血流限制有氧训练对Ⅱ型糖尿病患者生理指标的影响

2021-06-21田宜鑫郑玉婵

湖北体育科技 2021年5期

田宜鑫,郑玉婵,喻乾,赵彦

（1.南京体育学院研究生部,江苏南京210014；2.南京体育学院运动健康学院,江苏南京210014）

Ⅱ型糖尿病,又称非胰岛素依赖型糖尿病,是一种以血糖水平增高为特征的代谢性疾病,与心脑血管疾病、恶性肿瘤并称为三大慢性非传染性疾病,其在世界范围内都具有高发性[1],严重危害人类健康。对于糖尿病患者而言,有规律的体育活动可以减缓病情的发展,降低心血管并发症的风险[2]。尽管如此,与糖耐量正常的人相比,糖尿病患者在运动中感觉到的疲劳感和紧张程度更高,并且表现出运动持久性和依从性下降[3]。因此,想要通过运动达到治病效果,又要减轻不适感、提高患者依从性,选择一种适宜的运动方式显得尤为重要。

血流限制训练（Blood Flow Restriction Training,BFRT）,也称缺血训练、KAATSU训练、加压训练,是近年发展较快的新型辅助训练方法,被广泛应用于竞技体育领域、健身领域和康复领域。BFRT能够诱发细胞肿胀、激素分泌、促进肌纤维募集和蛋白质合成,在增加肌肉横截面积和肌肉力量,提高运动能力,改善心血管功能方面被广泛研究。但最近一篇国外研究认为,血流限制结合有氧运动对糖尿病患者的代谢有益处。局部血流限制产生的低氧条件可以诱导毛细血管新生和血管周围基底膜增厚,增加细胞内活性氧的产生[4],促进线粒体的生物发生和葡萄糖转运蛋白-4（GLUT-4）的表达,降低胰岛素和糖化血红蛋白水平,改善T2DM患者代谢调节,并且,BFRT可以增加β-内啡肽的产生来降低疼痛敏感性[5],减轻疲劳和不适的感觉,这些适应可能会使BFRT成为治疗糖尿病的潜在训练方法[6]。因此,本文将通过研究低强度血流限制有氧训练对Ⅱ型糖尿病（T2DM）患者血糖、血脂等生理指标的影响,为糖尿病的运动治疗提供新思路新方法,同时也为血流限制训练扩大应用范围。

1 研究对象与方法

1.1 实验对象

在2020年8月在南京市栖霞区迈皋桥社区卫生服务中心选取Ⅱ型糖尿病患者34名,其中男性14人,女性20人,年龄50～65周岁,病程为2～10年。

纳入标准：1）具有明确的Ⅱ型糖尿病诊断：①以静脉血糖葡萄糖值为标准,任意时间血糖≥11.1mol/L（200mg/dL）；②空腹血糖≥7.0mmoI/L（126mg/dL）；③75g口服葡萄糖耐量试验（OGTT）2h后血糖≥11.1mmol/L（200mg/dL）,符合以上任何一项者即可诊断。2）年龄在50～65岁之间,糖尿病患病年限2～10年。3）自愿参加运动治疗并能按照要求完成运动,签署知情同意书。

排除标准：1）Ⅰ型糖尿病患者；2）空腹血糖＞16.7mmol/L、反复低血糖或血糖波动较大；3）身体质量指数＞33；4）急性感染、增殖性视网膜病变、血管病变、糖尿病酮症酸中毒、肾病、心脑血管疾病、足底病变等糖尿病严重并发症；5）有肌肉骨骼系统疾病、运动禁忌症者或运动系统异常；6）平时有规律的体育活动习惯的；7）休息时收缩压≥160mmHg和/或舒张压≥100mmHg；8）心电图（休息和运动）异常；9）受试对象最近6个月代谢不稳定,有影响糖代谢的合并症及干扰糖代谢的服药史。

1.2 实验方法

1.2.1 实验前检测

在运动训练前对受试者进行身体情况和一般信息的调查,其中包括专业医生问诊、评估、心电图测量、身体基础指标、血液生化指标检查,排除运动禁忌,保证其在健康的身体状况下完成12周的训练；进行一般情况调查,了解受试者的饮食习惯、用药情况及运动习惯。

1.2.2 分组

根据训练前受试者资料的采集和指标的检测,通过R studio Version 3.5.2软件,将研究对象进行分层随机抽样,分为加压组和对照组。总共纳入研究对象34人（加压组17人,对照组17人）,在12周的运动干预中,4人因个人原因退出（加压组3人,对照组1人）。回访率达87.9%,依从性良好,1人数据异常,剔除。两组实验对象的年龄、身高、身体质量指数（body mass index,BMI）、病程等一般资料见表1,差异无统计学意义（p＞0.05）。

表1 被试一般资料(±SD)

组别例数(人)性别(人) 年龄(岁)男女身高(cm)BMI(kg/m2)病程(年)加压组对照组13164691058±3.8459±3.22161±6.34161±6.5623.72±2.3922.54±2.786±3.726±3.13

1.2.3 实验方案

实验对象分为两组,加压组和对照组。

对照组：调整座椅位置,空载踏车热身2min,然后自5W开始以20W/min负荷幅度递增,保持55～60r/min,通过控制功率车阻尼使实验对象保持在40%心率储备（HRR）的运动强度进行6组间歇踏车运动,每组5min,组间休息1min,共35min。

加压组：在进行上述有氧训练的基础上,同时利用加压带在大腿根部位置进行血流限制,血流限制的程度为个人动脉闭塞压（Arterial Occlusion Pressure,AOP）的50%,踏车和血流限制同时进行,1min组间休息时,加压带解压,进行下一组运动时提前5s加压。

训练共进行12周,每周3次,每次45min（其中包括热身和拉伸整理活动各5min）。受试者每次开始运动的时间均在餐后60～90min,在整个训练期间,保持原有的生活方式,饮食照常,常规用药不变,避免除此运动外再进行其他强度较高的运动。

运动期间佩戴Polar团队心率,监控运动强度（即时心率=安静心率+40%HRR）。

为防止实验误差,训练每进行两星期会重新测量受试者的动脉闭塞压。

1.2.4 实验仪器

功率自行车（Bike Reha,荷兰）；超声检测仪（Smart Tools,美国）；11～16英寸加压袖带（Smart Cuffs Tools,2型,美国）；Polar团队心率（Team Pro,芬兰）。

1.2.5 指标检测方法

1）基础指标：①身高、体重：采用身高体重仪检测,要求：受试者赤足,双眼平视前方；②身体质量指数（BMI）：体重（kg）/身高2（m2）；③安静心率和血压：鱼跃臂式电子血压计,要求：受试者安静休息10～15min,采取坐立位,右臂放在桌面上,手心向上,裸露上臂,置于心脏同一水平,袖带贴服上臂,袖带下缘与肘横纹上两横指处进行测量。

2）血糖和血脂指标：两组受试者隔夜空腹8h后取静脉血,使用自动生化分析仪,①空腹血糖（FPG）：采用葡萄糖氧化酶法检测；②糖化血红蛋白（HbAlc）检测：采用血红蛋白微注测定法检测；③血清总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）：采用酶学终点比色法检测；④高密度脂蛋白（HDL-C）：采用磷钨酸-镁沉淀法检测；⑤低密度脂蛋白（LDL-C）：采用消除法检测；⑥游离脂肪酸（FFA）：采用脂肪酶测定法。

3）运动指标：①心率储备值（HRR）：心率储备=最大心率（210-年龄×0.8）-安静心率。运动期间佩戴Polar团队心率,监控运动强度（即时心率=安静心率+40%HRR）。②动脉闭塞压（AOP）：采用超声检测仪；11～16英寸加压袖带。要求：受试者先以仰卧姿势休息10min后,呈坐姿,使用加压袖带捆绑至腹股沟到髌骨连线上缘33%的位置（约大腿根部位置）,使加压带收紧到紧贴状态。多普勒超声探头置于胫后动脉（内踝后缘与跟腱之间的中点）,然后加压充气至70mmHg后,以10mmHg为步进,逐渐增加压力,直至动脉搏动声音消失,脉搏消失时的最低袖带压被认定为AOP[7]。为了防止误差,重复一次上述检测,两次检测间需间隔5min。

1.2.6 统计方法

实验检测所得数据采用Excel2016进行汇总整理,应用SPSS20.0软件进行统计学处理,数据均符合正态分布,统计方法为t检验,并用平均数±标准差（±SD）进行描述,p＞0.05为数据无显著性差异,无统计学意义,p＜0.05为数据有显著性差异,有统计学意义。所有柱状图采用Graphpad Prism 8.0进行绘制。

2 结果

由表2显示,对照组和加压组训练前,各项生理指标均无显著性差异,具有可比性。如图1、图2所示,在12周的训练结束后,两组的FPG、HbAlc、TC、TG、FFA及加压组的LDL-C呈下降趋势,与训练前具有显著性差异（p＜0.05）；加压组的FPG、TC、LDL-C、FFA与对照组相比下降趋势更加明显,差异显著（p＜0.05）；两组的HDL-C值在训练前后无明显差异（p＞0.05）；对照组的LDL-C训练前后变化不明显,无统计学差异（p＞0.05）。

表2 训练前后两组之间生理指标的变化(X±s)

图1 两组训练前后各指标的比较

图2 两组HbAlc训练前后变化率比较

3 讨论

国内外学者对于糖尿病治疗进行大量的基础研究,证实运动疗法较药物治疗和饮食干预在方便、经济、安全、依从性高且作用持久等方面具有显而易见的成效[8],是当前糖尿病治疗的重要研究方向,在调节机体代谢,降低血糖、改善胰岛素抵抗及肥胖上发挥积极地预防和治疗作用。对于老年人或体弱康复人群来说,想要通过运动疗法来改善身体状况,但又不能接受外部过高的训练负荷,这时,低强度的运动结合血流限制则成为一种既能达到治疗效果,又不会对关节肌肉造成较大机械压力的运动方式,受试者主观疲劳较小,此方法在一定程度上可以提高训练的依从性和实用性[9]。

严格控制血糖可以预防和降低糖尿病病变和死亡发生的风险,是治疗糖尿病的关键指标。糖化血红蛋白反映过去2～3个月血糖的平均水平,被认为是血糖控制的金标准。世界卫生组织（WHO）建议,用HbAlc诊断糖尿病的诊断切点在HbAlc≥6.5%[10]。在本研究中,两组的HbAlc值在训练后均明显低于训练前,尽管在训练后,加压组和对照组没有显著差异,但是经过统计,加压组HbAlc下降到6.5%以下的人数为9人,所占当组总人数的69.2%；对照组下降到6.5%以下的人数为5人,占比31.3%。并且,正如图3所示,通过HbAlc变化率（（训练后-训练前）/训练前×100%）的计算,训练后加压组的变化率（-0.085±0.044）与对照组（-0.044±0.058）存在显著性差异（p=0.04）。这些提示着,周期性的血流限制结合低强度有氧训练能使糖尿病患者空腹血糖降低,糖化血红蛋白水平降低趋势更加明显,更能控制在正常范围。

血流限制训练后肌肉中的胰岛素样生长因子-1（IGF-1）的分泌水平是运动前得两倍多,增强肌肉对血糖的吸收能力,降低血糖,改善糖尿病患者的糖化血红蛋白（HbAlc）水平[11]。此外,其他研究发现,由于局部血流的限制,导致股外侧肌氧化应激反应增强,5’-腺苷酸激活蛋白激酶（AMPK）信号增加[12],AMPK通过调节自噬和线粒体的生物发生促进骨骼肌中线粒体的新生[13],加快对葡萄糖的摄取和GLUT-4的转运调节,并且由于血流的限制使蛋白激酶C激活AMPK,也能诱导GLUT-4的表达[14]；同时,加压袖带对受压部位的外周血管造成了一定的剪应力,激活一氧化氮合酶（NOs）,促进NO生成,NO可以激活肌卫星细胞（Sc）的增殖[15],有助于诱发细胞肿胀使肌肉的体积和力量增加,加速骨骼肌对葡萄糖的摄取。因此,血流限制联合低强度有氧运动可以调节Ⅱ型糖尿病患者的代谢水平,血糖的控制效果优于单纯的低强度有氧训练,甚至在肌肉骨骼和心血管方面都有所改善。

血糖与血脂的关系密切,Ⅱ型糖尿病患者中有40%～50%患者脂代谢紊乱。高甘油三酯（TG）、高密度脂蛋白-胆固醇（HDL-C）是引发冠心病的独立危险因素,极低密度脂蛋白（VLDL）水平升高,游离脂肪酸（FFA）水平升高,HDL-C水平下降这些因素都是引起糖尿病血管并发症的重要危险因素[16]。运动通过改善血脂水平是治疗糖尿病的另一种方法,本研究的结果表明,经过运动干预,两组受试者训练后TC、TG、FFA及加压组的LDL-C呈下降趋势,与训练前具有显著性差异；加压组的TC、LDL-C、FFA与对照组相比下降趋势更加明显,差异显著；两组的HDL-C值在训练前后无明显差异。目前较多研究一致认为,长时间中低强度的有氧运动可以降低血清中TC、TG、LDL,提高HDL的水平,主要原因是运动提高脂肪组织内和骨骼肌脂蛋白酶的活性有关。陈巍[17]等人在对肥胖人群进行的低强度血流限制训练中发现,长期系统性的训练会降低体脂率、空腹血糖和胰岛素的水平,血清脂联素含量显著提高。一项研究显示,有氧或耐力运动可以促进体内儿茶酚胺的分泌,使脂肪酶活性提高,加速脂质水解,脂质被水解成游离脂肪酸并转移到靶细胞,既能在线粒体内被氧化利用,又可以加速胆固醇和磷脂转移到HDL,血液中TC、TG减少,随着细胞内脂质积累的减少,有利于提高肌细胞膜对胰岛素的敏感性,增加胰岛素与受体结合,缓解外周胰岛素抵抗[18]；并且,机体主要通过糖和脂肪等能源物质氧化功能,脂肪的分解会使血浆中TG减少,而糖的分解,也会导致TG转变量减少,同时减弱糖的磷酸戊糖途径,合成TC的原料和酶的含量减少,从而使血浆TC含量降低。