血流限制有氧訓(xùn)練對Ⅱ型糖尿病患者生理指標(biāo)的影響

田宜鑫,鄭玉嬋,喻 乾,趙 彥

（1.南京體育學(xué)院 研究生部,江蘇 南京210014；2.南京體育學(xué)院 運動健康學(xué)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(nèi)都具有高發(fā)性[1],嚴(yán)重危害人類健康。對于糖尿病患者而言,有規(guī)律的體育活動可以減緩病情的發(fā)展,降低心血管并發(fā)癥的風(fēng)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(xiàn)出運動持久性和依從性下降[3]。因此,想要通過運動達(dá)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(xùn)練（Blood Flow Restriction Training,BFRT）,也稱缺血訓(xùn)練、KAATSU訓(xùn)練、加壓訓(xùn)練,是近年發(fā)展較快的新型輔助訓(xùn)練方法,被廣泛應(yīng)用于競技體育領(lǐng)域、健身領(lǐng)域和康復(fù)領(lǐng)域。BFRT能夠誘發(fā)細(xì)胞腫脹、激素分泌、促進(jìn)肌纖維募集和蛋白質(zhì)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(rèn)為,血流限制結(jié)合有氧運動對糖尿病患者的代謝有益處。局部血流限制產(chǎn)生的低氧條件可以誘導(dǎo)毛細(xì)血管新生和血管周圍基底膜增厚,增加細(xì)胞內(nèi)活性氧的產(chǎn)生[4],促進(jìn)線粒體的生物發(fā)生和葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白-4（GLUT-4）的表達(dá),降低胰島素和糖化血紅蛋白水平,改善T2DM患者代謝調(diào)節(jié),并且,BFRT可以增加β-內(nèi)啡肽的產(chǎn)生來降低疼痛敏感性[5],減輕疲勞和不適的感覺,這些適應(yīng)可能會使BFRT成為治療糖尿病的潛在訓(xùn)練方法[6]。因此,本文將通過研究低強度血流限制有氧訓(xùn)練對Ⅱ型糖尿?。═2DM）患者血糖、血脂等生理指標(biāo)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(xùn)練擴大應(yīng)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(qū)邁皋橋社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心選?、蛐吞悄虿』颊?4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(biāo)準(zhǔn)：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(biāo)準(zhǔn),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(biāo)準(zhǔn)：1）Ⅰ型糖尿病患者；2）空腹血糖＞16.7mmol/L、反復(fù)低血糖或血糖波動較大；3）身體質(zhì)量指數(shù)＞33；4）急性感染、增殖性視網(wǎng)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(yán)重并發(fā)癥；5）有肌肉骨骼系統(tǒng)疾病、運動禁忌癥者或運動系統(tǒng)異常；6）平時有規(guī)律的體育活動習(xí)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(wěn)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(xùn)練前對受試者進(jìn)行身體情況和一般信息的調(diào)查,其中包括專業(yè)醫(yī)生問診、評估、心電圖測量、身體基礎(chǔ)指標(biāo)、血液生化指標(biāo)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(xùn)練；進(jìn)行一般情況調(diào)查,了解受試者的飲食習(xí)慣、用藥情況及運動習(xí)慣。

1.2.2 分組

根據(jù)訓(xùn)練前受試者資料的采集和指標(biāo)的檢測,通過R studio Version 3.5.2軟件,將研究對象進(jìn)行分層隨機抽樣,分為加壓組和對照組?？偣布{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(yù)中,4人因個人原因退出（加壓組3人,對照組1人）。回訪率達(dá)87.9%,依從性良好,1人數(shù)據(jù)異常,剔除。兩組實驗對象的年齡、身高、身體質(zhì)量指數(shù)（body mass index,BMI）、病程等一般資料見表1,差異無統(tǒng)計學(xué)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(shù)(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(diào)整座椅位置,空載踏車熱身2min,然后自5W開始以20W/min負(fù)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(jìn)行6組間歇踏車運動,每組5min,組間休息1min,共35min。

加壓組：在進(jìn)行上述有氧訓(xùn)練的基礎(chǔ)上,同時利用加壓帶在大腿根部位置進(jìn)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(jìn)行,1min組間休息時,加壓帶解壓,進(jìn)行下一組運動時提前5s加壓。

訓(xùn)練共進(jìn)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(xùn)練期間,保持原有的生活方式,飲食照常,常規(guī)用藥不變,避免除此運動外再進(jìn)行其他強度較高的運動。

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

為防止實驗誤差,訓(xùn)練每進(jìn)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(biāo)檢測方法

1）基礎(chǔ)指標(biāo)：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(zhì)量指數(shù)（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(jìn)行測量。

2）血糖和血脂指標(biāo)：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(xué)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(biāo)：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(jiān)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(tài)。多普勒超聲探頭置于脛后動脈（內(nèi)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(jìn),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(rèn)定為AOP[7]。為了防止誤差,重復(fù)一次上述檢測,兩次檢測間需間隔5min。

1.2.6 統(tǒng)計方法

實驗檢測所得數(shù)據(jù)采用Excel2016進(jìn)行匯總整理,應(yīng)用SPSS20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)處理,數(shù)據(jù)均符合正態(tài)分布,統(tǒng)計方法為t檢驗,并用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±SD）進(jìn)行描述,p＞0.05為數(shù)據(jù)無顯著性差異,無統(tǒng)計學(xué)意義,p＜0.05為數(shù)據(jù)有顯著性差異,有統(tǒng)計學(xué)意義。所有柱狀圖采用Graphpad Prism 8.0進(jìn)行繪制。

2 結(jié)果

由表2顯示,對照組和加壓組訓(xùn)練前,各項生理指標(biāo)均無顯著性差異,具有可比性。如圖1、圖2所示,在12周的訓(xùn)練結(jié)束后,兩組的FPG、HbAlc、TC、TG、FFA及加壓組的LDL-C呈下降趨勢,與訓(xùn)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(xùn)練前后無明顯差異（p＞0.05）；對照組的LDL-C訓(xùn)練前后變化不明顯,無統(tǒng)計學(xué)差異（p＞0.05）。

表2 訓(xùn)練前后兩組之間生理指標(biāo)的變化(X±s)

圖1 兩組訓(xùn)練前后各指標(biāo)的比較

圖2 兩組HbAlc訓(xùn)練前后變化率比較

3 討論

國內(nèi)外學(xué)者對于糖尿病治療進(jìn)行大量的基礎(chǔ)研究,證實運動療法較藥物治療和飲食干預(yù)在方便、經(jīng)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(dāng)前糖尿病治療的重要研究方向,在調(diào)節(jié)機體代謝,降低血糖、改善胰島素抵抗及肥胖上發(fā)揮積極地預(yù)防和治療作用。對于老年人或體弱康復(fù)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(xùn)練負(fù)荷,這時,低強度的運動結(jié)合血流限制則成為一種既能達(dá)到治療效果,又不會對關(guān)節(jié)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(xùn)練的依從性和實用性[9]。

嚴(yán)格控制血糖可以預(yù)防和降低糖尿病病變和死亡發(fā)生的風(fēng)險,是治療糖尿病的關(guān)鍵指標(biāo)。糖化血紅蛋白反映過去2～3個月血糖的平均水平,被認(rèn)為是血糖控制的金標(biāo)準(zhǔn)。世界衛(wèi)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(xùn)練后均明顯低于訓(xùn)練前,盡管在訓(xùn)練后,加壓組和對照組沒有顯著差異,但是經(jīng)過統(tǒng)計,加壓組HbAlc下降到6.5%以下的人數(shù)為9人,所占當(dāng)組總?cè)藬?shù)的69.2%；對照組下降到6.5%以下的人數(shù)為5人,占比31.3%。并且,正如圖3所示,通過HbAlc變化率（（訓(xùn)練后-訓(xùn)練前）/訓(xùn)練前×100%）的計算,訓(xùn)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(jié)合低強度有氧訓(xùn)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(xùn)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(fā)現(xiàn),由于局部血流的限制,導(dǎo)致股外側(cè)肌氧化應(yīng)激反應(yīng)增強,5’-腺苷酸激活蛋白激酶（AMPK）信號增加[12],AMPK通過調(diào)節(jié)自噬和線粒體的生物發(fā)生促進(jìn)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(zhuǎn)運調(diào)節(jié),并且由于血流的限制使蛋白激酶C激活A(yù)MPK,也能誘導(dǎo)GLUT-4的表達(dá)[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(yīng)力,激活一氧化氮合酶（NOs）,促進(jìn)NO生成,NO可以激活肌衛(wèi)星細(xì)胞（Sc）的增殖[15],有助于誘發(fā)細(xì)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(lián)合低強度有氧運動可以調(diào)節(jié)Ⅱ型糖尿病患者的代謝水平,血糖的控制效果優(yōu)于單純的低強度有氧訓(xùn)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(guān)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(fā)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(fā)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(jié)果表明,經(jīng)過運動干預(yù),兩組受試者訓(xùn)練后TC、TG、FFA及加壓組的LDL-C呈下降趨勢,與訓(xùn)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(xùn)練前后無明顯差異。目前較多研究一致認(rèn)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(nèi)和骨骼肌脂蛋白酶的活性有關(guān)。陳巍[17]等人在對肥胖人群進(jìn)行的低強度血流限制訓(xùn)練中發(fā)現(xiàn),長期系統(tǒng)性的訓(xùn)練會降低體脂率、空腹血糖和胰島素的水平,血清脂聯(lián)素含量顯著提高。一項研究顯示,有氧或耐力運動可以促進(jìn)體內(nèi)兒茶酚胺的分泌,使脂肪酶活性提高,加速脂質(zhì)水解,脂質(zhì)被水解成游離脂肪酸并轉(zhuǎn)移到靶細(xì)胞,既能在線粒體內(nèi)被氧化利用,又可以加速膽固醇和磷脂轉(zhuǎn)移到HDL,血液中TC、TG減少,隨著細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)積累的減少,有利于提高肌細(xì)胞膜對胰島素的敏感性,增加胰島素與受體結(jié)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(zhì)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(dǎo)致TG轉(zhuǎn)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(jié)論及建議

4.1 結(jié)論

本項研究結(jié)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(jié)合血流限制均可改善患者血糖和代謝水平,但是結(jié)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(jù)。

4.2 建議

對于病程較長且有糖尿并發(fā)癥的患者,需要專業(yè)醫(yī)生的評估病情的嚴(yán)重程度,在專業(yè)人員的密切監(jiān)督下酌情；進(jìn)行服用藥物的患者,在進(jìn)行血流限制訓(xùn)練時,應(yīng)盡量避免在藥物作用的高峰期進(jìn)行運動,防止藥物和運動的共同作用對機體產(chǎn)生不良危害。

本研究認(rèn)為,血流限制結(jié)合低強度的有氧訓(xùn)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(xùn)練,既可以控制血糖又能預(yù)防肥胖,改善生活質(zhì)量,但實驗樣本量少及數(shù)據(jù)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(xiàn),在以后的研究中可以關(guān)注此方面,同樣具有重要意義。

現(xiàn)階段,對于血流限制訓(xùn)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(jù)不夠充分,在接下來的研究實驗中可以增加對血流限制訓(xùn)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(chǔ)。