营养因子在神经可塑性和神经保护中起关键作用，并参与神经生长和血管生成[35-36]。

3.2 脑血流量 认知功能下降大多是由于动脉粥样硬化和脑血管疾病引起，此类疾病可导致脑血流灌注不足[37]。Ruitenberg等[38]研究发现，脑血流速度与认知功能的下降显著相关，较低的脑血流速度与阿尔茨海默病相关；而运动能够改善脑血流灌注，改善脑的糖代谢节作用[39]。规律长期的有氧训练能够减轻血管疾病对脑血流灌注的影响，这可能是有氧运动保护认知功能的一种重要机制[40]。

3.3 神经营养因子 研究表明，神经营养因子和神经生长因子可促进大脑某些区域(包括海马)的可塑性和增强神经血管系统[41]。有研究证实，保护性神经营养因子释放的增加与高水平运动有关，并且这些生理效应可能对衰老大脑的认知功能产生积极影响[42-44]。两项系统评价均表明运动锻炼除了能够减弱糖尿病对大脑的有害影响外，还能通过增强大脑中营养因子的作用来促进神经元再生，从而对大脑功能和认知的多个方面产生积极影响[45-46]。Erickson等[47]研究证实，脑源性神经营养因子在保护和增强认知功能方面均具有重要作用，有氧运动能够增加脑源性神经营养因子、海马和颞叶体积以及空间记忆。

4 有氧运动对认知功能的影响

4.1 有氧运动对认知功能障碍患者临床表现的影响 研究发现，有氧训练能够提高阿尔茨海默病患者的认知功能[48-49]。Nagamatsu等[50]应用Rey听觉词语学习测验和电脑测试空间记忆对70～80岁且有主观记忆问题的女性在有氧运动干预前后进行语言记忆和学习测试，结果表明，有氧训练组的空间记忆表现与整体身体能力之间存在显著的相关性，表明有氧运动可以对认知功能产生积极影响，并且可以成为改善老年人记忆力的有效方法。研究表明，体育运动对保持老年认知功能有积极影响，并且能够降低认知功能减退的风险[51]。此外有氧运动能适度提高健康老年人的记忆力、注意力、处理速度和执行能力[52]。

4.2 有氧运动对认知功能障碍患者大脑功能和结构的影响 研究表明，有氧运动与脑结构中的认知功能有关[53]。大脑中的海马是负责学习和记忆的区域，一旦海马的结构和功能完整性被破坏，就可以导致认知功能的降低。运动已被证实能够上调并增加某些神经营养因子和血管生长因子，包括胰岛素样生长因子1、脑源性神经营养因子和血管内皮细胞生长因子，而这些因子能保持新生神经元的长期存活率，进而改善大脑认知功能[54]。有研究显示，有氧运动能够增加海马、脑灰质及白质体积[35]。研究表明，经过6个月的有氧运动干预后，轻度认知障碍老年人左侧、右侧及全部海马体积均显著增大[55]。运动能够使大脑结构和功能发生适应性改变，进而维持或改善老年人的认知功能[56]。Erickson等[35]研究结果表明，经过1年有氧运动干预后，老年人的左、右侧的海马容量分别增加2.12%和1.97%。

5 结 语

有氧运动在认知功能方面的研究已获得较多成果，规律性的有氧运动能进改善健康老年人和认知功能障碍者的整体认知能力和大脑功能结构。有氧运动对于延缓2型糖尿病患者认知功能障碍或痴呆具有重要意义，值得在临床上推广。目前的研究对象大多为认知正常人群、认知障碍者和2型糖尿病合并认知功能障碍者，而尚无有氧运动对于认知正常的2型糖尿人群的脑功能结构及认知能力影响的研究，因此，后续的研究还需对此问题进行探讨。