連續(xù)性及高強度間歇運動對2型糖尿病血糖調(diào)控影響的研究進展

閆增印，閆平平，秦春莉，羅炯

90%～95%的2型糖尿病是因胰島素分泌減少，或是有胰島素阻抗、肝糖合成受損或線粒體功能受損，使葡萄糖無法經(jīng)由胰島素的刺激轉(zhuǎn)運至體內(nèi)的細胞儲存［1-3］。而規(guī)律運動可以幫助預(yù)防和改善2型糖尿病人血糖調(diào)控，降低發(fā)生心血管疾病的風(fēng)險［4］，對抑制全球2型糖尿病的急速增長極具現(xiàn)實意義。相關(guān)研究報道，大部分糖尿病患者并沒有進行適度的運動，其中約有1/3的2型糖尿病患沒有規(guī)律的運動習(xí)慣［5-6］。多數(shù)研究發(fā)現(xiàn)，適宜的有氧運動不僅能增加1型糖尿病人的心肺順應(yīng)性、降低血脂低密度脂蛋白（low density lipoprotein，LDL）及三酰甘油和改善血管內(nèi)皮增生功能，亦能減少2型糖尿病患者的糖化血紅蛋白（HbA1c）、三酰甘油和胰島素阻抗［7-9］。但在上述研究中，多數(shù)是有氧訓(xùn)練強度控制在低至中高強度、抗阻介入有氧訓(xùn)練或伸展性運動，而涉及較大或高強度的研究較少。但據(jù)美國體力活動指南介紹，獲得同樣的健康益處時，較大強度的運動所需要的時間只需中等強度運動所需時間的一半［9］。

本文價值：

本文對近10國內(nèi)外有關(guān)高強度間歇運動對2型糖尿病血糖調(diào)控的研究文獻進行了綜述分析，指出葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白4（glucose transporter 4，GLUT4）是協(xié)助血液中的葡萄糖進入到骨骼肌細胞中進行儲存及利用的最重要蛋白。當胰島素阻抗現(xiàn)象出現(xiàn)時，會造成胰島素的信息傳遞路徑出現(xiàn)問題，使信息無法正常傳輸，GLUT4沒法被移轉(zhuǎn)至細胞表面，造成碳水化合物吸收不良，連帶引起長時間血糖過高進而導(dǎo)致2型糖尿病的產(chǎn)生。故如何改善胰島素信息傳遞路徑，并加強GLUT4誘發(fā)至細胞表面的能力，是改善胰島素阻抗現(xiàn)象以及2型糖尿病的重要課題。

連續(xù)性有氧及高強度間歇訓(xùn)練（high intensity intervaltraining，HIIT）運動作為一種時效性運動處方，可以有效地提高糖尿病患者運動的依從性。目前被廣為接受的運動處方為3次/周，每周總計150 min以上的中等強度有氧運動，且訓(xùn)練頻率越高、訓(xùn)練量越大對2型糖尿病的病情改善更有效。對于高強度間歇運動處方，患者可根據(jù)自身身體狀況選擇適宜的運動方式，即一次性HIIT、短期（2～8周）HIIT及長期HIIT（≥12周）等皆有顯著的改善效果。故對于那些可以參加高強度間歇運動的2型糖尿病患者而言，間歇運動是一種不錯的選擇，但間歇運動強度、間歇時間、持續(xù)時間、適宜人群、安全性等方面有待進一步的研究?？棺栌?xùn)練同樣能增強胰島素的作用，而有氧運動與阻力運動搭配、HIIT與抗阻運動搭配是否對2型糖尿病有更大的改善尚更多的研究去驗證。

連續(xù)性運動的本質(zhì)是規(guī)律性有氧運動，其內(nèi)容體系一般遵循美國運動醫(yī)學(xué)會建議：中等強度的有氧運動是指每周進行5次以上且每次至少30 min的有氧運動，或每周總運動時間達150 min以上；較高強度的有氧運動是指每周進行3次以上且每次至少20 min，或總運動時間達75 min以上，這樣的方式對促進心肺適能及維持身體健康有益［7，9］?？棺杞槿胗醒踹\動是指在每次有氧運動前或運動中穿插抗阻訓(xùn)練，主要是針對相關(guān)的動作肌群進行操作強度≤50%的1次最大反復(fù)次數(shù)（repetition maximal，RM）的阻力運動（設(shè)置相應(yīng)組數(shù)及次數(shù)）。高強度間歇訓(xùn)練（high intensity intervaltraining，HIIT）是采用短時間高強度運動與短時間低強度（或休息）運動交替進行，其高強度設(shè)置一般超90%最大攝氧量（VO2max），也有研究認為運動強度≥70% VO2max就基本滿足HIIT的要求［10-12］。與中等強度持續(xù)性運動相似，HIIT可以增強人體骨骼肌氧化能力，提高胰島素敏感性，降低心血管疾病發(fā)生風(fēng)險［13］，并且在提高心肺能力和糖耐量方面顯著優(yōu)于中等強度的有氧運動［14-15］。研究發(fā)現(xiàn)間歇有氧訓(xùn)練方式較連續(xù)有氧訓(xùn)練更能有效改善血糖情況，盡管HIIT總運動量有所減少，但其對血糖控制和胰島素敏感性仍有正面影響［16］。另一方面，因HIIT兩組運動間存在間歇期，可以緩和高強度運動帶來的不適，故目前其在世界范圍內(nèi)健身行業(yè)中受到越來越多的青睞，并成為預(yù)防和治療2型糖尿病的較佳選擇［1］。因此，對于2型糖尿病患者以HIIT進行訓(xùn)練介入，是否具有更好的血糖調(diào)控效益，是本綜述探討的主要議題。

1 運動改善2型糖尿病的可能生理機制

人體中80%～90%的血糖是由肌肉吸收，故肌肉對于碳水化合物吸收能力是影響胰島素敏感性的重要原因［17-18］。胰島素信號傳導(dǎo)路徑損害使得胰島素敏感性下降，其主要原因有年齡、體脂過高、血脂上升及低度全身炎性反應(yīng)［18-21］、肥胖及活動量過低［22］。肥胖可能會使血液中游離脂肪酸濃度過高［23］?？崭辜安颓把褐腥８视瓦^高會連帶造成血液中游離脂肪酸過高［24］，當血脂及游離脂肪酸進入細胞時，會以長鏈脂肪酸的形態(tài)進入細胞，并分解成神經(jīng)酰胺，而累積過多的神經(jīng)酰胺可能會損害Akt路徑及胰島素信息傳遞路徑［25-26］，導(dǎo)致葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白4（glucose transporter 4，GLUT4）無法成功被轉(zhuǎn)移至細胞表面，造成胰島素阻抗的現(xiàn)象。運動訓(xùn)練能有效提升胰島素的敏感度、GLUT4被誘發(fā)至肌肉細胞表面的能力，降低餐后血脂肪及全身炎性反應(yīng)，進而控制血糖。運動引發(fā)的上述生理反應(yīng)變化可能通過如下機制獲得解釋（見圖1）。

（1）運動訓(xùn)練能更好地誘發(fā)GLUT4轉(zhuǎn)運至肌肉細胞表面，包括活化腺苷酸活性蛋白激酶（AMPK）［27］、提升胰島素的信號傳遞能力［22］、增加一氧化氮（NO）合成及提升鈣離子濃度等因素［28］。在肌肉收縮過程中，三磷腺苷（ATP）被消耗轉(zhuǎn)化為二磷腺苷（AMP），進而增加并活化AMPK。此外，肌肉收縮同樣會導(dǎo)致NO濃度及鈣離子濃度升高。除胰島素信號傳導(dǎo)路徑外，AMPK、NO濃度及鈣離子同樣會直接刺激GLUT4轉(zhuǎn)移至細胞表面［28］，并協(xié)助血糖的轉(zhuǎn)運，降低胰島素阻抗。但運動對GLUT4的刺激時間不長，只能維持約48 h［29］。故3次/周以上的規(guī)律運動習(xí)慣能有效提升誘發(fā)GLUT4轉(zhuǎn)移至細胞表面的能力。對具有胰島素阻抗的患者，因胰島素作用受損難以將葡萄糖攝取入骨骼肌，而有氧和阻力運動會通過非胰島素依賴性機制增加骨骼肌對葡萄糖的回收?？梢?，運動訓(xùn)練的生理機制是通過調(diào)節(jié)骨骼肌中葡萄糖攝取和增加代謝信號蛋白〔如腺苷酸活性蛋白激酶和蛋白激酶B（Akt）及其底物AS160〕的活性達到降低血糖的目的 。此外，增加脂質(zhì)的氧化、促進線粒體作用也是運動改善胰島素敏感性的一種機制。

圖1 運動訓(xùn)練增強葡萄糖攝取的生理機制Figure 1 Physiological mechanism of exercise training to enhance glucose uptake

（2）運動訓(xùn)練具有抗炎作用，其可通過降低全身炎性反應(yīng)使胰島素敏感性升高。低度全身炎性反應(yīng)時體內(nèi)巨噬細胞中的toll樣受體（TLR）及核因子κB（NF-κB）被活化，巨噬細胞釋放促炎性反應(yīng)的細胞激素，進而造成胰島素敏感性降低［30］。此外，運動過程會導(dǎo)致白介素6（IL-6）大量釋放，可能會使血液中的IL-6濃度增加100倍［31］，而大量的IL-6被發(fā)現(xiàn)能夠降低體內(nèi)腫瘤壞死因子（TNF-α）濃度，并刺激抗炎反應(yīng)的細胞激素如介白素-1ra和IL-10的釋放［32］，進而達到降低低度全身炎性反應(yīng)的效果。

（3）高強度有氧運動能增加肌肉對葡萄糖攝取量的5倍，HIIT同樣能增強2型糖尿病患者骨骼肌氧化能力、胰島素敏感性和血糖控制情況［33-34］。FRANCOIS等［35］研究指出，HIIT改善血糖控制的原因在于其能調(diào)控肌肉纖維，并迅速消耗肌肉內(nèi)的肝糖原，提高運動后胰島素敏感性，并可持續(xù)24～48 h。BOURNE等［36］研究發(fā)現(xiàn)在2型糖尿病患者中，2周HIIT能顯著增加GLUT-4，并可在訓(xùn)練后48～72 h內(nèi)降低平均血糖。COLBERG等［37］發(fā)現(xiàn)采用HIIT 20 min后胰島素作用可持續(xù)24 h，但采用低強度有氧運動60 min也能增強肥胖者的胰島素作用，故認為每天進行中或高強度運動是增強胰島素作用的較佳方式，HIIT是短期和長期改善血糖控制的有效策略。

2 運動訓(xùn)練對血糖的調(diào)控

2.1 有氧運動對血糖的調(diào)控 有氧運動訓(xùn)練的主要訓(xùn)練目標包括提升攝氧量以及改善心血管的功能，其訓(xùn)練方式包含走路、慢跑、腳踏車、游泳和劃船等。長時間、多次反復(fù)的肌肉收縮被認為能有效誘發(fā)胞質(zhì)中的GLUT4至細胞表面，使得胰島素阻抗現(xiàn)象降低，且能有效提升胰島素敏感性、降低血糖及提升生理代謝功能等［37-38］。

目前，3次/周、總計150 min以上的中等強度有氧運動（如走路、腳踏車等）被普遍認為是調(diào)控血糖較理想的方法［39-41］。KIRWAN等［39］對2型糖尿病患者進行連續(xù)7 d、50～60 min/d的中等強度的走路及腳踏車運動訓(xùn)練，結(jié)果發(fā)現(xiàn)7 d有氧運動訓(xùn)練能有效減少肝臟葡萄糖輸出而降低血糖，提示胰島素敏感性在有氧運動訓(xùn)練后獲得提升。AZIZI等［40］針對中年2型糖尿病患者進行40 min/次、5次/周的走路運動，觀察3周后發(fā)現(xiàn)中低強度有氧運動能改善空腹血糖及胰島素敏感性指標。BELLO等［41］對2型糖尿病患者進行3次/周、60 min/次的走路運動訓(xùn)練，結(jié)果顯示能有效改善機體血糖情況；再給予3次/周、30 min/次的腳踏車運動訓(xùn)練，持續(xù)觀察8周后發(fā)現(xiàn)該方法能有效改善患者的空腹血糖及血脂指標。

關(guān)于運動頻率和持續(xù)時間方面，VAN DIJK等［42］指出，持續(xù)45 min/d中等強度（最大踏車功率的50%，約6個代謝當量，即6 MET）的有氧踏車運動，相較于分成3次、15 min/次的日常生活活動（約3 MET）更能改善血糖控制。AINSWORTH等［43］將2型糖尿病患隨機分為對照組、30 min/d踏車組及隔日60 min踏車組，30 min/d踏車組每日進行50%最大功率的30 min踏車，隔日60 min踏車組則每兩日進行1次60 min踏車，結(jié)果顯示30 min/d踏車組與隔日60 min踏車組皆能降低2型糖尿病患者的血糖，說明運動頻率減少時可通過增加運動持續(xù)時間達到相同的運動量，進而達到維持血糖的效果。VANCEA等［44］同樣地將2型糖尿病患者分成每周運動3次、5次及不運動組（使用跑步機，1 h/次），結(jié)果發(fā)現(xiàn)每周運動5次的受試者血糖及其他試驗室檢查的控制情況優(yōu)于每周于運動3次及不運動組。

綜上所述，有氧運動模式能持續(xù)進行1～3周便能有效改善2型糖尿病的身體情況，包括提升血糖清除率、降低空腹血糖等；若能持續(xù)進行8～12周以上，同樣能有效改善2型糖尿病患者的危險因素，且有氧運動訓(xùn)練時間越長、每周訓(xùn)練次數(shù)越多運動訓(xùn)練效果越明顯。

2.2 抗阻運動訓(xùn)練對血糖的影響 骨骼肌收縮能增進GLUT4的功能，從而更好地協(xié)助葡萄糖順利進入細胞內(nèi)，增加胰島素敏感性，是人體的一種天然療法。WINDING等［45］對27例受試者進行全身性漸進式阻力訓(xùn)練（共5個動作，60%～80%肌肉一次收縮所能夠產(chǎn)生的最大肌力（1RM），每個動作做8次，每次做3組，3次/周），訓(xùn)練16周后發(fā)現(xiàn)受試者胰島素敏感性明顯提高，炎性程度及空腹血糖降低，脂泌素分泌增加。ARORA等［46］對30例受試者進行全身性漸進式阻力訓(xùn)練（共7個動作，每個動作做8～10次，60%～100%1RM，每次做3組，3次/周），訓(xùn)練8周后發(fā)現(xiàn)受試者HbA1c、總膽固醇及血壓均明顯降低。COLOSIO等［47］對20例受試者采用同樣的全身性漸進式阻力訓(xùn)練（共6個動作，60%～75% 1RM，每個動作做8～10次，每次做3組，3次/周），訓(xùn)練10周后發(fā)現(xiàn)受試者HbA1c和血糖明顯降低。KANG等［48］對17例女性受試者進行循環(huán)式阻力訓(xùn)練（7個動作，最大心率70%，65%1RM，每個動作做12次，3次/周），訓(xùn)練12周后發(fā)現(xiàn)受試者肌肉質(zhì)量增加、體脂肪減少、HbA1c明顯下降。劉政潭［49］對13例受試者采用全身性阻力訓(xùn)練（6個動作，每個動作做8～10次，每次做3組，3次/周），訓(xùn)練12周后發(fā)現(xiàn)受試者空腹血糖、HbA1c明顯下降。美國糖尿病協(xié)會（ADA）指出阻力訓(xùn)練除了可以降低血糖，也可減少骨質(zhì)疏松癥和骨折的風(fēng)險，并建議除了有氧運動外每周進行至少2次阻力訓(xùn)練［50］，例如健身房重訓(xùn)器材、阻力帶、舉起重量物品、利用自身體質(zhì)量來訓(xùn)練肌肉（如俯臥撐、仰臥起坐、深蹲等）。COLBERG等［37］建議2型糖尿病患者在非連續(xù)日每周進行2～3次的中強阻力運動，可選擇8～10個主要肌群動作，每個動作執(zhí)行10～15下，并重復(fù)1～3次。

綜上可知骨骼肌收縮運動可以借適當阻力訓(xùn)練來進行，由于阻力訓(xùn)練強度常會使血壓快速上升引發(fā)心血管問題，因此需嚴格控制運動強度，避免運動傷害的發(fā)生?？棺栌?xùn)練時間一般在8～12周，多以全身性的抗阻為主（針對全身大肌肉群），運動強度為60%～80%的RM，也有漸進式方式進行的（重量從輕到重），訓(xùn)練頻率約為3次/周。

2.3 連續(xù)與間歇有氧運動對血糖的調(diào)控 HIIT為反復(fù)劇烈運動（高于70% VO2max與休息相結(jié)合），可顯著降低總運動量及所需時間［35］。盡管HIIT總運動量減少，但對血糖控制和胰島素敏感性仍有正面影響［36］。MITRANUN等［16］將2型糖尿病患者隨機分配到久坐組、持續(xù)有氧運動訓(xùn)練組和間歇有氧運動訓(xùn)練組，間歇有氧運動訓(xùn)練組以4 min 85% VO2max及1 min低強度恢復(fù)，重復(fù)執(zhí)行6次為干預(yù)方法，3次/周、持續(xù)12周；持續(xù)有氧運動訓(xùn)練組則以65% VO2max執(zhí)行30 min的連續(xù)運動為干預(yù)方法，3次/周、持續(xù)12周；結(jié)果顯示兩組體脂含量、心肺功能、血管內(nèi)皮功能和空腹血糖均有改善，但HbA1c僅在間歇有氧運動訓(xùn)練組有改善。KARSTOFT等［12］將2型糖尿病患者隨機分為對照組、間歇訓(xùn)練組和持續(xù)訓(xùn)練組，間歇訓(xùn)練組進行跑步機≥70% VO2max跑步及40% VO2max慢跑各3 min，重復(fù)60 min；持續(xù)訓(xùn)練組則以≥55% VO2max持續(xù)跑步60 min；5次/周進行4個月，結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有間歇訓(xùn)練組胰島素敏感性增加49.8%，周邊組織對葡萄糖利用率提升14.5%，另外兩組則無明顯改變。IELLAMO等［51］將2型糖尿?。孕乃ソ撸┗颊叻譃橹械葟姸瘸掷m(xù)運動組和HIIT組，中等強度持續(xù)運動組以45%～60%最大心率進行30 min跑步機訓(xùn)練，HIIT組則以跑步機進行75%～80%最大心率快走4 min，再以45%～50%最大心率快走3 min，循環(huán)進行4次；兩組患者均進行3次/周、共12周的訓(xùn)練，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩組糖代謝指標及空腹血糖均改善，且HIIT組胰島素改善情況較大。LIUBAOERJIJIN等［52］回顧性分析了不同強度運動訓(xùn)練對2型糖尿病血糖控制及HbA1c的影響，結(jié)果顯示與強度較低的運動組相比，HIIT可更好地改善HbA1c情況。綜上可認為間歇運動是有效的改善血糖控制的運動選擇。

2.4 HIIT的血糖調(diào)控效益 FEX等［53］分析了HIIT對2型糖尿病危險因素的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)12周的HIIT訓(xùn)練對患者空腹血糖、腰圍、臀圍、附著脂肪量、收縮壓、靜態(tài)心率和VO2max均有顯著改善。在血糖調(diào)節(jié)方面，ADAMSON等［54］采用HIIT對中年人代謝健康和身體功能的影響進行了探討，HIIT組執(zhí)行10趟6 s的沖刺訓(xùn)練，每次沖刺間恢復(fù)1 min，2次/周，訓(xùn)練8周后發(fā)現(xiàn)，HIIT組有氧能力比對照組顯著改善（VO2max增加8%），血糖曲線下面積減少約6%。LITTLE等［34］對2型糖尿病患者進行為期2周、3次/周的HIIT，每次試驗包括10趟60 s踏車訓(xùn)練90%最大心率，以60 s為休息間隔，在試驗前及試驗后48～72 h監(jiān)測患者24 h葡萄糖，結(jié)果發(fā)現(xiàn)訓(xùn)練后患者全天平均血糖明顯低于訓(xùn)練前。JELLEYMAN等［55］研究結(jié)果顯示，2周及以上的HIIT能明顯提高2型糖尿?。ɑ虼x癥候群）患者的胰島素敏感性，降低空腹血糖。LEVINGER等［56］回顧性評估HIIT對心臟疾病患者的安全性時發(fā)現(xiàn)，執(zhí)行HIIT后24 h內(nèi)患者不良反應(yīng)發(fā)生率約為8%，建議患者應(yīng)在病情穩(wěn)定時進行HIIT，并定期接觸中度運動，在運動期間和運動后能進行適當監(jiān)測。WORMGOOR等［57］提出在對2型糖尿病患者進行HIIT運動干預(yù)時，需根據(jù)個體身體狀況和具體執(zhí)行情況進行調(diào)整，并跟蹤觀察。由此可見，HIIT可以改善血糖控制情況，特別是對餐后血糖情況較差的患者。值得注意的是HIIT屬于短時間高強度運動，與低中等強度運動相比有較長恢復(fù)期，對于部分心血管疾病患者運動間隔時間和強度需做相對調(diào)整，以確保其實施的安全性和實效性。

3 小結(jié)

3.1 結(jié)論 （1）無論是連續(xù)性有氧運動還是HIIT均能有效提高糖尿病患者胰島素敏感性、誘發(fā)GLUT4至肌肉細胞表面，降低餐后血糖及全身炎性反應(yīng)。（2）目前被廣為接受的有氧運動處方為3次/周，每周總計150 min以上的中等強度有氧運動，且訓(xùn)練頻率越高、訓(xùn)練量越大對2型糖尿病的病情改善越有效。（3）抗阻訓(xùn)練同樣能增強胰島素的作用，而有氧運動與阻力運動搭配、HIIT與抗阻運動搭配是否對2型糖尿病有更大的改善尚更多的研究去驗證。

3.2 展望 （1）目前有關(guān)運動介入對2型糖尿病的影響研究中，多數(shù)文獻集中在整體生活形態(tài)及一般性綜合性運動，對不同運動型態(tài)（有氧、阻力或間歇運動等）、有無減重或低氧合并運動等干預(yù)處方式有待進一步探討。（2）目前2型糖尿病運動處方種類頗多，但國內(nèi)對間歇運動處方實施情況不容樂觀，主要面臨的問題有患者知曉率、參與率與依從性較差，缺乏相關(guān)理論知識及實踐經(jīng)驗，未來需要加強該方面的臨床研究。（3）對2型糖尿病患者而言，間歇運動是一種不錯的選擇，但HIIT在運動過程中要加強安全監(jiān)測，以免引起損傷，尤其在間歇運動強度、時間、持續(xù)時間、適宜人群及安全性等需要進一步深入研究。

作者貢獻：閆增印、閆平平負責(zé)文章的構(gòu)思與設(shè)計、文獻及資料的收集與整理、論文撰寫及修訂；秦春莉負責(zé)論文可行性分析、英文的修訂；羅炯負責(zé)英文文獻修訂、文章的質(zhì)量監(jiān)控及審校、監(jiān)督管理。

本文無利益沖突。