運動調(diào)控代謝綜合征的機制研究

摘要：胰島素抵抗是代謝綜合征發(fā)生和發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，現(xiàn)代人靜坐少動的生活方式和多油多鹽的飲食習(xí)慣也從側(cè)面導(dǎo)致了該疾病的蔓延。本文評述運動和代謝綜合征的關(guān)系，并從運動可通過延緩胰島素抵抗，減輕氧化應(yīng)激狀態(tài)，減少機體炎癥反應(yīng)，改善代謝紊亂等多靶點方面分析了運動調(diào)控代謝綜合征的機制研究，為有效預(yù)防、緩解及治療代謝綜合征提供有益參考。

關(guān)鍵詞：代謝綜合征" 機制" 運動調(diào)控" 代謝穩(wěn)態(tài)

Mechanistic study of exercise regulation of the metabolic syndrome

Zhang Zhengguang 1 Ge Beibei 1 Chen Yinghao 2

（1. Xinyang Aviation Vocational College， Xinyang， Henan Province，464006 China; 2. Liangyuan Science and Technology Vocational School， Shangqiu ， Henan Province， 476002 China）

Abstract：Insulin resistance is a key link in the occurrence and development of metabolic syndrome. The sedentary lifestyle and the eating habits of more oil and salt also lead to the spread of the disease from the side. This paper reviews the relationship between exercise and metabolic syndrome， and from exercise can delay insulin resistance， reduce oxidative stress， reduce the body inflammation， improve metabolic disorders， analyzed the mechanism of metabolic syndrome， provide useful reference for effective prevention， relief and treatment of metabolic syndrome.

KeyWords：Metabolic Syndrome；Mechanisms；Exercise regulation; Metabolic homeostasis

代謝綜合征（Metabolic Syndrome， MS）指的是一種臨床綜合征，其特征為個體內(nèi)多種病理狀態(tài)的聚集，包括腹部肥胖、血壓升高、血脂紊亂、糖代謝失調(diào)及高尿酸血癥等。此綜合征根植于多種物質(zhì)代謝失常的病理生理學(xué)基礎(chǔ)，蘊含了多重促進動脈粥樣硬化的風(fēng)險因素，進而可能誘發(fā)并加劇心腦血管疾病的進程。當(dāng)前，代謝綜合征已經(jīng)成為一個嚴(yán)峻的全球性公共衛(wèi)生挑戰(zhàn)，它不僅直接導(dǎo)致經(jīng)濟負(fù)擔(dān)，還間接增加了經(jīng)濟壓力。目前還沒有公認(rèn)的方法和藥物來全面改善和治療MS，有研究認(rèn)為改變MS患者的生活方式是一項經(jīng)濟有效的干預(yù)措施[1]。

1 代謝綜合征概述

1.1 代謝綜合征的流行病學(xué)

由“X綜合征”、“胰島素抵抗綜合征”到“代謝綜合征”，多年來，對代謝異常性疾病的關(guān)注越來越多。MS的全球患病率波動在10%至84%之間，這一范圍的變化往往與肥胖的普遍性相關(guān)聯(lián)，并受性別、年齡、種族以及采用的診斷標(biāo)準(zhǔn)的影響[2]。在美國進行的國家健康與營養(yǎng)調(diào)查顯示，超過三分之一的成年人患有MS，尤其是年齡超過40歲的成年人群中，約有40%的人受到影響，其患病率為34.2%[3]。在中國成年人的患病率高達33.9%，60歲以上的老年人患病率達到36.9%，據(jù)此估計，中國目前可能有4.5億人患有MS[4]。鑒于MS的巨大患者基數(shù)及其對健康的潛在威脅和經(jīng)濟成本，這一疾病應(yīng)當(dāng)受到充分地關(guān)注。

1.2 代謝綜合征的發(fā)病機制

胰島素抵抗（Insulin Resistance，IR）是構(gòu)成MS的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。一旦人體出現(xiàn)IR現(xiàn)象，細胞對胰島素的反應(yīng)能力便會減弱，致使血糖無法有效進入細胞內(nèi)部，進而引起血糖水平的升高。胰腺為了調(diào)節(jié)血糖會分泌更多的胰島素，導(dǎo)致高胰島素血癥的發(fā)生。而高胰島素血癥則可能引發(fā)一系列的代謝紊亂。在胰島素抵抗的背景下，若胰島β細胞的功能得以維持在正常水平，機體可以通過增加胰島素的分泌來補償，從而保持血糖水平的穩(wěn)定。研究表明，隨著病情的進展，胰島β細胞的功能會經(jīng)歷從代償?shù)绞Т鷥數(shù)膭討B(tài)變化過程。此外，早期胰島素分泌降低被視為正常血糖人群中糖代謝異常的主要危險因素。因此，對于處于不同糖代謝狀態(tài)的人群，了解其胰島β細胞功能和胰島素抵抗的情況至關(guān)重要。

在IR狀態(tài)下，脂質(zhì)代謝出現(xiàn)異常，胰島素對游離脂肪酸釋放的抑制作用減弱，導(dǎo)致游離脂肪酸水平上升以及極低密度脂蛋白的合成增加。在膽固醇酯轉(zhuǎn)移蛋白的作用下，小而密的低密度脂蛋白水平亦隨之上升。此外，脂蛋白酯酶活性的降低導(dǎo)致乳糜微粒的分解減少，進而使得富含甘油三酯的脂蛋白水平升高，同時高密度脂蛋白水平降低。甘油三酯水平的升高、小而密低密度脂蛋白的增加以及高密度脂蛋白的降低，構(gòu)成了MS血脂異常的三大特征。

盡管IR與脂質(zhì)代謝紊亂已被公認(rèn)為MS發(fā)病機制的關(guān)鍵要素，近年來的若干研究卻提示，這兩者或許并非MS復(fù)雜病理狀態(tài)中的唯一機制。全身性炎癥反應(yīng)在MS的起始與進展過程中扮演了至關(guān)重要的角色。當(dāng)前，國內(nèi)外多項研究已證實，諸如白細胞介素-6（Interleukin-6，IL-6）、腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor，TNF-α）、C-反應(yīng)蛋白等炎癥標(biāo)志物，在MS患者的體循環(huán)中呈現(xiàn)升高趨勢，它們可能通過觸發(fā)氧化應(yīng)激、參與細胞自噬過程以及干擾胰島素信號傳導(dǎo)等多種途徑，共同促進MS患者的代謝失常。

2 運動改善代謝綜合征的病理生理機制

當(dāng)前，JAMA在美國國家膽固醇教育項目中，針對MS患者提出了兩項核心治療目標(biāo)：一是通過體重控制及提升體力活動水平來應(yīng)對根本病因；二是針對那些盡管生活方式已作調(diào)整但仍持續(xù)存在的心血管風(fēng)險因素實施干預(yù)措施[5]。既往流行病學(xué)和群體研究已證明MS與運動之間關(guān)系密切，MS患者參與任何形式和強度的運動均能獲益，可延緩IR、調(diào)節(jié)脂肪因子分解、改善血脂異常。

2.1 增強胰島素敏感性，控制血糖變化

骨骼肌是機體充分利用葡萄糖的主要運動組織，也是MS患者發(fā)生抗胰島素抵抗的運動部位之一。適當(dāng)體力活動可能會改變?nèi)硪葝u素敏感性和胰島素的分泌，有氧運動過程中，肝臟與肌肉內(nèi)存儲的糖原會發(fā)生分解，轉(zhuǎn)化為葡萄糖以供給能量，伴隨此過程，血糖水平逐漸降低，從而緩解高血糖。運動結(jié)束后，肝臟與肌肉促進葡萄糖向糖原的轉(zhuǎn)化并儲存，進一步促使血糖水平持續(xù)下降。此外，有氧運動對改善患者的脂質(zhì)代謝異常具有積極效果。

對66名MS患者進行16周不同量高強度間歇運動和有氧運動干預(yù)，顯示4周高強度間歇運動降低了無2型糖尿病的MS患者的胰島素原水平，表明這種運動改善了β細胞功能[6]。8周的抗阻運動也可以改善MS患者的胰島素抵抗。運動過程中AMPK的激活也可以抑制葡萄糖－脂肪酸循環(huán)的機制，從而調(diào)節(jié)血糖水平以改善IR狀態(tài)。機體運動時刺激全身肌肉，分解肌肉的糖原儲備，肌肉攝取血糖的能力增加，這一過程使得機體的 GLUT4 總量和胰島素敏感性增加，改善機體血糖代謝狀況，緩解糖代謝紊亂，這是運動對血糖水平具有改善作用的可能機制[7]。

2.2 改善線粒體功能，減輕氧化應(yīng)激狀態(tài)

線粒體損傷與胰島素抵抗和代謝綜合征關(guān)系密切。此外，人體內(nèi)過高的氧化應(yīng)激水平與大量自由基水平被認(rèn)為對于健康具有極大威脅，而過高的氧化應(yīng)激水平與肥胖等MS是有極高相關(guān)性的，過高與過低氧化應(yīng)激水平都是不正常的。適度進行的有氧及（或）力量型鍛煉，均能有效提升抗氧化酶與氧化損傷修復(fù)酶的活性水平，進而增強機體對抗氧化應(yīng)激的能力。氧化低密度脂蛋白水平的變動直接映射了機體內(nèi)氧化應(yīng)激的狀態(tài)。張崇林等人[8]的研究發(fā)現(xiàn)MS大鼠血清氧化低密度脂蛋白濃度顯著升高，運動降低MS大鼠血清氧化低密度脂蛋白水平。MCP-1在調(diào)控血管內(nèi)皮細胞上黏附分子的表達過程中扮演著關(guān)鍵角色。它不僅具有調(diào)控單核細胞黏附于動脈壁并促其滲入的雙重效能，還在心血管系統(tǒng)的氧化應(yīng)激反應(yīng)中發(fā)揮作用。諸如肥胖、糖尿病及心血管疾病等多種刺激因素，均可促使MCP-1的表達水平上升。運動后MCP-1水平的上升被視為機體炎癥反應(yīng)的一個重要預(yù)示指標(biāo)；而延緩感染后MCP-1的增高，有氧運動則展現(xiàn)出了顯著降低其表達的效果。根據(jù)Jürime[9]等人的研究，運動后MCP-1水平的上升被視為機體炎癥反應(yīng)的一個重要預(yù)示指標(biāo)；而延緩感染后MCP-1的增高，有氧運動則展現(xiàn)出了顯著降低其表達的效果。綜上所述，運動能夠通過緩解機體的氧化應(yīng)激狀況，從而對MS產(chǎn)生改善作用。

2.3 減少機體炎癥，維持代謝穩(wěn)態(tài)

慢性低度炎癥屬于機體免疫系統(tǒng)對異常狀態(tài)下的一種正常應(yīng)答反應(yīng)，但長期的慢性炎癥被認(rèn)為是引發(fā)疾病的重要因素。代謝性炎癥是誘發(fā)MS的直接風(fēng)險因素之一，該炎癥反應(yīng)在諸如脂肪組織、肝臟、骨骼肌以及心血管系統(tǒng)等多個目標(biāo)器官中均有發(fā)生[10]。MS患者通常會表現(xiàn)出促炎狀態(tài)，例如IL-6、TNF-α以及C-反應(yīng)蛋白的水平升高，同時伴有血栓前狀態(tài)；在腹型肥胖的個體中，IL-6和TNF-α的表達往往較高。盡管在脂肪組織中，TNF-α的基礎(chǔ)表達量相對較低，然而其濃度的上升卻與MS的發(fā)病率及死亡率呈現(xiàn)出正向關(guān)聯(lián)[11]。

運動可以直接通過單次運動或間接通過長期代謝改善（如體成分、身體素質(zhì)、脂質(zhì)和葡萄糖代謝）來調(diào)節(jié)抗炎作用。體育活動中引發(fā)的IL-6水平急劇上升，通過遏制TNF-α的活性，展現(xiàn)出直接的抗炎癥效應(yīng)。一項綜合了11項隨機對照試驗的綜述研究揭示，長期進行有氧運動可降低中老年人群中IL-6和TNF-α的基礎(chǔ)水平，此外白介素-6在維持正常的糖脂代謝方面具有直接的作用。探究運動干預(yù)對高脂飼養(yǎng)大鼠的影響，結(jié)果顯示，相較于未接受運動干預(yù)的對照組，實施運動干預(yù)的實驗組大鼠體內(nèi)TNF-α顯著降低。范錦勤等[12]對IR的大鼠實施為期四周的有氧運動與低氧運動干預(yù)后，研究結(jié)果表明，單獨進行有氧運動或低氧運動均能有效降低TNF-α的水平及體重綜上所述，運動能夠調(diào)節(jié)人體內(nèi)的炎癥水平，是很好的MS的候選治療策略。

2.4 促進腸道微生態(tài)平衡，改善代謝紊亂

臨床研究揭示，MS患者的腸道菌群與健康個體存在顯著差異，其中益生菌的數(shù)量明顯減少[13]。體育活動作為一種干預(yù)手段，已被驗證能顯著調(diào)節(jié)腸道微生物群落構(gòu)成，增強菌群多樣性，并推動腸道微生態(tài)平衡，進而對機體健康產(chǎn)生正面效應(yīng)。PASINI等[14]對穩(wěn)定的2型糖尿病患者進行了為期6個月的耐力、阻力和靈活性訓(xùn)練計劃，實驗表明長期運動可以減少腸道霉菌過度生長和緩解全身炎癥。有氧運動對腸道菌群具有調(diào)節(jié)作用，促進腸道菌群正常化發(fā)展，對MS具有預(yù)防和治療的作用，為后期預(yù)防及治療腸道菌群相關(guān)疾病提供一定的理論依據(jù)和參考。此外，運動亦能通過調(diào)節(jié)腸道菌群有效預(yù)防和治療多種慢性疾病。這表明，腸道菌群可作為潛在的疾病治療靶點，依據(jù)不同人群的特定需求，制定科學(xué)合理的運動方案，以進一步增進人體健康。

3 結(jié)論與展望

當(dāng)前，MS的發(fā)病率正逐步增加，對人類健康構(gòu)成了不利影響。體育活動能夠通過調(diào)節(jié)MS患者的IR、脂肪細胞因子，以及血脂代謝等多方面，對其整體生理機能產(chǎn)生廣泛影響，從而實現(xiàn)對MS的預(yù)防與治療作用。關(guān)鍵在于制定恰當(dāng)?shù)倪\動處方。建議針對MS患者應(yīng)根據(jù)其年齡和健康狀況，以心率監(jiān)測法為基準(zhǔn)，選擇適宜的運動類型、強度及持續(xù)時間。對于老年或體質(zhì)較弱的人群，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整運動強度，并以個人代謝指標(biāo)的優(yōu)化作為最終的衡量標(biāo)準(zhǔn)。運動強度、時長和頻率還需遵循個體化和循序漸進原則，有條件者制定運動計劃前進行心肺運動試驗檢測，制定個性化運動方案。

同時，目前公眾對MS的認(rèn)知和重視程度尚顯不足，對于MS的科學(xué)防治知識掌握有限，長期治療的遵從性亦較低，這為臨床康復(fù)工作者帶來了巨大的挑戰(zhàn)。在疾病發(fā)生之前進行預(yù)防，通常被視為更為理想的策略。除了加強對早期篩查干預(yù)的重視外，如何提升公眾對MS的科學(xué)認(rèn)知，激勵公眾參與運動，并增強長期運動的遵從性，是亟須解決的難題。

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