有氧运动对Ⅱ型糖尿病心率变异性影响的Meta分析

王永明，肖海莉

（1.中国石油大学 胜利学院，山东 东营 257061；2.岭南师范学院，广东 湛江 524048）

据国际糖尿病联盟组织的统计，目前全世界确诊糖尿病患者的人口达到了约4.63亿，我国已确诊糖尿病患者超过1.164亿，占了总患病人数的1/4。糖尿病不但增加了患者的经济负担，而且糖尿病增加了患心血管疾病的风险，也使患者的死亡率增加［1］。糖尿病并发自主神经病变是一种常见的、严重的、可累及多脏器，会严重损害心血管系统的功能，并对胃肠道和泌尿生殖系统也产生一定损害的疾病［2］。在糖尿病的治疗过程中运动干预是治疗的关键组成部分［3-4］。心率变异性（HRV）是一种对心自主神经功能进行无创、实用、可重复操作的检测方法，逐次心跳之间的变异反映了心迷走神经和心交感神经的功能活动。心率变异性（HRV）是评价心自主神经功能的重要指标［5］。之前的研究显示经常运动人群的HRV值要比久坐人群的HRV值大［6］，但是运动对糖尿病人群的HRV研究结果并不一致，具体影响并不清楚。

Meta分析是循证医学中的主要研究方法，可针对某一干预措施全面收集有关的研究，并逐个分析，将不同的研究进行定量合成，并进行统计学处理，对干预效果做出更好的评价。近年来，Meta分析在国外体育科学研究领域的报道逐渐增多［7-9］。本研究严格按照Meta分析《PRISMA声明》，以有氧运动对Ⅱ型糖尿病患者心率变异性诸多研究结果的不同为切入点，进一步研究有氧运动对Ⅱ型糖尿病患者心率变异性影响，为相关的研究提供循证医学证据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

国内外公开发表的关于有氧运动对Ⅱ型糖尿病患者心率变异性影响的研究文献，研究指标为Ⅱ型糖尿病患者的心率变异性（HRV）的标准化均值差（SMD），时域指标包括R-R间期差值的均方（MSSD）的标准化均值差（SMD），频域指标包括高频值（HF）、低频值（LF）的标准化均值差（SMD）。

1.2 研究方法

1.2.1 文献检索

在 Pubmed，Medline，SPORT discus，CNKI 数据库中进行文献检索，检索年限为1975年2019年12月31日。中文检索词包括：运动，糖尿病，自主神经功能，心率变异性。英文检索词包括：Heart rate variability，Diabetes Mellitus，Exercise，Automatic function，Training。检索策略采用主题词与自由词相结合的方式。检索语种为中文、英文，并参照参考文献追溯的方法以保证查全。

1.2.2 文献纳入、排除标准

选取的文献及研究满足以下标准：1）研究对象明确诊断为Ⅱ型糖尿病；2）运动干预的方式为有氧运动，且干预时间在8周以上，每周运动次数不小于2次；3）心率变异性指标为包括MSSD、HF、LF、LF/HF，测试姿势为平躺；4）同一文献有多组数据比较，作为多项研究；5）同一数据重复发表，作为一项研究。

排除标准：1）文献研究结果并非以平均数标准差的方式表达；2）文献中未提供具体的运动干预方式；3）实验对象为动物的研究，实验对象为Ⅰ型糖尿病患者；4）文献为综述性研究。

1.2.3 统计分析

应用Review Manager5.2和Stata12.0软件，以标准化均值差（SMD）作为效应量，对总体样本进行异质性检验，采用Dersimonian-Laird随机效应模型进行数据合并，计算标准化均值差（SMD）及其 95%可信区间（confidence interval CI），并绘制森林图，对异质性来源进行初步分析、回归分析和亚组分析。

表1 有氧运动对Ⅱ型糖尿病患者心率变异性影响纳入文献基本特征

2 结果

2.1 各文献数据

共检索到国内外相关文献995篇，按纳入及排除标准，共16篇纳入研究，剔除研究对象为Ⅰ型糖尿病患者1篇，实验结果以非平均数标准差方式表达2篇，实验HRV结果并非以时域和频域方式表达5篇，实验研究对象为动物1篇，综述2篇。剔除后共5篇研究纳入Meta分析，包含9项研究，101例Ⅱ型糖尿病患者。各纳入研究具体情况见表1。

2.2 异质性检验及数据合并

进行总体样本数据异质性检验，异质性较大时，进行敏感性分析、Meta回归、亚组分析。采用随机效应模型进行数据合并，报告效应量及95%的可信区间。

2.2.1 有氧运动对Ⅱ型糖尿病患者MSSD的影响

对总体样本进行异质性检验，发现（chi2=14.51，p=0.02，I2=59%）p=0.02<0.05，I2=59%，异质性显著，对异质性来源进行分析，以有无自主神经病变为标准进行亚组分析，有自主神经病变组 （chi2=2.28，p=0.32，I2=12%），p=0.32>0.1，I2=12%无异质性。对研究对象样本量和效应量进行Meta回归分析，p=0.32>0.05，样本量并非影响异质性因素。因研究对象的患病年限不同及运动干预的时间及方法不尽相同，所以不可能假设各研究之间有相同一致的效应，所以采用随机效应模型进行数据合并，合并后有自主神经病变组 SMD=0.92（95%CI=0.34，1.51）p=0.002<0.05，Z=3.10。 无自主神经病变组（chi2=10.54，p=0.01，I2=72%），p=0.01<0.05，I2=72%有异质性。进行回归分析（p=0.68>0.05），发现样本量非影响异质性因素，进行敏感性分析，发现无自主神经病变组kingahoworka1997研究对异质性影响较大，阅读其文献发现无理由排除此研究，为部分消除异质性的影响，采用随机效应模型进行数据合并SMD=0.57（95%CI=-0.37，1.51），p=0.24>0.05，Z=1.18。 提示：有氧运动对Ⅱ型糖尿病患者（有自主神经病变）MSSD的影响有显著性差异，而对Ⅱ型糖尿病患者 （无自主神经病变）MSSD的影响无显著性差异（见图 1）。

图1 Ⅱ型糖尿病患者MSSD SMD森林图

2.2.2 有氧运动对Ⅱ型糖尿病患者HF的影响

HF总体样本具有显著性的异质性（chi2=31.40，p=0.0001<0.05，I2=75%），对异质性来源进行Meta回归分析 （p=0.42>0.05）和敏感性分析均未发现异质性来源。为部分消除异质性的影响，采用随机效应模型进行数据合并，SMD=0.65（95%CI=0.03，1.28），Z=2.04，p=0.04<0.05。 表明：有氧运动可提高Ⅱ型糖尿病患者心迷走神经的活动（见图2）。

图2 Ⅱ型糖尿病患者HF SMD森林图

2.2.3 有氧运动对Ⅱ型糖尿病患者LF的影响

总体样本数据异质性检验有显著性差异 （chi2=35.26，p<0.0001，I2=77%）对异质性来源进行分析，Meta回归分析显示，研究对象的样本量不是影响研究间异质性的因素 （p=0.19>0.05），采用逐个排除的敏感性方法，均未发现异质性的来源。采用随机效应模型进行数据合并，合并后结果显示SMD=0.70（95%CI=0.02，1.37），Z=2.02，p=0.04<0.05。 提示有氧运动可显著提高Ⅱ型糖尿病患者LF值见（图3）。

图3 Ⅱ型糖尿病患者LF SMD森林图

2.2.4 有氧运动对Ⅱ型糖尿病患者LF/HF的影响

总体样本异质性检验有显著性差异（chi2=16.26，p=0.006，I2=69%），采用逐项排除敏感性分析，发现Artuo2007研究引起总体异质性，对Artuo2007研究分析发现，其研究对象为肥胖Ⅱ型糖尿病患者，为减小异质性排除Artuo2007研究，异质性检验chi2=3.25，p=0.52，I2=0%，无异质性。因无法对各研究假设有相同一致的效应，选择随机效应模型进行数据合并，SMD=-0.05（95%CI=-0.38，0.28）Z=0.28，p=0.78>0.05。 表明有氧运动对Ⅱ型糖尿病患者LF/HF的影响无显著性差异，有氧运动对Ⅱ型糖尿病患者自主神经均衡性无显著性影响（见图4）。

图4 Ⅱ型糖尿病患者LF/HF SMD森林图

3 讨论分析

本文采用Meta分析方法对国内外已发表的相关研究进行定量综合研究评价，为有氧运动对Ⅱ型糖尿病患者心率变异性的影响提供客观的循证医学证据。文献检索阶段，制定了严格的筛选标准，以尽可能减少偏倚。本文因纳入9项研究，所以未对相关研究进行偏倚检验（见Cochran handbook）。

自主神经病变是糖尿病患者的一种慢性并发症，增大了糖尿病患者死亡率的风险，最近的研究显示大约40%的糖尿病患者并发自主神经病变，高血糖使细胞处于氧化应激状态，使神经、血管受损，推动了自主神经病变的发生、发展［15］。Ⅱ型糖尿病患者自主神经病变早期，增加了交感神经系统的活动，使静息心率增加，交感神经的神经失调，会导致交感/副交感神经失衡，增加心率失常的发生率。最初心交感神经兴奋性增大，随后去甲肾上腺素信号代谢异常，线粒体氧化应激增加，钙依赖性细胞发生凋亡，可能会导致心肌损伤，植物神经功能的紊乱会损害有氧运动的能力，增加了静息心率和血压［16］。

心率变异性（HRV）是评价心自主神经功能的重要指标。心率变异性（HRV）时域指标 R-R间期之差的均方（MSSD），代表了迷走神经张力的水平，与心率变化的成分有关。心率变异性频域分析是基于快速傅里叶变换或回归模型进行分析，HF反映了心迷走神经对心率的调控，LF反映了心交感和心迷走对心脏的双重影响。LF/HF反映了心交感神经和心迷走神经活动的均衡性［17］。

之前的研究显示：Ⅱ型糖尿病患者心自主神经系统的功能降低，Ⅱ型糖尿病患者的HRV值较健康人低，表明Ⅱ型糖尿病患者心自主神经对心脏的调控能力减弱，心自主神经功能的调控能力减弱，会增加隐形心肌缺血患者的死亡率和心肌梗塞的发生率。仅有少量的文献探讨了运动训练对Ⅱ型糖尿病患者的HRV值的影响。

本文的分析结果显示，Ⅱ型糖尿病患（有自主神经病变）MSSD SMD=0.92（95%CI=0.34，1.51）p=0.002<0.05，说明中等强度的有氧训练可提高Ⅱ型糖尿病患（有自主神经病变）的心迷走神经的活动。M Pagkalos［13］的研究发现与本文的分析观点一致，M Pagkalos的研究发现运动训练可提高Ⅱ型糖尿病患的MSSD值，而KinaHowoeka［10］研究发现对已确诊为自主神经病变的糖尿病患者的心率变异性值则无显著性影响，与本文分析观点不同。

Ⅱ型糖尿病患 （无自主神经病变）MSSD SMD=0.57（95%CI=-0.37，1.51）p=0.24>0.05，说明中等强度有氧训练对Ⅱ型糖尿病患者 （无自主神经病变）心迷走神经的活动无显著性影响，Arturo［12］研究发现16周的有氧运动训练没有改善肥胖Ⅱ型糖尿病患者心自主神经系统的功能，与本文分析观点相同；Ⅱ型糖尿病患者 LF SMD=0.70（95%CI=0.02，1.37），Z=2.02，p=0.04<0.05，说明中等强度有氧训练可提高Ⅱ型糖尿病患者心迷走神经和心交感神经的活动。综合时域分析和频域分析，有氧运动可提高Ⅱ型糖尿病患者心迷走和心交感神经的活动，KinaHowoeka［10］研究发现规律性的运动可提高Ⅱ型糖尿病患者和Ⅱ型糖尿病患者（患自主神经病变早期）的心率变异性值（HF、LF值均显著性提高），与本文分析的观点一致。

Ⅱ型糖尿病患者 HF SMD=0.65 （95%CI=0.03，1.28），Z=2.04，p=0.04<0.05，说明中等强度有氧训练可提高Ⅱ型糖尿病患者心迷走神经的活动。Antti Loimaala［11］研究发现运动训练可提高Ⅱ型糖尿病患者心自主神经系统的功能和压力感受器反射的敏感性。M Pagkalos［13］发现6个月的有氧训练能够提高Ⅱ型糖尿病患者（有自主神经病变）心自主神经系统的功能，并能提高有氧运动能力和血糖的控制水平。Michael［14］研究发现12周的有氧训练可提高Ⅱ型糖尿病患着HF值。以上研究均与本文观点一致。

Ⅱ型糖尿病患者 LF/HF SMD=-0.05（95%CI=-0.38，0.28）Z=0.28，p=0.78>0.05，说明中等强度的有氧训练对Ⅱ型糖尿病患者心交感和心迷走神经的均衡性无显著性影响。Arturo Figueroa［12］的研究结果与本文分析观点相同。

综合时域和频域分析，长期的有氧运动可提高Ⅱ型糖尿病患者的MSSD值，HF值和LF值，但对LF/HF值无显著性影响。

Arturo认为安静时，植物神经的功能不受运动训练的影响，也有研究者认为运动干预没有提高健康中老年人的自主神经系统的功能［18-19］。与本文观点不同，原因可能是运动干预的强度不同。长期（5个月到5年）的高强度的运动训练并没有提高中老年人的HF值和LF值，这些观察说明运动强度可能是运动训练影响老年人静息时心率变异性的影响因素。

Loimaala等［11］报道运动训练后，中年男性Ⅱ型糖尿病患者压力感受器反射的敏感性（BRS）增强。HRV中LF值是受交感神经血管张力刺激压力感受器影响。运动训练改善了压力感受器的敏感性（BRS），因为增强心迷走神经的活动和安静时心率的降低是心自主神经系统控制增强的标志。

综合以上分析，本文的分析结果可解释为：长期中等强度的运动训练后，Ⅱ型糖尿病患者的LF值显著性升高，也许是运动训练的适应，增强了血管压力感受器反射的敏感性，如果压力感受器反射的敏感性增强，会增强副交感神经的活动，结果提高了心率变异性的LF值和HF值，而LF/HF比值无显著性变化可解释为长期中等强度的有氧运动提高了心迷走神经系统的活动而没有改善心交感神经的活动。各研究结果的不尽相同，可能是因为受试者的自主神经病变的程度不同（MSSD Meta分析发现有无自主神经病变两组结果不同），或运动干预运动量的不同引起的。

本文的不足之处在于因大部分文献并未描述有氧训练前后Ⅱ型糖尿病患者心率和体成分的变化，所以本文并未将其纳入Meta分析。今后的研究需关注运动训练对糖尿病并发症压力感受器敏感性（BRS）的影响，以及不同强度的训练对Ⅱ型糖尿病患者心率变异性的影响。

4 结论

结合现有研究的Meta分析结果显示，长期中等强度的有氧运动可改善Ⅱ型糖尿病患者心迷走神经的活动，而对心交感神经的活动并无改善作用。长期的有氧训练作为一个非药物干预手段，在Ⅱ型糖尿病的治疗过程中起着关键“角色”的作用。