老年2型糖尿病患者跌倒誘因及運(yùn)動(dòng)康復(fù)預(yù)防研究進(jìn)展

連紅強(qiáng),趙常紅,張麗蓉,馬忠國(guó),柳強(qiáng),陳志強(qiáng),許振振

(西北師范大學(xué)體育學(xué)院,蘭州 730030)

2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)由遺傳、飲食、生活方式等多因素引起。2019年全球糖尿病患病率為9.3%,人數(shù)約4.63億人,預(yù)計(jì)到2030年可達(dá)5.78億人[1],其中2型糖尿病約占90%。隨著病情進(jìn)展老年2型糖尿患者出現(xiàn)骨骼肌萎縮,導(dǎo)致骨骼肌收縮功能下降;出現(xiàn)骨質(zhì)疏松,骨折風(fēng)險(xiǎn)增加;出現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)功能損害,導(dǎo)致失能跌倒風(fēng)險(xiǎn)增加,嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量。

1 老年2型糖尿病患者跌倒誘因

1.1 2型糖尿病對(duì)骨骼肌的影響

骨骼肌減少癥在2型糖尿病患者中發(fā)病率高達(dá)24%[2]。老年2型糖尿患者由于胰島素抵抗、炎癥因子異常釋放引發(fā)骨骼肌信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)異常,蛋白質(zhì)分解增加,導(dǎo)致骨骼肌萎縮[3]。運(yùn)動(dòng)單位損失與肌纖維失去神經(jīng)支配或補(bǔ)償性再支配不足有關(guān),如果失去神經(jīng)的肌纖維不能獲得新的神經(jīng)支配,則骨骼肌細(xì)胞萎縮、死亡,隨后脂肪沉積或被其他非收縮組織所取代。骨骼肌損傷后肌衛(wèi)星細(xì)胞參與修復(fù),研究發(fā)現(xiàn)2型糖尿病患者骨骼肌再生纖維和肌衛(wèi)星細(xì)胞數(shù)量下降[4],也存在肌衛(wèi)星細(xì)胞轉(zhuǎn)化為脂肪細(xì)胞,最終使骨骼肌萎縮。

1.2 2型糖尿病對(duì)骨質(zhì)和骨細(xì)胞的影響

糖尿病患者骨質(zhì)和礦物質(zhì)異?？赡苁怯梢葝u素缺乏或抵抗、高血糖對(duì)骨和骨基質(zhì)微環(huán)境破壞引起,糖尿病引起細(xì)胞因子和脂肪因子異常產(chǎn)生對(duì)骨細(xì)胞造成有害影響。糖尿病患者骨吸收大于骨形成導(dǎo)致骨密度降低[5],一方面可能是由于胰島素和胰島素樣生長(zhǎng)因子-1濃度降低導(dǎo)致成骨細(xì)胞活性降低;另一方面是高血糖導(dǎo)致膠原蛋白中晚期糖基化終產(chǎn)物積累。Wnt信號(hào)通路調(diào)節(jié)間充質(zhì)干細(xì)胞向三種特定細(xì)胞系分化,即脂肪細(xì)胞、成骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞[6]。Wnt/β-連環(huán)蛋白激活后,通過刺激成骨轉(zhuǎn)錄因子誘導(dǎo)成骨細(xì)胞分化和增殖。糖尿病相關(guān)因素抑制Wnt信號(hào)通路導(dǎo)致成骨細(xì)胞活性降低,引起骨質(zhì)疏松。

1.3 2型糖尿病對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的影響

1.3.1 2型糖尿病對(duì)周圍神經(jīng)系統(tǒng)的影響 臨床約50%的糖尿病患者伴隨神經(jīng)病變,高血糖代謝產(chǎn)物大量堆積,形成胞內(nèi)高滲透壓導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷,神經(jīng)細(xì)胞變性死亡[7]。神經(jīng)病變多體現(xiàn)在軸突功能異常、軸突再生障礙、纖維密度降低、脫髓鞘病變及膠質(zhì)細(xì)胞活性改變等方面。損傷機(jī)制包括神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞損傷、神經(jīng)元代謝改變、微血管異常、軸突轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制減慢、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏和受損后修復(fù)能力減弱。糖尿病引起神經(jīng)微血管損傷,導(dǎo)致神經(jīng)血流量減少、血管炎癥反應(yīng)和神經(jīng)細(xì)胞缺氧[8]。

1.3.2 2型糖尿病對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影響 老年2型糖尿病患者大腦組織結(jié)構(gòu)改變,感覺誘發(fā)電位傳導(dǎo)減慢。神經(jīng)影像學(xué)研究發(fā)現(xiàn)2型糖尿病患者存在海馬萎縮[9],其海馬體積較健康老年2型糖尿病患者減少10%～15%,海馬體易受糖尿病相關(guān)代謝變化和血管改變的影響。2型糖尿病患者認(rèn)知功能障礙表現(xiàn)在注意力和執(zhí)行功能下降,病理表現(xiàn)為神經(jīng)傳導(dǎo)速度減慢,皮質(zhì)萎縮加劇,白質(zhì)束微觀結(jié)構(gòu)異常及腦神經(jīng)代謝物濃度的變化[10]。

1.4 2型糖尿病對(duì)肌腱韌帶的影響

2型糖尿病患者發(fā)生肌腱病變是非糖尿病患者的4倍,肌腱撕裂或斷裂是非糖尿病患者的5倍。2型糖尿病對(duì)肌腱結(jié)構(gòu)影響表現(xiàn)為膠原纖維直徑減小、纖維堆積增加及纖維組織排列紊亂[11],患者由于膠原纖維微撕裂和微循環(huán)障礙引起局部缺氧導(dǎo)致肌腱鈣化。研究發(fā)現(xiàn)糖尿病患者跟腱受損后,術(shù)后感染比例較高,肌腱愈合能力減弱[11]。高糖抑制體外骨髓源性祖細(xì)胞增殖和遷移及血管生成能力,并改變間充質(zhì)干細(xì)胞再生的潛能。暴露在高糖環(huán)境中導(dǎo)致肌腱愈合受損,肌腱在運(yùn)動(dòng)初始階段容易斷裂[12]。暴露于高糖中,肌腱還存在蛋白多糖和基質(zhì)金屬蛋白酶活性的變化,糖胺聚糖和膠原合成減少且肌腱細(xì)胞加速衰老。

1.5 2型糖尿病對(duì)前庭系統(tǒng)的影響

糖尿病引起微血管和大血管并發(fā)癥,誘發(fā)前庭損傷。2型糖尿病引起聽覺神經(jīng)傳導(dǎo)通路退化導(dǎo)致眼前庭誘發(fā)肌源性電位(ocular vestibular evoked myogenic potentials,oVEMP)和頸前庭誘發(fā)肌源性電位(cervical vestibular evoked myogenic potential,cVEMP)對(duì)空氣傳導(dǎo)聲音反應(yīng)降低[13]。胰島素受體和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體-4(glucose transporter-4,GLUT4)在人內(nèi)耳球囊中表達(dá),球囊對(duì)靜態(tài)傾斜和動(dòng)態(tài)線性加速度作出反應(yīng),老年2型糖尿病患者由于胰島素抵抗,球囊對(duì)靜態(tài)傾斜和動(dòng)態(tài)線性加速度的反應(yīng)敏感性下降。糖尿病患者耳蝸出現(xiàn)相應(yīng)的微血管病變及神經(jīng)上皮改變,包括血管紋毛細(xì)血管基底膜增厚、耳蝸小動(dòng)脈增厚閉塞及不同程度的耳蝸毛細(xì)胞和螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞丟失。老年2型糖尿病患者耳石器官及上半規(guī)管和外側(cè)半規(guī)管功能受損導(dǎo)致前庭神經(jīng)傳入功能障礙,耳石前庭功能障礙可能導(dǎo)致姿勢(shì)不穩(wěn),影響患者平衡功能[14]。

1.6 2型糖尿病對(duì)視覺的影響

糖尿病視網(wǎng)膜病變風(fēng)險(xiǎn)與糖化血紅蛋白持續(xù)時(shí)間有關(guān),慢性高血糖狀態(tài)是糖尿病微血管發(fā)病的重要因素[15]。糖尿病視網(wǎng)膜病變是由糖尿病視網(wǎng)膜炎癥、血視網(wǎng)膜屏障改變及白細(xì)胞黏附到視網(wǎng)膜血管系統(tǒng)引起。糖尿病視網(wǎng)膜病變涉及血管壁和血液流變學(xué)特性變化,這些因素導(dǎo)致毛細(xì)血管阻塞,引起視網(wǎng)膜缺血和血管滲漏[16]。非增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變患者,視網(wǎng)膜毛細(xì)血管壁向外膨脹,癥狀逐漸加重,包括斑點(diǎn)狀出血、滲出及靜脈口徑波動(dòng)。增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變則表現(xiàn)為毛細(xì)血管阻塞附近區(qū)域毛細(xì)血管擴(kuò)張[17],隨著視網(wǎng)膜毛細(xì)血管床低灌注改變,病變擴(kuò)散到整個(gè)視網(wǎng)膜區(qū)域,引起患者視力受損。

1.7 2型糖尿病對(duì)平衡的影響

2型糖尿病通常會(huì)影響本體感覺、前庭覺和視覺系統(tǒng)[18]。2型糖尿病患者合并前庭功能損傷,前庭系統(tǒng)向中樞神經(jīng)系統(tǒng)提供頭部運(yùn)動(dòng)與空間定位信息,影響姿勢(shì)控制,前庭系統(tǒng)可產(chǎn)生補(bǔ)償性眼球運(yùn)動(dòng),維持人體平衡。糖尿病神經(jīng)病變易影響感覺信息傳入,使下肢肌梭功能減弱、本體感覺受損,導(dǎo)致2型糖尿病患者平衡功能受限。約24%～37%的糖尿病患者伴隨視網(wǎng)膜病變[19],2型糖尿病患者通常用視覺代償維持站立位靜態(tài)平衡。前庭系統(tǒng)敏感性降低會(huì)改變對(duì)運(yùn)動(dòng)、平衡和空間方向的感知。

1.8 2型糖尿病對(duì)步態(tài)的影響

糖尿病患者表現(xiàn)出擺動(dòng)幅度和擺動(dòng)路徑增大。運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元受損可導(dǎo)致骨骼肌萎縮和脂肪浸潤(rùn),骨骼肌肌力下降引起抵抗姿勢(shì)擺動(dòng)能力下降。糖尿病引起神經(jīng)病變后步態(tài)時(shí)空參數(shù)受到顯著影響,步幅變小、單支撐持續(xù)時(shí)間縮短、雙支撐持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)、步頻降低、步幅增寬、步幅時(shí)間和步幅時(shí)間變異性增加[20]。神經(jīng)病變患者感覺反饋減少,導(dǎo)致骨骼肌無力、遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)缺乏神經(jīng)肌肉控制,膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)力量降低導(dǎo)致維持平衡能力下降,使跌倒風(fēng)險(xiǎn)增加。研究發(fā)現(xiàn)2型糖尿病患者步態(tài)變異性增加,腳踝力量減小,活動(dòng)減少,行走過程中地面反作用力發(fā)生變化[21]。

2 運(yùn)動(dòng)康復(fù)對(duì)老年2型糖尿病患者跌倒預(yù)防現(xiàn)狀

2.1 運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練對(duì)老年2型糖尿病患者骨骼肌的影響

運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練誘導(dǎo)骨骼肌毛細(xì)血管密度增加,骨骼肌血流增加有利于有氧代謝,抗組運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致骨骼肌體積增加,骨骼肌細(xì)胞數(shù)量增加,線粒體數(shù)量增加,使三磷酸腺苷合成增加,有利于蛋白質(zhì)合成;運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練誘導(dǎo)肌衛(wèi)星細(xì)胞激活,使肌衛(wèi)星細(xì)胞增殖分化轉(zhuǎn)化為骨骼肌細(xì)胞;運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后血液中胰島素轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子1增加,誘導(dǎo)蛋白質(zhì)合成;運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練改善胰島素抵抗,促進(jìn)骨骼肌葡萄糖攝取,降低血液中葡萄糖[22];運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后骨骼肌分泌生長(zhǎng)因子,調(diào)節(jié)骨骼肌細(xì)胞分裂、分化和成熟,維持骨骼肌細(xì)胞正常形態(tài)和功能[23]。

2.2 運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練對(duì)老年2型糖尿病患者骨質(zhì)和骨細(xì)胞的影響

抗阻訓(xùn)練包括跳上平臺(tái)、爬塔和模擬蹲練習(xí),已被發(fā)現(xiàn)對(duì)脛骨和股骨的皮質(zhì)骨和小梁骨區(qū)域都有成骨影響[24]。阻力運(yùn)動(dòng)可增強(qiáng)2型糖尿病患者胰島素敏感性并改善血糖控制,有效改善骨質(zhì)疏松?？焖偈┘痈邚?qiáng)度力量比中等強(qiáng)度的力量能產(chǎn)生更大的骨量增加。運(yùn)動(dòng)力學(xué)刺激骨細(xì)胞,可調(diào)節(jié)骨膠原和礦物質(zhì)變化,改善骨質(zhì)疏松。機(jī)械應(yīng)力是調(diào)節(jié)骨代謝信號(hào)通路中的關(guān)鍵因子,激活相應(yīng)的信號(hào)通路,進(jìn)而調(diào)節(jié)骨形成及骨吸收,從而影響調(diào)控骨代謝的平衡。

2.3 運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練對(duì)老年2型糖尿病患者神經(jīng)的影響

有氧運(yùn)動(dòng)和太極訓(xùn)練可改善2型糖尿病神經(jīng)病變患者神經(jīng)功能,太極訓(xùn)練后脛神經(jīng)和正中神經(jīng)傳導(dǎo)速度(nerve conduction velocity,NCV)增加,有氧運(yùn)動(dòng)能降低葡萄糖水平,提高抗氧化能力,預(yù)防神經(jīng)元損傷[23]。平衡訓(xùn)練增加肌梭、高爾基肌腱器和關(guān)節(jié)囊中機(jī)械感受器的刺激。2型糖尿病神經(jīng)病變患者經(jīng)過8周訓(xùn)練后,睜眼和閉眼站立姿勢(shì)及泡沫體表睜眼站立姿勢(shì)軀干穩(wěn)定增加。跑步運(yùn)動(dòng)通過改變神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)因子的表達(dá),改善神經(jīng)損傷的再生。

老年人保持規(guī)律的有氧運(yùn)動(dòng)可增強(qiáng)腦血流量及減少腦組織病理改變,對(duì)大腦健康和認(rèn)知能力產(chǎn)生保護(hù)作用[25]。有氧運(yùn)動(dòng)和抗阻運(yùn)動(dòng)改善糖耐量和胰島素樣生長(zhǎng)因子1(insulin-like growth factor-1,IGF-1)水平,IGF-1促進(jìn)神經(jīng)元生長(zhǎng)、存活和分化。3個(gè)月耐力訓(xùn)練受試者中,腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(brain derived neurotrophic factor,BDNF)比靜息水平增加了4倍,BDNF促進(jìn)腦神經(jīng)元損傷后修復(fù)。

2.4 運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練對(duì)老年2型糖尿病患者肌腱的影響

肌腱力學(xué)性能和橫截面積隨著訓(xùn)練增加而增加,機(jī)械刺激可引起肌腱細(xì)胞的適應(yīng)性反應(yīng),改變細(xì)胞外基質(zhì)。運(yùn)動(dòng)期間肌腱組織的機(jī)械負(fù)荷會(huì)啟動(dòng)一個(gè)信號(hào)級(jí)聯(lián),刺激組織中細(xì)胞,增加基質(zhì)蛋白產(chǎn)生,引起肌腱肥大。對(duì)肌腱和韌帶成纖維細(xì)胞體外培養(yǎng)的研究表明,腱細(xì)胞對(duì)機(jī)械拉伸反應(yīng)是通過增加生長(zhǎng)因子的產(chǎn)生和分泌,作用于成纖維細(xì)胞,誘導(dǎo)膠原表達(dá)和合成[26]。斜坡訓(xùn)練后肌腱剛度增加約35%,等長(zhǎng)訓(xùn)練后肌腱剛度增加約50%。研究表明IGF-1可作為肌腱組織中機(jī)械負(fù)荷和膠原合成之間的聯(lián)系,誘導(dǎo)肌腱膠原合成增加[27]。

2.5 運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練對(duì)老年2型糖尿病患者前庭系統(tǒng)的影響

中樞代償包括3種主要機(jī)制,即適應(yīng)、替代和習(xí)慣化。該代償涉及視覺、本體感覺和前庭輸入不充分使用或誤用。前庭康復(fù)訓(xùn)練側(cè)重于注視穩(wěn)定性和步態(tài)穩(wěn)定性訓(xùn)練,包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)平衡訓(xùn)練[28]。旋轉(zhuǎn)椅通過快速旋轉(zhuǎn)適應(yīng)機(jī)制來處理半規(guī)管前庭-動(dòng)眼反射(vestibular-ocular reflex,VOR)的不對(duì)稱性,VOR在主動(dòng)和被動(dòng)頭部運(yùn)動(dòng)期間保持穩(wěn)定的凝視和視覺焦點(diǎn)[29]。前庭康復(fù)后,閉眼擺動(dòng)幅度下降,閉眼單腿站立穩(wěn)定性提高。

2.6 運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練對(duì)老年2型糖尿病患者姿勢(shì)和平衡的影響

研究發(fā)現(xiàn)通過前庭康復(fù)、足部刺激、阻力訓(xùn)練、太極訓(xùn)練、虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練、平衡訓(xùn)練、平衡與力量結(jié)合訓(xùn)練和全身振動(dòng)訓(xùn)練,平衡量表分?jǐn)?shù)有所提高、平衡功能明顯改善[30]。足底刺激利用深層壓力刺激足部和腿部骨骼肌,刺激多個(gè)本體感受器改善平衡。太極拳訓(xùn)練引起重心轉(zhuǎn)移及支撐基礎(chǔ)的變化,改善平衡。本體感覺訓(xùn)練通過提供不穩(wěn)定的表面來增強(qiáng)中樞整合,改善身體平衡的維持。下肢肌肉收縮前核心肌群收縮引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)的位置前饋反應(yīng),降低安靜站立時(shí)壓力中心軌跡和運(yùn)動(dòng)范圍,增加姿勢(shì)穩(wěn)定性。

2.7 運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練對(duì)老年2型糖尿病患者步態(tài)的影響

步態(tài)訓(xùn)練干預(yù)的目標(biāo)是糾正步態(tài)中骨骼肌模式缺陷,降低行走時(shí)下肢各關(guān)節(jié)異常模式。糖尿病神經(jīng)病變患者必須以慢速開始行走,訓(xùn)練一段時(shí)間后速度增加10%,然后恢復(fù)到正常的行走步態(tài)。步態(tài)訓(xùn)練有助于糖尿病神經(jīng)病變患者更好地進(jìn)行神經(jīng)肌肉控制[31],增強(qiáng)足部所需的機(jī)械應(yīng)力,減少旋轉(zhuǎn)力,步態(tài)訓(xùn)練有助于募集不同的踝關(guān)節(jié)肌肉群,并加強(qiáng)肌群間協(xié)作,糖尿病神經(jīng)病變患者在訓(xùn)練后能更好地完成踝關(guān)節(jié)控制,蹬地能力明顯改善,站立時(shí)更穩(wěn)定。通過重復(fù)訓(xùn)練,糖尿病神經(jīng)病變患者可以按照指定的路徑行走,調(diào)整自己的步態(tài)。

3 小 結(jié)

2型糖尿病并發(fā)癥較多,并發(fā)癥引起多種組織器官功能減退,最終使患者跌倒風(fēng)險(xiǎn)增加?？祻?fù)訓(xùn)練可激活肌衛(wèi)星細(xì)胞,預(yù)防骨骼肌萎縮,應(yīng)力刺激促進(jìn)骨密度增加,預(yù)防骨質(zhì)疏松。運(yùn)動(dòng)改善中樞和周圍神經(jīng)修復(fù)有利于增強(qiáng)老年2型糖尿病患者的本體感覺和前庭功能,最終使患者步態(tài)穩(wěn)定,跌倒風(fēng)險(xiǎn)降低。