有氧運動改善2型糖尿病患者認知功能障礙的研究進展▲

嚴 娟 左盼盼 馮紀濤 樓青青

(1 南京中醫(yī)藥大學護理學院，江蘇省南京市 210023，電子郵箱：1678451162@qq.com；2 南京中醫(yī)藥大學附屬中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院，江蘇省南京市 210028)

【提要】 認知功能障礙是指由于各種原因誘發(fā)的認知功能的損害，主要表現(xiàn)為學習、記憶、理解、執(zhí)行等能力下降，可伴有不同程度的精神癥狀。有60%～70%的2型糖尿病患者有輕、中度認知功能障礙。有氧運動能夠改善認知功能及大腦功能，從而預防老年癡呆。本文就有氧運動改善2型糖尿病患者認知功能障礙的研究進展做一綜述。

隨著我國逐步進入老齡化社會，認知功能障礙的患病率呈逐年增加的趨勢[1]。2型糖尿病是一種以慢性高血糖為主要特征的慢性代謝性疾病，常累及身體多個系統(tǒng)，嚴重者可出現(xiàn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥，進而導致認知障礙，更嚴重時可導致癡呆。認知功能障礙是2型糖尿病患者最常見和最嚴重的并發(fā)癥之一，給患者家庭及社會帶來沉重負擔。研究發(fā)現(xiàn)，2型糖尿病是認知功能障礙的獨立危險因素之一,2型糖尿病患者癡呆的患病率是非糖尿病患者的1.5～2倍，糖尿病可加速輕度認知功能障礙發(fā)展到癡呆的過程[2-5]。有研究表明，規(guī)律性有氧運動可以改善老年人的認知功能障礙[6]。本文就有氧運動改善2型糖尿病患者認知功能障礙的研究進展做一綜述。

1 2型糖尿病認知功能障礙概述

1.1 定義 2型糖尿病患者認知功能障礙是指2型糖尿病患者的認知功能損害，主要表現(xiàn)為學習、記憶、注意、定向、理解、執(zhí)行、計算等能力下降，可伴有不同程度的精神癥狀，嚴重者對日常生活不能夠自理。

1.2 發(fā)病機制 2型糖尿病患者認知功能障礙的可能機制有糖-胰島素代謝異常、血管-血腦屏障通透性改變、海馬神經(jīng)元凋亡以及炎癥反應(yīng)，這些機制可引起大腦結(jié)構(gòu)和功能異常，進而導致認知功能障礙[7]。

1.3 臨床表現(xiàn) 2型糖尿病患者糖代謝紊亂導致代謝、形態(tài)學、神經(jīng)化學、電生理學及行為學等方面的變化,其主要癥狀包括推理能力喪失、記憶力減退、學習能力下降、注意力不集中、智力減退等[8]。

2 2型糖尿病認知障礙的影響因素

2.1 年齡 2型糖尿病患者發(fā)生認知功能障礙與年齡有關(guān)聯(lián)。研究表明，年齡≥60歲的2型糖尿病患者較非糖尿病患者認知功能下降的風險增加2.5～3.6倍[9]。Biessels等[10]研究發(fā)現(xiàn)，2型糖尿病患者認知功能障礙多發(fā)生在40～80歲，其中在60～80歲階段發(fā)生率更高。

2.2 糖尿病病程 研究表明，糖尿病病程越長的患者，其認知功能得分越低，患者的大腦功能損害越嚴重[11]。研究發(fā)現(xiàn)，病程20年以上的糖尿病患者，患有輕度認知功能障礙是病程10年以下的2.4倍，是非糖尿病人群的6.9倍[12]。還有研究發(fā)現(xiàn)，老年2型糖尿病患者認知得分低于非糖尿病人群，并且認知功能減退的嚴重程度與病程呈正相關(guān)[13]。

2.3 血糖水平

2.3.1 高血糖：長期高血糖可增加氧自由基損傷，引起代謝紊亂，升高炎癥因子水平，產(chǎn)生糖基化終末產(chǎn)物等影響神經(jīng)系統(tǒng)。Cukierman-Yaffe等[14]研究結(jié)果表明，糖化血紅蛋白每增高1%，2型糖尿病患者數(shù)字符號學習測試評分平均下降1.75分，簡易智能精神狀態(tài)檢查量表得分降低0.2分。另外一項研究證實，糖化血紅蛋白越高的2型糖尿病患者，其認知檢測得分低，經(jīng)過3年的隨訪，糖化血紅蛋白高的2型糖尿病患者認知功能損害情況進一步加重[15]。

2.3.2 低血糖：低血糖可導致大腦能量供應(yīng)不足，導致不可逆的神經(jīng)元損傷，進而出現(xiàn)認知障礙[16]。大腦對低血糖非常敏感，尤其是海馬部位，它是學習和記憶的主要結(jié)構(gòu)；反復嚴重的低血糖可導致海馬萎縮，進而影響認知功能。Lin等[17]研究發(fā)現(xiàn)，有低血糖病史的2型糖尿病患者發(fā)生癡呆的風險是無低血糖病史患者的3倍。另外一項研究證實，無論患者是否患有糖尿病，急性低血糖均可導致短期內(nèi)的認知功能障礙[18]。

2.3.3 血糖波動：血糖波動是指血糖水平在其高峰和低谷之間變化動蕩的非穩(wěn)定狀態(tài)。研究表明，血糖波動通過各種作用機制引起2型糖尿病大鼠模型內(nèi)皮功能障礙，從而導致認知損害[19]。Rizzo等[20]研究結(jié)果顯示，平均血糖波動幅度和簡易智能精神狀態(tài)檢查量表得分呈負相關(guān)。Zhong等[21]研究發(fā)現(xiàn)，血糖波動可影響老年2型糖尿病患者的認知功能，血糖波動幅度大的患者認知功能較差。

2.4 基礎(chǔ)疾病

2.4.1 高血壓：糖尿病和高血壓均被認為是認知功能障礙的獨立危險因素。2型糖尿病合并高血壓，尤其是舒張壓升高與認知能力下降有關(guān)[22]。2型糖尿病合并高血壓患者輕度認知障礙發(fā)生率高于單純糖尿病患者，且高血壓病史與蒙特利爾認知評估量表評分相關(guān)，表明同時患有這兩種疾病的患者更易發(fā)生認知功能障礙[22]。

2.4.2 血脂異常：Umegaki等[22]研究發(fā)現(xiàn)，高三酰甘油水平是2型糖尿病患者認知功能障礙的危險因素，肥胖可能對海馬結(jié)構(gòu)產(chǎn)生負面影響，進而導致2型糖尿病患者的口頭陳述性記憶力的降低[23]。

2.5 心理狀態(tài) 糖尿病可引起很多心理方面問題，其中最常見的是抑郁，而抑郁與認知損傷有關(guān)[24]。Varambally等[25]研究發(fā)現(xiàn)，抑郁評分與腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子水平呈負相關(guān)，提示抑郁與神經(jīng)可塑性之間可能存在關(guān)系。

2.6 運動干預 有研究表明，運動干預對預防老年人的認知功能減退有一定作用，長期規(guī)律運動的老年人認知功能減退的發(fā)生率比較低[26]。運動可以促進肢體血管擴張，促進血流動力學的改善，糾正神經(jīng)生理的異常，提高中樞神經(jīng)系統(tǒng)的適應(yīng)性改變，進而改善認知功能障礙情況。根據(jù)運動期間肌肉收縮能量是來自有氧代謝還是無氧代謝，將運動分為有氧運動和無氧運動。目前，對于有氧訓練對認知功能障礙患者的干預性研究較多。有氧運動又稱為有氧訓練或耐力訓練，是指人體在氧氣充分供應(yīng)的條件下進行的體育訓練，是全身主要大肌肉群參與連續(xù)的、有節(jié)律性的且能夠持續(xù)較長時間的運動鍛煉。有氧運動是一種低成本、低風險、簡易可行的體力活動，常見的有氧運動有快速步行、功率車、游泳、有氧健身操及瑜伽等。國外多項研究均表明有氧運動能夠改善輕度認知功能障礙患者的認知功能，包括記憶力、執(zhí)行能力等方面[27-29]。無氧運動又稱為阻力運動或力量訓練，是通過肌肉持續(xù)性收縮克服外來阻力時進行的一種無氧運動，主要包括自由重量(啞鈴和杠鈴)、俯臥撐、等長練習、彈力帶和利用力量訓練器械等[30]。Best等[31]對參與阻力訓練或平衡調(diào)節(jié)的155名老年女性進行2年的隨訪研究，結(jié)果顯示，阻力訓練可提高老年女性的執(zhí)行功能及記憶力，減少大腦皮質(zhì)和白質(zhì)萎縮。

3 有氧運動保護認知功能的可能機制

3.1 神經(jīng)可塑性 認知能力下降是衰老過程的特征之一，隨著年齡的增長，認知能力下降可能與大腦可塑性失調(diào)有關(guān)[32-34]。有氧運動可以通過增加腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子水平來增加海馬體積，而腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子可以刺激神經(jīng)發(fā)生，增加樹突網(wǎng)絡(luò)的復雜性。此外，腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子在神經(jīng)可塑性和神經(jīng)保護中起關(guān)鍵作用，并參與神經(jīng)生長和血管生成[35-36]。

3.2 腦血流量 認知功能下降大多是由于動脈粥樣硬化和腦血管疾病引起，此類疾病可導致腦血流灌注不足[37]。Ruitenberg等[38]研究發(fā)現(xiàn)，腦血流速度與認知功能的下降顯著相關(guān)，較低的腦血流速度與阿爾茨海默病相關(guān)；而運動能夠改善腦血流灌注，改善腦的糖代謝節(jié)作用[39]。規(guī)律長期的有氧訓練能夠減輕血管疾病對腦血流灌注的影響，這可能是有氧運動保護認知功能的一種重要機制[40]。

3.3 神經(jīng)營養(yǎng)因子 研究表明，神經(jīng)營養(yǎng)因子和神經(jīng)生長因子可促進大腦某些區(qū)域(包括海馬)的可塑性和增強神經(jīng)血管系統(tǒng)[41]。有研究證實，保護性神經(jīng)營養(yǎng)因子釋放的增加與高水平運動有關(guān)，并且這些生理效應(yīng)可能對衰老大腦的認知功能產(chǎn)生積極影響[42-44]。兩項系統(tǒng)評價均表明運動鍛煉除了能夠減弱糖尿病對大腦的有害影響外，還能通過增強大腦中營養(yǎng)因子的作用來促進神經(jīng)元再生，從而對大腦功能和認知的多個方面產(chǎn)生積極影響[45-46]。Erickson等[47]研究證實，腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子在保護和增強認知功能方面均具有重要作用，有氧運動能夠增加腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子、海馬和顳葉體積以及空間記憶。

4 有氧運動對認知功能的影響

4.1 有氧運動對認知功能障礙患者臨床表現(xiàn)的影響 研究發(fā)現(xiàn)，有氧訓練能夠提高阿爾茨海默病患者的認知功能[48-49]。Nagamatsu等[50]應(yīng)用Rey聽覺詞語學習測驗和電腦測試空間記憶對70～80歲且有主觀記憶問題的女性在有氧運動干預前后進行語言記憶和學習測試，結(jié)果表明，有氧訓練組的空間記憶表現(xiàn)與整體身體能力之間存在顯著的相關(guān)性，表明有氧運動可以對認知功能產(chǎn)生積極影響，并且可以成為改善老年人記憶力的有效方法。研究表明，體育運動對保持老年認知功能有積極影響，并且能夠降低認知功能減退的風險[51]。此外有氧運動能適度提高健康老年人的記憶力、注意力、處理速度和執(zhí)行能力[52]。

4.2 有氧運動對認知功能障礙患者大腦功能和結(jié)構(gòu)的影響 研究表明，有氧運動與腦結(jié)構(gòu)中的認知功能有關(guān)[53]。大腦中的海馬是負責學習和記憶的區(qū)域，一旦海馬的結(jié)構(gòu)和功能完整性被破壞，就可以導致認知功能的降低。運動已被證實能夠上調(diào)并增加某些神經(jīng)營養(yǎng)因子和血管生長因子，包括胰島素樣生長因子1、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子和血管內(nèi)皮細胞生長因子，而這些因子能保持新生神經(jīng)元的長期存活率，進而改善大腦認知功能[54]。有研究顯示，有氧運動能夠增加海馬、腦灰質(zhì)及白質(zhì)體積[35]。研究表明，經(jīng)過6個月的有氧運動干預后，輕度認知障礙老年人左側(cè)、右側(cè)及全部海馬體積均顯著增大[55]。運動能夠使大腦結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生適應(yīng)性改變，進而維持或改善老年人的認知功能[56]。Erickson等[35]研究結(jié)果表明，經(jīng)過1年有氧運動干預后，老年人的左、右側(cè)的海馬容量分別增加2.12%和1.97%。

5 結(jié) 語

有氧運動在認知功能方面的研究已獲得較多成果，規(guī)律性的有氧運動能進改善健康老年人和認知功能障礙者的整體認知能力和大腦功能結(jié)構(gòu)。有氧運動對于延緩2型糖尿病患者認知功能障礙或癡呆具有重要意義，值得在臨床上推廣。目前的研究對象大多為認知正常人群、認知障礙者和2型糖尿病合并認知功能障礙者，而尚無有氧運動對于認知正常的2型糖尿人群的腦功能結(jié)構(gòu)及認知能力影響的研究，因此，后續(xù)的研究還需對此問題進行探討。