運動療法改善糖尿病心肌病的效果和機制探析

上官若男（成都大學體育學院　四川成都　610106）

運動療法改善糖尿病心肌病的效果和機制探析

上官若男
（成都大學體育學院四川成都610106）

摘 要:糖尿病心肌病作為一種獨立的心肌病變，有多種因素影響其病程的進程，目前認為心肌間質纖維化、心肌細胞代謝障礙、心肌細胞凋亡、心臟植物神經功能障礙、微小血管病變等因素與它的發病機制有關。運動作為一種改善糖尿病心肌病的療法，因其能夠降低糖尿病機體血脂和血糖、增加胰島素敏感性、減輕心肌細胞凋亡程度和氧化應激反應、上調心肌肌漿網鈣調控蛋白等備受關注。文章將從糖尿病心肌病機制及運動改善糖尿病心肌病的效果進行綜述。

關鍵詞:運動療法糖尿病心肌病II型糖尿病效果機制

糖尿病心肌病是導致糖尿病患者死亡的主要原因之一。運動療法對治療II型糖尿病的長期益處目前已經得到公認。文章將從糖尿病心肌病發生的機制、運動療法改善糖尿病心肌病效果評價以及可能機制進行分析，為運動改善DCM的發生發展提供可靠依據。

1　糖尿病心肌病概述

糖尿病作為一種全身代謝性疾病，可引發全身多部位發生病理改變，以心臟的并發癥發生最多，是其患者致死的主因。糖尿病心肌?。―iabetic Cardiomyopathy，DCM）是特異性原發的心肌病變，其特征為心肌肥大、間質纖維化和心肌凋亡，表現為心臟舒縮功能障礙，而最終導致心力衰竭[1]。

2　DCM發病機理

DCM作為心臟原發的心肌損害，有多種因素會影響其病程，雖然其發病機制臨床醫學并未完全清楚，但目前認為心肌間質纖維化、心肌細胞代謝障礙、細胞凋亡、心臟植物神經功能障礙、微小血管病變等是影響其病程發展的主要原因[1]。

2.1心肌間質纖維化

在心肌間質纖維化發生過程中，心臟局部的腎素-血管緊張素系統（renin-angiotensin system，RAS）激活發揮著主導作用。研究發現[2]，機體處在高血糖環境中，可使心肌局部交感神經興奮性增加，心肌局部的RAS被激活，從而使RAS的主要酶—血管緊張素轉換酶（ACE）活性增加，刺激血管緊張素II（AngII）合成增多，心肌局部的AT1受體由于其作用，可激發成纖維細胞分泌轉化生長因子-β（TGF-β）。TGF-β1作為致纖維化因子，其表達增多可以激發結締組織生長因子（CTGF）的表達增多，從而使其致纖維化。在正常情況下，心肌間質膠原纖維的合成和降解維持在平衡狀態中，高血糖的影響會使心肌局部TGF-β1及膠原降解酶出現異常，從而使膠原合成和降解平衡被破壞，而出現心肌間質纖維化[3]。有研究表明[4]，糖尿病患者與健康人相比，其心肌細胞會出現明顯的肥大和纖維化，并且隨著病程的延長，會出現一系列心肌功能異常，最終導致心力衰竭。研究已證實，引發糖尿病心臟功能異常的主因是心肌膠原重構，其主要機制是心肌局部RAS的激活。

2.2心肌細胞能量代謝障礙

DCM心肌膠原重構和心臟功能障礙的主要原因是糖尿病機體糖和脂肪代謝的紊亂。由于糖尿病的特點癥狀是血糖的增高，因此其是引起心肌細胞代謝障礙的第一因素，心肌代謝障礙體現在糖酵解和氧化過程的嚴重不徹底，從而引起代謝底物的改變。實驗發現，與正常大鼠心肌組織GLUT4mRNA的表達相比，糖尿病大鼠表達明顯低于正常組（P＜0.05）。很多研究認為，當機體發生糖尿病時，其心肌對來源于外部的葡萄糖的消耗減少，葡萄糖氧化利用率降低，造成此結果的原因可能是心肌組織GLUT4的明顯降低而導致能源物質向心肌的輸送障礙。由于胰島素（FINS）分泌或/和作用缺陷，使脂肪組織中脂肪酸異常，導致血液中游離脂肪酸（FFA）含量增多，而糖尿病心肌脂肪代謝障礙重要的因素之一就是血液中

FFA的升高[5]。由于糖尿病患者的心肌細胞對葡萄糖利用率下降，此時FFA成為心肌的主要能量來源，FFA在氧化產生能量的環節中需要消耗充足O2，O2消耗的增加會使心肌缺氧嚴重，并會使心肌有害物質的產生增加，由此使心臟功能嚴重異常和心臟結構重構[6]。另外，血脂的增高可誘導機體出現胰島素抵抗（Insulin Resistance），IR的出現會阻礙心肌對糖的攝取，從而使心肌能量代謝障礙和功能異常加重。

近期研究發現，機體代謝會產生活性氧簇（ROS），ROS的過量產生對糖尿病心血管并發癥的產生機制起重要作用。正常情況下，機體自由基的產生和消除維持在動態平衡中，這是通過機體的抗氧化酶系統（如超氧化物歧化酶SOD）來清除代謝過程中產生的自由基；高血糖病理情況下會產生大量活性氧簇，而過量的ROS不能被機體自身抗氧化酶系統清除，從而導致心肌組織發生脂質過氧化損傷，進一步誘發心肌舒縮功能異常，加快糖尿病心肌病的發生和發展[7]。很多研究發現，與正常大鼠相比，糖尿病模型大鼠組織Mn-SOD含量顯著降低（P＜0.05）。

2.3細胞凋亡

當機體發生DCM時，心血管并發癥的早期就有心肌細胞凋亡的發生，心肌的凋亡基因中，促凋亡基因表達呈現顯著增加，抗凋亡基因表達呈現顯著降低。多數研究證明，心肌細胞凋亡在糖尿病心肌病的發展過程中起著重要作用，可導致心臟舒縮出現異常，可能與其參與心室重構有關。

2.4心臟植物神經功能障礙

心臟植物神經功能之一是調節心率和心肌收縮能力，當心臟植物神經功能障礙時，其調節能力下降，使心率和心肌收縮力異常，從而增加心血管意外的發生幾率如猝死和心律失常。在對存在左心室舒張功能障礙的患者進行研究發現，全部患者都存在心臟植物神經功能障礙[8]。糖尿病高血糖情況下，心肌組織交感神經活性增加可使心肌局部的RAS被激發，經過致纖維化因子一系列的致纖維化過程，從而加快DCM病程的發生和發展。

2.5微小血管病變

糖尿病心肌病的典型發病機制是微小血管的病變。研究發現，糖尿病機體心臟的微小血管存在病理改變。微小血管的功能和結構會在高血糖的影響下發生病理改變，表現為血管內皮缺損、內皮細胞功能失調、部分血管內皮炎癥反應加重、產物堆積，從而引起毛細血管的選擇透過性功能增加和微血管瘤的產生[5]。糖尿病心肌細胞損傷的劇烈程度受小血管功能改變的影響，如組織分泌的縮血管物質的增加，血管舒張功能的減低，這些變化對心肌細胞的損傷程度都會加強，進一步引起心肌結構和功能的異常，最終形成糖尿病心肌病[9]。

2.6胰島素抵抗

Ⅱ型糖尿病的典型特征是發生了胰島素抵抗（IR），IR會引發心肌的功能障礙。當機體發生IR時，會影響葡萄糖在機體的氧化和運輸，使機體產生葡萄糖耐受不佳和血液中游離脂肪酸升高的癥狀，然而血液中葡萄糖和游離脂肪酸的升高可直接導致心肌細胞代謝和功能產生障礙[10]。由此可見，IR可導致糖尿病機體心肌組織葡萄糖和脂肪代謝異常，從而影響心肌的正常結構和功能，如心肌肥大和舒縮功能障礙。

3　適宜有氧運動對糖尿病心肌的保護作用

3.1有氧運動可降低血糖和血脂，并改善胰島素抵抗（I R）

公認的研究表明，糖尿病機體的血糖和血脂可以通過有氧運動改善，同時運動還可增加機體的胰島素受體敏感性，在一定范圍內緩解IR，明顯降低胰島素抵抗指數。在對Ⅱ型糖尿病大鼠模型研究中發現，大鼠的血糖水平可通過長期適宜的有氧運動降低，究其原因，機體的胰島β細胞功能是分泌胰島素，長期有氧運動可增加其分泌胰島素的水平，同時還可增加胰島素受體的敏感性，提高胰島素的作用能力，從而加快血糖的分解和轉化。長期適宜運動可增加葡萄糖轉運蛋白4在心肌組織的表達，從而增加組織獲取葡萄糖的能力。但長期有氧運動對改善血脂代謝效果并不明顯，在對運動方式進行對比的研究中發現，低強度間歇性運動對血脂代謝改善起著顯著的作用[11]。

3.2運動減輕心肌細胞凋亡程度和氧化應激反應

運動能夠減輕糖尿病心肌細胞凋亡程度。有氧運動對心肌凋亡的抑制作用是通過與凋亡有關的信號通路而實現的。對于Ⅱ型糖尿病大鼠心肌組織的研究中發現，改善飲食和有氧運動都可增加抗凋亡基因在心肌組織的表達，而抑制促凋亡基因在心肌區的表達，飲食改善聯合有氧運動減輕心肌組織凋亡更明顯[12]。

在糖尿病情況下，機體代謝會產生大量ROS。長期有氧運動能使機體的抗氧化能力提高，能使大鼠心肌組織超氧化物歧化酶含量增加，減輕機體的氧化應激反應。心肌細胞線粒體作為細胞有氧代謝的場所，在對運動強度進行對比的研究中發現，長期適量的中低強度運動可對其氧化應激有積極的調節功能，使組織清除自由基的能力得到提高，但大強度運動甚至力竭運動則會使機體產生氧化應激。

3.3長期適宜有氧運動可增加心肌肌漿網鈣調控蛋白表達

心肌正常的舒縮功能是依靠心肌興奮收縮偶聯過程完成的，完成這一過程主要依賴于心肌細胞胞漿內游離的Ca2+，它是心肌完成正常舒縮功能的重要離子。心肌肌漿網Ca調控蛋白可調節心肌Ca2+濃度。

肌漿網鈣調控蛋白包括Ryanodine受體、SRCa2+-ATP酶和磷酸受納蛋白，前兩者的功能是完成對鈣離子的轉運，PLB則調節SERCA酶功能。在對糖尿病大鼠模型的研究中發現，長期適宜有氧運動可使心肌組織鈣調控蛋白SERCA2、RYR2、PLB三種亞型高表達，由此認為其是有氧運動改善糖尿病心肌損傷的可能機制之一[13]。另外的研究證明，長期適宜的有氧運動對糖尿病心肌病可發揮預防或逆轉作用[14]。

4　結語

運動能夠通過減輕心肌細胞凋亡程度和氧化應激反應、上調心肌肌漿網鈣調控蛋白、降低血糖和血脂及改善胰島素抵抗等方式來保護糖尿病心臟。但是運動鍛煉有效保護糖尿病心臟的機制還不十分清楚，可以從運動是否可以改善糖尿病心肌病大鼠心肌間質纖維化、是否改善糖尿病大鼠血管內皮細胞損害等方面來研究其機制。

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因此我們應在大學體育教育中注意因材施教，根據不同學生的特點安排其參加不同的學習與訓練，并鼓勵大學生應該積極主動的學習形體美學，培養大學生的“審美”能力，提高審美的理解力，感受力，表現力。在大學體育教育中應該讓學生懂得形體美的塑造與保持是一個長期的過程，應該教導學生要積極主動的參加體育活動，培養終身體育的意識，在學習和日后的工作中不斷的提高自身的素質與修養逐步趨向完美。

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The Effect and Mechanism Discuss of Exercise Therapy Improving Diabetic Cardiomyopathy

Shangguan Ruonan
（Sport College of Chengdu University，Chengdu Sichuan，610106，China）

Abstract:Diabetic Cardiomyopathy is a independent cardiomyopathy.the cause of the DC is related with many factors.The primary mechanism is connected with Myocardial interstitial fibrosis，Myocardial cell metabolic disorders，Myocardial apoptosis，dysfunction of cardiac autonomic nervous system，small vascular lesions and so on which are caused by diabetes.Exercise as a therapy which improves Diabetic cardiomyopathy is concerned very much because of its decreasing the serum lipid and blood glucose，increasing insulin sensitivity，reducing the degree of myocardial cell apoptosis and oxidative stress response，escalating cardiac sarcoplasmic reticulum calcium regulatory proteins.The paper will summarize themechanism of Diabetic cardiomyopathy and possibility of exercise improving Diabetic cardiomyopathy.

Key Words:Exercise therapy；Diabetic cardiomyopathy；Type two diabetes mellitus；Effect；Mechanism

作者簡介:上官若男（1987，11—），女，河南澠池人，碩士，助教，研究方向:運動性疲勞的機制與恢復。

課題來源:①四川省教育廳人文社會科學重點研究基地——四川休閑體育產業發展研究中心課題，項目編號:XXTYCY2015C03。

中圖分類號:G8

文獻標識碼:A

文章編號:2095-2813（2015）07（a）-0010-02