108 糖尿病天地 临床刊 2011 年 3 月第 5 卷第 3 期 Diabetes World, Mar 2011,Vol 5, No.3 doi:10.3969/j.issn.1672-7851.2011.03.003 2 型糖尿病运动指南 美国运动医学学会 摘要 虽然体育活动(physical activity,pa) 是预防和管理 2 型糖尿病 (T2DM) 的关键所在, 但是许多患者并没有开始或者保持规律的 PA 直到最近, 高质量的研究结果才证明了糖尿病患者进行运动和健身的重要性 目前认为, 规律的 PA 有助于血糖的代谢平衡, 有助于预防或延缓 T2DM, 有助于血脂 血压 心血管事件结局和死亡结局 生活质量的改善 已证明, 结构化的干预措施联合 PA 和适度减重, 可以使高危人群降低 T2DM 风险达 58% PA 是通过改善胰岛素作用使 2 型糖尿病患者获益, 最大获益来自于完整的有氧运动和阻力训练 本指南就 PA 的益处进行了一系列的讨论, 内容涉及各种不同类型的运动 PA 相关的血糖管理 糖尿病预防 GDM 以及用于糖尿病并发症的安全有效的 PA 实践 引言糖尿病已成为一种流行病, 主要归咎于 T2DM 持续增加的流行率和患病率 据 CDC( 美国疾病控制和预防中心 )2007 年的资料, 将近 2, 400 万美国人有糖尿病, 其中有四分之一的人 (600 万 ) 尚未确诊 目前, 据估计, 近 6,000 万美国居民有糖尿病前期 对 2000 年或以后出生的美国人进行糖尿病终身风险的评估结果显示, 未来成为糖尿病患者的人数占三分之一, 而在高风险族裔, 这个数值接近 50% T2DM 是 CVD 失明 肾脏和神经系统疾病 以及截肢的重要原因 虽然定期 PA 可以用来预防或延缓糖尿病及其并发症, 但是大多数 T2DM 患者并不积极 糖尿病的病因 诊断和分类目前,ADA 建议的糖尿病诊断标准如下 : 1. 糖化血红蛋白 (HbA1c) 6.5% ; 2. 空腹血糖 126 mg/dl(7.0 mmol/l) ; 3. 75g OGTT 2hPG 200 mg/dl (11.1mmol/L), 和 / 或 4. 患者表现高血糖典型症状或高血糖危象
糖尿病天地 临床刊 2011 年 3 月第 5 卷第 3 期 Diabetes World, Mar 2011,Vol 5, No.3 109 ( 例如, 多尿, 烦渴, 不明原因的体重下降 ), 随机血浆葡萄糖 200 mg/dl(11.1mmol/l) 5. 如果患者没有表现明确高血糖症状, 应重复测试前 3 项数值 糖尿病前期的诊断标准如下 : 1. A1c 在 5.7%~ 6.4% ; 2. 空腹血糖在 100 ~ 125 mg/dl(5.6 ~ 6.9 mmol/l); 3.75g OGTT 2h PG 在 140 ~ 199 mg/dl (7.8 ~ 11.0 mmol/l) 糖尿病主要有 1 型 ( 占 5%~10%) 和 2 型 ( 占 90%~ 95%) 不太常见的类型有 GDM, GDM 者产后未来 5 年 ~ 10 年内的 T2DM 风险有 40%~ 60% 遗传和环境因素, 和 T2DM 的进展强相关 确切的遗传缺陷目前尚不明确, 但可以确定的是, 年龄增加 肥胖 缺乏 PA 会导致 T2DM 风险增加 T2DM 更多发生在高血压和血脂异常的人群, 曾有过 GDM 的女性群体, 以及一些高危族裔 T2DM 的治疗目标 T2DM 的治疗目标是达到并保持最佳的血糖 血脂和血压水平, 以防止或延缓糖尿病慢性并发症 许多 T2DM 患者可以达到血糖治疗目标, 可采用的措施包括 : 营养饮食治疗和运动计划, 减去多余体重, 实施必要的自我管理, 使用口服降糖药, 还有一些人可能需要补充胰岛素 饮食与 PA 是管理和预防 T2DM 的中心, 因为它们有助于治疗血糖 血脂和血压相关的异常, 以及有助于降低和保持体重 ; 对于那些使用药物来控制 T2DM 的患者, 它们还有助于提高生活质量 运动的急性作用运动时的能量代谢 能量代谢 葡萄糖生产和肌糖原分解静息和运动时人体维持正常血糖水平的能力, 在很大程度上取决于交感神经系统和内分泌系统的调节功能 人体骨骼肌的收缩运动时, 骨骼肌本身所储存的肌糖原是较早被利用的糖 ( 能量 ), 而人体血液中的葡萄糖随时给予补充能量 肝糖原是维持血糖水平的重要 蓄水池 肝脏通过糖异生作用补充糖供应的不足, 以维持血糖水平的稳定 另外, 糖异生作用还可消除肌肉中乳酸的积累 ( 剧烈运动后, 骨骼肌中产生大量的乳酸, 经血液循环运至肝脏, 在肝脏通过糖异生作用再次生成葡萄糖被利用 ) PA 的强度和持续时间, 是运动相关的能量代谢最重要的影响因素 任何运动都会引起静息时的能量代谢 ( 主要燃烧 FFA) 转向运动时的能量代谢状态 ( 燃烧的能量来源增加了脂肪 葡萄糖 肌糖原以及一小部分氨基酸 ) 随着运动强度不断增强, 燃烧的能量更多依赖于碳水化合物 运动时骨骼肌摄取葡萄糖的非胰岛素依赖型和胰岛素依赖型骨骼肌摄取葡萄糖有两个明确途径 静息时和餐后的骨骼肌摄取葡萄糖属于胰岛素依赖型, 此途径主要是为了补充肌糖原储备 运动时, 骨骼肌收缩所致的 BG 摄取增加主要是为了补充肌糖原分解 虽然两个途径不同, 但被收缩的骨骼肌所摄取的 BG 水平,2 型糖尿病患者和正常人没有差异 骨骼肌收缩相关的 BG 摄取, 运动后仍保持在高水平 就保持葡萄糖摄取水平而言, 骨骼肌收缩介导的途径比胰岛素介导的途径会长几个小时 骨骼肌的葡萄糖转运是由葡萄糖转运蛋白介导的, 无论是胰岛素介导途径还是骨骼肌收缩介导途径,GLUT4( 葡萄糖转运蛋白亚型中的一种 ) 都是主要的转运蛋白 胰岛素通过一个复杂的级联信号激活 GLUT4 而骨骼肌收缩至少部分通过激活 AMPK 来实现的 胰岛素激活 GLUT4 通常在 2 型糖尿病表现受损 而有氧运动和阻力训练增加 GLUT4 活化和 BG 吸收, 甚至在 2 型糖尿病仍存在
110 糖尿病天地 临床刊 2011 年 3 月第 5 卷第 3 期 Diabetes World, Mar 2011,Vol 5, No.3 运动后的血糖控制 / 血糖水平有氧运动的效果在非糖尿病患者, 中等强度的运动可使外周摄取葡萄糖增加, 这增加的部分, 正好和肝脏生产的葡萄糖相抵消, 结果表现为 BG 水平维持不变 ( 排除持续时间长的 依赖糖原消耗的运动 ) 在 2 型糖尿病患者, 适度的运动所致的骨骼肌 BG 摄取, 不能被肝脏产生的葡萄糖所抵消, 所以血糖水平通常表现为下降趋势 血浆胰岛素水平通常也下降, 但是, 对于没有使用胰岛素治疗的患者, 运动导致的低血糖风险很小, 即使是持续时间较长的 PA 也是如此 单次有氧运动对胰岛素的影响, 随着运动的进程 强度 以及随后的膳食摄入变化 ; 一次性完成一个阶段的有氧运动, 可以保持 增加胰岛素作用和改善糖耐量 在 24 小时 ~ 72 小时 无论单次还是一个阶段的适度有氧运动, 只要累积的持续时间相同, 有氧运动的效果是类似的 一次短期的 强度高的有氧运动可导致血浆儿茶酚胺水平显著上升, 进而导致葡萄糖生产大幅度增加 因此, 这类运动可导致高血糖出现, 但运动停止后最多持续 1h ~ 2h, 这可能是因为, 运动后血浆儿茶酚胺和葡萄糖生产不能立即恢复到正常水平 阻力训练的效果目前, 单次阻力训练对 T2DM 患者的血糖水平和 / 或胰岛素作用的影响, 尚未见报道 在 IFG 者 ( 血糖水平在 100 ~ 125 mg/dl), 阻力训练可导致运动后的 24 小时有较低的空腹血糖, 这种较大幅度的降低, 可能是为了回应阻力训练的训练量 ( 多次和单次相比 ) 和强度 ( 高强度和中等强度相比 ) 的变化 有氧运动和阻力训练的组合有氧运动和阻力训练的组合, 可能比其他任 何类型的运动, 在管理血糖方面更有优势 阻力训练可增加肌肉质量, 使消耗血糖的量增加, 同时还不影响外周肌肉对胰岛素的敏感性 ; 有氧运动增加肌肉对胰岛素的敏感性, 这种作用独立于肌肉的质量和肌肉有氧代谢的能力 所有研究报告结果显示, 有氧运动和阻力训练的组合运动, 比单一的运动更有优势 有些研究对低强度运动 ( 如, 太极拳和瑜伽 ) 的血糖管理效力进行了调查, 但结果好坏参半 太极可使血糖获得短期改善, 但是太极长期的效力 (16 周 ), 似乎还不能使血糖的改善保持 72 小时 有一项研究结果表明, 瑜珈在这些方面 ( 空腹血糖 血脂 氧化应激标志物 以及抗氧化状态 ) 的益处, 至少和较为传统的 PA 类型的效力相当 然而, 一项相关瑜伽的荟萃分析指出, 大多数相关研究存在的局限性 ( 如, 样本量小, 瑜伽的类型多样 ), 否决 了瑜伽对血糖管理的益处 胰岛素抵抗外周肌肉胰岛素抵抗的急性变化 PA 在 T2DM 管理和预防方面的最大益处, 是通过改善胰岛素作用 ( 急性和慢性 ) 来实现的 最近的一回 PA, 是胰岛素作用获得改善最主要的因素, 大多数进行低和中等强度运动的患者的血糖水平有所下降, 并且在运动后的 2 小时 ~ 72 小时内仍保持 血糖降低的幅度和许多因素有关, 包括运动的持续时间和强度 运动前的准备以及运动的具体要求 虽然, 以往任何强度的 PA, 通常发挥效应, 通过促进 BG 摄取以补充糖原合成, 通过刺激脂肪氧化和增加肌糖原的储备, 持续时间更长或强度更大的 PA, 能快速使胰岛素敏感性增加, 时间更长 已证明, 胰岛素敏感性获得急性改善的 T2DM 女性患者, 相当于增加消耗了一次任何强度行走所消耗的能量, 幅度大小可能受年龄和运
糖尿病天地 临床刊 2011 年 3 月第 5 卷第 3 期 Diabetes World, Mar 2011,Vol 5, No.3 111 动要求的影响 例如, 有人对年轻组和老年组的妇女进行中至高强度的有氧训练 ( 每周三次 ), 持续 6 个月, 结果显示, 两组的胰岛素敏感性都获得了改善, 但年轻组在训练结束后的这种改善只持续了 72 小时 ~ 120 小时 肝脏生产葡萄糖能力的急性变化在 T2DM 肥胖患者, 肝脏脂肪含量增加, 和降低肝脏和外周胰岛素的敏感性强相关 有氧训练后, 全身胰岛素的敏感性增加, 似乎仅和外周胰岛素敏感性增加相关, 而和肝脏无关 这种训练不会导致体重减轻, 但是仍可以降低肝脏的脂肪含量, 改变脂肪在肝脏的分区和使用 PA 的慢性效应代谢控制 : 血糖水平和胰岛素抵抗有氧运动历来是预防和管理糖尿病的运动类型 在 2 型糖尿病患者, 即使仅有 1 周的有氧运动, 都可以改善全身的胰岛素敏感性 中度和重度的有氧运动可以提高胰岛素的敏感性, 虽然持续时间只有几个小时到几天 ; 即使运动强度还要低, 也可以在一定程度上改善胰岛素敏感性 PA 可以通过增加相关蛋白 ( 参与葡萄糖代谢和胰岛素信号的蛋白 ) 的表达和 / 或活性, 来提高骨骼肌对胰岛素的应答 中等强度的运动可以增加糖原合酶的活性以及 GLUT4 蛋白的表达, 但并不能增加胰岛素信号的表达 脂肪氧化也是改善胰岛素敏感性的关键因素,PA 可以增加肌肉的脂肪储存和对脂肪的氧化能力 个人对有氧运动的操作规范, 会影响到碳水化合物的利用 有氧运动增加脂肪消耗, 以储备肌糖原以及维持 BG, 所以有氧运动很少会看到 BG 的急性下降 在所有高强度运动,T2DM 可能会导致脂肪的利用率降低, 并趋向于利用碳水化合物 在 2 型糖尿病患者, 阻力训练也有利于血 糖控制和胰岛素敏感性的增加 研究者进行了一项为期 16 周的随机对照试验, 受试者 ( 新诊 T2DM, 老年, 男性 ) 需进行渐进性阻力训练, 每周两次, 结果显示, 胰岛素敏感性增加 46.3%, 空腹血糖水平下降 7.1%, 内脏脂肪显著减少 阻力训练相关的肌肉质量增加, 可能有助于增加 BG 的消耗量, 特别是重量训练, 可以逆转或防止骨骼肌因老化导致的进一步损失 另一项随机对照试验, 共纳入了 20 名 T2DM 男性患者, 受试者被随机分配到有氧运动组和阻力训练组 ( 每周三次 ), 为期 10 周, 结果显示, 整体的 BG 水平得到改善, 并且, 和有氧运动组相比, 阻力训练组的 A1C 值显著更低 有人对女性糖尿病患者进行了相关研究 ( 为期 12 周的低强度阻力训练 ), 结果显示, 受试者的力量和肌肉质量增加, 脂肪含量也降低了, 但胰岛素敏感性没有获得改善 代谢控制 : 血脂及脂蛋白小样本量的相关随机对照研究结果显示, 有氧训练可以降低总的 LDL-C 水平, 增加 HDL-C 水平 一项规模较大的随机对照试验结果显示, 总胆固醇水平下降, 在有氧运动和瑜珈, 但在 HDL-C 和 LDL-C 水平无明显变化, 但大多数 PA ( 任何形式的运动 ) 都没有发现对血脂有益处 研究设计增加 PA 的一项随机对照研究, 也发现 PA 对 2 型糖尿病患者的血脂水平没有明显影响 但是, 有一项针对成人 2 型糖尿病患者运动相关的血脂变化的荟萃分析结果显示, LDL-C 可能降低约 5% 血脂的改善可能和 PA 后的减重相关 一些相关饮食和有氧运动强化管理的研究结果显示, 总胆固醇和甘油三酯显著下降 AHEAD (Action for Health in Diabetes) 试验 ( 生活方式强化管理组和常规护理组 ) 的结果显示, 强化组的 HDL-C 水平增加, 并且和常规组相比, 甘油三酯下降幅度更多, 但两组的 LDL-C 水平都降低
112 糖尿病天地 临床刊 2011 年 3 月第 5 卷第 3 期 Diabetes World, Mar 2011,Vol 5, No.3 了 同时, 强化组的大多数受试者的体重还降低约 5kg 代谢控制 : 高血压 2 型糖尿患者有超过 60% 的人合并有高血压 相对于只有高血压或只有 T2DM 的患者, 合并有高血压的 T2DM 患者的心血管风险增加 66%~ 100% 有氧运动和阻力训练可以降低非糖尿病者的血压, 而且有氧运动的效果略有增加 大多数的观察研究表明, 这两种运动都可以降低糖尿病患者的血压 几个随机对照试验结果表明, 这两种运动使收缩压降低 (4mmHg ~ 8mmHg), 其中只有一项报告显示舒张压也有略微的降低 有研究 (AHEAD) 显示,PA 和减重都可以使收缩压和舒张压降低, 但一些研究结果显示,PA 并没有使 2 型糖尿病患者的 BP 有明显变化 精心设计的随机对照试验 ( 渐进性增加 PA 强度 ) 的结果显示, 无论 PA 强度,BP 没有表现任何明显的变化 心血管风险和死亡率无论健康人群还是临床患者, 较高水平的体能和 PA, 和较低的心血管 (CV) 风险和死亡率有关 在 T2DM, 和较高体能的男性患者相比, 较低体能的男性患者的全因死亡和 CV 原因死亡风险增加 1.7 ~ 6.6 倍, 拥有最高体能的男性, 相关风险最低 无论肥胖, 心脏功能容量为 910 METs(1 MET 定义为静息代谢率 ) 时风险最低 验的结果显示, 每天约 1 小时的中等强度的有氧运动, 至少损失的脂肪相当于限制热量摄入, 进而使胰岛素敏感性增加 相对于以改善血糖控制和降低 CV 危险为主要目标的运动, 以保持减重效果为主要目标的运动当量可能要增加不少 有观察研究结果显示, 成功保持大幅度减重效果的人, 至少进行了 1 年大约 7 小时 / 周的中度至重度运动 两个随机对照研究结果发现, 较高的运动水平 ( 每周消耗 2000kcal ~ 2500kcal), 可以使减重幅度更大, 保持效果更久 ( 和每周消耗 1000kcal 相比 ) 运动监督运动干预相关的研究结果显示, 血糖控制获益最大, 都涉及到运动教练对运动的监督 为期 1 年的意大利糖尿病和运动研究, 对运动持续获益进行了最直接的测试 该试验纳入了 606 名 2 型糖尿病患者 ( 分为干预组和对照组 ), 所有受试者获得了高质量的运动辅导, 都需进行有氧运动和阻力训练 ( 每周两次 ), 但是干预组的患者需接受教练监督 ; 结果显示, 干预组整体的血糖控制 血压 BMI 腰围 HDL-C 以及 10 年 CVD 风险改善显著 ( 和对照组相比 ) 最近, 对 20 项阻力训练相关的研究进行系统性回顾分析的结果表明, 对强度不同的训练进行频繁监督, 可以使 2 型糖尿病患者的血糖控制和胰岛素敏感性获得显著改善, 但是, 一旦监督缺失, 患者的依从性和血糖控制水平都显示降低 体重 : 减重和保持长期体重控制的方案中最成功的因素, 都要涉及到饮食 运动和调整行为方式 建议改善血糖控制和降低 CVD 风险的运动干预 ( 例如, 快走, 150 分钟 / 周 ), 通常达不到减肥的效果, 可能是因为肥胖者或年龄较大的人, 经常无法进行足够多的运动, 并且所消耗的能量也很容易通过增加饮食摄入而获得补充 然而, 有一项随机对照试 心理作用运动可能使 2 型糖尿病患者在心理上获益, 尽管证据有限 有研究 (AHEAD) 显示, 生活方式强化干预的受试者, 体重降低幅度超过了减重前体重的 7%, 并且乐于进行中等强度 PA( 超过 175 分钟 / 周 );12 个月后, 他们的生活质量量表 (QOL) 的得分增加, 抑郁症状也获得改善 但是, 运动对慢性疾病预防的效果, 似乎比
糖尿病天地 临床刊 2011 年 3 月第 5 卷第 3 期 Diabetes World, Mar 2011,Vol 5, No.3 113 管理已存在的疾病效果要好 最近, 一项荟萃分析结果发现, 对于那些以预防疾病为目的而进行运动的受试者, 心理健康水平获得显著改善 ; 但是, 当运动的目的是管理已存在的疾病时 ( 心血管病, 终末期肾病, 肺病, 神经病变和癌症 ), 心理健康水平严重恶化 这些结果表明, 利益可能会有所不同, 现有的并发症越少, 获益越大 一项临床荟萃分析的结果显示, 所有年龄组的忧郁患者, 无论性别, 经短期和长期的运动课程后, 抑郁症状大量减少 运动潜在的机制包括心理因素, 如, 自我价值增加, 优越感, 自我观念的改变, 以及一些生理因素 定期进行体育运动, 可以提高 2 型糖尿病患者的心理健康水平, 健康相关的生活质量以及抑郁症 PA 和 T2DM 预防经常进行 PA 有利于改善血糖水平, 预防或延缓 T2DM 的发生 一些以调查问卷的方式评估 PA 的前瞻性观察研究 ( 包括队列和横截面研究 ) 的结果表明, 较高的 PA 水平可以使 T2DM 的风险降低 ( 无论评估运动的方法, 运动类型和统计学方法 ) 中等强度的行走和高强度运动, 都可以使风险降低, 中等偏上强度的运动可能最利于预防 有观察研究报告说, 较高的身体素质 ( 即使只是进行中等强度的运动 ) 可以使 T2DM 风险降低 中国的大庆研究结果显示, 即使是进行一般 的运动 (20 分钟的轻度或中度运动 10 分钟的重度运动或 5 分钟的高强度运动,1~2 次 / 天 ), 糖尿病风险降低 46% 芬兰的糖尿病预防研究及美国的糖尿病预防计划 (DPP), 都包括了生活方式强化管理 ( 健康饮食 + 增加 PA) 这两项研究结果都显示了生活方式干预组的糖尿病事件发生率降低 (58%), 另外,DPP 研究结果还表明, 生活方式干预组优于二甲双胍组 (31%) 体重的降低预示着较低的发病率, 但增加 PA 有利于 T2DM 风险减少的效用, 在减重目标没有达到的情况下仍存在 无论种族和性别,PA 的预防作用似乎都有效 数据显示, 适度运动 ( 如, 快走 ) 可使 T2DM 风险降低, 所有的研究数据均支持目前推荐的预防建议, 即, 每周进行 2.5 小时适度的有氧运动或每周 5 天进行 30 分钟 / 天 对 10 项队列研究进行荟萃分析, 以评估中等强度 PA 的预防效果, 结果发现, 一般的行走可以使 T2DM 风险降低 0.70(95%CI 0.58 ~ 0.84) 阻力训练的预防作用尚未研究 2 型糖尿病在儿童和青少年人群也越来越多, 这可归咎于越来越多的久坐行为和肥胖因素 还没有随机对照试验确定, 是否 PA 可以预防青少年群体的 T2DM 流行率 然而, 有限的研究结果表明, 为了预防和管理 T2DM, 青少年应限制屏幕时间 ( 看电视, 玩电脑或视频游戏 ) 在 60 分钟 / 天以下, 至少做 60 分钟 / 天的 PA ( 庄稼英编译 )