不同运动干预方式对糖尿病前期的现状分析

黄丽荣 韦春婵 韦雪杨 吴坤 韦姣 覃姣妮

【摘要】 糖尿病前期是2型糖尿病的高风险状态，运动干预疗法是改善糖尿病前期患者预后和转归的重要手段。在不同运动干预方式的研究报道中，无论是单一有氧运动、抗阻运动和高强度间歇训练，还是联合应用研究，对糖尿病前期人群的糖脂代谢、胰岛素抵抗、心肺适能、血管内皮功能和心脏功能都有积极的影响。本文查阅近年国内外针对糖尿病前期人群运动干预的研究报道，梳理和对比不同运动干预方式的治疗效果。

【关键词】 糖尿病前期 运动干预 疗效

doi：10.14033/j.cnki.cfmr.2020.17.076 文献标识码 A 文章编号 1674-6805（2020）17-0-05

Research Status of Different Exercise Intervention Methods in Pre-diabetes/HUANG Lirong， WEI Chunchan， WEI Xueyang， WU Kun， WEI Jiao， QIN Jiaoni. //Chinese and Foreign Medical Research， 2020， 18（17）： -186

[Abstract] Pre-diabetes is a high risk state of type 2 diabetes. Exercise intervention is an important means to improve the prognosis and outcome of pre-diabetes patients. In the research reports of different exercise intervention methods， whether single aerobic exercise， resistance exercise and high-intensity interval training， or combined application study， it has a positive impact on the glucose and lipid metabolism， insulin resistance， cardiopulmonary fitness， vascular endothelial function and cardiac function of the pre-diabetes population. This paper reviews the recent domestic and foreign research reports on exercise intervention in pre-diabetes population， and sorts out and compares the therapeutic effects of different exercise intervention methods.

[Key words] Pre-diabetes Exercise intervention Curative effect

First-authors address： Hechi City Hospital of Traditional Chinese Medicine， Hechi 547000， China

糖尿病前期又称糖调节受损（impaired glucose regulation，IGR）[1]，是正常人过渡至糖尿病人的必经阶段，代表了正常葡萄糖稳态和糖尿病高血糖之间的中间代谢状态，若不加以干预，70%的糖尿病前期人群最终会进展为糖尿病[2]，著名的中国大庆糖尿病预防研究证实，运动干预是控制或逆转糖尿病前期代谢状态的重要手段，建议对糖尿病前期人群制定个性化的运动干预方案，贯穿治疗的全过程[3]。目前针对糖尿病前期采用不同运动方式干预的报道，基本都借鉴于糖尿病（DM）患者的运动治疗方案，取得较好的干预效果。

1 糖尿病前期病理特征

糖尿病前期分为空腹血糖调节受损（impaired fasting glucose，IFG）和糖耐量受损（impaired glucosetolerance，IGT），《中国2型糖尿病防治指南（2017版）》明确诊断标准为：空腹血糖≥6.1 mmol/L，同时<7.0 mmol/L，糖耐量受损为糖负荷后2 h血糖≥7.8 mmol/L，同时<11.1 mmol/L[4]。

在糖尿病的自然进程中，都会经历三个阶段：患者已存在糖尿病相关的病理生理改变（如胰岛素抵抗、胰岛β细胞功能缺陷、自身免疫抗體阳性）相当长时间，但糖耐量仍正常;随着病情发展，首先出现糖调节受损，包括空腹血糖受损和/或糖耐量受损，即糖尿病前期，糖尿病前期代表了正常葡萄糖稳态和糖尿病高血糖之间的中间代谢状态;最后进展至糖尿病[1]。因此，糖尿病前期最主要的病理特征是糖调节受损，空腹血糖调节受损或糖耐量受损两者的发生都出现了胰岛素抵抗和胰岛素分泌功能异常，空腹血糖调节受损特征是基础状态下胰岛β细胞功能受损，糖耐量受损特征是外周骨骼肌胰岛素抵抗。

引起β细胞功能受损和胰岛素抵抗的主要病理原因：（1）遗传易感因素。引起胰岛素抵抗及胰岛素分泌缺陷的有关基因的存在;（2）肥胖。特别是内脏脂肪増多，脂肪细胞体积増大和数量增加，异位蓄积在胰腺、肝脏和骨骼肌细胞中，导致胰岛β细胞功能受损，分泌胰岛素能力下降，肝脏和骨骼肌中胰岛素受体受损，诱发胰岛素抵抗。（3）骨骼肌细胞膜上葡萄糖转运蛋白4（GLUT-4）表达失常，通过胰岛素依赖和非依赖途径摄取血液中葡萄糖能力下降。（4）肥胖堆积的脂肪细胞通过分泌某种升高受体抑制物的浓度，抑制胰岛素受体活性[5]。（5）高血糖导致大量炎症因子出现，其作用下β细胞功能受损。

2 糖尿病前期运动干预的方式及机制

2.1 运动干预方式

目前糖尿病前期运动干预研究，基本都参照糖尿病的运动治疗方式，常用的运动方式是有氧运动（AT）、抗阻运动（RT）和近年新兴起的高强度间歇训练（HIIT），其他运动方式，如平衡柔韧性运动、日常体力活动等研究报道极少。不论哪种方式，对糖尿病前期糖脂代谢、胰岛素抵抗、心肺适能、血管内皮功能和心脏功能都有积极的影响，通过对糖尿病前期患者进行专科护理，可加强患者对运动的自我管理，形成规律的运动习惯，对控制或逆转糖尿病前期代谢状态有重要意义。

2.2 运动的作用机制

运动对糖尿病前期的作用机制普遍共识是：（1）运动改善胰岛素抵抗，运动能有效地增加能量消耗，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[6]。（2）運动能引起胰岛素受体的质和量发生改变，增强骨骼肌细胞摄取葡萄糖的能力。（3）改善骨骼肌细胞线粒体电子呼吸链复合体酶的活性，提高骨骼肌细胞线粒体做功能力[7]。不同运动方式的作用机制侧重不同，在实施干预中依从性、运动时间、运动量、治疗效果方面均有所差异，《中国2型糖尿病防治指南（2017版）》中推荐糖尿病前期人群坚持有氧运动和抗阻运动，建议了运动时间和运动强度，但未提出具体的运动处方，对近年兴起的高强度间歇运动还未提及[4]。

3 有氧运动、抗阻运动及联合运动的研究

3.1 有氧运动

有氧运动是指以有氧代谢功能为主的运动，是经典的运动疗法，多年来的广泛研究，证实其对多种慢性病，尤其对糖尿病有显著疗效[8]。而中等强度持续有氧运动（MICT）是预防和治疗糖尿病前期的重要方式，不仅能改善胰岛素抵抗，增强胰岛素敏感性，增强骨骼肌对葡萄糖的转运能力，还能提高心肺适能和保护心血管的作用，中等强度持续有氧运动负荷强度低、运动时间相对较长，是持续耐力的运动。

有氧运动项目很多，包括健步走、骑自行车、跳绳、游泳、广场舞、太极八段锦等，一般认为步行是最好的有氧运动，随时随地可进行。王正珍等[8]一项有氧运动健步走的研究，将纳入研究的90例糖尿病前期人群随机分为有氧运动组（70例）和对照组（20例），有氧运动组的运动强度控制在50%～60%，运动60 min/d，对照组则保持原有生活习惯不变。结果发现12周后，有氧运动可以有效地改善糖尿病前期人群高血糖、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62.4%糖尿病前期受试者血糖转归正常。多年来广泛的研究证实，有氧运动能有效地增加能量消耗，增加脂肪组织氧化，减轻脂质对胰腺细胞及肝细胞的负担，增加胰腺细胞分泌胰岛素的能力[9]。

3.2 抗阻运动

抗阻力运动是肌肉克服外来阻力时进行的无氧运动，2015年第62届美国运动医学年会以来，抗阻训练的研究成为运动科学研究的新热点，人们更加侧重研究抗阻训练与代谢性疾病，糖尿病及心血管病风险之间的关系[10]。国内学者也开始重视抗阻运动训练，并用于糖尿病前期人群干预，季红等[11]将老年糖尿病前期患者80例，随机分为抗阻运动组、对照组，各40例，抗阻运动组进行训练，3次/周，40 min/次，连续6个月，结果抗阻运动组空腹血糖、胰岛素抵抗的改善优于对照组，抗阻运动组转变为糖尿病的比例为20.59%，对照组转变为糖尿病的比例为46.15%，表明抗阻运动也与有氧运动一样，能有效降低空腹血糖，改善患者的胰岛素抵抗，提高胰岛素敏感性，预防糖尿病的发生。国外Eikenberg等[12]的研究也表明抗阻运动能有效改善空腹血糖调节受损患者餐后2 h口服葡萄糖耐量测试结果。抗阻力运动相关研究一般认为，随着机体衰老、体成分改变、肌肉量和肌力减少，使肌肉组织对血液中葡萄糖的利用受到影响，抗阻力运动能有效防止肌肉量和肌力减少的作用。

抗阻运动改变糖尿病前期人群糖脂代谢的机制与有氧运动不同，罗曦娟[13]在“挡截糖尿病”项目中的一项研究，将糖尿病前期受试者70例随机分为抗阻运动组、有氧运动组，进行12周的运动干预后，分别与空白对照组观察，发现抗阻运动可使空腹血糖（FBG）和餐后2 h口服糖耐量（2 h PBG）显著下降，且抗阻运动对胰岛素抵抗的改善作用优于有氧运动，对糖化血清蛋白的影响也优于有氧运动。还发现短期的抗阻运动对肥胖的相关指标，体重和腰围无明显影响，故推测抗阻运动机制与有氧运动不同，不是通过降低体重和腰围、体质指数（BMI）来降低血糖、改善胰岛素抵抗，而可能与肌肉量的增加有关。陆丽荣等[14]的研究也表明，抗阻运动在干预短期内（3个月）改善FBG及2 h PBG优于有氧运动，认为抗阻运动能够有效地促进肌肉蛋白质的合成，提高身体肌肉含量，使骨骼肌GLUT4总含量增加，加速了葡萄糖利用。李文颢等[15]对比八段锦和抗阻运动对糖调节受损患者的影响，结果抗阻运动组的空腹血糖、胰岛素抵抗和胰岛素敏感性均有显著的改善，作用相似，对比空腹血糖的下降幅度，抗阻运动组的降幅更大。骨骼肌是全身葡萄糖代谢的重要场所，是胰岛素抵抗发生最早和最重要的部位[16]，占全身葡萄糖利用的70%～85%，抗阻运动能够有效地促进肌肉蛋白质的合成，提高身体肌肉含量，瘦体重增加，GLUT4含量增加，使身体常保持于较高的能量消耗状态，因此与有氧运动相比，抗阻运动改善葡萄糖代谢的原理，更表现在运动结束后，安静状态下，较多的身体肌肉含量能使葡萄糖的消耗利用增加，所以抗阻运动对空腹血糖改善速度快，降幅更大[17]。

糖尿病前期人群中相当一部分人缺少运动，肥胖带来肌肉萎缩、肌力下降，通过抗阻运动干预能有效增加肌肉力量、改善糖脂代谢和胰岛素抵抗，另外，相关研究还证实抗阻运动能预防骨质疏松，对改善心血管功能有显著效果[18]。

3.3 联合有氧+抗阻运动的相关研究

由于运动治疗机制的互补性，对糖尿病前期人群同时进行有氧+抗阻运动的联合干预，能获得较好的效果，戴霞等[19]筛选糖尿病前期人群168例，随机分为联合抗阻-有氧运动组42例、抗阻运动组41例、有氧运动组42例、对照组43例，以不同的运动方式对糖尿病前期人群进行24周的运动干预后，结果三组运动组人群的胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）、胰岛素敏感指数（ISI）、血脂四项改善效果均明显优于对照组，但联合抗阻-有氧运动组改善效果优于单纯有氧运动组或抗阻运动组，得出联合抗阻-有氧运动更有利于降低糖尿病前期人群胰岛素抵抗、提高胰岛素敏感性、改善血脂。陆丽荣等[14]的研究，通过对比联合抗阻-有氧运动组、抗阻组、有氧组干预效果，发现相比于单纯有氧组及抗阻组，联合抗阻-有氧运动组能更显著地改善糖尿病前期人群的糖脂代谢指标，尤其对糖化血红蛋白的改善效果最优。Quílez等[20]对14项运动研究的Meta分析显示，运动方式为有氧运动、抗阻運动、联合运动，发现各运动方式训练后即刻血糖，训练后24～48 h血糖均有改善，但联合有氧运动-抗阻运动的训练效果最佳。而且，上述的研究都认为，联合运动是多样的运动形式，避免了运动的单一性，有利于增强患者运动依从性。

由于有氧运动、抗阻运动及联合运动方式均由研究者个性化进行设计，并没有统一的运动处方标准，得出训练效果也不尽相同，要判断不同运动方式的优劣，尚无充分证据。陈思妍等[21]纳入21项国内外糖尿病前期运动干预研究，共1 590例。进行网状Meta分析结果显示，有氧、抗阻及联合运动均可改善糖尿病前期患者的糖代谢，有氧、抗阻及联合运动较无运动干预组均可降低FBG、糖化血红蛋白（HbA1c）及胰岛素抵抗，有氧运动成为改善2 h PG最优方式的概率最大，在降低FBG、胰岛素抵抗，抗阻运动成为最优运动方式的概率最大，而联合运动成为改善胰岛素抵抗最佳方式的概率最大。但是，目前的运动研究时间相对较短，无长期疗效观察，选择的有氧运动项目也不同，并且运动疗效与运动的周期、频率及强度密切相关，这些因素对Meta分析也有影响。总的来说，几种运动干预都有效果好、简便、经济的优点，而联合运动获益更大。

以上的研究表明，联合有氧-抗阻运动的方式，要优于单一的有氧运动或抗阻运动，是最理想的运动方式，美国糖尿病协会和ACSM推荐的运动是至少150 min/周（30 min/d，5 d/周）的中等或较大强度（50%～70% HRmax）有氧运动，力量训练，2～3次/周，也强调了联合运动形式的重要性。

4 高强度间歇训练的相关研究

高强度间歇训练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[22]。高强度间歇训练是有氧与无氧交替训练，高强度运动期时间短，一般为10 s～4 min，每两次高强度运动之间的间歇期是完全休息，或较低的运动强度，间歇的时间从几十秒到几分钟不等，间歇期可避免不适症状的出现。

4.1 改善糖脂代谢及胰岛素抵抗

高强度间歇训练在竞技体育领域应用多年，近些年逐渐应用到慢性病治疗，如肥胖超重、心血管病、癌症和2型糖尿病（T2DM）等，发现它是安全、省时、高效的治疗方法[22]，用于糖尿病前期的干预还是新兴的研究。杨京辉等[23]将糖尿病前期患者60例，分为高强度间歇运动组（HIIT组）、中等强度持续运动组（MICT组）、空白对照组，HIIT组采用60 s高强度运动（70%～90%最大心率）搭配60 s间歇的训练方式，20 min/次，3次/周，共12周。MICT组采用中等强度（50%～70%最大心率）的持续运动，50 min/次，3次/周，干预12周，结果HIIT组、MICT组分别与其运动前对照组相比，腰围、空腹血糖、餐后2 h血糖、HbA1c水平、总胆固醇及甘油三酯水平降低，HIIT组与MICT组训练后相比，HIIT组能够更有效地减少糖尿病前期患者的BMI及腰围水平，高密度脂蛋白水平升高更显著，推测可能高强度间歇训练强度大，可以明显增加脂肪氧化，产生比中等强度持续训练更多的儿茶酚胺，特别是去甲肾上腺素有关，也可能由于血液中乳酸产生、即刻糖原再生所需氢离子增加及更高的生长激素分泌水平所致。训练中MICT组有2例患者因无法坚持退出研究。说明高强度间歇训练比中等强度持续训练有更好的依从性。陈静等[24]对临潼康复疗养中心的糖尿病前期男性疗养员80例，分为HIIT组和对照组，每组40例。HIIT组采用高强度间歇运动，强度90%HRpeak，4 min，休息或低强度慢走1 min，如此循环重复，逐渐加大10 次/d，对照组采用常规有氧运动。短训2周，观察并比较两组血糖、血脂、BMI等指标变化，结果HIIT组运动后空腹血糖、空腹果糖胺、餐后2 h血糖低于对照组，表明短期高强度间歇运动也能够明显改善糖尿病前期人群血糖水平，还观察到HIIT组的血脂和BMI与运动前比较差异无统计学意义（P>0.05），推测HIIT组降血糖机制与常规有氧运动不同，不是通过减少脂肪组织来降低胰岛素抵抗，而是高强度间歇运动能够提高运动能力、强度大有关，该研究还通过享受喜爱程度量表（PAES）评分，发现糖尿病前期人群中，对高强度间歇运动喜爱程度高、依从性高。张宗娟等[25]将糖尿病前期患者200例分为常规宣教组和HIIT组，干预12周，观察比较两组干预前后空腹血糖、餐后2 h血糖、糖化血红蛋白、血三脂水平及焦虑自评量表（SAS）评分，结果表明高强度间歇有氧运动能明显改善糖尿病前期患者的血糖、血脂水平及焦虑情绪，疗效明显。Jelleyma等[26]的Meta分析显示，高强度间歇训练2周以上可以有效改善糖尿病前期人群代谢状态，与中等强度持续训练相比，高强度间歇训练训练后空腹血糖降低，胰岛素抵抗降低，糖化血红蛋白下降，体质量下降更优。以上的研究都表明，与经典的中等强度持续训练相比，高强度间歇训练同样能提高胰岛素敏感性，增强肌肉氧化能力，改善胰岛素抵抗，甚至效果更好，尤其在增强肌肉血糖利用能力、加速脂肪氧化能力方面有显著的效果，同时研究中还发现，高强度间歇训练运动时间短，有趣味性，相比中等强度持续训练耐力训练时间长，枯燥无味，高强度间歇训练有更好的依从性。

4.2 改善心肺适能及减肥作用

糖尿病前期人群中，相当一部分肥胖缺少运动，易发生心血管事件，大量研究表明较低水平的心肺适能和高风险的心血管疾病发生率密切相关。高强度间歇训练干预能很快提高肥胖、缺少运动患者的心肺适能，Monique等[27]分析表明，在高强度间歇训练干预后，T2DM患者心肺适能的增加可达中等强度持续训练的两倍;而且高强度间歇训练可改善血管内皮功能和血压。王娟等[28]通过对国内外相关文献研究分析也证实，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。另外，糖尿病前期人群中，肥胖者发生糖尿病的危险随BMI增加而急剧增加，高强度间歇训练干预利于减轻体重，改善体脂成分。研究表明高强度间歇训练训练可显著降低健康女性身体脂肪含量及健康久坐少动男性腹部脂肪含量[29]。Liu等[30]发现高强度间歇训练可改善糖尿病患者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中等强度持续训练更积极。

近年兴起的高强度间歇训练干预受到了很多研究者的青睐，研究发现其能快速改善糖脂代谢及胰岛素抵抗的指标，使之成为时代新宠，但是在实际临床干预中，因其短期运动量大，安全性的问题无法回避，对糖尿病前期的老年人和身体体质较弱的肥胖者，仍然有一定的危险性[29]。虽然一些高强度间歇训练研究者认为，其对稳定期的糖尿病等慢性病患者是安全的，甚至认为其是可预见的慢性病康复发展方向，但已有的报道中，大多研究时间短，长期效果仍有待观察。目前认为，糖尿病前期人群中可选择运用高强度间歇训练，有一定心肺适能、具有活动能力的人，高强度间歇训练也是一种理想的运动干预方式，可作为糖尿病前期运动干预的补充方案[31]。

糖尿病前期的发生和进展与现代生活方式密切相关，不健康的饮食、久坐行为和肥胖是主要因素，在此阶段选择合适的运动干预方式，可有效延缓其发展为糖尿病的进程，甚至可逆转到健康状态，联合有氧-抗阻运动是最理想和安全的运动干预方式。近年兴起的高强度间歇训练干预研究，在控制血糖、减肥、增强胰岛素敏感性和改善心肺适能等方面似乎优于中等强度持续训练，且高效，省时，显现更好的运动量效关系和依从性，但大多研究病例少，观察时间短，其远期疗效和运动安全性有待进一步研究，这可能是指南未推荐此运动方式的原因，但可作为糖尿病前期运动干预的补充方案。高强度间歇训练是混合供能的运动，在加速脂肪燃烧的同时，也燃烧肌肉，只做高强度间歇训练训练，很可能导致部分肌肉减少，故抗阻运动也不能忽视，需要同时联合抗阻运动，即联合高强度间歇-抗阻运动是理想的补充方案[31]。

糖尿病前期运动干预的研究虽已取得较大进展，但如何向全社会糖尿病前期人群推广和普及科学的运动方式，是今后需要的一个重要课题。目前运动干预糖尿病前期人群报道多见于医疗机构和体育机构，少部分见于疾控和社区卫生机构，分散而不联合，有研究报道医体融合模式下运动干预糖尿病前期人群效果明显[32]，但实际中应用尚未普及，原因是未形成有效的社会防控體系。我国糖尿病的管理率虽已达到了45%，然而规范管理率仅为16.7%，而运动干预治疗更少，与国家健康2030年的目标仍有很大差距。绝大多数糖尿病前期人群没有得到科学的运动处方干预，很多只是自行盲目运动锻炼，缺乏规范的监督和指导，难以从中获益。

护理工作中，如何实施高质量的糖尿病前期运动干预教育，是今后需要重视的另一研究课题。指导糖尿病前期运动需要护士具有较丰富的糖尿病运动知识，目前临床上接受糖尿病专科培训和运动医学培训的糖尿病专科护士不多，难以实施高质量的糖尿病运动干预教育。另外糖尿病前期人群对运动依从性较差，糖尿病人自我管理行为研究显示，80%的患者每天至少进行1次足部检查，77%的患者每天至少自测1次血糖，但只有23%的患者每周会进行至少5次锻炼，表明多数多患者更愿意接受药物治疗，而难以坚持规律锻炼，运动的依从性较差是导致运动疗法不能普及且效果不佳的原因[33]。对糖尿病前期患者的自我管理和个体化护理需更加重视，尤其要重视心理控制源因素[34]，培养糖尿病前期患者良好的自我运动管理、执行个体化运动护理方案，对糖尿病前期运动疗法的普及疗效至关重要。

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（收稿日期：2020-04-16） （本文编辑：桑茹南）