崔新雯，李麗鳳，楊星雅，徐建方*

（1.國(guó)家體育總局體育科學(xué)研究所，北京 100061；2.北京體育大學(xué) 運(yùn)動(dòng)與體質(zhì)健康教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100084）

2型糖尿病（type 2 diabetes，T2D）是當(dāng)前嚴(yán)重危害人類健康的慢性疾病之一。根據(jù)2013年全國(guó)大樣本流行病學(xué)調(diào)查報(bào)告，我國(guó)成人糖尿病患病率已達(dá)到10.9%，并具有年輕化趨勢(shì)（Wang et al.，2017）。T2D的防控刻不容緩。

運(yùn)動(dòng)被視為預(yù)防T2D及其健康管理的有效干預(yù)方法（Colberg et al.，2016；Umpierre et al.，2011）。近年來(lái)，有關(guān)高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)（high intensity interval training，HIIT）的研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的中等強(qiáng)度持續(xù)有氧運(yùn)動(dòng)（moderate inten?sity continuous training，MICT）相比，HIIT在改善心血管健康（Costa et al.，2018）、骨骼肌重塑（Cui et al.，2019）、血糖調(diào)節(jié)（Helge et al.，2019；Wormgoor et al.，2018）等方面產(chǎn)生了相似甚至更優(yōu)的效果。HIIT受到了眾多學(xué)者的關(guān)注。

規(guī)律運(yùn)動(dòng)對(duì)T2D的防治意義重大，急性運(yùn)動(dòng)對(duì)經(jīng)常靜坐少動(dòng)的T2D患者的血糖調(diào)節(jié)也有影響。有研究發(fā)現(xiàn)，一次急性MICT可以有效降低T2D患者餐后血糖水平（Colberg et al.，2010；Larsen et al.，1997；Santiago et al.，2018）。另有研究指出，急性HIIT對(duì)于降低餐后血糖的效果更好（Karstoft et al.，2014；Mendes et al.，2019）。此外，有研究強(qiáng)調(diào)，血糖的變化程度由運(yùn)動(dòng)時(shí)的總能量消耗決定，與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度無(wú)關(guān)（Larsen et al.，1999；Terada et al.，2016；Wormgoor et al.，2018）。而急性運(yùn)動(dòng)對(duì)餐后胰島素的影響鮮有報(bào)道。因此，急性HIIT與MICT對(duì)T2D患者餐后血糖及胰島素的影響有待進(jìn)一步研究。

臨床研究發(fā)現(xiàn)，慢性低水平的炎癥狀態(tài)促進(jìn)了T2D的發(fā)生發(fā)展（Donath et al.，2011；Prattichizzo et al.，2018），而規(guī)律運(yùn)動(dòng)可以顯著抑制血清TNF-α和IL-6的升高，保護(hù)機(jī)體免受炎癥因子誘導(dǎo)的胰島素抵抗的影響（陳謹(jǐn)，2020；肖全紅，2011；Chen et al.，2020）。此外，有研究發(fā)現(xiàn)，急性運(yùn)動(dòng)可以降低健康受試者運(yùn)動(dòng)后1 h的血漿TNF-α水平（Durrer et al.，2017），但該結(jié)果是否適用于T2D患者尚不明了。本研究將對(duì)比急性HIIT和MICT對(duì)30～50歲男性T2D患者餐后血糖和炎癥因子水平的影響。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

本研究共招募了18名T2D患者，納入標(biāo)準(zhǔn)：男性，30～50歲，病程0.5～5年（表1）。排除標(biāo)準(zhǔn)：1）其他類型的糖尿病患者；2）空腹血糖＞11.1 mmol／L，HbA1c＞8.0%，BMI＞28或＜18.5 kg/m；3）存在心血管疾病及風(fēng)險(xiǎn)者；4）肝功能、甲狀腺功能、肌酸激酶異常者；5）胰島素使用者；6）吸煙者；7）各種運(yùn)動(dòng)禁忌癥患者；8）實(shí)驗(yàn)前3個(gè)月內(nèi)參加其他實(shí)驗(yàn)者；9）實(shí)驗(yàn)前6個(gè)月內(nèi)進(jìn)行了規(guī)律的體育運(yùn)動(dòng)者。排除不符合條件的4人后，共14名受試者被納入本研究。所有人自愿簽署《知情同意書》，填寫《基本情況問(wèn)卷調(diào)查表》《運(yùn)動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)篩查（PARQ問(wèn)卷）》和《運(yùn)動(dòng)測(cè)試的禁忌癥排查表》。本研究通過(guò)了倫理委員會(huì)審查。

表1 受試者特征Table 1 Participants’Characteristics n=14

1.2 研究方法

受試者首先進(jìn)行基線測(cè)試，包括血液、生理和形態(tài)指標(biāo)的檢測(cè)以及運(yùn)動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)。10天后，進(jìn)行HIIT，MICT和安靜對(duì)照3次交叉隨機(jī)自身對(duì)照試驗(yàn)。每次干預(yù)均在早餐后1 h進(jìn)行，每次干預(yù)間隔10天。試驗(yàn)的隨機(jī)化是通過(guò)讓受試者隨機(jī)選擇并打開(kāi)不透明的密封信封實(shí)現(xiàn)的，每個(gè)信封內(nèi)僅包含一種干預(yù)方式。整個(gè)研究期間，要求受試者保持原有的生活活動(dòng)（飲食、用藥、身體活動(dòng)保持不變），在每個(gè)干預(yù)日當(dāng)天和干預(yù)日前一晚，攝入相同的早餐和晚餐（由研究人員提供）。干預(yù)日前24 h內(nèi)不能飲酒、含咖啡因飲料和劇烈運(yùn)動(dòng)。

1.3 測(cè)試方法

1.3.1 血液指標(biāo)測(cè)試

基線測(cè)試時(shí)，受試者進(jìn)行空腹肘前靜脈取血，檢測(cè)空腹葡萄糖、胰島素、糖化血紅蛋白、游離脂肪酸、TNF-α和IL-6水平等。在3次隨機(jī)運(yùn)動(dòng)干預(yù)實(shí)驗(yàn)中，受試者分別在運(yùn)動(dòng)前（早餐后1 h），運(yùn)動(dòng)后即刻（早餐后1.5 h）和運(yùn)動(dòng)后1 h（早餐后2.5 h）測(cè)試靜脈血血糖、胰島素、TNF-α和IL-6的水平。所有測(cè)試方法均按照說(shuō)明書進(jìn)行，其中，血糖測(cè)試采用己糖激酶法，糖化血紅蛋白采用散射比濁法，胰島素采用電化學(xué)發(fā)光法，IL-6和TNF-α采用化學(xué)發(fā)光法。所有樣品進(jìn)行雙樣本復(fù)查。

1.3.2 形態(tài)指標(biāo)測(cè)試

測(cè)試受試者的身高和體重，并計(jì)算身體質(zhì)量指數(shù)（body mass index，BMI），即體質(zhì)量（kg）/身高（m）。

1.3.3 運(yùn)動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)

采用Cortex MetaLyzer 3B氣體代謝分析儀和Polar心率遙測(cè)儀分別測(cè)試最大攝氧量（V˙O）和最大心率（HR），每30 s進(jìn)行一次數(shù)據(jù)采集。每次測(cè)試前按要求進(jìn)行系統(tǒng)校準(zhǔn)。運(yùn)動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)以功率自行車為運(yùn)動(dòng)方式，起始負(fù)荷為0 W，之后每2 min增加25 W，轉(zhuǎn)速為60 r/min，直至力竭。V˙O的判定標(biāo)準(zhǔn)為：1）HR≥100% HRHR=220-年齡）；2）呼吸交換率（respiratory exchange ratio，RER）＞1.10；3）受試者已盡最大能力，無(wú)法再維持預(yù)定轉(zhuǎn)速（Howley et al.，1995；Karstoft et al.，2014；Winding et al.，2018）。同時(shí)采用Borg量表（6-20）（Borg，1982）記錄主觀疲勞感覺(jué)（rate of perceived exertion，RPE）。

1.4 干預(yù)方法

所有干預(yù)實(shí)驗(yàn)在專業(yè)人員的監(jiān)督和指導(dǎo)下開(kāi)展?；谖墨I(xiàn)研究（Francois et al.，2017；Gillen et al.，2012；Larsen et al.，2019）和本研究的預(yù)實(shí)驗(yàn)，確定HIIT和MICT的運(yùn)動(dòng)方案。HIIT運(yùn)動(dòng)方案：以90%V˙O強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)7組×1 min/組，以 30%V˙O強(qiáng)度運(yùn)動(dòng) 7 組×2 min/組，以 60%V˙O強(qiáng)度熱身 4 min，以 40%V˙O強(qiáng)度恢復(fù) 5 min。MICT 運(yùn)動(dòng)方案：以50%V˙O強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動(dòng)30 min。運(yùn)動(dòng)干預(yù)采用功率自行車的運(yùn)動(dòng)方式，蹬踏節(jié)奏為60 r/min。CON組受試者在功率自行車上靜坐30 min。采用Cortex MetaLyzer 3B氣體代謝分析儀和Polar心率遙測(cè)儀獲取每30 s的氣體交換和心率數(shù)據(jù)，不同干預(yù)時(shí)30 min總能量消耗量（kcal）的計(jì)算參考江崇民等（2011）的研究。采血時(shí)受試者在功率車上保持靜坐狀態(tài)。

1.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)

采用SPSS 19.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（±）表示。計(jì)算各指標(biāo)不同時(shí)間點(diǎn)相比干預(yù)前的變化量（干預(yù)后-干預(yù)前的安靜狀態(tài)），采用配對(duì)樣本檢驗(yàn)對(duì)兩種運(yùn)動(dòng)的總能量消耗進(jìn)行比較，采用雙因素重復(fù)測(cè)量方差分析（運(yùn)動(dòng)方式×?xí)r間）對(duì)不同干預(yù)方式下不同時(shí)間點(diǎn)的血糖、胰島素、TNF-α和IL-6濃度及變化量進(jìn)行比較。＜0.05表示組間差異顯著。

2 結(jié)果

本研究共有13名受試者完成全部實(shí)驗(yàn)。13名受試者在進(jìn)行HIIT和MICT時(shí)均無(wú)不良反應(yīng)，兩種運(yùn)動(dòng)的總能量消耗量（173.32±21.71 kcal vs 168.87±24.24 kcal）無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（＞0.05），但均顯著高于CON組（＜0.001）。

2.1 不同運(yùn)動(dòng)方式下血糖和胰島素的急性反應(yīng)

血糖和胰島素的濃度變化見(jiàn)表2。對(duì)比不同時(shí)間下不同干預(yù)方式導(dǎo)致的血糖濃度變化發(fā)現(xiàn)，存在運(yùn)動(dòng)方式×?xí)r間的交互作用（=6.600，=0.014）。運(yùn)動(dòng)后即刻，與CON組相比，MICT（-2.49±1.76 mmol/L vs 0.32±1.13 mmol/L，＜0.001）和HIIT（-3.60±1.41 mmol/L vs 0.32±1.13 mmol/L，＜0.001）使血糖濃度明顯降低，且相比MICT，HIIT使血糖濃度降低地更多（＜0.01，圖1A）。運(yùn)動(dòng)后1 h，MICT使血糖濃度的降低仍明顯多于CON（-2.45±2.12 mmol/L vs-0.51±1.69 mmol/L，＜0.01，圖1A），HIIT使血糖濃度的降低僅有多于CON組的趨勢(shì)，無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（-2.38±2.12 mmol/L vs-0.51±1.69 mmol/L，=0.061，圖1A）。同時(shí)，相比運(yùn)動(dòng)后1 h，HIIT使運(yùn)動(dòng)后即刻血糖降低地更多（＜0.05，圖1A）。

表2 靜脈血血糖、胰島素、TNF-α和IL-6的濃度Table 2 Glucose，Insulin，TNF-α and IL-6 Levels

圖1 不同運(yùn)動(dòng)方式下靜脈血糖（A）、胰島素（B）、TNF-α（C）和IL-6（D）的變化Figure 1.The Changes of Glucose（A），Insulin（B），TNF-α（C）and IL-6（D）under Different Interventions

胰島素的變化存在干預(yù)方式主效應(yīng)（F=8.576，P=0.007）。與CON組相比，HIIT組（P＜0.01）和MICT組（P＜0.01）的胰島素降低量顯著增加，但HIIT和MICT之間無(wú)顯著差異（P＞0.05）。

2.2 不同運(yùn)動(dòng)方式下TNF-α和IL-6的急性反應(yīng)

TNF-α和IL-6的變化情況見(jiàn)表2。對(duì)比不同時(shí)間下不同干預(yù)方式導(dǎo)致的TNF-α濃度變化發(fā)現(xiàn)，存在運(yùn)動(dòng)方式×?xí)r間的交互作用（F=16.675，P＜0.001）。運(yùn)動(dòng)后即刻，與 CON 組相比，MICT（1.10±1.06 pg/mL vs-0.12±0.37 pg/mL，P＜0.01）和 HIIT（1.28±0.82 pg/mL vs-0.12±0.37 pg/mL，P＜0.001）使 TNF-α濃度明顯提高，且 HIIT（P＜0.001）和 MICT（P＜0.01）在運(yùn)動(dòng)后即刻的TNF-α濃度均比運(yùn)動(dòng)前顯著增加（圖1C）。在運(yùn)動(dòng)后1 h，相比運(yùn)動(dòng)后即刻，兩種運(yùn)動(dòng)方式使TNF-α濃度顯著下降（P＜0.001），但此時(shí)兩種運(yùn)動(dòng)方式與CON之間的TNF-α濃度變化量無(wú)顯著差異（P＞0.05，圖1C）。

不同時(shí)間下不同運(yùn)動(dòng)對(duì)IL-6濃度的變化沒(méi)有產(chǎn)生明顯的影響（P＞0.05，圖1D）。

3 分析與討論

3.1 急性HIIT和MICT對(duì)血糖、胰島素水平的影響

以往的研究（Larsen et al.，1997，1999；Gillen et al.，2012）發(fā)現(xiàn)，急性運(yùn)動(dòng)可有效減輕T2D患者的餐后高血糖和高胰島素血癥癥狀。本研究也同樣觀測(cè)到餐后HIIT和MICT使T2D患者的血糖、胰島素水平顯著下降。研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)后即刻，HIIT產(chǎn)生的降糖效應(yīng)明顯大于MICT，體現(xiàn)出HIIT這種高-低強(qiáng)度的間歇運(yùn)動(dòng)的降糖優(yōu)勢(shì)，但該優(yōu)勢(shì)并未在運(yùn)動(dòng)后的恢復(fù)期持續(xù)下去，即運(yùn)動(dòng)后1 h，HIIT組血糖濃度相對(duì)運(yùn)動(dòng)后即刻有所回升，這對(duì)于避免低血糖的發(fā)生有一定意義。在運(yùn)動(dòng)后的恢復(fù)期，兩種運(yùn)動(dòng)的血糖降低量均大于CON組，使血糖保持在了較低水平。

胰島素是機(jī)體唯一的降糖激素，而T2D患者卻遭受胰島素抵抗和胰島素分泌不足的影響（Stumvoll et al.，2005）。本研究發(fā)現(xiàn)，HIIT和MICT引起了胰島素水平的下降，與以往的研究相一致（Larsen et al.，1997），推測(cè)這與血糖濃度降低和交感神經(jīng)活動(dòng)增加有一定關(guān)系。本研究未觀測(cè)到兩種急性運(yùn)動(dòng)對(duì)胰島素水平影響的差異，因而高強(qiáng)度間歇的運(yùn)動(dòng)方式可能不是影響T2D患者胰島素變化的決定性因素。

3.2 急性HIIT和MICT對(duì)TNF-α和IL-6的影響

研究發(fā)現(xiàn)，TNF-α是外周胰島素抵抗的關(guān)鍵分子（Pedersen，2017；Plomgaard et al.，2005），可以直接損害外周胰島素刺激的葡萄糖攝取，破壞糖穩(wěn)態(tài)，而規(guī)律運(yùn)動(dòng)可以降低炎癥因子（C反應(yīng)蛋白、IL-6、TNF-α）的水平，緩解T2D患者的慢性炎癥狀態(tài)（Chen et al.，2020；De Lemos et al.，2012）。本研究發(fā)現(xiàn)，單次、急性HIIT和MICT使TNF-α出現(xiàn)先增高后降低的波動(dòng)，TNF-α水平在運(yùn)動(dòng)后1 h恢復(fù)至運(yùn)動(dòng)前水平。但Durrer（2017）等的研究發(fā)現(xiàn)，急性HIIT并沒(méi)有使TNF-α濃度明顯提高，只是使TNF-α濃度在運(yùn)動(dòng)后1 h顯著降低。造成這種不一致的原因可能與受試者的年齡（45歲中青年vs 57歲中老年）、性別（男性vs男性＋女性）、BMI水平（超重vs肥胖）及運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷（無(wú)vs有）有關(guān)。此外，在本研究中，TNF-α濃度的波動(dòng)范圍為5.21±1.54 pg/mL～7.03±1.66 pg/mL，遠(yuǎn)低于其他學(xué)者（張華等，2015）對(duì)我國(guó)T2D患者TNF-α水平（26.52±8.57 pg/mL）的報(bào)道，該研究對(duì)象為中老年T2D患者，而本研究對(duì)象為中青年T2D患者，且無(wú)并發(fā)癥。推測(cè)T2D患者血清TNF-α水平可能與年齡和疾病狀態(tài)（是否有T2D并發(fā)癥）有關(guān)。本研究中HIIT和MICT急性運(yùn)動(dòng)后即刻TNF-α增加，很可能是由于機(jī)體產(chǎn)生了較高水平的應(yīng)激反應(yīng)，而急性運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的炎癥應(yīng)答反應(yīng)是機(jī)體最重要的防御機(jī)制之一。但是，TNF-α水平的增高并沒(méi)有持續(xù)，在運(yùn)動(dòng)后1 h TNF-α水平恢復(fù)至干預(yù)前，并未產(chǎn)生持續(xù)的炎癥反應(yīng)，這對(duì)于機(jī)體也是種保護(hù)效應(yīng)。此外，研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期規(guī)律運(yùn)動(dòng)可以降低T2D患者的炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激（Chen et al.，2020），使機(jī)體產(chǎn)生良好的適應(yīng)，可見(jiàn)T2D患者長(zhǎng)期規(guī)律運(yùn)動(dòng)的必要性。

研究發(fā)現(xiàn)，急性運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)增加IL-6來(lái)抑制TNF-α的增加，并改善外周胰島素敏感性（Pedersen，2017）。此外，運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，IL-6的反應(yīng)程度越明顯。而本研究對(duì)象是T2D患者，數(shù)據(jù)顯示，HIIT和MICT急性運(yùn)動(dòng)并沒(méi)有使IL-6明顯改變，TNF-α也并未受到抑制，這可能是由于本研究的運(yùn)動(dòng)時(shí)間（30 min）不足以引起IL-6濃度的改變。

上述結(jié)果提示，運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的TNF-α和IL-6的改變不依賴于持續(xù)或者間歇的運(yùn)動(dòng)方式。運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)餐后血糖改善和炎癥因子反應(yīng)的分子機(jī)制有待進(jìn)一步探索（Li et al.，2019）。雖然相比MICT，HIIT在運(yùn)動(dòng)后即刻具有更好的降糖效果，但二者對(duì)T2D患者餐后胰島素和TNF-α的影響效果相似，因此T2D患者可以根據(jù)個(gè)人喜好和意愿，進(jìn)行HIIT或者M(jìn)ICT的選擇。HIIT最好在專業(yè)人士的指導(dǎo)和監(jiān)督下練習(xí)，并準(zhǔn)備積極的運(yùn)動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)防范措施。

4 結(jié)論

急性HIIT和MICT均可以降低30～50歲男性T2D患者餐后靜脈血血糖和胰島素水平，并短暫提高炎癥因子TNF-α的水平；相比MICT，HIIT在運(yùn)動(dòng)后即刻具有更好的降糖效果。