王靜，劉欣，王晶晶

抗阻運動對2型糖尿病的作用及機制研究進展

王靜，劉欣，王晶晶

近年來，糖尿病發(fā)病率在全球迅速增加，已經成為嚴重的公共衛(wèi)生問題之一。運動療法是糖尿病防治的重要方法之一，有氧運動在糖尿病防治中的作用已得到認可并推廣，但抗阻運動的作用卻未得到重視。本文分析了抗阻運動對2型糖尿病患者的血糖控制、胰島素抵抗、肌糖原合成、線粒體功能、脂質積聚、心理健康等幾方面的作用及相關機制，為建立2型糖尿病科學、全面的運動治療方案提供依據。

抗阻運動；2型糖尿病；血糖控制；骨骼?。恍睦斫】?/p>

近年來，糖尿病發(fā)病率迅速增加，2014年全球糖尿病人口已經達到3.87億，用于糖尿病的醫(yī)療開支達到6 120億美元[1]，糖尿病帶來的醫(yī)療負擔相當驚人。我國的情況也不容樂觀，2007-2008年進行的糖尿病調查發(fā)現(xiàn)，總的糖尿病發(fā)病率已達9.7%，糖尿病前期比率為15.5%,據此推算，我國糖尿病患病人數(shù)已達9 240萬，糖尿病前期人口達1.48億，糖尿病已經成為嚴重危害國民健康和生活質量的公共衛(wèi)生問題[2]。

在成年人的糖尿病中，2型糖尿?。═ype 2 Diabetes Mellitus,T2DM）占到90%～95%。運動對T2DM的防治具有重要作用。已有研究證明，運動能夠增加肥胖和胰島素抵抗個體肌肉中胰島素的活性，使其發(fā)展為T2DM的風險延后5年以上[3-5]；長期的運動對T2DM患者血糖控制水平的改善也能達到與長期的藥物或胰島素治療相似的效果[6]；運動能同時降低其他慢性疾病的發(fā)病風險[7]，這些都促使運動成為T2DM防治體系中的重要組成部分[8]。

過去，有關T2DM運動療法的研究都集中在有氧運動方面。近年來，隨著對抗阻運動（也稱“抗阻訓練”、“力量訓練”）研究的深入，發(fā)現(xiàn)抗阻運動對代謝綜合癥、糖尿病、心血管疾病、肌肉衰減癥（Sarcopenia）、關節(jié)炎等多種慢性疾病都有一定的防治作用。本文分析了抗阻運動對T2DM患者的血糖控制、胰島素抵抗、肌糖原合成、線粒體功能、脂質積聚和心理健康等幾方面的作用及相關機制，為建立T2DM的科學、全面的運動治療方案提供依據。

1 抗阻運動與血糖控制

糖化血紅蛋白（HbA1c）水平是評價長期血糖控制的金指標，也是指導臨床調整治療方案的重要依據，其水平在糖尿病患者中會有所增加。HbA1c水平越接近正常值（4%～6%），糖尿病并發(fā)癥發(fā)生率的降低就越明顯。我國的糖尿病防治指南指出，一般情況下，HbA1c的控制目標應小于7%，HbA1c≥7%是T2DM患者啟動臨床治療或需要調整治療方案的重要判斷標準。英國的系列前瞻性糖尿病研究（UKPDS）證實，HbA1c每下降1%，糖尿病相關的死亡率降低21%，心肌梗死發(fā)生率下降14%，腦卒中發(fā)生率下降12%，微血管病變發(fā)生率下降37%，白內障摘除術減少19%，周圍血管疾病導致的截肢或死亡率下降43%，心力衰竭發(fā)生率下降16%。因此，HbA1c對糖尿病患者來說是一項非常重要的監(jiān)測指標，它的高低直接決定將來各種嚴重影響糖尿病患者生活質量的慢性并發(fā)癥的發(fā)生和發(fā)展。

個別研究[9]認為，只有有氧運動才能降低T2DM患者HbA1c水平，但大多數(shù)研究發(fā)現(xiàn)抗阻運動能夠改善T2DM患者的HbA1c水平。Baldi等[10]發(fā)現(xiàn)10周中等強度的抗阻運動能夠有效地改善肥胖T2DM患者的血糖控制，并降低其空腹胰島素水平。針對60～80歲間的老年T2DM患者[11]和中年亞裔T2DM患者[12]的研究也發(fā)現(xiàn)，漸進抗阻運動后血糖控制得到明顯改善。有學者經過元分析[13]后發(fā)現(xiàn)，抗阻運動能使T2DM患者的HbA1c降低0.6%。

有很多學者比較了有氧運動、抗阻運動對T2DM患者血糖控制水平的影響。有研究[14]認為，有氧運動和抗阻運動都能夠明顯改善T2DM患者的血糖控制，且兩種運動的效果是相似的。Bweir[15]和Cauza[16]均認為抗阻運動在改善T2DM患者血糖控制方面的作用要優(yōu)于有氧運動。Zanuso[17]在對T2DM的運動療法進行綜述后指出，抗阻運動在T2DM患者血糖控制方面的作用與有氧運動是可以相提并論的。

雖然關于抗阻運動、有氧運動對T2DM患者HbA 1c水平影響的程度存在不同的研究結果，但是，可以肯定的是抗阻運動對T2DM患者的血糖控制確實具有良好的作用。

2 抗阻運動與骨骼肌

健康人體內有一個嚴密的調節(jié)系統(tǒng)幫助人體將血糖始終控制在4～5mM左右，這種血糖的內穩(wěn)態(tài)取決于血糖來源和消除的平衡，血糖的來源主要是食物的消化和肝臟的釋放，消除主要依靠胰島素依賴性組織——骨骼肌和脂肪組織，及胰島素非依賴性組織——腦和內臟器官。在胰島素敏感型的葡萄糖攝取和氧化組織中，骨骼肌攝取的量可以高達80%[18]，這讓骨骼肌成為葡萄糖內穩(wěn)態(tài)調控中的重要組織。

T2DM發(fā)生后，患者體內骨骼肌的適應和改變主要以胰島素抵抗、糖原合成受損、線粒體損傷和脂質積聚為特征[19]。

2.1 抗阻運動改善胰島素抵抗

T2DM是一種漸進性的代謝紊亂，前期表現(xiàn)為胰島素抵抗，即主要組織（如肌肉、脂肪）對胰島素敏感性的下降。在胰島素抵抗的初級階段進行干預對T2DM及其并發(fā)癥的預防具有重要作用。

Dunstan等[20]將T2DM病人隨機分為抗阻運動組和對照組，運動組進行每周3次的抗阻運動，運動前和運動8周后，分別進行口服葡萄糖耐量測試。結果顯示，運動組的葡萄糖和胰島素的曲線下面積均明顯減少，將胰島素的曲線下面積進行體重校正后仍然發(fā)現(xiàn)有顯著性改變。Brooks等[21]對老年T2DM患者進行16周（3次/周）的全身性抗阻運動干預后發(fā)現(xiàn)，約25%改善了胰島素抵抗。但該研究中采用了穩(wěn)態(tài)模式評估法進行胰島素抵抗（homeostasis model assessment，HOMA-IR）測試，主要反映的是肝臟的胰島素敏感性[22]。正常血糖胰島素鉗制術（euglycem ic insulin clamp technique，EICT）是活體胰島素活性測量的金標準[23]。該技術所測定的主要是骨骼肌的胰島素敏感性[24]。Ishii等[25]將T2DM患者分為抗阻運動組（5次/周，2組/次，9重復/組）和對照組進行4～6周的實驗，采用EICT測定后發(fā)現(xiàn)運動組葡萄糖清除率提高了48%，這表明骨骼肌的胰島素敏感性有所提高。Holten等[26]也采用EICT技術進行研究，發(fā)現(xiàn)6周（3次/周）的單腿抗阻運動也能增加骨骼肌的胰島素敏感性。

有研究[17，27]比較了抗阻運動與有氧運動對胰島素敏感性的作用后發(fā)現(xiàn)，兩者對胰島素敏感性的改善作用基本相似。

2.2 抗阻運動與肌糖原合成

糖攝入后，血糖升高，刺激胰島素分泌，胰島素刺激肝臟和骨骼肌對葡萄糖的攝取。其中，80%的葡萄糖的攝取發(fā)生在骨骼肌，這些葡萄糖或者被氧化成二氧化碳和水，或者形成肌糖原。糖原合成受到糖原合成酶的調節(jié)。Shulman等[28]發(fā)現(xiàn)，與正常人相比，T2DM患者的糖原合成速率要低約57%。糖原合成酶活性下降是T2DM患者骨骼肌中最早出現(xiàn)的癥狀之一[29]。骨骼肌中胰島素介導的葡萄糖攝取減少幾乎全部是由糖原合成酶活性下降導致的[30]。

抗阻運動能增加T2DM患者骨骼肌中的糖原合成。6周的抗阻運動后，骨骼肌中的糖原含量、糖原合成蛋白含量和糖原合成酶活性都會明顯增加[26]。Castaneda等[31]在其研究中也發(fā)現(xiàn)，16周的抗阻運動（3次/周）能夠使肌糖原含量增加約32%，而同時對照組的肌糖原含量卻有顯著的下降。

但關于該問題的研究結果并不一致。Praet等[32]發(fā)現(xiàn)，10周（3次/周）的抗阻運動后，T2DM病人的骨骼肌糖原含量并沒有顯著變化，但是患者的空腹葡萄糖水平和對外源性胰島素的需要量減少了。

2.3 抗阻運動改善線粒體功能

線粒體功能損傷與胰島素抵抗一樣都發(fā)生在T2DM的早期。Morino等[33]發(fā)現(xiàn)，T2DM患者的后代中那些患有胰島素抵抗的人，其肌肉中線粒體密度與健康人相比低38%。Kelley等[34]不僅發(fā)現(xiàn)T2DM患者線粒體的超微結構與健康人不同，而且骨骼肌線粒體的電子傳遞也明顯減少。所以，T2DM患者骨骼肌的氧化能力會有所降低。

關于老年人的研究表明，抗阻運動能夠改善其線粒體的功能[35]。Sparks等[36]比較了9個月的有氧運動、抗阻運動及以上兩種運動結合對骨骼肌代謝功能的影響，通過肌肉活檢進行線粒體含量和功能的檢測后發(fā)現(xiàn)，兩種運動結合對2型糖尿病患者肌肉功能的改善最為顯著。

2.4 抗阻運動與脂質積聚

T2DM患者肌肉內甘油三酯含量會有所增加，胰島素抵抗與肌肉內的脂質積聚相關[37]，這種積聚可能與線粒體功能受損和餐后骨骼肌對脂質攝取增加有關。Kelley[38]發(fā)現(xiàn)，T2DM患者不僅餐后對脂肪酸的攝取要高于對照組，其脂肪氧化能力也有所降低。

脂質可能積聚在骨骼肌細胞內或者細胞間，而肌細胞內脂質的增加是T2DM患者的前期癥狀之一，所以，這種積聚可能是胰島素抵抗的早期癥狀[39]。采用組織化學技術可以明顯地觀察到T2DM患者骨骼肌中脂質的增加，在正常人中，肌細胞內大約有1.5%的面積被脂滴占據，而T2DM患者中有3%～4%的面積被占據[37]。而且，正常人和T2DM患者肌細胞中脂滴的位置也是不同的，T2DM患者的脂滴更傾向于分布在細胞的中心[40]。這些都會導致肌細胞代謝的損傷。

關于抗阻運動對T2DM患者肌肉中脂質含量影響的研究并不多。Ku等[41]對比了12周的抗阻運動和有氧運動對T2DM女性患者肌肉中脂質的影響，但結果發(fā)現(xiàn)，兩種運動后肌肉中脂質含量都沒有發(fā)生明顯的變化。Praet等[32]在其研究中也未發(fā)現(xiàn)10周的抗阻運動能夠改變肌細胞中的脂質含量。

抗阻運動對其他人群肌肉中脂質的研究也不多見，Mueller等[42]在對老年人的研究中發(fā)現(xiàn)，12周（2次/周）的離心抗阻運動后其肌細胞內的脂質含量有所降低，但常規(guī)的抗阻運動后并沒有顯著變化。這提示我們，抗阻運動對T2DM患者肌細胞脂質的影響可能也存在著運動類型之間的差異，今后的研究可能應該著重于不同類型的抗阻運動對肌細胞脂質的影響。

3 抗阻運動改善T2DM患者的心理健康

糖尿病及其并發(fā)癥使患者的生活質量受到很大影響，也嚴重影響了患者的心理健康，抑郁癥在糖尿病患者中就較為高發(fā)。研究顯示，抗阻運動能夠改善T2DM高危個人或患者的抑郁癥狀，促進其心理健康，提高其生活質量。

Cindy[43]等對比了8周的漸進抗阻運動和有氧運動對T2DM中年患者的影響，發(fā)現(xiàn)，兩種運動后一般的健康和活力指標都有明顯改善，同時，漸進抗阻運動還能夠改善T2DM患者的身體功能和心理健康狀態(tài)，而有氧運動卻不能。12周漸進抗阻運動[44]和16周大強度漸進性抗阻運動[45]分別能減輕T2DM患者的知覺壓力、抑郁或者改善T2DM老年人的心理健康狀態(tài)。Reid等[46]讓T2DM患者進行22周的有氧運動或抗阻運動或聯(lián)合運動后，完成關于健康狀況的兩份問卷調查，自行報告健康改善狀況，結果發(fā)現(xiàn)，抗阻運動或者兩者結合的運動在改善心理健康方面的效果要優(yōu)于有氧運動。針對代謝綜合癥和T2DM的高危及低危人群的研究也發(fā)現(xiàn)，10周低-中等強度或者中-大強度的抗阻運動后，該人群的抑郁情緒得到明顯改善[47]。

抗阻運動除了上述對T2DM患者的作用外，還能夠通過降低靜息血壓、降低低密度脂蛋白膽固醇和甘油三酯、增加高密度脂蛋白膽固醇來提高心血管健康；還能夠促進骨骼健康，使骨密度增加1%～3%；減輕腰背痛，減輕關節(jié)炎和纖維肌痛引起的不適；延緩骨骼肌的衰減（sarcopenia）?？棺柽\動在改善身體成分、肥胖防治、保持運動能力、提高生活質量等方面都有顯著作用[48]。所以，鑒于抗阻運動對T2DM及身體其他系統(tǒng)的多種積極作用，應該將其納入T2DM患者的運動治療體系中。

4 抗阻運動特征研究

雖然抗阻運動已經被很多組織納入對T2DM患者的運動指南中，但抗阻運動的不同頻率、強度、方式等對T2DM患者影響差異方面的研究并不多。

健康成人抗阻運動的頻率一般為每周2～3次，且兩次運動間隔1～2 d，在針對T2DM患者的研究中，也大都采用這樣的頻率[15,49,50]。

有研究發(fā)現(xiàn)[51]，抗阻運動對胰島素敏感性和血糖的改善效果與抗阻運動的量和強度之間存在量效關系，大強度（85%1RM）多重復組的抗阻運動比中等強度（65%1RM）運動的作用效果要好。但M oreira等[52]在其研究中也指出，急性低強度（23%1RM)和中等強度（43%1RM）抗阻運動在降低T2DM患者的血糖方面均有效果，但低強度抗阻運動的心血管-代謝和自我感覺壓力都較小，更容易堅持和實現(xiàn)。

Hansen等[49]比較了最大抗阻運動（3次/周，5組/次，3～4重復/組，60%～85%1RM)和耐力抗阻運動（3次/周，3組/次，12～15重復/組，45%～65%1RM)對有T2DM風險的超重個體的胰島素水平和葡萄糖耐受的影響，結果發(fā)現(xiàn)，兩種運動都可以減輕其胰島素抵抗，最大抗阻運動在增加葡萄糖攝取能力（肌肉）方面更有效，耐力抗阻運動在改善胰島素敏感性方面效果更好，兩種抗阻運動都可以作為T2DM風險病人的干預措施。Egger等[50]在比較不同類型抗阻運動效果的研究中也得出了類似的結果。

所以，抗阻運動的頻率、強度、方式的差異可能會導致對T2DM患者健康狀況改善效果上的差異，這也應該是我們今后的研究方向之一。

5 聯(lián)合運動（有氧運動加抗阻運動）與T2DM

抗阻運動、有氧運動對T2DM的防治均有作用，但兩者聯(lián)合是否會起到疊加的效果呢？

Sigal[53]在對2 151名39～70歲的T2DM患者進行了22周（3次/周）不同形式的運動干預后發(fā)現(xiàn)，單獨的有氧運動和抗阻運動都能改善T2DM患者的HbA1c，但效果都比兩者聯(lián)合的運動要差。Behrens[54]的研究也得出了同樣的結果。Yavari等[55]在其研究中對比了有氧運動、抗阻運動、兩者聯(lián)合對T2DM患者血糖控制、心血管危險因素和身體成分的影響發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合運動的效果優(yōu)于單種運動模式。

在眾多研究中，Umpierre等[56]在1980年1月到2011年2月間，通過有關不同運動形式，對T2DM患者HbA1c影響的研究進行了較為全面的元分析，該分析共納入47個隨機對照研究，涉及受試者8 538人。分析后發(fā)現(xiàn)，總體來講，運動訓練可以導致HbA1c水平降低0.67%（95%CI, -0.84%～-0.49%)，單純的抗阻運動可以使HbA1c水平降低0.57%（95%CI,-1.14%～-0.01%)，雖然高于有氧和抗阻運動兩者聯(lián)合的降低HbA1c的效果（0.51%；95%CI,-0.79%～-0.23%)，卻低于有氧運動對HbA1c的降低效果（0.73%；95%CI, -1.06%～-0.40%)。但新近發(fā)表的一篇研究對2011年到2014年5月間的相關研究進行元分析后發(fā)現(xiàn)，有氧和抗阻聯(lián)合的運動對HbA1c的降低效果優(yōu)于單種運動形式[57]。

綜上所述，只有將有氧和抗阻運動相結合的長期訓練才能夠對T2DM患者的心血管疾病危險因素、發(fā)病率、死亡率等產生積極影響[58]，才能明顯改善T2DM患者的HbA1c水平[59]。

國內外的多家糖尿病防治機構或組織均已把抗阻運動納入其運動防治體系中。ACSM（American College of Sports Medicine，美國運動醫(yī)學學會）和ADA(American Diabetes Association,美國糖尿病協(xié)會)在其聯(lián)合發(fā)布的指南中[60]指出，除了進行有氧運動外，每周應至少進行2～3天中等強度至大強度的抗阻運動。《中國2型糖尿病防治指南（2010年版）》中提出，除有氧運動外，每周最好進行2次阻力性肌肉運動，訓練時阻力為輕或中度,聯(lián)合進行抗阻運動和有氧運動可獲得更大程度的代謝改善[61]。澳大利亞的運動和體育科學學會（Exercise and Sport Science Australia，ESSA）推薦T2DM患者或糖尿病前期患者每周至少進行210m in的中等強度運動或125 min大強度運動，其中就包括2次或者2次以上的抗阻運動(2～4組，8～10次/組)[62]。澳大利亞還有一個針對T2DM患者的“Lift for life”項目，專門推廣以社區(qū)為主的抗阻運動，對該項目的研究發(fā)現(xiàn)，社區(qū)為主的抗阻運動對T2DM成年人或有T2DM風險成年人有良好的影響，可以降低腰圍、減輕中心性肥胖、改善身體功能[63]。

6 結論及展望

抗阻運動對T2DM的預防和治療有非常重要的作用。最理想的防治T2DM和獲得多種運動益處的方式是將抗阻運動與有氧運動相結合。但對于抗阻運動的運動方式、強度、頻率，以及如何與有氧運動有效結合等具體細節(jié)還需要更深入的研究和探索。

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（責任編輯：何聰）

Effect of Resistance Training on Type 2 Diabetes Mellitus and Related Mechanism

WANG Jing,LIU Xin,WANG Jingjing
（ShanghaiResearch Institute of Sports Science,200030,China）

Diabetesmellitus has been increasing rapidly all around the world in recent years.It has become one of the serious public health problems.Exercise therapy is one of the important methods of preventing and controlling diabetes.A lthough aerobic exercise is w idely accepted,the potential of resistance exercise has not been recognized.The purpose of this paper is to provide a scientific and comprehensive exercise treatment option for treating T2DM by examining the role of resistance exercise in blood sugar control,insulin resistance,muscle glycogen synthesis,mitochondrial function,lipid accumulation,psychology and the related mechanism.

resistanceexercise;type2 diabetesmellitus;glycemic control;skeletalmuscle;psychologicalhealth

G804.4

A

1006-1207（2015）04-0070-05

2015-05-25

上海市科學技術委員會研發(fā)平臺專項課題（12DZ2294400）。

王靜，女，助理研究員，博士。主要研究方向：國民體質健康。

上海體育科學研究所，上海200030