Ⅱ型糖尿病、血乳酸和运动关系研究进展

高慧敏，何文革，杨贤罡，赵玉峰，张 翔，5

1 引言

21世纪以来，Ⅱ型糖尿病（T2DM）患者越来越多，而且逐渐年轻化，已成为全球严重公共健康问题［1］。考虑到糖尿病、心血管并发症和过早死亡之间的相关关系［2］，有效的治疗手段就显得至关重要。除先天遗传基因外，后天不均衡的饮食习惯和缺乏体育锻炼等都会导致体内血糖水平升高，增加患糖尿病概率。而合理的体育锻炼对患者的血糖水平有显著的改善作用，还能降其并发症的发生风险［3］。血液乳酸作为人体内一种重要的生物标志物，可以反映糖尿病患者的胰岛素抵抗状况［4］。临床证实，糖尿病患者常有乳酸代谢障碍的特点，乳酸在体内堆积增多，致使乳酸水平普遍高于正常人，当乳酸水平超过一定范围时可确诊为高血乳酸症，甚至发生糖尿病乳酸性酸中毒，危及生命。本文主要从糖尿病患者的血乳酸水平、相关运动方式等方面进行整理分析，探讨糖尿病、血乳酸和运动之间的关系，进而控制血糖浓度，使患者能够安全、有效的运动。

2 糖尿病患者血乳酸水平普遍较高

2.1 D－乳酸生成增加可引起的乳酸酸中毒

乳酸是葡萄糖无氧代谢的中间产物，同时也是一种重要的生物标志物，可作为很多疾病的临床观察指标之一［5］。在人体内以两种形式存在：L－乳酸和D－乳酸。这两种同分异构体均可代谢为丙酮酸。在人体组织中，L－乳酸是由碳水化合物的无氧代谢过程中丙酮酸产生的，通常是乳酸在人类血液中的主要异构体。L－乳酸和D－乳酸的代谢离不开酶LDH，而人体内只有L－LDH这一形式的酶，所以D－乳酸的分泌是很受限的［6］，但是D－乳酸在体内一旦积累过多便会引起乳酸酸中毒。根据先前的数据，当人体出现高血糖症状时，这两种乳酸盐的生成都会存在不同程度的增长［7］。糖尿病患者血乳酸水平普遍高于正常人［8］，当乳酸水平积累到一定程度时，会出现高血乳酸症，造成糖尿病乳酸酸中毒。乳酸浓度增加表明乳酸生产和消耗之间的平衡被打破，可能是由于生产过剩，利用不足，或两者兼而有之。乳酸酸中毒通常包括A、B两种类型，A型是由机体乳酸能代谢增多或氧气含量低于组织需求导致，大量的身体活动是主要原因，B型乳酸酸中毒是在供氧充足但线粒体功能或碳水化合物代谢改变的情况下发生的。B型乳酸酸中毒发生的情况并不多见，包括3种类型，其具体的发生机制相对复杂，通常糖尿病引起的乳酸中毒与B3有关［9］。

2.2 人体乳酸代谢机制

一些专家推测，血浆中酸性物质堆积过多可能会阻碍D－乳酸代谢路径，使D－乳酸浓度增加［10］。在体内，诸如丙酸和乳酸之类的酸性物质首先被转化为丙酮酸，然后在丙酮酸脱氢酶（PDH）的催化作用下转化为乙酰辅酶a，而乙酸和丁酸则不经过丙酮酸，直接代谢为乙酰辅酶a，这些代谢途径导致乙酰辅酶a的增多。这种乙酰辅酶a的积累可能会抑制PDH，导致丙酮酸的积累和增加血液和组织丙酮酸水平。随着丙酮酸的积累，丙酸和乳酸的同分异构体的转化也会受到抑制，导致这三种有机酸在血液中的水平均升高，血乳酸代谢障碍。

很多专家指出，甲基乙二醛途径是糖酵解的一个代谢分支，糖尿病患者血糖水平高，会有更多的葡萄糖参与甲基乙二醛途径，葡萄糖经甲基乙二醛途径生成甲基乙二醛，然后转化为乳酸。但是甲基乙二醛途径不能产生能量，且葡萄糖经糖酵解系统转化生成的甲基乙二醛会给细胞带来很大的伤害，同时诱发糖尿病并发症。

3 运动改善患者血糖水平

3.1 运动对糖尿病患者有积极影响

Maysa［11］将51名中年人（61.1±6.4岁）T2DM患者随机分配到足球饮食组（SDG）或饮食组（DG）。DG组T2DM患者只进行热量限制饮食而不接受足球训练。SDG组进行每周3次，每次40分钟的足球训练。发现足球饮食组在经过一次足球训练后胰岛素作用就得到了明显改善，而12周的训练不仅提高了胰岛素敏感性，还减少与心血管疾病相关的危险因素，说明与单一的饮食控制相比，结合运动方式会给糖尿病患者带来更加明显的益处，急性运动后胰岛素作用就会明显改善，长期锻炼效果更佳。

临床显示，T2DM诱导的微血管功能障碍会损害骨骼肌或身体其他组织对葡萄糖和胰岛素的输送，是体内血糖一直处于较高水平。在T2DM患者中，运动训练（EX）改善微血管和胰岛素信号，并增加骨骼肌毛细血管密度［12］。这些改变可以加快机体对胰岛素的运输和葡萄糖的利用。如果这些适应发生在足够数量的组织中，尤其是骨骼肌，那么长期运动也可降低高血糖以及其他并发症的发生概率。在这种背景下，运动训练干预有希望改善血糖控制和心血管健康，寻找更有效的（训练）策略对抗这种代谢疾病是一个主要的挑战。

3.2 国内、外Ⅱ型糖尿病患者运动研究现状

目前，国内、外学者关于Ⅱ型糖尿病患者运动进行了很多的研究，并取得了不同程度的成功。我国学者吴含［13］提出，推荐Ⅱ型糖尿病患者运动的最大强度不应超过最大心率的80%－90%（最大心率＝220－年龄）。当超过这一范围，机体出现不适，说明此时吸氧量不能满足机体的氧气需求，一段时间后造成氧亏，稳定状态被破坏。运动强度加大，机体接收信号，会加速糖原转化为葡萄糖，并释放到血液中，引起血糖升高。孟晴［14］通过实验得出有氧联合抗阻训练能更使Ⅱ型糖尿病患者的血糖水平维持稳定，增强体质，比单独进行有氧运动有更明显的效果。钟立新等［15］选取150例中老年Ⅱ型糖尿病患者作为实验对象，分成5组，每组30例，一组为对照组，另外四组采用四种不同的有氧运动方式，发现运动组的血糖和胰岛素抵抗指数都有积极变化，其中四种运动中有氧联合抗阻训练效果最好，变化最明显。戴霞［16］选取168名糖尿病前期患者作为研究对象，随机分成4组，3组为干预组分别在专业人员的指导下，进行联合抗阻－有氧运动、抗阻运动和有氧运动，一组设为对照组，记录实验前和实验后的血糖值等指标，并计算胰岛素抵抗指数，得出有氧运动联合抗阻训练改善血糖和胰岛素抵抗的效果最明显，且避免了运动的单一乏味。程晶［17］将实验对象分为三组，一组进行常规治疗，另外两组在常规治疗的基础上，进行一般运动和专业指导强化运动，一段时间后，实验结果显示强化运动组的空腹血糖水平、血乳酸水平及胰岛素抵抗机制都降低，且变化较另外两组更明显。提出有氧运动联合抗阻训练对于Ⅱ型糖尿病患者会产生积极影响，且其机制可能与改善胰岛素抵抗有关。

国内学者研究有氧运动居多，而国外学者大多关注缺氧运动对Ⅱ型糖尿病患者健康状况的改善。Umpierre［18］认为间歇训练是肥胖人群和T2DM以及冠心病等代谢疾病患者改善身生活方式的最好运动方式。并提出中等强度训练可推荐给T2DM患者，但高强度训练可能对改善血糖控制更有效。考虑到“缺乏时间”是人们经常参与体育活动的障碍之一，Snowling［19］等提出T2DM患者进行11周的低强度间歇训练（HIIT），发现患者的血糖水平、身体组成成分和健康方面均得到很好的改善，其效果与中等强度耐力训练（END）相似或更强。这些研究结果表明HIIT也可达到END同样的训练效果，且不会给患者造成负面影响，在一定范围内安全、可行。高强度间歇训练可提高糖尿病患者的体内葡萄糖的代谢速率，并比普通常氧训练提高胰岛素敏感性的作用更加显著。此外，定期进行无氧运动，随着时间的积累，可以达到长期提高胰岛素敏感性的效果。这可能与患者体重减小有关［20］。Stefanos［21］等人提出高强度间歇运动（HIIE）是最适合T2D治疗的运动类型之一。并提出当诊断为糖尿病前期或T2DM时，运动可引起生理变化，如胃肠动力下降，血液再分配远离内脏，肾小球滤过减少，这些都可加强二甲双胍的作用，且不会引起乳酸酸中毒或低血糖。Asano［22］通过11名T2DM患者随机进行20分钟80%的LT运动，120%的LT运动，分析Ⅱ型糖尿病（T2D）患者对乳酸阈值（LT）以上和低于乳酸阈值（LT）的乳酸、胰岛素和血糖的急性反应。在运动前、运动期间和运动后45分钟对血糖进行分析，发现两次锻炼都导致运动期间血糖水平下降，120%LT的降幅更大。胰岛素在80%LT运动后减少较多。证明LT以上运动在T2DM个体中更为有效。

间歇运动对Ⅱ型糖尿病患者的血糖水平有积极作用，并且它在优化身体组成、提高胰岛素敏感性等方面比耐力运动有更加显著的优势［23］。作为一种新型的锻炼疗法，间歇训练对Ⅱ型糖尿病的治疗优势已经很明显了。然而，这种锻炼方式在糖尿病并发症或心血管疾病史患者和极年老人中的安全性和有效性仍然未知。

4 总结与展望

乳酸是中间代谢的重要底物和产物。乳酸生理学和乳酸酸中毒是一个研究领域在人类医学超过50年。在这段时间里，研究范围已经从鉴别危重病人乳酸酸中毒的原因发展到使用它作为一种辅助来指导治疗和预测。血乳酸作为人类的预后指标已经被广泛研究，结果表明，随着血乳酸浓度的增加，生存的可能性降低［24］。由于不同程度的情况会导致血清乳酸水平升高，因此重点是监测连续的乳酸浓度。在治疗期间清除乳酸与更高的生存率相关，而没有清除乳酸负荷的患者更有可能死亡。监测连续的乳酸浓度已经成为评估治疗反应和指导危重患者进一步干预的常规方法。且对糖尿病患者的治疗与预后来说，血乳酸作为一种生物标志物有着很大的作用。

迄今为止，运动疗法不仅提出了多种有趣、新颖的运动方式，而且可以有效改善患者的身体状况，取得了不同程度的成功。但是Ⅱ型糖尿病患者本身血乳酸水平较高的基础上，再无氧运动是否会增加乳酸的产生和积累，从而诱发高血乳酸症，或者运动的强度和时间具体应该是怎么制定才能发挥最大的经济性。再者我们是否可以通过运动改善患者的丙酮酸氧化或乳酸代谢等问题，使血乳酸水平维持在正常范围内。目前，Ⅱ型糖尿病患者不论是进行低氧或高氧运动时都应寻求医生或专业人士的建议，谨慎参加体育锻炼。例如，在Ⅱ型糖尿病患者中也发生改变。特别是伴有神经病变的T2DM患者在运动过程中可能会面临一定的风险，如胰岛素依赖型患者出现低血糖意识模糊等，而这种风险在缺氧环境下可能会增加［25］。使用高氧也应谨慎处理，因为长期暴露于高氧也可能导致自由基增加、炎症、细胞损伤和功能障碍，导致严重的健康问题。现有的风险因素也很少从血乳酸角度考虑。

在流行病学研究中指出，人体空腹血乳酸水平的升高会提示Ⅱ型糖尿病患病风险增加［26］。空腹血乳酸浓度与胰岛素抵抗呈正相关［27］，Ⅱ型糖尿病患者可能需要运动训练来降低空腹血乳酸浓度［28］。可见，运动对于血乳酸的一些相关概念也有积极的影响。

综上所述，在未来应将患者的血乳酸水平作为一项重要指标。在为不同病况的患者制定运动计划时，结合患者血乳酸水平的变化，降低高乳酸血症和乳酸酸中毒的风险，使患者能够更加安全、有效的运动。