有氧運動對Ⅱ型糖尿病心率變異性影響的Meta分析

王永明，肖海莉

（1.中國石油大學 勝利學院，山東 東營 257061；2.嶺南師范學院，廣東 湛江 524048）

據國際糖尿病聯盟組織的統計，目前全世界確診糖尿病患者的人口達到了約4.63億，我國已確診糖尿病患者超過1.164億，占了總患病人數的1/4。糖尿病不但增加了患者的經濟負擔，而且糖尿病增加了患心血管疾病的風險，也使患者的死亡率增加［1］。糖尿病并發自主神經病變是一種常見的、嚴重的、可累及多臟器，會嚴重損害心血管系統的功能，并對胃腸道和泌尿生殖系統也產生一定損害的疾病［2］。在糖尿病的治療過程中運動干預是治療的關鍵組成部分［3-4］。心率變異性（HRV）是一種對心自主神經功能進行無創、實用、可重復操作的檢測方法，逐次心跳之間的變異反映了心迷走神經和心交感神經的功能活動。心率變異性（HRV）是評價心自主神經功能的重要指標［5］。之前的研究顯示經常運動人群的HRV值要比久坐人群的HRV值大［6］，但是運動對糖尿病人群的HRV研究結果并不一致，具體影響并不清楚。

Meta分析是循證醫學中的主要研究方法，可針對某一干預措施全面收集有關的研究，并逐個分析，將不同的研究進行定量合成，并進行統計學處理，對干預效果做出更好的評價。近年來，Meta分析在國外體育科學研究領域的報道逐漸增多［7-9］。本研究嚴格按照Meta分析《PRISMA聲明》，以有氧運動對Ⅱ型糖尿病患者心率變異性諸多研究結果的不同為切入點，進一步研究有氧運動對Ⅱ型糖尿病患者心率變異性影響，為相關的研究提供循證醫學證據。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

國內外公開發表的關于有氧運動對Ⅱ型糖尿病患者心率變異性影響的研究文獻，研究指標為Ⅱ型糖尿病患者的心率變異性（HRV）的標準化均值差（SMD），時域指標包括R-R間期差值的均方（MSSD）的標準化均值差（SMD），頻域指標包括高頻值（HF）、低頻值（LF）的標準化均值差（SMD）。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻檢索

在 Pubmed，Medline，SPORT discus，CNKI 數據庫中進行文獻檢索，檢索年限為1975年2019年12月31日。中文檢索詞包括：運動，糖尿病，自主神經功能，心率變異性。英文檢索詞包括：Heart rate variability，Diabetes Mellitus，Exercise，Automatic function，Training。檢索策略采用主題詞與自由詞相結合的方式。檢索語種為中文、英文，并參照參考文獻追溯的方法以保證查全。

1.2.2 文獻納入、排除標準

選取的文獻及研究滿足以下標準：1）研究對象明確診斷為Ⅱ型糖尿??；2）運動干預的方式為有氧運動，且干預時間在8周以上，每周運動次數不小于2次；3）心率變異性指標為包括MSSD、HF、LF、LF/HF，測試姿勢為平躺；4）同一文獻有多組數據比較，作為多項研究；5）同一數據重復發表，作為一項研究。

排除標準：1）文獻研究結果并非以平均數標準差的方式表達；2）文獻中未提供具體的運動干預方式；3）實驗對象為動物的研究，實驗對象為Ⅰ型糖尿病患者；4）文獻為綜述性研究。

1.2.3 統計分析

應用Review Manager5.2和Stata12.0軟件，以標準化均值差（SMD）作為效應量，對總體樣本進行異質性檢驗，采用Dersimonian-Laird隨機效應模型進行數據合并，計算標準化均值差（SMD）及其 95%可信區間（confidence interval CI），并繪制森林圖，對異質性來源進行初步分析、回歸分析和亞組分析。

表1 有氧運動對Ⅱ型糖尿病患者心率變異性影響納入文獻基本特征

2 結果

2.1 各文獻數據

共檢索到國內外相關文獻995篇，按納入及排除標準，共16篇納入研究，剔除研究對象為Ⅰ型糖尿病患者1篇，實驗結果以非平均數標準差方式表達2篇，實驗HRV結果并非以時域和頻域方式表達5篇，實驗研究對象為動物1篇，綜述2篇。剔除后共5篇研究納入Meta分析，包含9項研究，101例Ⅱ型糖尿病患者。各納入研究具體情況見表1。

2.2 異質性檢驗及數據合并

進行總體樣本數據異質性檢驗，異質性較大時，進行敏感性分析、Meta回歸、亞組分析。采用隨機效應模型進行數據合并，報告效應量及95%的可信區間。

2.2.1 有氧運動對Ⅱ型糖尿病患者MSSD的影響

對總體樣本進行異質性檢驗，發現（chi2=14.51，p=0.02，I2=59%）p=0.02<0.05，I2=59%，異質性顯著，對異質性來源進行分析，以有無自主神經病變為標準進行亞組分析，有自主神經病變組 （chi2=2.28，p=0.32，I2=12%），p=0.32>0.1，I2=12%無異質性。對研究對象樣本量和效應量進行Meta回歸分析，p=0.32>0.05，樣本量并非影響異質性因素。因研究對象的患病年限不同及運動干預的時間及方法不盡相同，所以不可能假設各研究之間有相同一致的效應，所以采用隨機效應模型進行數據合并，合并后有自主神經病變組 SMD=0.92（95%CI=0.34，1.51）p=0.002<0.05，Z=3.10。 無自主神經病變組（chi2=10.54，p=0.01，I2=72%），p=0.01<0.05，I2=72%有異質性。進行回歸分析（p=0.68>0.05），發現樣本量非影響異質性因素，進行敏感性分析，發現無自主神經病變組kingahoworka1997研究對異質性影響較大，閱讀其文獻發現無理由排除此研究，為部分消除異質性的影響，采用隨機效應模型進行數據合并SMD=0.57（95%CI=-0.37，1.51），p=0.24>0.05，Z=1.18。 提示：有氧運動對Ⅱ型糖尿病患者（有自主神經病變）MSSD的影響有顯著性差異，而對Ⅱ型糖尿病患者 （無自主神經病變）MSSD的影響無顯著性差異（見圖 1）。

圖1 Ⅱ型糖尿病患者MSSD SMD森林圖

2.2.2 有氧運動對Ⅱ型糖尿病患者HF的影響

HF總體樣本具有顯著性的異質性（chi2=31.40，p=0.0001<0.05，I2=75%），對異質性來源進行Meta回歸分析 （p=0.42>0.05）和敏感性分析均未發現異質性來源。為部分消除異質性的影響，采用隨機效應模型進行數據合并，SMD=0.65（95%CI=0.03，1.28），Z=2.04，p=0.04<0.05。 表明：有氧運動可提高Ⅱ型糖尿病患者心迷走神經的活動（見圖2）。

圖2 Ⅱ型糖尿病患者HF SMD森林圖

2.2.3 有氧運動對Ⅱ型糖尿病患者LF的影響

總體樣本數據異質性檢驗有顯著性差異 （chi2=35.26，p<0.0001，I2=77%）對異質性來源進行分析，Meta回歸分析顯示，研究對象的樣本量不是影響研究間異質性的因素 （p=0.19>0.05），采用逐個排除的敏感性方法，均未發現異質性的來源。采用隨機效應模型進行數據合并，合并后結果顯示SMD=0.70（95%CI=0.02，1.37），Z=2.02，p=0.04<0.05。 提示有氧運動可顯著提高Ⅱ型糖尿病患者LF值見（圖3）。

圖3 Ⅱ型糖尿病患者LF SMD森林圖

2.2.4 有氧運動對Ⅱ型糖尿病患者LF/HF的影響

總體樣本異質性檢驗有顯著性差異（chi2=16.26，p=0.006，I2=69%），采用逐項排除敏感性分析，發現Artuo2007研究引起總體異質性，對Artuo2007研究分析發現，其研究對象為肥胖Ⅱ型糖尿病患者，為減小異質性排除Artuo2007研究，異質性檢驗chi2=3.25，p=0.52，I2=0%，無異質性。因無法對各研究假設有相同一致的效應，選擇隨機效應模型進行數據合并，SMD=-0.05（95%CI=-0.38，0.28）Z=0.28，p=0.78>0.05。 表明有氧運動對Ⅱ型糖尿病患者LF/HF的影響無顯著性差異，有氧運動對Ⅱ型糖尿病患者自主神經均衡性無顯著性影響（見圖4）。

圖4 Ⅱ型糖尿病患者LF/HF SMD森林圖

3 討論分析

本文采用Meta分析方法對國內外已發表的相關研究進行定量綜合研究評價，為有氧運動對Ⅱ型糖尿病患者心率變異性的影響提供客觀的循證醫學證據。文獻檢索階段，制定了嚴格的篩選標準，以盡可能減少偏倚。本文因納入9項研究，所以未對相關研究進行偏倚檢驗（見Cochran handbook）。

自主神經病變是糖尿病患者的一種慢性并發癥，增大了糖尿病患者死亡率的風險，最近的研究顯示大約40%的糖尿病患者并發自主神經病變，高血糖使細胞處于氧化應激狀態，使神經、血管受損，推動了自主神經病變的發生、發展［15］。Ⅱ型糖尿病患者自主神經病變早期，增加了交感神經系統的活動，使靜息心率增加，交感神經的神經失調，會導致交感/副交感神經失衡，增加心率失常的發生率。最初心交感神經興奮性增大，隨后去甲腎上腺素信號代謝異常，線粒體氧化應激增加，鈣依賴性細胞發生凋亡，可能會導致心肌損傷，植物神經功能的紊亂會損害有氧運動的能力，增加了靜息心率和血壓［16］。

心率變異性（HRV）是評價心自主神經功能的重要指標。心率變異性（HRV）時域指標 R-R間期之差的均方（MSSD），代表了迷走神經張力的水平，與心率變化的成分有關。心率變異性頻域分析是基于快速傅里葉變換或回歸模型進行分析，HF反映了心迷走神經對心率的調控，LF反映了心交感和心迷走對心臟的雙重影響。LF/HF反映了心交感神經和心迷走神經活動的均衡性［17］。

之前的研究顯示：Ⅱ型糖尿病患者心自主神經系統的功能降低，Ⅱ型糖尿病患者的HRV值較健康人低，表明Ⅱ型糖尿病患者心自主神經對心臟的調控能力減弱，心自主神經功能的調控能力減弱，會增加隱形心肌缺血患者的死亡率和心肌梗塞的發生率。僅有少量的文獻探討了運動訓練對Ⅱ型糖尿病患者的HRV值的影響。

本文的分析結果顯示，Ⅱ型糖尿病患（有自主神經病變）MSSD SMD=0.92（95%CI=0.34，1.51）p=0.002<0.05，說明中等強度的有氧訓練可提高Ⅱ型糖尿病患（有自主神經病變）的心迷走神經的活動。M Pagkalos［13］的研究發現與本文的分析觀點一致，M Pagkalos的研究發現運動訓練可提高Ⅱ型糖尿病患的MSSD值，而KinaHowoeka［10］研究發現對已確診為自主神經病變的糖尿病患者的心率變異性值則無顯著性影響，與本文分析觀點不同。

Ⅱ型糖尿病患 （無自主神經病變）MSSD SMD=0.57（95%CI=-0.37，1.51）p=0.24>0.05，說明中等強度有氧訓練對Ⅱ型糖尿病患者 （無自主神經病變）心迷走神經的活動無顯著性影響，Arturo［12］研究發現16周的有氧運動訓練沒有改善肥胖Ⅱ型糖尿病患者心自主神經系統的功能，與本文分析觀點相同；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，說明中等強度有氧訓練可提高Ⅱ型糖尿病患者心迷走神經和心交感神經的活動。綜合時域分析和頻域分析，有氧運動可提高Ⅱ型糖尿病患者心迷走和心交感神經的活動，KinaHowoeka［10］研究發現規律性的運動可提高Ⅱ型糖尿病患者和Ⅱ型糖尿病患者（患自主神經病變早期）的心率變異性值（HF、LF值均顯著性提高），與本文分析的觀點一致。

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，說明中等強度有氧訓練可提高Ⅱ型糖尿病患者心迷走神經的活動。Antti Loimaala［11］研究發現運動訓練可提高Ⅱ型糖尿病患者心自主神經系統的功能和壓力感受器反射的敏感性。M Pagkalos［13］發現6個月的有氧訓練能夠提高Ⅱ型糖尿病患者（有自主神經病變）心自主神經系統的功能，并能提高有氧運動能力和血糖的控制水平。Michael［14］研究發現12周的有氧訓練可提高Ⅱ型糖尿病患著HF值。以上研究均與本文觀點一致。

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，說明中等強度的有氧訓練對Ⅱ型糖尿病患者心交感和心迷走神經的均衡性無顯著性影響。Arturo Figueroa［12］的研究結果與本文分析觀點相同。

綜合時域和頻域分析，長期的有氧運動可提高Ⅱ型糖尿病患者的MSSD值，HF值和LF值，但對LF/HF值無顯著性影響。

Arturo認為安靜時，植物神經的功能不受運動訓練的影響，也有研究者認為運動干預沒有提高健康中老年人的自主神經系統的功能［18-19］。與本文觀點不同，原因可能是運動干預的強度不同。長期（5個月到5年）的高強度的運動訓練并沒有提高中老年人的HF值和LF值，這些觀察說明運動強度可能是運動訓練影響老年人靜息時心率變異性的影響因素。

Loimaala等［11］報道運動訓練后，中年男性Ⅱ型糖尿病患者壓力感受器反射的敏感性（BRS）增強。HRV中LF值是受交感神經血管張力刺激壓力感受器影響。運動訓練改善了壓力感受器的敏感性（BRS），因為增強心迷走神經的活動和安靜時心率的降低是心自主神經系統控制增強的標志。

綜合以上分析，本文的分析結果可解釋為：長期中等強度的運動訓練后，Ⅱ型糖尿病患者的LF值顯著性升高，也許是運動訓練的適應，增強了血管壓力感受器反射的敏感性，如果壓力感受器反射的敏感性增強，會增強副交感神經的活動，結果提高了心率變異性的LF值和HF值，而LF/HF比值無顯著性變化可解釋為長期中等強度的有氧運動提高了心迷走神經系統的活動而沒有改善心交感神經的活動。各研究結果的不盡相同，可能是因為受試者的自主神經病變的程度不同（MSSD Meta分析發現有無自主神經病變兩組結果不同），或運動干預運動量的不同引起的。

本文的不足之處在于因大部分文獻并未描述有氧訓練前后Ⅱ型糖尿病患者心率和體成分的變化，所以本文并未將其納入Meta分析。今后的研究需關注運動訓練對糖尿病并發癥壓力感受器敏感性（BRS）的影響，以及不同強度的訓練對Ⅱ型糖尿病患者心率變異性的影響。

4 結論

結合現有研究的Meta分析結果顯示，長期中等強度的有氧運動可改善Ⅱ型糖尿病患者心迷走神經的活動，而對心交感神經的活動并無改善作用。長期的有氧訓練作為一個非藥物干預手段，在Ⅱ型糖尿病的治療過程中起著關鍵“角色”的作用。