有氧運動調(diào)控血糖的機制研究進展

楊 宇，梁英業(yè)，何雨思，尚浩宇，何育風(fēng)*

（1.廣西中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院，廣西 南寧 530023；2.廣西中醫(yī)藥大學(xué)，廣西 南寧 530200）

糖尿?。╠iabetes mellitus，DM）是胰島素分泌絕對或相對不足以及靶組織細胞對胰島素敏感性降低而導(dǎo)致血糖升高的代謝性疾?。?］，典型癥狀為多飲、多食、多尿、體重減輕。診斷DM 的常用指標是空腹血糖和餐后2 h 血糖［2］，近年來，DM 的患病率顯著上升，我國2017 年成年人DM 的患病率達到11.2%［3］，目前，治療DM 的方法有營養(yǎng)治療、運動治療、藥物治療、健康教育和血糖監(jiān)測等。人體運動的能量來自細胞內(nèi)的有氧代謝（氧化反應(yīng)）運動稱有氧運動［4］，例如慢跑、游泳、登山等。近年來有較多有氧運動調(diào)控血糖機制的相關(guān)報道，因此本文從腸道菌群、脂代謝、葡萄糖轉(zhuǎn)載體、炎癥反應(yīng)等角度整理歸納了有氧運動調(diào)控血糖的機制，為有氧運動調(diào)控DM 的機制及臨床研究提供參考。

1 有氧運動對腸道菌群的影響

有研究報道，腸道菌群失調(diào)能誘發(fā)代謝性疾病，血糖代謝異常是其中之一［5］，擬桿菌、雙歧桿菌、乳桿菌、柔嫩梭菌及其相關(guān)的類群（酪酸梭菌、梭菌類群Ⅳ以及普拉梭菌等）都與DM 的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)［6］，與健康人相比，DM 患者腸道中乳酸桿菌更多，雙歧桿菌含量更少［7］。有研究通過糞菌移植實驗證實改變腸道菌群可以發(fā)揮改善血糖代謝的作用［8］，而腸道菌群主要通過抗氧化作用、保護腸道屏障、調(diào)節(jié)短鏈脂肪酸等途徑發(fā)揮調(diào)控血糖的功能［9-11］。給有反應(yīng)菌群和無反應(yīng)菌群的小鼠灌胃，在同樣的有氧運動下，有反應(yīng)菌群的小鼠血糖控制較好［12］，表明有氧運動可通過調(diào)整腸道菌群改善糖代謝異常［13］。另有研究表明，有氧運動能改善腸道菌群的組成及多樣性，并且糖尿病的病情也得到緩解，這可能和腸道菌群的良性變化有關(guān)［14］。楊玲等［15］發(fā)現(xiàn)，有氧運動可通過調(diào)控腸道菌群影響短鏈脂肪酸而提高胰島素的敏感性，進而影響血糖。綜上，有氧運動能夠使腸道菌群發(fā)生改變，而腸道菌群的變化可以通過不同機制影響血糖，起到調(diào)控血糖的作用。

2 有氧運動對脂代謝的影響

高脂血癥是DM 發(fā)生的重要危險因素之一，脂代謝主要是指甘油三酯（TG）、膽固醇和脂蛋白的代謝［16］，脂代謝紊亂以TG 高于正常人，高密度脂蛋白（HDL-C）低于正常人為主［17］，脂代謝紊亂會使DM 患者糖代謝紊亂加重［18］。妊娠期糖尿病患者機體脂代謝紊亂，同時血清內(nèi)脂素（visfatin）、低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）、甘油三酯（TG）、總膽固醇（TC）這些脂代謝指標水平與糖代謝指標水平呈顯著正相關(guān)關(guān)系［19］。改善機體的脂代謝紊亂正是治療DM 的機制之一。有研究顯示，進行4周低氧運動后，大鼠血清瘦素（Leptin）水平會下降［20］，而Leptin對脂肪生成有抑制作用［21-22］，因此，有氧運動可通過降低血清TG 水平來改善脂代謝紊亂，從而減少因高脂血癥導(dǎo)致DM 的概率。研究表明［23-24］，有氧運動能夠降低血清TG，調(diào)節(jié)脂代謝，使糖尿病病情得到改善。毛文慧等［25-26］研究表明，游泳運動能使TG水平明顯降低，HDL-C水平明顯升高且胰島素抵抗（IR）大鼠血脂代謝明顯改善。骨骼肌內(nèi)脂蛋白脂酶（lipoprotein lipase，LPL）是降解TG 的限速酶，能夠促進TG 的分解［27］，有氧運動能夠使骨骼肌細胞內(nèi)環(huán)磷酸腺苷升高，刺激LPL 的活性［28-29］。有研究表明，有氧運動能激活大鼠下丘腦-垂體-腎上腺皮質(zhì)（HPA）系統(tǒng)和交感神經(jīng)-兒茶酚胺系統(tǒng)［30］，進而提高LPL的活性，加速脂肪水解，更好地促進脂代謝，從而使血糖降低［31］。綜上，有氧運動可以通過不同的途徑促進脂代謝，起到調(diào)控血糖的作用。

3 有氧運動對葡萄糖轉(zhuǎn)運體的影響

血糖的代謝取決于細胞對葡萄糖的攝取，但是葡萄糖無法自由通過細胞膜脂質(zhì)雙層結(jié)構(gòu)進入細胞，而葡萄糖轉(zhuǎn)運體（GLUT）正是一類調(diào)控細胞外葡萄糖進入細胞內(nèi)的跨膜蛋白家族［32］。葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白-4（GLUT4）是促進機體葡萄糖跨膜轉(zhuǎn)運的蛋白之一，正常狀態(tài)下，胰島素與胰島素受體結(jié)合刺激GLUT4從細胞內(nèi)囊泡上向細胞膜轉(zhuǎn)移，并發(fā)揮轉(zhuǎn)運葡萄糖的作用，從而降低血糖［33］。胰島素與GLUT4 的表達影響著骨骼肌中葡萄糖的攝取，而胰島素的分泌情況及肝糖原和葡萄糖之間的轉(zhuǎn)化又影響著血糖升降［34］。體內(nèi)胰島素受體底物-1（IRS-1）/GLUT4 信號傳導(dǎo)通路發(fā)生異常時，導(dǎo)致骨骼肌對葡萄糖攝取減少，從而血糖升高［35］。研究發(fā)現(xiàn)，運動和骨骼肌收縮可增加肌膜和T 管膜處的GLUT4，而GLUT4 敲除可使小鼠骨骼肌收縮、葡萄糖攝取能力降低［36］。在肥胖的大鼠模型中，有氧運動的干預(yù)可增強骨骼肌胰島素刺激的葡萄糖轉(zhuǎn)運和增加GLUT4 蛋白表達［37］，進而促進GLUT4從細胞囊泡上向細胞膜的轉(zhuǎn)移，提高骨骼肌細胞對葡萄糖的攝入，發(fā)揮降糖作用。因此有氧運動可通過對葡萄糖轉(zhuǎn)運體GLUT4 的影響，從而發(fā)揮調(diào)控血糖的作用。

4 有氧運動對炎癥反應(yīng)的影響

炎癥反應(yīng)是以血液中的炎癥因子、C 反應(yīng)蛋白水平上升有特征表現(xiàn)的一種防御性反應(yīng)，其中主要炎癥因子有腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白介素-1β（IL-1β）、白介素-6（IL-6）、轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）、白介素-8（IL-8）、白介素-10（IL-10）等，這些炎癥因子能干擾胰島素信號傳遞，產(chǎn)生胰島素抵抗［38］，也能使胰島素分泌減少［39］，且這些炎癥因子升高與DM 及其并發(fā)癥發(fā)生發(fā)展有著密切的關(guān)系［40-41］。DM 患者NFκB炎癥信號通路過度激活，規(guī)律的有氧運動可通過抑制NF-κB 蛋白表達，使TNF-α 水平得以降低，改善炎癥情況，從而降低DM 血糖水平［42］。有研究表明［43］，8周有氧運動能使DM 大鼠的血管炎癥標志物IL-1β 和血管細胞黏附分子-1（VCAM-1）水平明顯降低，其機制可能是有氧運動通過降低血管氧化應(yīng)激狀態(tài)緩解血管炎癥，從而改善DM 大鼠的血糖代謝功能達到降糖作用。Ryan 等［44］研究表明，通過有氧運動能有效降低全身及血管炎癥標志物。卞學(xué)鵬等［45］研究表明，12 周的跑臺運動能夠顯著降低IR 小鼠海馬焦亡相關(guān)蛋白，從而抑制炎癥因子表達，改善IR，發(fā)揮調(diào)控血糖作用。

5 討 論

DM 因其高發(fā)病率給人類健康造成嚴重威脅，胰島素抵抗和胰島素分泌不足是DM 形成的重要機制。運動療法因其成本低、副作用小，與飲食療法、胰島素療法并稱為DM 及其并發(fā)癥治療的“三架馬車”。有氧運動通過增加有益菌、抑制有害菌調(diào)整腸道菌群而改善血糖水平；能夠加速血清中甘油三酯的代謝，從而促進脂代謝降低血糖；能有效促進細胞膜上GLUT4 的移動、表達，改善骨骼肌中葡萄糖的攝取，從而發(fā)揮降糖作用；通過明顯降低炎癥標志物IL-1β和VCAM-1 的水平，改善DM 大鼠的血糖代謝功能。綜上，近年來有氧運動調(diào)控血糖機制研究取得了較大進展，但目前臨床研究中關(guān)于有氧運動調(diào)控血糖水平通路相關(guān)的研究報道較少，這將是今后臨床研究的重點。