加壓訓練改善2型糖尿病的可行性分析

冉軼銘 羅炯

（西南大學體育學院運動戒毒研究中心 重慶 400715）

引言

2型糖尿病（T2DM），又稱為非胰島素依賴型糖尿病，是一種慢性代謝性疾病，與心腦血管疾病和許多代謝性疾病都具有緊密相關性，并與心腦血管疾病、惡性腫瘤并稱為三大慢性疾病之一的非傳染性疾病。21世紀以來，T2DM患者越來越多，而且逐漸年輕化，已經成為全球嚴重公共健康問題之一，同時也是很嚴重的疾病負擔之一。運動干預治療法不僅是治療慢性疾病不可或缺的途徑之一，同時也是防治糖尿病的五駕馬車之一，但考慮到2型糖尿病（T2DM）患者的一系列并發(fā)癥，所以T2DM患者的運動方式及運動負荷、強度的選擇就顯得至關重要。

臨床顯示，身體的骨骼肌負責了80%的糖、脂代謝，T2DM會導致微血管功能障礙，從而會損害骨骼肌對葡萄糖和胰島素的輸送，所以體內血糖因此會一直處于較高水平，所以維持機體的骨骼肌含量和質量對于T2DM患者而言很重要。現(xiàn)有文獻表明，肌肉質量和力量較高的個體死亡風險降低，對于有糖尿病家族遺傳史或T2DM患者而言，有規(guī)律的運動和反復的肌肉收縮為患者的代謝健康和防治T2DM提供了一定的基礎。已經有研究證明，經典阻力訓練（RT）可以有效改善骨骼肌質量和力量以及血糖控制。然而，為了達到獲取健康益處的目的，通常建議使用較大負荷（70%1RM）或更大負荷。但是，對于肌肉萎縮、力量降低或身體受阻的人，高負荷訓練存在一些不可避免的風險性。有研究表明，對肌肉進行單獨的BFR也可以有效緩解因固定導致的肌肉力量下降和萎縮。因此，血流限制訓練可能會成為治療糖尿病的潛在訓練方法之一。

血流限制訓練（Blood Flow Restriction Training,BFRT）,也稱為缺血訓練，KAATSU訓練，近年來BFRT已經在競技體育領域及康復領域或運動訓練中廣泛應用。BFRT是通過充氣袖等部分阻斷運動肌肉的血管，從而達到訓練目的。與高負荷耐力訓練相比，BFRT在肌肉力量和質量有類似提高的同時顯著降低了機械負荷。因此，BFRT對于身體有缺陷的人來說是一種有效的訓練策略。最近的研究表明，BFRT對葡萄糖和線粒體代謝有有益影響。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，促進線粒體的生物發(fā)生和葡萄糖轉運蛋白-4（GLUT-4）的表達，從而降低胰島素和糖化血紅蛋白水平，達到改善T2DM患者代謝的目的。并且，BFRT可以增加β-內啡肽的產生來降低疼痛敏感性。因此，對于T2DM患者來說，BFRT可能是一種有價值的運動替代品。本文綜述了BFRT對健康人群和身體健康受損人群的影響，這種新型訓練方式的機制，以及對T2DM患者的可能應用。

1、加壓訓練的歷史起源和意義

BFRT的構思靈感是日本博士在參加佛教活動時長時間久跪形成的。佐藤博士發(fā)現(xiàn)久跪坐以后，小腿有發(fā)麻腫脹的現(xiàn)象，與肌肉被動收縮或力量訓練后的感覺極為相似。隨后在1983年開發(fā)出了最早的BFRT裝置。目前，BFRT已經被廣泛應用于提高肌肉質量和力量、促進康復，以及提高競技運動水平以及心血管領域、代謝綜合征、抑郁癥和認知疾病治療等各個領域中。

BFRT在訓練中最為獨特的訓練特點就是可以利用小強度訓練仍然可以有效刺激肌肉生長、提高肌肉適能，或者是和步行、自行車等有氧訓練項目相結合也可以達到相同的目的。除此之外，由于BFRT對肌肉的物理負荷較小，所以訓練者關節(jié)壓力比較小，訓練時關節(jié)不會過度緊張。相比于傳統(tǒng)力量訓練，對肌肉損傷很小。所以和傳統(tǒng)抗阻訓練相比較，加壓訓練在操作性、安全性和訓練效率方面具有一定優(yōu)勢，對于慢性疾病患者、肥胖癥患者、受傷的運動員、老年人或行動不便人群等而言是一種新型的、高效的康復治療手段。

2、加壓訓練對人體機能的影響

力量素質是體能要素的基礎部分，也是評價身體素質的重要指標之一。肌肉力量和年齡有很大關系，正常成年人肌肉力量大約在20-25歲之間會出現(xiàn)峰值，隨后便會隨著年齡增長逐漸下降，并可能增加損傷、甚至死亡風險，給人們帶來連續(xù)損害健康的問題。近些年來力量訓練被學界公認是提高肌肉質量和力量，并可以改善人體健康、防治疾病的有效方法之一。過去20多年對BFRT效果的研究證明，低強度的BFRT或將低強度運動和BFR相結合對人體都可以產生良好的適應，不但可以提高肌肉質量和力量，同時還可以提高使用者的有氧能力等。

2.1、加壓訓練與阻力訓練相結合

BFRT的最大特點之一就是用較小的運動強度就可以促進訓練者體能蛋白質的合成，從而有效刺激肌肉生長，提高肌肉適能。有大量研究證明，BFRT可以有效引起肌肉肥大和力量增長。最近的幾項研究調查了 BFRT在受過訓練和未受過訓練的健康個體中對上肢和下肢的肥大作用。盡管研究通常在閉塞百分比以及訓練強度和頻率方面有所不同，但它們通常描述了對肌肉質量的有益影響以及保持或改善肌肉功能。BFRT對肌肉大小的變化大于沒有BFR的重復匹配對照組，并且通常與傳統(tǒng)高負荷(HL)RT后觀察到的變化相當。如果允許沒有BFR的低負荷(LL)組運動到力竭，那么肌肉生長類似于BFRT。總之，在健康和活躍的個體中，BFRT可以引起與傳統(tǒng)HL運動相似的肌肉大小變化。此外，雖然力量也增加了，但這通常比在HL抗阻運動后觀察到的程度要小。機械應力和代謝物積累都是肌肉肥大的原因。

2.2、加壓訓練與有氧訓練結合

傳統(tǒng)觀點認為，有氧運動（AE）和抗阻訓練的機制有所區(qū)別，所以AE不會導致肌肉肥大，甚至在進行抗阻訓練時若進行長時AE，可能還會削弱抗阻訓練得到的肌肥大效果。然而現(xiàn)有的BFRT相關研究發(fā)現(xiàn)，BFR和自行車、步行、慢跑等低強度有氧運動相結合，可以引起肌肉肥大和力量增長，以從機械刺激中獲得更多益處。Abe對19名普通男性進行了僅15min的40%最大攝氧量的自行車訓練，結果顯示，BFR組大腿肌肉力量和維度顯著增大，而對照組（每次45min）相較于訓練前無明顯變化。同樣，Abe T，Kearns C F等人對18名健康男性進行了每天兩次BFR步行訓練，每周6天，持續(xù)3周，通過磁共振成像評估，肌肉質量增加了4%-7%，健康年輕男性的動態(tài)和等長肌力量增加了8%-10%，相比之下，沒有 BFR的步行對肌肉大小或力量沒有影響。此外，僅15min的40%最大耗氧量 (VO max)的低強度循環(huán)運動訓練，每周3次BFR，持續(xù)8周，導致年輕健康男性肌肉肥大并改善VO max，而對照組沒有BFR沒有改善。另一研究表明，對年輕的健康男性進行每周3次，持續(xù)6周的間歇循環(huán)訓練，結果顯示，BFR組的腿部氧氣輸送增加和乳酸釋放減少，在對照組中變化不明顯。BFR后增加的氧氣輸送可能是由增加的靜息股動脈直徑介導的，而對線粒體功能沒有影響，表明BFR一定程度上改善了氧氣輸送。當健康和休閑活躍的男性在有或沒有 BFR或全身缺氧的情況下進行急性跑步時，只有有BFR的運動會導致股外側肌中氧化應激、5'-AMP活化蛋白激酶 (AMPK)信號傳導和過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子1α(PGC-1α)mRNA增加。AMPK通過調節(jié)自噬和線粒體生物合成在線粒體穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮關鍵作用，導致有缺陷的線粒體被新的功能性線粒體替代，從而有助于骨骼肌中的線粒體穩(wěn)態(tài)。此外，AMPK參與運動后葡萄糖攝取和葡萄糖轉運蛋白(GLUT)4運輸的調節(jié)。缺血組織中葡萄糖攝取的增加主要是通過GLUT4從其細胞內區(qū)室轉移到肌膜來實現(xiàn)的。此外，缺血預處理可以以蛋白激酶C(PKC)依賴性方式激活AMPK并誘導GLUT4表達。BFR與AE相結合會影響有氧代謝和耐力表現(xiàn)，并且還可能對肌肉質量和力量產生適度的額外影響。這與單獨的AE不會影響肌肉大小和力量的經典看法形成對比。盡管使用這種訓練方式的研究有限且不一致，特別是在較低強度的情況下，但對耐力和力量的影響使這種訓練方法可能適用于同時改善肌肉骨骼和心血管健康。所以BFR與低強度AE相結合這種不僅可以維持肌肉力量、引起有效的肌肉適應，還可以有效改善人體心肺和有氧功能的運動模式，對于老年人、心腦血管疾病人群以及康復人群來說是一種改善或保持身體功能的不二選擇。

2.3、促進康復治療

找到新的運動策略以降低肌減少癥的風險，對于老年人或術后肌肉骨骼損傷的康復尤其重要。因為對于康復人群和受傷人群以及有運動風險人群而言，由于肌肉、骨骼、關節(jié)等功能性退化、疼痛以及損傷風險的存在，他們無法進行大負荷、大強度的力量訓練。但是在康復治療中優(yōu)先考慮的重點恰好又應該是有效、安全地提高肌肉的質量和力量，恢復骨骼肌肉及身體運動鏈的功能。對于這些人群而言，BFRT是誘導肌肉肥大和力量增加的有效干預措施。與此同時，許多研究還發(fā)現(xiàn)，BFRT對老年人和慢性疾病具有積極的治療效果，包括改善老年人的心血管功能，促進微血管生成，提高癡呆患者的日常活動能力，減緩帕金森引起的活動功能下降等。評估BFRT在術后康復中的潛力的進一步研究表明，骨骼肌肥大和力量的改善程度與HL-RT相似，疼痛和關節(jié)積液的減少程度更大，從而提高穩(wěn)定性和靈活性，改善身體功能和生活質量。此外，有研究表明，對老年人進行維持6-12周的低強度BFR結合每周兩次的彈力帶運動，結果表明BFRT可以有效改善老年人的肌肉力量與肌肉質量，提高和維持老年人的力量素質。此外，與RT相比，在老年人中，坐姿腿部伸展、腿部卷曲和每周兩次的BFR水平腿部按壓，持續(xù)12周，導致肌肉橫截面積（CSA）和力量的增加相似。基于這些研究結果，BFRT似乎是一種預防和緩解肌少癥的可行的安全方法之一。同時，BFRT也被認為是冠心病患者有價值的運動選擇。有研究對冠心病患者進行持續(xù)8周，每周3次的BFRT干預，結果表明可以改善這些患者的收縮壓和肌力。對健康老年人進行每周3次的BFRT，持續(xù)4周，可以改善健康老年人的血管內皮功能和外周血循環(huán)。綜上所述，BFRT對于老年人或術后骨骼肌損傷的患者或慢性疾病患者而言，可能是一種合適的訓練方法，尤其是對于早期康復。

3、加壓訓練在2型糖尿病治療中的應用的可能性

眾所周知，保持肌肉功能對于代謝健康至關重要，尤其是對于T2DM患者，T2DM患者是受心血管風險增加和肌細胞減少癥惡化影響最大的患者。由于肌肉質量和功能的減少與葡萄糖處理能力的降低有關，因此，在該類患者中，保持肌肉質量和功能是重中之重。T2DM患者骨骼肌病理生理學的特殊性源于非氧化性肌肉葡萄糖處理受損，以及伴隨的高胰島素血癥導致的白色脂肪組織功能障礙和異位脂質沉積。外周胰島素抵抗發(fā)生在脂質過多和非酯化脂肪酸（NEEA）增加后流入骨骼肌，導致肌細胞內脂質的過度沉積以及由脂毒性中間體（如，二酰基甘油和神經酰胺）引起的線粒體功能和胰島素信號傳導受損。這些異常可能導致發(fā)生微血管和大血管糖尿病相關并發(fā)癥的風險增加。

T2DM患者定期進行體育鍛煉已經被證明是可以減緩疾病進展并降低血管并發(fā)癥的風險。然而，與葡萄糖耐受者相比較，T2DM患者在運動期間感受到的壓力會更高。有研究表明，T2DM患者會降低運動依從性和依賴性。這可能會進一步降低他們的體能并加重潛在的代謝狀況。因此，目前的研究集中在低負荷的有效、有針對性的運動替代方案上，這些可替代方案有效地在T2DM患者產生代謝益處。來自當前研究的BFRT機制表明，BFRT通過Ca/CAMKII途徑改善收縮介導的GLUT4易位，并激活AMPK，從而增加葡萄糖攝取。通過激活mTOR/p70S6K和p38MAPK/PGC-1α信號級聯(lián)，BFRT導致蛋白質合成和線粒體生物發(fā)生增加，這可能在T2DM中受損。改善的線粒體功能促進IMCL的氧化，從而減少脂毒性中間體，例如，DAG和神經酰胺。此外，BFRT會增加ADP；ATP的比率，從而導致AMPK的磷酸化和活化。因此，AMPK磷酸化并抑制ACC，從而促進線粒體脂肪酸氧化并進一步降低IMCL含量。最后，BFRT期間的低肌細胞氧張力可誘導血管生成并幫助毛細血管募集，這有利于內皮功能障礙的個體。所以，這種訓練方法可能為T2DM患者提供代謝益處。

4、結論和展望

BFRT主要通過細胞腫脹和代謝物累積促進肌肉肥大，從而導致蛋白質合成增加以及SCs與存在的肌細胞融合。BFR期間的低氧張力可能會進一步誘導毛細血管新生并增加細胞內ROS的產生，從而可能促進線粒體的生物發(fā)生和GLUT4的表達。有限的證據表明BFRT可能會降低胰島素和HbA1c水平并增加GLUT4易位，這可能會改善T2DM患者的代謝控制。這些適應可能使BFRT成為一種潛在的訓練方法，以改善T2DM患者的肌肉功能和葡萄糖代謝。盡管有必要進行其他研究來解決糖尿病患者的特定風險，但現(xiàn)有證據表明，BFRT的一般風險并不比經典RT大很多甚至更低。

給予患者持之以恒的血流限制訓練，既可以控制患者血糖血脂，又能夠改善患者身體成分及代謝狀況，改善生活質量。對于T2DM患者尤其是老年人來說可能是一種改善血糖的良好選擇。但對于病程較長且患有糖尿病并發(fā)癥的患者，首先需要專業(yè)醫(yī)生對其病情的嚴重程度進行評估，并在專業(yè)人員的密切監(jiān)督下酌情訓練；在進行服用藥物的患者，在進行BFRT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血糖過低及一系列不良危害。