不同運動干預方式對糖尿病前期的現狀分析

黃麗榮 韋春嬋 韋雪楊 吳坤 韋姣 覃姣妮

【摘要】 糖尿病前期是2型糖尿病的高風險狀態，運動干預療法是改善糖尿病前期患者預后和轉歸的重要手段。在不同運動干預方式的研究報道中，無論是單一有氧運動、抗阻運動和高強度間歇訓練，還是聯合應用研究，對糖尿病前期人群的糖脂代謝、胰島素抵抗、心肺適能、血管內皮功能和心臟功能都有積極的影響。本文查閱近年國內外針對糖尿病前期人群運動干預的研究報道，梳理和對比不同運動干預方式的治療效果。

【關鍵詞】 糖尿病前期 運動干預 療效

doi：10.14033/j.cnki.cfmr.2020.17.076 文獻標識碼 A 文章編號 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

糖尿病前期又稱糖調節受損（impaired glucose regulation，IGR）[1]，是正常人過渡至糖尿病人的必經階段，代表了正常葡萄糖穩態和糖尿病高血糖之間的中間代謝狀態，若不加以干預，70%的糖尿病前期人群最終會進展為糖尿病[2]，著名的中國大慶糖尿病預防研究證實，運動干預是控制或逆轉糖尿病前期代謝狀態的重要手段，建議對糖尿病前期人群制定個性化的運動干預方案，貫穿治療的全過程[3]。目前針對糖尿病前期采用不同運動方式干預的報道，基本都借鑒于糖尿病（DM）患者的運動治療方案，取得較好的干預效果。

1 糖尿病前期病理特征

糖尿病前期分為空腹血糖調節受損（impaired fasting glucose，IFG）和糖耐量受損（impaired glucosetolerance，IGT），《中國2型糖尿病防治指南（2017版）》明確診斷標準為：空腹血糖≥6.1 mmol/L，同時<7.0 mmol/L，糖耐量受損為糖負荷后2 h血糖≥7.8 mmol/L，同時<11.1 mmol/L[4]。

在糖尿病的自然進程中，都會經歷三個階段：患者已存在糖尿病相關的病理生理改變（如胰島素抵抗、胰島β細胞功能缺陷、自身免疫抗體陽性）相當長時間，但糖耐量仍正常;隨著病情發展，首先出現糖調節受損，包括空腹血糖受損和/或糖耐量受損，即糖尿病前期，糖尿病前期代表了正常葡萄糖穩態和糖尿病高血糖之間的中間代謝狀態;最后進展至糖尿病[1]。因此，糖尿病前期最主要的病理特征是糖調節受損，空腹血糖調節受損或糖耐量受損兩者的發生都出現了胰島素抵抗和胰島素分泌功能異常，空腹血糖調節受損特征是基礎狀態下胰島β細胞功能受損，糖耐量受損特征是外周骨骼肌胰島素抵抗。

引起β細胞功能受損和胰島素抵抗的主要病理原因：（1）遺傳易感因素。引起胰島素抵抗及胰島素分泌缺陷的有關基因的存在;（2）肥胖。特別是內臟脂肪増多，脂肪細胞體積増大和數量增加，異位蓄積在胰腺、肝臟和骨骼肌細胞中，導致胰島β細胞功能受損，分泌胰島素能力下降，肝臟和骨骼肌中胰島素受體受損，誘發胰島素抵抗。（3）骨骼肌細胞膜上葡萄糖轉運蛋白4（GLUT-4）表達失常，通過胰島素依賴和非依賴途徑攝取血液中葡萄糖能力下降。（4）肥胖堆積的脂肪細胞通過分泌某種升高受體抑制物的濃度，抑制胰島素受體活性[5]。（5）高血糖導致大量炎癥因子出現，其作用下β細胞功能受損。

2 糖尿病前期運動干預的方式及機制

2.1 運動干預方式

目前糖尿病前期運動干預研究，基本都參照糖尿病的運動治療方式，常用的運動方式是有氧運動（AT）、抗阻運動（RT）和近年新興起的高強度間歇訓練（HIIT），其他運動方式，如平衡柔韌性運動、日常體力活動等研究報道極少。不論哪種方式，對糖尿病前期糖脂代謝、胰島素抵抗、心肺適能、血管內皮功能和心臟功能都有積極的影響，通過對糖尿病前期患者進行專科護理，可加強患者對運動的自我管理，形成規律的運動習慣，對控制或逆轉糖尿病前期代謝狀態有重要意義。

2.2 運動的作用機制

運動對糖尿病前期的作用機制普遍共識是：（1）運動改善胰島素抵抗，運動能有效地增加能量消耗，減輕脂質對骨骼肌細胞、胰腺細胞及肝細胞的負擔，從而增強骨骼肌細胞攝取葡萄糖和胰腺細胞分泌胰島素的能力[6]。（2）運動能引起胰島素受體的質和量發生改變，增強骨骼肌細胞攝取葡萄糖的能力。（3）改善骨骼肌細胞線粒體電子呼吸鏈復合體酶的活性，提高骨骼肌細胞線粒體做功能力[7]。不同運動方式的作用機制側重不同，在實施干預中依從性、運動時間、運動量、治療效果方面均有所差異，《中國2型糖尿病防治指南（2017版）》中推薦糖尿病前期人群堅持有氧運動和抗阻運動，建議了運動時間和運動強度，但未提出具體的運動處方，對近年興起的高強度間歇運動還未提及[4]。

3 有氧運動、抗阻運動及聯合運動的研究

3.1 有氧運動

有氧運動是指以有氧代謝功能為主的運動，是經典的運動療法，多年來的廣泛研究，證實其對多種慢性病，尤其對糖尿病有顯著療效[8]。而中等強度持續有氧運動（MICT）是預防和治療糖尿病前期的重要方式，不僅能改善胰島素抵抗，增強胰島素敏感性，增強骨骼肌對葡萄糖的轉運能力，還能提高心肺適能和保護心血管的作用，中等強度持續有氧運動負荷強度低、運動時間相對較長，是持續耐力的運動。

有氧運動項目很多，包括健步走、騎自行車、跳繩、游泳、廣場舞、太極八段錦等，一般認為步行是最好的有氧運動，隨時隨地可進行。王正珍等[8]一項有氧運動健步走的研究，將納入研究的90例糖尿病前期人群隨機分為有氧運動組（70例）和對照組（20例），有氧運動組的運動強度控制在50%～60%，運動60 min/d，對照組則保持原有生活習慣不變。結果發現12周后，有氧運動可以有效地改善糖尿病前期人群高血糖、胰島素抵抗等代謝異常狀態，并調節胰島β細胞的分泌功能，減少心血管疾病的危險因素，使62.4%糖尿病前期受試者血糖轉歸正常。多年來廣泛的研究證實，有氧運動能有效地增加能量消耗，增加脂肪組織氧化，減輕脂質對胰腺細胞及肝細胞的負擔，增加胰腺細胞分泌胰島素的能力[9]。

3.2 抗阻運動

抗阻力運動是肌肉克服外來阻力時進行的無氧運動，2015年第62屆美國運動醫學年會以來，抗阻訓練的研究成為運動科學研究的新熱點，人們更加側重研究抗阻訓練與代謝性疾病，糖尿病及心血管病風險之間的關系[10]。國內學者也開始重視抗阻運動訓練，并用于糖尿病前期人群干預，季紅等[11]將老年糖尿病前期患者80例，隨機分為抗阻運動組、對照組，各40例，抗阻運動組進行訓練，3次/周，40 min/次，連續6個月，結果抗阻運動組空腹血糖、胰島素抵抗的改善優于對照組，抗阻運動組轉變為糖尿病的比例為20.59%，對照組轉變為糖尿病的比例為46.15%，表明抗阻運動也與有氧運動一樣，能有效降低空腹血糖，改善患者的胰島素抵抗，提高胰島素敏感性，預防糖尿病的發生。國外Eikenberg等[12]的研究也表明抗阻運動能有效改善空腹血糖調節受損患者餐后2 h口服葡萄糖耐量測試結果。抗阻力運動相關研究一般認為，隨著機體衰老、體成分改變、肌肉量和肌力減少，使肌肉組織對血液中葡萄糖的利用受到影響，抗阻力運動能有效防止肌肉量和肌力減少的作用。

抗阻運動改變糖尿病前期人群糖脂代謝的機制與有氧運動不同，羅曦娟[13]在“擋截糖尿病”項目中的一項研究，將糖尿病前期受試者70例隨機分為抗阻運動組、有氧運動組，進行12周的運動干預后，分別與空白對照組觀察，發現抗阻運動可使空腹血糖（FBG）和餐后2 h口服糖耐量（2 h PBG）顯著下降，且抗阻運動對胰島素抵抗的改善作用優于有氧運動，對糖化血清蛋白的影響也優于有氧運動。還發現短期的抗阻運動對肥胖的相關指標，體重和腰圍無明顯影響，故推測抗阻運動機制與有氧運動不同，不是通過降低體重和腰圍、體質指數（BMI）來降低血糖、改善胰島素抵抗，而可能與肌肉量的增加有關。陸麗榮等[14]的研究也表明，抗阻運動在干預短期內（3個月）改善FBG及2 h PBG優于有氧運動，認為抗阻運動能夠有效地促進肌肉蛋白質的合成，提高身體肌肉含量，使骨骼肌GLUT4總含量增加，加速了葡萄糖利用。李文顥等[15]對比八段錦和抗阻運動對糖調節受損患者的影響，結果抗阻運動組的空腹血糖、胰島素抵抗和胰島素敏感性均有顯著的改善，作用相似，對比空腹血糖的下降幅度，抗阻運動組的降幅更大。骨骼肌是全身葡萄糖代謝的重要場所，是胰島素抵抗發生最早和最重要的部位[16]，占全身葡萄糖利用的70%～85%，抗阻運動能夠有效地促進肌肉蛋白質的合成，提高身體肌肉含量，瘦體重增加，GLUT4含量增加，使身體常保持于較高的能量消耗狀態，因此與有氧運動相比，抗阻運動改善葡萄糖代謝的原理，更表現在運動結束后，安靜狀態下，較多的身體肌肉含量能使葡萄糖的消耗利用增加，所以抗阻運動對空腹血糖改善速度快，降幅更大[17]。

糖尿病前期人群中相當一部分人缺少運動，肥胖帶來肌肉萎縮、肌力下降，通過抗阻運動干預能有效增加肌肉力量、改善糖脂代謝和胰島素抵抗，另外，相關研究還證實抗阻運動能預防骨質疏松，對改善心血管功能有顯著效果[18]。

3.3 聯合有氧+抗阻運動的相關研究

由于運動治療機制的互補性，對糖尿病前期人群同時進行有氧+抗阻運動的聯合干預，能獲得較好的效果，戴霞等[19]篩選糖尿病前期人群168例，隨機分為聯合抗阻-有氧運動組42例、抗阻運動組41例、有氧運動組42例、對照組43例，以不同的運動方式對糖尿病前期人群進行24周的運動干預后，結果三組運動組人群的胰島素抵抗指數（HOMA-IR）、胰島素敏感指數（ISI）、血脂四項改善效果均明顯優于對照組，但聯合抗阻-有氧運動組改善效果優于單純有氧運動組或抗阻運動組，得出聯合抗阻-有氧運動更有利于降低糖尿病前期人群胰島素抵抗、提高胰島素敏感性、改善血脂。陸麗榮等[14]的研究，通過對比聯合抗阻-有氧運動組、抗阻組、有氧組干預效果，發現相比于單純有氧組及抗阻組，聯合抗阻-有氧運動組能更顯著地改善糖尿病前期人群的糖脂代謝指標，尤其對糖化血紅蛋白的改善效果最優。Quílez等[20]對14項運動研究的Meta分析顯示，運動方式為有氧運動、抗阻運動、聯合運動，發現各運動方式訓練后即刻血糖，訓練后24～48 h血糖均有改善，但聯合有氧運動-抗阻運動的訓練效果最佳。而且，上述的研究都認為，聯合運動是多樣的運動形式，避免了運動的單一性，有利于增強患者運動依從性。

由于有氧運動、抗阻運動及聯合運動方式均由研究者個性化進行設計，并沒有統一的運動處方標準，得出訓練效果也不盡相同，要判斷不同運動方式的優劣，尚無充分證據。陳思妍等[21]納入21項國內外糖尿病前期運動干預研究，共1 590例。進行網狀Meta分析結果顯示，有氧、抗阻及聯合運動均可改善糖尿病前期患者的糖代謝，有氧、抗阻及聯合運動較無運動干預組均可降低FBG、糖化血紅蛋白（HbA1c）及胰島素抵抗，有氧運動成為改善2 h PG最優方式的概率最大，在降低FBG、胰島素抵抗，抗阻運動成為最優運動方式的概率最大，而聯合運動成為改善胰島素抵抗最佳方式的概率最大。但是，目前的運動研究時間相對較短，無長期療效觀察，選擇的有氧運動項目也不同，并且運動療效與運動的周期、頻率及強度密切相關，這些因素對Meta分析也有影響。總的來說，幾種運動干預都有效果好、簡便、經濟的優點，而聯合運動獲益更大。

以上的研究表明，聯合有氧-抗阻運動的方式，要優于單一的有氧運動或抗阻運動，是最理想的運動方式，美國糖尿病協會和ACSM推薦的運動是至少150 min/周（30 min/d，5 d/周）的中等或較大強度（50%～70% HRmax）有氧運動，力量訓練，2～3次/周，也強調了聯合運動形式的重要性。

4 高強度間歇訓練的相關研究

高強度間歇訓練是指在短時間內的高強度運動和短時間的休息交替進行，并完成多組重復的運動[22]。高強度間歇訓練是有氧與無氧交替訓練，高強度運動期時間短，一般為10 s～4 min，每兩次高強度運動之間的間歇期是完全休息，或較低的運動強度，間歇的時間從幾十秒到幾分鐘不等，間歇期可避免不適癥狀的出現。

4.1 改善糖脂代謝及胰島素抵抗

高強度間歇訓練在競技體育領域應用多年，近些年逐漸應用到慢性病治療，如肥胖超重、心血管病、癌癥和2型糖尿病（T2DM）等，發現它是安全、省時、高效的治療方法[22]，用于糖尿病前期的干預還是新興的研究。楊京輝等[23]將糖尿病前期患者60例，分為高強度間歇運動組（HIIT組）、中等強度持續運動組（MICT組）、空白對照組，HIIT組采用60 s高強度運動（70%～90%最大心率）搭配60 s間歇的訓練方式，20 min/次，3次/周，共12周。MICT組采用中等強度（50%～70%最大心率）的持續運動，50 min/次，3次/周，干預12周，結果HIIT組、MICT組分別與其運動前對照組相比，腰圍、空腹血糖、餐后2 h血糖、HbA1c水平、總膽固醇及甘油三酯水平降低，HIIT組與MICT組訓練后相比，HIIT組能夠更有效地減少糖尿病前期患者的BMI及腰圍水平，高密度脂蛋白水平升高更顯著，推測可能高強度間歇訓練強度大，可以明顯增加脂肪氧化，產生比中等強度持續訓練更多的兒茶酚胺，特別是去甲腎上腺素有關，也可能由于血液中乳酸產生、即刻糖原再生所需氫離子增加及更高的生長激素分泌水平所致。訓練中MICT組有2例患者因無法堅持退出研究。說明高強度間歇訓練比中等強度持續訓練有更好的依從性。陳靜等[24]對臨潼康復療養中心的糖尿病前期男性療養員80例，分為HIIT組和對照組，每組40例。HIIT組采用高強度間歇運動，強度90%HRpeak，4 min，休息或低強度慢走1 min，如此循環重復，逐漸加大10 次/d，對照組采用常規有氧運動。短訓2周，觀察并比較兩組血糖、血脂、BMI等指標變化，結果HIIT組運動后空腹血糖、空腹果糖胺、餐后2 h血糖低于對照組，表明短期高強度間歇運動也能夠明顯改善糖尿病前期人群血糖水平，還觀察到HIIT組的血脂和BMI與運動前比較差異無統計學意義（P>0.05），推測HIIT組降血糖機制與常規有氧運動不同，不是通過減少脂肪組織來降低胰島素抵抗，而是高強度間歇運動能夠提高運動能力、強度大有關，該研究還通過享受喜愛程度量表（PAES）評分，發現糖尿病前期人群中，對高強度間歇運動喜愛程度高、依從性高。張宗娟等[25]將糖尿病前期患者200例分為常規宣教組和HIIT組，干預12周，觀察比較兩組干預前后空腹血糖、餐后2 h血糖、糖化血紅蛋白、血三脂水平及焦慮自評量表（SAS）評分，結果表明高強度間歇有氧運動能明顯改善糖尿病前期患者的血糖、血脂水平及焦慮情緒，療效明顯。Jelleyma等[26]的Meta分析顯示，高強度間歇訓練2周以上可以有效改善糖尿病前期人群代謝狀態，與中等強度持續訓練相比，高強度間歇訓練訓練后空腹血糖降低，胰島素抵抗降低，糖化血紅蛋白下降，體質量下降更優。以上的研究都表明，與經典的中等強度持續訓練相比，高強度間歇訓練同樣能提高胰島素敏感性，增強肌肉氧化能力，改善胰島素抵抗，甚至效果更好，尤其在增強肌肉血糖利用能力、加速脂肪氧化能力方面有顯著的效果，同時研究中還發現，高強度間歇訓練運動時間短，有趣味性，相比中等強度持續訓練耐力訓練時間長，枯燥無味，高強度間歇訓練有更好的依從性。

4.2 改善心肺適能及減肥作用

糖尿病前期人群中，相當一部分肥胖缺少運動，易發生心血管事件，大量研究表明較低水平的心肺適能和高風險的心血管疾病發生率密切相關。高強度間歇訓練干預能很快提高肥胖、缺少運動患者的心肺適能，Monique等[27]分析表明，在高強度間歇訓練干預后，T2DM患者心肺適能的增加可達中等強度持續訓練的兩倍;而且高強度間歇訓練可改善血管內皮功能和血壓。王娟等[28]通過對國內外相關文獻研究分析也證實，較長時間的高強度間歇訓練可以改善多項糖尿病前期人群心血管疾病風險因素，有助于降低心血管疾病風險。另外，糖尿病前期人群中，肥胖者發生糖尿病的危險隨BMI增加而急劇增加，高強度間歇訓練干預利于減輕體重，改善體脂成分。研究表明高強度間歇訓練訓練可顯著降低健康女性身體脂肪含量及健康久坐少動男性腹部脂肪含量[29]。Liu等[30]發現高強度間歇訓練可改善糖尿病患者BMI、體脂、糖化血紅蛋白、空腹胰島素和最大攝氧量，對患者體適能的改善可能比中等強度持續訓練更積極。

近年興起的高強度間歇訓練干預受到了很多研究者的青睞，研究發現其能快速改善糖脂代謝及胰島素抵抗的指標，使之成為時代新寵，但是在實際臨床干預中，因其短期運動量大，安全性的問題無法回避，對糖尿病前期的老年人和身體體質較弱的肥胖者，仍然有一定的危險性[29]。雖然一些高強度間歇訓練研究者認為，其對穩定期的糖尿病等慢性病患者是安全的，甚至認為其是可預見的慢性病康復發展方向，但已有的報道中，大多研究時間短，長期效果仍有待觀察。目前認為，糖尿病前期人群中可選擇運用高強度間歇訓練，有一定心肺適能、具有活動能力的人，高強度間歇訓練也是一種理想的運動干預方式，可作為糖尿病前期運動干預的補充方案[31]。

糖尿病前期的發生和進展與現代生活方式密切相關，不健康的飲食、久坐行為和肥胖是主要因素，在此階段選擇合適的運動干預方式，可有效延緩其發展為糖尿病的進程，甚至可逆轉到健康狀態，聯合有氧-抗阻運動是最理想和安全的運動干預方式。近年興起的高強度間歇訓練干預研究，在控制血糖、減肥、增強胰島素敏感性和改善心肺適能等方面似乎優于中等強度持續訓練，且高效，省時，顯現更好的運動量效關系和依從性，但大多研究病例少，觀察時間短，其遠期療效和運動安全性有待進一步研究，這可能是指南未推薦此運動方式的原因，但可作為糖尿病前期運動干預的補充方案。高強度間歇訓練是混合供能的運動，在加速脂肪燃燒的同時，也燃燒肌肉，只做高強度間歇訓練訓練，很可能導致部分肌肉減少，故抗阻運動也不能忽視，需要同時聯合抗阻運動，即聯合高強度間歇-抗阻運動是理想的補充方案[31]。

糖尿病前期運動干預的研究雖已取得較大進展，但如何向全社會糖尿病前期人群推廣和普及科學的運動方式，是今后需要的一個重要課題。目前運動干預糖尿病前期人群報道多見于醫療機構和體育機構，少部分見于疾控和社區衛生機構，分散而不聯合，有研究報道醫體融合模式下運動干預糖尿病前期人群效果明顯[32]，但實際中應用尚未普及，原因是未形成有效的社會防控體系。我國糖尿病的管理率雖已達到了45%，然而規范管理率僅為16.7%，而運動干預治療更少，與國家健康2030年的目標仍有很大差距。絕大多數糖尿病前期人群沒有得到科學的運動處方干預，很多只是自行盲目運動鍛煉，缺乏規范的監督和指導，難以從中獲益。

護理工作中，如何實施高質量的糖尿病前期運動干預教育，是今后需要重視的另一研究課題。指導糖尿病前期運動需要護士具有較豐富的糖尿病運動知識，目前臨床上接受糖尿病專科培訓和運動醫學培訓的糖尿病專科護士不多，難以實施高質量的糖尿病運動干預教育。另外糖尿病前期人群對運動依從性較差，糖尿病人自我管理行為研究顯示，80%的患者每天至少進行1次足部檢查，77%的患者每天至少自測1次血糖，但只有23%的患者每周會進行至少5次鍛煉，表明多數多患者更愿意接受藥物治療，而難以堅持規律鍛煉，運動的依從性較差是導致運動療法不能普及且效果不佳的原因[33]。對糖尿病前期患者的自我管理和個體化護理需更加重視，尤其要重視心理控制源因素[34]，培養糖尿病前期患者良好的自我運動管理、執行個體化運動護理方案，對糖尿病前期運動療法的普及療效至關重要。

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（收稿日期：2020-04-16） （本文編輯：桑茹南）