血流限制有氧訓練對Ⅱ型糖尿病患者生理指標的影響

田宜鑫,鄭玉嬋,喻 乾,趙 彥

（1.南京體育學院 研究生部,江蘇 南京210014；2.南京體育學院 運動健康學院,江蘇 南京210014）

Ⅱ型糖尿病,又稱非胰島素依賴型糖尿病,是一種以血糖水平增高為特征的代謝性疾病,與心腦血管疾病、惡性腫瘤并稱為三大慢性非傳染性疾病,其在世界范圍內都具有高發性[1],嚴重危害人類健康。對于糖尿病患者而言,有規律的體育活動可以減緩病情的發展,降低心血管并發癥的風險[2]。盡管如此,與糖耐量正常的人相比,糖尿病患者在運動中感覺到的疲勞感和緊張程度更高,并且表現出運動持久性和依從性下降[3]。因此,想要通過運動達到治病效果,又要減輕不適感、提高患者依從性,選擇一種適宜的運動方式顯得尤為重要。

血流限制訓練（Blood Flow Restriction Training,BFRT）,也稱缺血訓練、KAATSU訓練、加壓訓練,是近年發展較快的新型輔助訓練方法,被廣泛應用于競技體育領域、健身領域和康復領域。BFRT能夠誘發細胞腫脹、激素分泌、促進肌纖維募集和蛋白質合成,在增加肌肉橫截面積和肌肉力量,提高運動能力,改善心血管功能方面被廣泛研究。但最近一篇國外研究認為,血流限制結合有氧運動對糖尿病患者的代謝有益處。局部血流限制產生的低氧條件可以誘導毛細血管新生和血管周圍基底膜增厚,增加細胞內活性氧的產生[4],促進線粒體的生物發生和葡萄糖轉運蛋白-4（GLUT-4）的表達,降低胰島素和糖化血紅蛋白水平,改善T2DM患者代謝調節,并且,BFRT可以增加β-內啡肽的產生來降低疼痛敏感性[5],減輕疲勞和不適的感覺,這些適應可能會使BFRT成為治療糖尿病的潛在訓練方法[6]。因此,本文將通過研究低強度血流限制有氧訓練對Ⅱ型糖尿病（T2DM）患者血糖、血脂等生理指標的影響,為糖尿病的運動治療提供新思路新方法,同時也為血流限制訓練擴大應用范圍。

1 研究對象與方法

1.1 實驗對象

在2020年8月在南京市棲霞區邁皋橋社區衛生服務中心選取Ⅱ型糖尿病患者34名,其中男性14人,女性20人,年齡50～65周歲,病程為2～10年。

納入標準：1）具有明確的Ⅱ型糖尿病診斷：①以靜脈血糖葡萄糖值為標準,任意時間血糖≥11.1mol/L（200mg/dL）；②空腹血糖≥7.0mmoI/L（126mg/dL）；③75g口服葡萄糖耐量試驗（OGTT）2h后血糖≥11.1mmol/L（200mg/dL）,符合以上任何一項者即可診斷。2）年齡在50～65歲之間,糖尿病患病年限2～10年。3）自愿參加運動治療并能按照要求完成運動,簽署知情同意書。

排除標準：1）Ⅰ型糖尿病患者；2）空腹血糖＞16.7mmol/L、反復低血糖或血糖波動較大；3）身體質量指數＞33；4）急性感染、增殖性視網膜病變、血管病變、糖尿病酮癥酸中毒、腎病、心腦血管疾病、足底病變等糖尿病嚴重并發癥；5）有肌肉骨骼系統疾病、運動禁忌癥者或運動系統異常；6）平時有規律的體育活動習慣的；7）休息時收縮壓≥160mmHg和/或舒張壓≥100mmHg；8）心電圖（休息和運動）異常；9）受試對象最近6個月代謝不穩定,有影響糖代謝的合并癥及干擾糖代謝的服藥史。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗前檢測

在運動訓練前對受試者進行身體情況和一般信息的調查,其中包括專業醫生問診、評估、心電圖測量、身體基礎指標、血液生化指標檢查,排除運動禁忌,保證其在健康的身體狀況下完成12周的訓練；進行一般情況調查,了解受試者的飲食習慣、用藥情況及運動習慣。

1.2.2 分組

根據訓練前受試者資料的采集和指標的檢測,通過R studio Version 3.5.2軟件,將研究對象進行分層隨機抽樣,分為加壓組和對照組。總共納入研究對象34人（加壓組17人,對照組17人）,在12周的運動干預中,4人因個人原因退出（加壓組3人,對照組1人）。回訪率達87.9%,依從性良好,1人數據異常,剔除。兩組實驗對象的年齡、身高、身體質量指數（body mass index,BMI）、病程等一般資料見表1,差異無統計學意義（p＞0.05）。

表1 被試一般資料(±SD)

表1 被試一般資料(±SD)

組別 例數(人)性別(人) 年齡(歲)男 女身高(cm)BMI(kg/m2)病程(年)加壓組對照組13164691058±3.8459±3.22161±6.34161±6.5623.72±2.3922.54±2.786±3.726±3.13

1.2.3 實驗方案

實驗對象分為兩組,加壓組和對照組。

對照組：調整座椅位置,空載踏車熱身2min,然后自5W開始以20W/min負荷幅度遞增,保持55～60r/min,通過控制功率車阻尼使實驗對象保持在40%心率儲備（HRR）的運動強度進行6組間歇踏車運動,每組5min,組間休息1min,共35min。

加壓組：在進行上述有氧訓練的基礎上,同時利用加壓帶在大腿根部位置進行血流限制,血流限制的程度為個人動脈閉塞壓（Arterial Occlusion Pressure,AOP）的50%,踏車和血流限制同時進行,1min組間休息時,加壓帶解壓,進行下一組運動時提前5s加壓。

訓練共進行12周,每周3次,每次45min（其中包括熱身和拉伸整理活動各5min）。受試者每次開始運動的時間均在餐后60～90min,在整個訓練期間,保持原有的生活方式,飲食照常,常規用藥不變,避免除此運動外再進行其他強度較高的運動。

運動期間佩戴Polar團隊心率,監控運動強度（即時心率=安靜心率+40%HRR）。

為防止實驗誤差,訓練每進行兩星期會重新測量受試者的動脈閉塞壓。

1.2.4 實驗儀器

功率自行車（Bike Reha,荷蘭）；超聲檢測儀（Smart Tools,美國）；11～16英寸加壓袖帶（Smart Cuffs Tools,2型,美國）；Polar團隊心率（Team Pro,芬蘭）。

1.2.5 指標檢測方法

1）基礎指標：①身高、體重：采用身高體重儀檢測,要求：受試者赤足,雙眼平視前方；②身體質量指數（BMI）：體重（kg）/身高2（m2）；③安靜心率和血壓：魚躍臂式電子血壓計,要求：受試者安靜休息10～15min,采取坐立位,右臂放在桌面上,手心向上,裸露上臂,置于心臟同一水平,袖帶貼服上臂,袖帶下緣與肘橫紋上兩橫指處進行測量。

2）血糖和血脂指標：兩組受試者隔夜空腹8h后取靜脈血,使用自動生化分析儀,①空腹血糖（FPG）：采用葡萄糖氧化酶法檢測；②糖化血紅蛋白（HbAlc）檢測：采用血紅蛋白微注測定法檢測；③血清總膽固醇（TC）、甘油三酯（TG）：采用酶學終點比色法檢測；④高密度脂蛋白（HDL-C）：采用磷鎢酸-鎂沉淀法檢測；⑤低密度脂蛋白（LDL-C）：采用消除法檢測；⑥游離脂肪酸（FFA）：采用脂肪酶測定法。

3）運動指標：①心率儲備值（HRR）：心率儲備=最大心率（210-年齡×0.8）-安靜心率。運動期間佩戴Polar團隊心率,監控運動強度（即時心率=安靜心率+40%HRR）。②動脈閉塞壓（AOP）：采用超聲檢測儀；11～16英寸加壓袖帶。要求：受試者先以仰臥姿勢休息10min后,呈坐姿,使用加壓袖帶捆綁至腹股溝到髕骨連線上緣33%的位置（約大腿根部位置）,使加壓帶收緊到緊貼狀態。多普勒超聲探頭置于脛后動脈（內踝后緣與跟腱之間的中點）,然后加壓充氣至70mmHg后,以10mmHg為步進,逐漸增加壓力,直至動脈搏動聲音消失,脈搏消失時的最低袖帶壓被認定為AOP[7]。為了防止誤差,重復一次上述檢測,兩次檢測間需間隔5min。

1.2.6 統計方法

實驗檢測所得數據采用Excel2016進行匯總整理,應用SPSS20.0軟件進行統計學處理,數據均符合正態分布,統計方法為t檢驗,并用平均數±標準差（±SD）進行描述,p＞0.05為數據無顯著性差異,無統計學意義,p＜0.05為數據有顯著性差異,有統計學意義。所有柱狀圖采用Graphpad Prism 8.0進行繪制。

2 結果

由表2顯示,對照組和加壓組訓練前,各項生理指標均無顯著性差異,具有可比性。如圖1、圖2所示,在12周的訓練結束后,兩組的FPG、HbAlc、TC、TG、FFA及加壓組的LDL-C呈下降趨勢,與訓練前具有顯著性差異（p＜0.05）；加壓組的FPG、TC、LDL-C、FFA與對照組相比下降趨勢更加明顯,差異顯著（p＜0.05）；兩組的HDL-C值在訓練前后無明顯差異（p＞0.05）；對照組的LDL-C訓練前后變化不明顯,無統計學差異（p＞0.05）。

表2 訓練前后兩組之間生理指標的變化(X±s)

圖1 兩組訓練前后各指標的比較

圖2 兩組HbAlc訓練前后變化率比較

3 討論

國內外學者對于糖尿病治療進行大量的基礎研究,證實運動療法較藥物治療和飲食干預在方便、經濟、安全、依從性高且作用持久等方面具有顯而易見的成效[8],是當前糖尿病治療的重要研究方向,在調節機體代謝,降低血糖、改善胰島素抵抗及肥胖上發揮積極地預防和治療作用。對于老年人或體弱康復人群來說,想要通過運動療法來改善身體狀況,但又不能接受外部過高的訓練負荷,這時,低強度的運動結合血流限制則成為一種既能達到治療效果,又不會對關節肌肉造成較大機械壓力的運動方式,受試者主觀疲勞較小,此方法在一定程度上可以提高訓練的依從性和實用性[9]。

嚴格控制血糖可以預防和降低糖尿病病變和死亡發生的風險,是治療糖尿病的關鍵指標。糖化血紅蛋白反映過去2～3個月血糖的平均水平,被認為是血糖控制的金標準。世界衛生組織（WHO）建議,用HbAlc診斷糖尿病的診斷切點在HbAlc≥6.5%[10]。在本研究中,兩組的HbAlc值在訓練后均明顯低于訓練前,盡管在訓練后,加壓組和對照組沒有顯著差異,但是經過統計,加壓組HbAlc下降到6.5%以下的人數為9人,所占當組總人數的69.2%；對照組下降到6.5%以下的人數為5人,占比31.3%。并且,正如圖3所示,通過HbAlc變化率（（訓練后-訓練前）/訓練前×100%）的計算,訓練后加壓組的變化率（-0.085±0.044）與對照組（-0.044±0.058）存在顯著性差異（p=0.04）。這些提示著,周期性的血流限制結合低強度有氧訓練能使糖尿病患者空腹血糖降低,糖化血紅蛋白水平降低趨勢更加明顯,更能控制在正常范圍。

血流限制訓練后肌肉中的胰島素樣生長因子-1（IGF-1）的分泌水平是運動前得兩倍多,增強肌肉對血糖的吸收能力,降低血糖,改善糖尿病患者的糖化血紅蛋白（HbAlc）水平[11]。此外,其他研究發現,由于局部血流的限制,導致股外側肌氧化應激反應增強,5’-腺苷酸激活蛋白激酶（AMPK）信號增加[12],AMPK通過調節自噬和線粒體的生物發生促進骨骼肌中線粒體的新生[13],加快對葡萄糖的攝取和GLUT-4的轉運調節,并且由于血流的限制使蛋白激酶C激活AMPK,也能誘導GLUT-4的表達[14]；同時,加壓袖帶對受壓部位的外周血管造成了一定的剪應力,激活一氧化氮合酶（NOs）,促進NO生成,NO可以激活肌衛星細胞（Sc）的增殖[15],有助于誘發細胞腫脹使肌肉的體積和力量增加,加速骨骼肌對葡萄糖的攝取。因此,血流限制聯合低強度有氧運動可以調節Ⅱ型糖尿病患者的代謝水平,血糖的控制效果優于單純的低強度有氧訓練,甚至在肌肉骨骼和心血管方面都有所改善。

血糖與血脂的關系密切,Ⅱ型糖尿病患者中有40%～50%患者脂代謝紊亂。高甘油三酯（TG）、高密度脂蛋白-膽固醇（HDL-C）是引發冠心病的獨立危險因素,極低密度脂蛋白（VLDL）水平升高,游離脂肪酸（FFA）水平升高,HDL-C水平下降這些因素都是引起糖尿病血管并發癥的重要危險因素[16]。運動通過改善血脂水平是治療糖尿病的另一種方法,本研究的結果表明,經過運動干預,兩組受試者訓練后TC、TG、FFA及加壓組的LDL-C呈下降趨勢,與訓練前具有顯著性差異；加壓組的TC、LDL-C、FFA與對照組相比下降趨勢更加明顯,差異顯著；兩組的HDL-C值在訓練前后無明顯差異。目前較多研究一致認為,長時間中低強度的有氧運動可以降低血清中TC、TG、LDL,提高HDL的水平,主要原因是運動提高脂肪組織內和骨骼肌脂蛋白酶的活性有關。陳巍[17]等人在對肥胖人群進行的低強度血流限制訓練中發現,長期系統性的訓練會降低體脂率、空腹血糖和胰島素的水平,血清脂聯素含量顯著提高。一項研究顯示,有氧或耐力運動可以促進體內兒茶酚胺的分泌,使脂肪酶活性提高,加速脂質水解,脂質被水解成游離脂肪酸并轉移到靶細胞,既能在線粒體內被氧化利用,又可以加速膽固醇和磷脂轉移到HDL,血液中TC、TG減少,隨著細胞內脂質積累的減少,有利于提高肌細胞膜對胰島素的敏感性,增加胰島素與受體結合,緩解外周胰島素抵抗[18]；并且,機體主要通過糖和脂肪等能源物質氧化功能,脂肪的分解會使血漿中TG減少,而糖的分解,也會導致TG轉變量減少,同時減弱糖的磷酸戊糖途徑,合成TC的原料和酶的含量減少,從而使血漿TC含量降低。

4 結論及建議

4.1 結論

本項研究結果表明,對于Ⅱ型糖尿病患者而言,低強度有氧踏車運動無論是否結合血流限制均可改善患者血糖和代謝水平,但是結合了血流限制的低強度有氧踏車運動對Ⅱ型糖尿病患者的血糖、血脂的改善更佳,這為Ⅱ型糖尿病的治療提供了一種新思路,同時也為糖尿病的運動療法提供一定的參考依據。

4.2 建議

對于病程較長且有糖尿并發癥的患者,需要專業醫生的評估病情的嚴重程度,在專業人員的密切監督下酌情；進行服用藥物的患者,在進行血流限制訓練時,應盡量避免在藥物作用的高峰期進行運動,防止藥物和運動的共同作用對機體產生不良危害。

本研究認為,血流限制結合低強度的有氧訓練是控制糖尿病患者血糖較好的方法,給予患者持之以恒的訓練,既可以控制血糖又能預防肥胖,改善生活質量,但實驗樣本量少及數據有限,對于提高患者機體活動能力、身體耐力及心血管功能改善方面未能體現,在以后的研究中可以關注此方面,同樣具有重要意義。

現階段,對于血流限制訓練治療糖尿病的研究,多為宏觀層面,且研究較為匱乏,理論依據不夠充分,在接下來的研究實驗中可以增加對血流限制訓練治療糖尿病機制方面的探索,為糖尿病的研究奠定理論基礎。