高强度间歇有氧训练与持续中等强度有氧训练对2型糖尿病患者的疗效观察

谢丽娜，翁雅婧，张伟伟，董冬，施加加，程会兰

有报道，2010～2030年，各大洲和国家的糖尿病(diabetes mellitus，DM)患病率在全球范围内增长72%；到2040年将有糖尿病患者6.42亿，成为21世纪致残的主要原因之一[1-2]。适度规律的有氧训练能有效地改善胰岛素抵抗、控制血糖水平，是糖尿病综合治疗的重要手段之一。高强度间歇训练((high intensity—interval training，HIIT))是一种包括短时间反复的剧烈运动，中间穿插休息或恢复时间的运动形式[3]。越来越多的证据表明，HIIT在改善心肺功能、内皮功能和肌肉代谢能力等方面可能优于持续中强度有氧训练(continuous moderate exercise，CME)[4-5]。等能耗的HIIT能促使DM患者身体状态及功能指标出现一系列相近、甚至更理想的生理性变化，可提高糖尿病患者骨骼肌氧化能力，降低T2DM(type 2 diabetes mellitus，T2DM)患者胰岛素抵抗程度[6-7]。特别是在防治T1DM(type 1 diabetes mellitus，T1DM)患者运动后高血糖和(或)短期低血糖，提高T2DM患者血糖控制能力以及降低餐后高血糖水平、增强心肺功能及血管内皮功能等方面效果更明显[8]。但是，对HIIT的安全性研究较少，糖尿病患者进行HIIT安全性无法得到保证。而心肺运动试验(cardiopulmonary exercise test，CPET)可更为准确地对患者心肺功能进行评价，从而提高糖尿病患者HIIT的安全性。随着CPET研究的拓展，大量研究证实：CPET导致患者病死率小于两万分之一[9-10]。因此在专业康复医师的指导下，糖尿病患者进行CPET和个体化运动康复的风险在可控范围内。本研究通过在心肺运动试验指导下分别对2型糖尿病患者进行高强度间歇有氧训练和持续中强度有氧训练，在保证患者训练安全性的前提下，研究HIIT对2型糖尿病患者糖脂代谢、血脂水平、心肺功能及生活质量的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料 本研究选择2019年6月～2020年12月就诊于我院心肺康复科的2型糖尿病患者共90例。纳入标准：符合2013版《糖尿病防治指南》诊断标准[11]；接受4周以上常规药物治疗(胰岛素除外)，且病情稳定的患者；所有患者均自愿加入研究并签署知情同意书；本研究已经医院伦理委员会审核批准(批准件号：KSKF2019002)。排除标准：严重糖尿病肾病、眼底病变、酮症酸中毒及糖尿病足患者；精神疾病及认知功能障碍严重的患者；有心肺疾病及影响患者运动的神经、肌肉和关节疾病；空腹血糖>16.7 mmol/L者；患者不能坚持。按照随机数字表法将其随机分为3组：高强度间歇有氧训练组(HIIT组)、持续中等强度有氧训练组(CME组)及对照组。3组患者基线资料具有可比性，差异无统计学意义。见表1。

表1 3组患者一般资料比较

1.2 方法 对照组给予常规糖尿病饮食、运动宣教及规范药物治疗。HIIT组在对照组基础上进行每周5d，为期12周的间歇高强度有氧训练：研究开始前一天患者进行一次适应性训练以了解训练流程，在中等强度下[50%最大心率(maximum heart rate，HRmax)，HRmax=220—年龄]持续运动30min；第2天开始进行正常强度运动治疗：患者在功率自行车(ERGO-FIT型有氧训练踏车)/运动平板上进行热身训练，通过佩戴心率带监测并控制心率在0～50%HRmax，5min后开始进行高强度运动(功率车/运动平板)1min(70%～90%HRmax)，再以0～50%HRmax休息3min，重复以上循环6次。训练结束后进行5min的放松运动，可以选择慢走或低功率下骑车。同时，为了提高患者依从性，减少患者中途退出试验的几率，本试验增加了运动方式，从单一的功率车/运动平板，改为两者结合的方式以增加锻炼的多样性。CME组：在对照组基础上进行每周5d，为期12周的持续中强度有氧训练：训练从最大运动强度的50%开始，不超过70%。根据患者心率变化、个人耐受程度及主观感觉等定期调整运动强度。运动时间：热身5min，有氧训练：功率车/运动平板30min，放松5min。在患者进行训练时，康复治疗师在旁边指导并监督，从而保证训练的安全性和有效性，并对患者加以鼓励。另外，治疗师需通过自感疲劳指数(rating of perceived exertion，RPE)询问患者主观感受(HIIT组RPE：16～19，CME组RPE：12～15)，结合心率情况综合判断训练强度。

1.3 评定标准 ①身体质量指数(body mass index，BMI)：BMI=体重/身高2(体重单位：kg；身高单位：m)。患者使用身高体重秤，分别于试验前及12周试验结束后，空腹、单衣、赤足、保持躯干正直、两眼目视前方，测量身高及体重。②血糖、血脂、胰岛素抵抗指数：患者空腹 8 h后静脉取血。使用日立7170型自动生化分析仪，检测空腹血糖(fasting blood glucose，FBG)、糖化血红蛋白(HbA1c)、甘油三酯(triglyceride，TG)、总胆固醇(total cholesterol，TC)、低密度脂蛋白胆固醇(low density lipoprotein cholesterol，LDL-C)等指标，并检测空腹血清胰岛素(fasting insulin，FINS)水平。稳态模型胰岛素抵抗指数(homeostasis model of assessment for insulin resistance index, HOMA-IR)通过公式计算。HOMA-IR = FBG×FINS÷22.5，其中FBG单位为mmol/L，FINS为μU/ml，系数22.5为校正因子，指在正常/理想个体中5μU/ml血浆胰岛素对应4.5mmol/L的血糖水平。③心肺耐力指标：采用心肺运动测试系统(意大利COSME公司)，选择递增功率运动方案：患者坐于功率车上，空载踏车热身 3min，然后自5 W开始以15W/min负荷幅度递增，患者保持55～65 r/min的转速直至力竭或者出现心慌、胸闷等不适症状时即终止。测定心肺耐力指标：无氧阈(anaerobic threshold, AT)、峰值摄氧量(peak oxygen consumption, VO2peak)、最大代谢当量(metabolic equivalent, MET)。④糖尿病生活质量特异性量表(diabetes specific quality of Life, DSQL)：包括生理、精神/心理、社会关系、治疗4个维度，共27项，每项1～5级评分，分数越低，受疾病影响越轻，生活质量越好。

2 结果

2.1 身体指标及生化指标改善情况 治疗前，3组患者BMI、FBG、HbA1c、FINS、HOMA-IR、TG、TC、LDL-C组间比较无显著性差异；与治疗前相比，治疗12周后对照组各项指标无统计学差异，HIIT组除甘油三酯、CME组除总胆固醇外各项指标均显著下降(均P<0.05)；治疗12周后，HIIT组BMI、FBG、HbA1c、FINS、HOMA-IR、TG指标及CME组HOMA-IR均明显低于对照组(均P<0.05)，且治疗后HIIT组HbA1c较CME组明显下降(P<0.05)。见表2。

表2 3组治疗前后身体指标及生化指标改善情况比较

2.2 心肺功能改善情况 治疗前，3组患者心肺耐力各项指标均无显著性差异。与治疗前比较，治疗12周后对照组各项指标无统计学差异，HIIT组、CME组各项指标均改善明显(均P<0.05)。治疗12周后，HIIT组各指标及CME组VO2peak均明显优于对照组(均P<0.05)，但HIIT组与CME组2组间无明显差异。见表3。

表3 3组治疗前后心肺功能指标改善情况比较

2.3 生活质量改善情况 治疗前，3组患者DSQL总分和各维度评分均无显著性差异。与治疗前相比，治疗12周后对照组各项指标无统计学差异，HIIT组、CME组各项指标均改善明显(均P<0.05)。治疗12周后，HIIT组与CME组2组间无明显差异，但在总分、生理维度、心理/精神维度方面HIIT组及CME组治疗后均明显优于对照组(均P<0.05)。见表4。

表4 3组治疗前后生活质量指标改善情况比较 分，

3 讨论

本研究是一项针对2型糖尿病患者进行的高强度间歇有氧运动与中强度持续有氧运动的随机对照研究，结果表明：对T2DM患者进行两种运动干预措施都是可行的，且12周的高强度间歇有氧训练在血糖控制、运动耐量和生活质量方面，可能得到更大获益。

长期以来，运动训练被认为是T2DM患者临床管理的关键组成部分。尽管如此，坚持传统锻炼计划的人很少，而坚持的主要障碍之一被认为是缺乏时间。为了减轻这种对身体活动的感知障碍，高强度运动被提出作为一种与传统有氧训练项目等同的实现心肺功能改善的高效方法[12-13]。高强度间歇训练作为一种新型的运动方式，已广泛应用于心脏康复领域，被证实可以有效提升患者的心肺功能，改善糖脂代谢，减轻体重[14-15]。很多研究表明：对于DM患者，HIIT是一种省时、高效、坚持性高的干预手段。

由于剧烈运动与急性心血管事件的风险增加有关，在任何临床人群中实施HIIT的安全性值得关注。研究发现，在心肺运动试验指导下为冠心病PCI术后患者制定精准的个体化运动处方，保证了患者训练过程的安全性和有效性[16]。最近的一项回顾性分析显示，在超过7年的心脏康复训练指导下，约5000名患者HIIT治疗后发生急性心血管事件的风险较低[17]。本试验在CPET的指导下，全面精确地评估2型糖尿病患者整体功能状态，为制定个体化运动处方提供了重要参考依据，从而提高了患者训练过程中的安全性。

超重和肥胖是T2DM发生发展的重要危险因素，即使体重在正常范围内，BMI和腰围异常的个体也会增加糖代谢异常的风险。我们的研究表明，HIIT使糖尿病患者BMI显著降低，这与Alvarez等[18]研究一致。HIIT导致体重减轻的潜在机制可能与内脏脂肪储存的消耗和释放有关[19]。但可惜的是，由于缺乏人体成分分析仪，我们未能对入组患者的体脂成分进行分析。

本研究发现，高强度间歇有氧训练同中等强度有氧训练均可以有效降低DM患者糖化血红蛋白水平和改善胰岛素抵抗情况，这与Jelleyman等[20]的Meta分析结果一致，其发现HIIT可以降低糖尿病和代谢综合征患者的HbA1c水平。糖化血红蛋白不仅是应用最广泛的血糖指标，也是T2DM患者心血管疾病的重要危险因素。有一项荟萃分析显示[21]，在T2DM和糖尿病前期受试者中，每周增加100min体育活动，HbA1c的平均变化为-0.16%。Madsen[22]等在一项为期8周的低容量HIIT研究中证实，HIIT改善了血糖水平，降低了HbA1c；并且，他们通过稳态模型评估胰岛素抵抗情况显著改善。在本研究中，我们同样发现，在降低糖化血红蛋白水平方面，相较于中等强度持续有氧训练，HIIT表现更突出。

有氧训练是改善VO2peak的有效手段。我们的研究发现，HIIT在提高患者的VO2peak方面表现与持续有氧训练相似。Jing等[19]的研究进一步比较了HIIT和MICT在增加VO2峰上的差异，发现HIIT对相对VO2峰3.37 ml/kg/min和绝对VO2峰0.37 L/min的改善优于MICT。Revdal等[23]研究了HIIT对T2DM患者心脏结构和功能的影响，观察到左室壁质量相对增加12%，舒张末期血容量增加，显示在收缩功能方面的改善，可以通过提高心搏量和左心室射血分数来显示。另外，我们发现，HIIT组AT时的摄氧量明显升高，这与Terada等[24]研究发现一致，再次证明了高强度间歇有氧训练可能在心血管功能方面有更大获益。

糖尿病相关的并发症会影响糖尿病患者心肺功能，限制其体力活动，并影响其生活质量。DSQL是评价糖尿病患者生活质量的专用量表，能灵敏全面地反映患者生活质量。本探究显示，高强度间歇有氧训练亦能使T2DM患者生活质量得到改善。

高强度间歇有氧训练是改善2型糖尿病相关重要危险因素的有效策略，能改善糖尿病患者血糖水平、胰岛素抵抗、心肺功能及生活质量，且在心肺运动试验的指导下，进行运动强度个体化的有氧训练，其安全性可以得到进一步保证，值得在临床治疗中推广。