澄清醫護管理雜誌 CHENG CHING MEDICAL JOURNAL 第二型糖尿病和其他疾病所帶來的氧化壓力和炎症 人體的防禦系統可清除適當程度的自由基, 並轉換成無害的水 這些防禦系統是過氧化物歧化 酶 過氧化氫酶 麩氨基硫過氧化酶和麩胺基硫還 原酶 氧化壓力指標主要是從氧自由基的最終產物 來

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1 綜合論述 太極運動對第二型糖尿病患氧化壓力的影響 陳世爵1 賴金蓮2 孫國丁3 李孟智4 5 6 林蕙英2 澄清綜合醫院 新陳代謝科1 醫務行政部2 中國醫藥大學 臨床醫學研究所3 衛生福利部臺中醫院 家庭醫學科4 中山醫學大學 醫學研究所5 國立台中科技大學 老人服務事業管理系6 摘要 第二型糖尿病的症狀複雜 通常伴隨高胰島素 抗性 氧化壓力和炎症狀態 除了不良飲食習慣 外 運動不足或是不運動也是糖尿病症控制不佳的 主要原因 此外 運動不足會導致氧化壓力過高 不利於血糖和血壓的日常控制 不同的運動形態和 強度 對糖尿病控制有不同的效果 對於代謝和身 體的機能 有氧訓練或是有氧加肌力訓練的改善效 果較佳 先前多項研究證實 太極運動可兼顧耐力 訓練和肌力訓練 有些研究也提到 相較於控制 組 太極運動治療具有較佳的抗氧化和抗炎症效 果 因此 太極運動或許是最適合第二型糖尿病患 的運動項目之一 背景 近二十年來 由於生活型態大多維持坐姿 再 加上豐盛的飲食 使得肥胖 代謝症候群和第二型 糖尿病的盛行率大大增加 先前數項研究證實 運 動程度過低會導致內臟脂肪堆積 因而引發氧化 壓力和炎症級聯反應 是第二型糖尿病及其併發症 形成的重要原因[1] 充分的營養並不足以提升良好 的健康 規律的運動更重要 因為運動對整體健康 的好處更大 運動不足的情況下 通常會增加罹患 氧化壓力和炎症相關疾病 例如第二型糖尿病 的 風險[2] 太極與太極運動定義 所謂太極即是闡明宇宙從無極而太極 以至 萬物化生的過程 易經繫辭 是故易有太極 是 生兩儀 其中的太極即為天地未開 混沌未分陰 陽之前的狀態 兩儀即為太極的陰 陽二儀 繫辭 傳又說 兩儀生四象 四象生八卦 其意指浩瀚 宇宙間的一切事物和現象都包含著陰和陽 以及 表與裡的兩面 人生之理 以陰陽二氣長養百骸 經絡 骨肉 腹背 五臟 六腑 乃至七損八益 一 身之內 莫不合陰陽之理 這一理論建立至今凡兩 三千年 仍在為人們描述萬象 太極拳是在傳統養 生法 導引術 和 吐納術 的基礎上發展起來的 獨特運動 太極拳 來源不可考 有說是明末張 關鍵詞 太極 運動 氧化壓力 第二型糖尿病 三丰或清末陳家溝等等 一般認為此運動能使 呼吸自然 細長 慢均 由於速度緩慢 動作柔和 通訊作者 李孟智 通訊地址 台中市西區三民路一段199號 衛生福利部臺中醫院 電話 從而使人體的微循環得以擴張而改善血及細胞間 物質和能量的交換 現階段的太極運動 多指的是 太極拳健身運動 受理日期 2014年6月 修訂日期 2014年9月 接受刊載 2014年9月 39 Vol. 10 No.4 Oct 第十卷 第四期 二 一四 十月

2 澄清醫護管理雜誌 CHENG CHING MEDICAL JOURNAL 第二型糖尿病和其他疾病所帶來的氧化壓力和炎症 人體的防禦系統可清除適當程度的自由基, 並轉換成無害的水 這些防禦系統是過氧化物歧化 酶 過氧化氫酶 麩氨基硫過氧化酶和麩胺基硫還 原酶 氧化壓力指標主要是從氧自由基的最終產物 來測量的, 例如脂質過氧化物 : 丙二醛, 或者是從過 氧化物歧化酶 肌酸激酶和乳酸去氫酶來測量的 由於年紀增長 環境汙染 等因素, 清除自由基對 於糖尿病患來說或許會更為困難, 進而導致老化 心血管疾病 癌症 關節炎 等等病症 從幾項疾病 的研究中有越來越多的證據顯示, 糖尿病 肥胖 癌症 心血管疾病 炎症 局部缺血 阻塞型睡眠呼 吸中止症 神經退化疾病 高血壓和老化, 都和氧化 壓力有關 [3,4] 細胞的麩氨基硫過氧化酶在細胞對 抗氧化壓力上扮演重要角色 小鼠若是缺失細胞麩 氨基硫過氧化酶, 會導致內皮細胞功能缺陷, 並且 會有顯著的血管和心臟結構異常 [5-7] 適當的血糖 控制, 可使得高血糖和低血糖的情況都減少, 再加 上適當治療異常血脂症 高血壓 腎功能障礙和肥 胖 ( 這些狀況都和氧化自由基的過量產生有關 ), 可 消除氧化壓力, 因而減少糖尿病的微血管和大血管 併發症 [8] 運動和第二型糖尿病 糖尿病患運動能力的衰退會惡化其生理限制, 例如肌肉強度 柔軟度 平衡能力和心血管功能的衰 減, 有時還會涉及憂鬱症 [9] 定期運動的好處 包括預防心血管事故 預防殘障 預防認知受損 和預防情緒障礙 對於年老的糖尿病患, 定期從事肌 力訓練可改善身體機能, 降低跌倒的風險 [10] 有研究一小群第二型糖尿病患從事伸展運動 過後, 頸動脈順應性顯著增加 (23%), 這可能是因 為頸動脈脈搏壓降低所引起的 [11] 只有在長期且定期從事中等強度的體能運動的 情況下, 可以增加內皮細胞一氧化氮合成酶的數量和 活性, 進而增加第二型糖尿病患血脈中的一氧化氮合 成, 不過這種效果在訓練停止後就會遞減 [12] 耐力訓練和接近大強度的阻力訓練, 或兩者一 起進行, 很適合長期狀況下, 用以改善第二型糖尿病 患的抗氧化和抗炎症機能, 進而保存內皮細胞的功 能 [13] 一項研究則發現, 對於肥胖或過重的第二型 糖尿病患, 施以三個月的耐力訓練計畫 ( 一周三次, 75% 最大心跳速率的自行車運動 ), 觀察其紅血球 的 PRDX1 和 PRDX2 含量, 結果是 PRDX2 在休息時顯著 增加 (+96%, P </= 0.05), 過氧化物還原蛋白系統的 向上調控或許有助於抵消第二型糖尿病患紅血球中 的自由基 [14] 另一項研究也顯示, 橫隔膜呼吸法類似瑜珈及 氣功, 是一種有效降低氧化壓力的治療方法, 可整合 到標準醫療照護程序中作為追加療法, 以改善第二型 糖尿病患的各項身體檢查指標和血糖數值 [15] 糖尿病患從事運動的缺點及如何預防或降低運動所造成的自由基 近來有些科學家主張, 自由基的產生與免疫能 力的減低, 和運動有密切的相關性 因此, 他們主張 過度的運動對健康有害 Li(1993) 的研究顯示, 有 氧運動一段時間後, 會大量產生自由基, 而老年人因 為清除自由基的效率很低, 所以會累積更多的自由基 [16] 此外, 研究也顯示, 激烈運動後, 肌酸激酶上升 的幅度很大 Fehrenbach 等人 (2003) 主張, 在激烈跑 步 離心運動和半程馬拉松後, 肌酸激酶會到達最高 程度 [17] 雖然體能活動有很多健康上的好處, 有些運動 並不適合也不推薦給老年人, 例如第二型糖尿病患 不適當的訓練負荷 ( 強度過高 衝擊過大 復原時間 太短 等 ) 會導致內源性抗氧化能力的衰退, 無法適 應急性或慢性的氧化壓力和炎症暴露 [18] 如果運動者想預防自由基所造成的傷害, 必須 做兩件事 : 選擇適當的運動, 以及補充一定數量的抗 氧化劑, 以增加清除自由基的能力 G r o u s s a r d 等人 ( ) 主張, 透過食用抗氧化劑 而使得血液中抗氧化劑數量維持在正常範圍內, 可保 護運動員免於因運動而產生的氧化壓力 [19] Huang (2002) 研究阻力訓練和補充維生素 E 對於男性血液 中的抗氧化酵素 丙二醛和肌酸激酶的影響, 結果和.40

3 綜合論述 Groussard 的研究結論相似 不過, 有研究顯示, 運動 訓練雖然會產生氧化壓力, 但對降低血脂肪有幫助, 這反而會降低心血管危害指標 另外, 也有研究認為 並沒有證據顯示維生素 E C 和魚油對於運動所造成 的氧化壓力和炎症會有減緩的效果 [20] 若是飲食中 抗氧化劑不足, 且運動量超負荷, 謹慎補充抗氧化劑 仍是有益的 從事運動時, 需適當服用抗氧化劑來改 善個體的抗氧化能力嗎? 或運動本身就可以降低氧 化壓力來延長壽命嗎? 這些議題都有待專家進一步 研究調查 太極運動的好處及運用在第二型糖尿病患身上, 太極運動的抗氧化和抗炎症作用 太極是一項古老的中國武術, 結合呼吸和旋轉 與多段式姿勢, 從一側平順行進到另一側, 動作緩慢 輕柔 這也是一種負重的運動, 可強化肌肉, 也相當 於是一種中等強度的有氧運動 [21] 太極訓練已證實 可增加功能性活動和柔軟度, 改善睡眠品質和生理 健康, 並且增進微循環功能 [22] 有二十二個綜合研究的結果顯示, 從事太極拳運 動後血壓降低 ( 減少的收縮壓為 3-32 毫米汞柱, 減少 的舒張壓為 2-18 毫米汞柱 ) 太極運動可降低血壓, 是一種實用的非藥物性方法, 可作為傳統高血壓管理 的附屬療法 [23] 先前小規模的一連串研究顯示, 因為打太極拳 是一種中等強度的運動, 所以可顯著降低氧化壓力和 氧化傷害 這項運動初期不會產生太多自由基, 持續 之後反而抗氧化酵素會提升, 促進有效清除人體中 過量的氧自由基 美國有個隨機控制的大規模研究計畫, 調查太 極拳運動對於患有慢性腎臟疾病的糖尿病患的腎臟 功能 心血管健康程度 炎症和氧化壓力的影響 結 果顯示, 患有慢性腎臟疾病的肥胖糖尿病患適合進行 太極拳運動, 可能有益於臨床治療 [2 4] 太極運動的施行是低度到中等強度的運動, 研 究的設計上非常注意太極動作中的呼吸速率 ( 每分鐘 六次呼吸或是每次呼吸十秒 ) 相較於正常的呼吸速 率 ( 每分鐘十五次呼吸 ), 這種緩慢的呼吸是和內在 的循環節奏同步, 可改善第二型糖尿病患者的心血管 和呼吸功能 [25] 呼吸和身體活動能影響自律神經系 統, 而自律神經系統會接著改變心跳節奏和血壓 這些研究結果的差異可能是來自受試族群的差異或是運動種類的差異 一項為期十二週的縱貫性研究結果顯示, 中等到低度強度的太極拳運動可增加中年和老年糖尿病患的抗氧化能力, 代表運動強度和試驗週期是適當的 [26] 因此能增加個體抗氧化能力所需要的周數時間仍不清楚, 得在未來的研究中繼續探討 在 2010 年時, 我們召募了一些來自糖尿病關懷協會的受試者, 這些受試者同時也都是肥胖且被診斷患有第二型糖尿病, 採用隨機分派及對照組研究模式 研究是在專家的全面監督管理下進行, 看太極運動是否有助於病患改善身體健康參數, 例如身體質量指數 脂肪分析資料 C 反應蛋白和丙二醛 為了預防任何可能因實驗過程而造成的傷害, 我們定期監控血糖 血壓 心跳速率 呼吸 體適能和不適症狀 最後, 研究結果證實, 對於第二型糖尿病患, 可每天定期進行簡單而溫和的太極運動, 即使體型肥胖也可以在三個月內達到適度減重 降低血脂肪及胰島素阻抗的作用 [27] 歐洲有一項橫斷面式研究, 結果發現, 相較於不運動的女性, 定期練習太極運動的停經前和停經後女性, 十二個月之後, 不運動受試者的正常 D N A 數量降低, 嚴重受損 DNA 的數量升高 定期的太極運動可刺激內源性抗氧化酵素的活性, 降低氧化傷害指標 [28] 墨西哥的研究結果顯示, 每日進行太極運動, 對健康的年長男性, 也有助於降低氧化壓力 而且比起步行, 太極運動可產生更有效的抗氧化效果 [29] 因為多效性 (pleiotropic effect) 的緣故, 太極運動可取代抗糖尿病藥物的使用, 或至少減少其使用, 也許相當於其他在肥胖的第二型糖尿病患者身上用來控制心血管風險因子的處方 結論 根據目前研究的結果, 特別是在抗氧化和抗炎症的特性上, 定期從事像是太極的中等強度運動, 有益於第二型糖尿病患 太極運動是一種理想的體能活動, 對於第二型糖尿病患, 即使是年長或肥胖, 都可增加抗氧化保護, 同時預防氧化壓力的相關併發症 41. Vol. 10 No.4 Oct 第十卷第四期二 一四十月

4 澄清醫護管理雜誌 CHENG CHING MEDICAL JOURNAL 建議 一 只有少數的研究曾經調查過從事太極運動以提升中老男糖尿病患的抗氧化能力 至於太極是否對其他族群也有相同效果, 目前仍不得而知 因此, 需要進行更多研究 二 進行太極運動時適當服用抗氧化劑是否能改善個體的抗氧化能力呢? 這可以降低氧化壓力並且延長壽命嗎? 我們建議, 這些問題需要交由專家進行更詳細的研究 三 太極運動有助於中老年糖尿病患提升其抗氧化能力, 給糖尿病患的醫療處方應包括此項運動 限制 一 目前許多針對太極運動訓練效果的研究, 或是糖尿病患或其他疾病患者的運動訓練效果的研究, 其樣本數對於需要良好證據支持的醫學領域來說, 並不足夠 二 太極運動的套路 強度和呼吸方法應該標準化, 才能有助於科學研究和臨床諮詢 三 此外, 每個人的飲食 生活方式和用藥差異可能會使得問題變得更為複雜, 因此未來的研究需要進行更廣泛的調整 參考文獻 1. Eckardt K, Taube A, Eckel J: Obesity-associated insulin resistance in skeletal muscle: role of lipid accumulation and physical inactivity. Rev Endocr Metab Disord 2011; 12(3): Castelao JE, Dominguez GM: Risk factors for cardiovascular disease in women: relationship to lipid peroxidation and oxidative stress. Medical hypotheses 2008; 71(1): Fiorentino TV, Prioletta A, Zuo P, et al.: Hyperglycemia-induced oxidative stress and its role in diabetes mellitus related cardiovascular diseases. Curr Pharm Des 2013; 19(32): Crujeiras AB, Diaz-Lagares A, Carreira MC, et al.: Oxidative stress associated to dysfunctional adipose tissue: a potential link between obesity, type 2 diabetes mellitus and breast cancer. Free radical research 2013; 47(4): Grzebyk E, Piwowar A: [Glycoxidative modification of albumin in medical research]. Pol Merkur Lekarski 2013; 34(202): Kurban S, Mehmetoglu I, Yerlikaya HF, et al.: Effect of chronic regular exercise on serum ischemia-modified albumin levels and oxidative stress in type 2 diabetes mellitus. Endocr Res 2011; 36(3): Ainsworth BE, Haskell WL, Whitt MC, et al.: Compendium of physical activities: an update of activity codes and MET intensities. Medicine and science in sports and exercise 2000; 32(9 Suppl): S498-S Teixeira-Lemos E, Nunes S, Teixeira F, et al.: Regular physical exercise training assists in preventing type 2 diabetes development: focus on its antioxidant and antiinflammatory properties. Cardiovasc Diabetol 2011; 10: Heckman GA, McKelvie RS: Cardiovascular aging and exercise in healthy older adults. Clin J Sport Med 2008; 18(6): Beyer N, Simonsen L, Bulow J, et al.: Old women with a recent fall history show improved muscle strength and function sustained for six months after finishing training. Aging clinical and experimental research 2007; 19(4): Cortez-Cooper MY, Anton MM, Devan AE, et al.: The effects of strength training on central arterial compliance in middle-aged and older adults. European journal of cardiovascular prevention and rehabilitation : official journal of the European Society of Cardiology, Working Groups on Epidemiology & Prevention and Cardiac Rehabilitation and Exercise Physiology 2008; 15 (2): de Oliveira VN, Bessa A, Jorge ML, et al.: The effect of different training programs on antioxidant status, oxidative stress, and metabolic control in type 2 diabetes. Appl Physiol Nutr Metab 2012; 37(2): Brinkmann C, Schwinger RH, Brixius K: [Physical activity and endothelial dysfunction in type 2 diabetic patients: the role of nitric oxide and oxidative stress]. Wien Med Wochenschr 2011; 161(11-12): Moghaddam DA, Heber A, Capin D, et al.: Training increases peroxiredoxin 2 contents in the erythrocytes of overweight/obese men suffering from type 2 diabetes. Wien Med Wochenschr 2011; 161(21-22): Hegde SV, Adhikari P, Subbalakshmi NK, et al.: Diaphragmatic breathing exercise as a therapeutic.42

5 綜合論述 intervention for control of oxidative stress in type 2 diabetes mellitus. Complement Ther Clin Pract 2012; 18(3): Ji LL: Antioxidant enzyme response to exercise and aging. Medicine and science in sports and exercise 1993; 25(2): Fehrenbach E, Niess AM, Passek F, et al.: Influence of different types of exercise on the expression of haem oxygenase-1 in leukocytes. Journal of sports sciences 2003; 21(5): Margaritis I, Rousseau AS: Does physical exercise modify antioxidant requirements? Nutrition research reviews 2008; 21(1): Groussard C, Machefer G, Rannou F, et al.: Physical fitness and plasma non-enzymatic antioxidant status at rest and after a wingate test. Can J Appl Physiol 2003; 28(1): Garelnabi M, Veledar E, White-Welkley J, et al.: Vitamin E differentially affects short term exercise induced changes in oxidative stress, lipids, and inflammatory markers. Nutr Metab Cardiovasc Dis 2012; 22(10): Lan C, Chen SY, Lai JS: The exercise intensity of Tai Chi Chuan. Medicine and sport science 2008; 52: Lan C, Lai JS, Wong MK, et al.: Cardiorespiratory function, flexibility, and body composition among geriatric Tai Chi Chuan practitioners. Archives of physical medicine and rehabilitation 1996; 77(6): Yeh GY, Wang C, Wayne PM, et al.: The effect of tai chi exercise on blood pressure: a systematic review. Preventive cardiology 2008; 11(2): Leehey DJ, Moinuddin I, Bast JP, et al.: Aerobic exercise in obese diabetic patients with chronic kidney disease: a randomized and controlled pilot study. Cardiovasc Diabetol 2009; 8: Hui SS, Woo J, Kwok T: Evaluation of energy expenditure and cardiovascular health effects from Tai Chi and walking exercise. Hong Kong Med J 2009; 15 Suppl 2: Yeh SH, Chuang H, Lin LW, et al.: Regular Tai Chi Chuan exercise improves T cell helper function of patients with type 2 diabetes mellitus with an increase in T-bet transcription factor and IL-12 production. British journal of sports medicine 2009; 43(11): Chen SC, Ueng KC, Lee SH, et al.: Effect of t'ai chi exercise on biochemical profiles and oxidative stress indicators in obese patients with type 2 diabetes. J Altern Complement Med 2010; 16(11): Palasuwan A, Margaritis I, Soogarun S, et al.: Dietary intakes and antioxidant status in mind-body exercising pre- and postmenopausal women. The journal of nutrition, health & aging 2011; 15(7): Rosado-Perez J, Ortiz R, Santiago-Osorio E, et al.: Effect of Tai Chi versus walking on oxidative stress in Mexican older adults. Oxid Med Cell Longev 2013: Vol. 10 No.4 Oct 第十卷第四期二 一四十月

6 澄清醫護管理雜誌 CHENG CHING MEDICAL JOURNAL Influence of Tai Chi Exercise on Oxidative Stress in Patients with Type 2 Diabetes Shih-Chueh Chen 1, Chin-Lien Lai 2, Kuo-Ting Sun 3, Meng-Chih Lee 4,5,6, Hui-Yin Lin 2 Department of Internal Medicine, Section of Metabolism 1, Department of Medical Administration 2, Cheng Ching General Hospital; Graduate Institute of China Medical University 3 ; Department of Family medicine, Taichung Hospital, Ministry of Health and Welfare 4 ; Graduate Institute of Chung Shan Medical University 5 ; Department of Senior Citizen Service Management, National Taichung University of Science and Technology 6 Abstract Type 2 diabetes is a complex disease that is often associated with high insulin resistance, oxidative stress, and an inflammatory state. In addition to bad dietary habits, little or no physical activity is a major cause of poor control in patient with diabetes mellitus. Moreover, a lack of physical activity can result in high oxidative stress and inflammation, which can impair routine control of blood glucose and blood pressure. Different exercise styles and intensities have different effects on diabetic control. Aerobic training or combined strength training yields better metabolic and physically functional improvement. Several studies have shown that Tai Chi exercise provides both endurance and strength activities. Several studies have also mentioned that Tai Chi exercise therapy has better antioxidant and anti-inflammatory effects than a control group that does not engage in Tai Chi exercise therapy. Thus, Tai Chi may be one of the most suitable exercises for patients with type 2 diabetes. Keywords : Tai Chi, Exercise, Oxidative Stress, Type 2 Diabetes Received: June 2014; Revised: September 2014; Accepted: September