有氧運(yùn)動(dòng)改善2型糖尿病患者認(rèn)知功能障礙的研究進(jìn)展▲

嚴(yán) 娟 左盼盼 馮紀(jì)濤 樓青青

(1 南京中醫(yī)藥大學(xué)護(hù)理學(xué)院，江蘇省南京市 210023，電子郵箱：1678451162@qq.com；2 南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院，江蘇省南京市 210028)

【提要】 認(rèn)知功能障礙是指由于各種原因誘發(fā)的認(rèn)知功能的損害，主要表現(xiàn)為學(xué)習(xí)、記憶、理解、執(zhí)行等能力下降，可伴有不同程度的精神癥狀。有60%～70%的2型糖尿病患者有輕、中度認(rèn)知功能障礙。有氧運(yùn)動(dòng)能夠改善認(rèn)知功能及大腦功能，從而預(yù)防老年癡呆。本文就有氧運(yùn)動(dòng)改善2型糖尿病患者認(rèn)知功能障礙的研究進(jìn)展做一綜述。

隨著我國(guó)逐步進(jìn)入老齡化社會(huì)，認(rèn)知功能障礙的患病率呈逐年增加的趨勢(shì)[1]。2型糖尿病是一種以慢性高血糖為主要特征的慢性代謝性疾病，常累及身體多個(gè)系統(tǒng)，嚴(yán)重者可出現(xiàn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥，進(jìn)而導(dǎo)致認(rèn)知障礙，更嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致癡呆。認(rèn)知功能障礙是2型糖尿病患者最常見(jiàn)和最嚴(yán)重的并發(fā)癥之一，給患者家庭及社會(huì)帶來(lái)沉重負(fù)擔(dān)。研究發(fā)現(xiàn)，2型糖尿病是認(rèn)知功能障礙的獨(dú)立危險(xiǎn)因素之一,2型糖尿病患者癡呆的患病率是非糖尿病患者的1.5～2倍，糖尿病可加速輕度認(rèn)知功能障礙發(fā)展到癡呆的過(guò)程[2-5]。有研究表明，規(guī)律性有氧運(yùn)動(dòng)可以改善老年人的認(rèn)知功能障礙[6]。本文就有氧運(yùn)動(dòng)改善2型糖尿病患者認(rèn)知功能障礙的研究進(jìn)展做一綜述。

1 2型糖尿病認(rèn)知功能障礙概述

1.1 定義 2型糖尿病患者認(rèn)知功能障礙是指2型糖尿病患者的認(rèn)知功能損害，主要表現(xiàn)為學(xué)習(xí)、記憶、注意、定向、理解、執(zhí)行、計(jì)算等能力下降，可伴有不同程度的精神癥狀，嚴(yán)重者對(duì)日常生活不能夠自理。

1.2 發(fā)病機(jī)制 2型糖尿病患者認(rèn)知功能障礙的可能機(jī)制有糖-胰島素代謝異常、血管-血腦屏障通透性改變、海馬神經(jīng)元凋亡以及炎癥反應(yīng)，這些機(jī)制可引起大腦結(jié)構(gòu)和功能異常，進(jìn)而導(dǎo)致認(rèn)知功能障礙[7]。

1.3 臨床表現(xiàn) 2型糖尿病患者糖代謝紊亂導(dǎo)致代謝、形態(tài)學(xué)、神經(jīng)化學(xué)、電生理學(xué)及行為學(xué)等方面的變化,其主要癥狀包括推理能力喪失、記憶力減退、學(xué)習(xí)能力下降、注意力不集中、智力減退等[8]。

2 2型糖尿病認(rèn)知障礙的影響因素

2.1 年齡 2型糖尿病患者發(fā)生認(rèn)知功能障礙與年齡有關(guān)聯(lián)。研究表明，年齡≥60歲的2型糖尿病患者較非糖尿病患者認(rèn)知功能下降的風(fēng)險(xiǎn)增加2.5～3.6倍[9]。Biessels等[10]研究發(fā)現(xiàn)，2型糖尿病患者認(rèn)知功能障礙多發(fā)生在40～80歲，其中在60～80歲階段發(fā)生率更高。

2.2 糖尿病病程 研究表明，糖尿病病程越長(zhǎng)的患者，其認(rèn)知功能得分越低，患者的大腦功能損害越嚴(yán)重[11]。研究發(fā)現(xiàn)，病程20年以上的糖尿病患者，患有輕度認(rèn)知功能障礙是病程10年以下的2.4倍，是非糖尿病人群的6.9倍[12]。還有研究發(fā)現(xiàn)，老年2型糖尿病患者認(rèn)知得分低于非糖尿病人群，并且認(rèn)知功能減退的嚴(yán)重程度與病程呈正相關(guān)[13]。

2.3 血糖水平

2.3.1 高血糖：長(zhǎng)期高血糖可增加氧自由基損傷，引起代謝紊亂，升高炎癥因子水平，產(chǎn)生糖基化終末產(chǎn)物等影響神經(jīng)系統(tǒng)。Cukierman-Yaffe等[14]研究結(jié)果表明，糖化血紅蛋白每增高1%，2型糖尿病患者數(shù)字符號(hào)學(xué)習(xí)測(cè)試評(píng)分平均下降1.75分，簡(jiǎn)易智能精神狀態(tài)檢查量表得分降低0.2分。另外一項(xiàng)研究證實(shí)，糖化血紅蛋白越高的2型糖尿病患者，其認(rèn)知檢測(cè)得分低，經(jīng)過(guò)3年的隨訪，糖化血紅蛋白高的2型糖尿病患者認(rèn)知功能損害情況進(jìn)一步加重[15]。

2.3.2 低血糖：低血糖可導(dǎo)致大腦能量供應(yīng)不足，導(dǎo)致不可逆的神經(jīng)元損傷，進(jìn)而出現(xiàn)認(rèn)知障礙[16]。大腦對(duì)低血糖非常敏感，尤其是海馬部位，它是學(xué)習(xí)和記憶的主要結(jié)構(gòu)；反復(fù)嚴(yán)重的低血糖可導(dǎo)致海馬萎縮，進(jìn)而影響認(rèn)知功能。Lin等[17]研究發(fā)現(xiàn)，有低血糖病史的2型糖尿病患者發(fā)生癡呆的風(fēng)險(xiǎn)是無(wú)低血糖病史患者的3倍。另外一項(xiàng)研究證實(shí)，無(wú)論患者是否患有糖尿病，急性低血糖均可導(dǎo)致短期內(nèi)的認(rèn)知功能障礙[18]。

2.3.3 血糖波動(dòng)：血糖波動(dòng)是指血糖水平在其高峰和低谷之間變化動(dòng)蕩的非穩(wěn)定狀態(tài)。研究表明，血糖波動(dòng)通過(guò)各種作用機(jī)制引起2型糖尿病大鼠模型內(nèi)皮功能障礙，從而導(dǎo)致認(rèn)知損害[19]。Rizzo等[20]研究結(jié)果顯示，平均血糖波動(dòng)幅度和簡(jiǎn)易智能精神狀態(tài)檢查量表得分呈負(fù)相關(guān)。Zhong等[21]研究發(fā)現(xiàn)，血糖波動(dòng)可影響老年2型糖尿病患者的認(rèn)知功能，血糖波動(dòng)幅度大的患者認(rèn)知功能較差。

2.4 基礎(chǔ)疾病

2.4.1 高血壓：糖尿病和高血壓均被認(rèn)為是認(rèn)知功能障礙的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。2型糖尿病合并高血壓，尤其是舒張壓升高與認(rèn)知能力下降有關(guān)[22]。2型糖尿病合并高血壓患者輕度認(rèn)知障礙發(fā)生率高于單純糖尿病患者，且高血壓病史與蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估量表評(píng)分相關(guān)，表明同時(shí)患有這兩種疾病的患者更易發(fā)生認(rèn)知功能障礙[22]。

2.4.2 血脂異常：Umegaki等[22]研究發(fā)現(xiàn)，高三酰甘油水平是2型糖尿病患者認(rèn)知功能障礙的危險(xiǎn)因素，肥胖可能對(duì)海馬結(jié)構(gòu)產(chǎn)生負(fù)面影響，進(jìn)而導(dǎo)致2型糖尿病患者的口頭陳述性記憶力的降低[23]。

2.5 心理狀態(tài) 糖尿病可引起很多心理方面問(wèn)題，其中最常見(jiàn)的是抑郁，而抑郁與認(rèn)知損傷有關(guān)[24]。Varambally等[25]研究發(fā)現(xiàn)，抑郁評(píng)分與腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子水平呈負(fù)相關(guān)，提示抑郁與神經(jīng)可塑性之間可能存在關(guān)系。

2.6 運(yùn)動(dòng)干預(yù) 有研究表明，運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)預(yù)防老年人的認(rèn)知功能減退有一定作用，長(zhǎng)期規(guī)律運(yùn)動(dòng)的老年人認(rèn)知功能減退的發(fā)生率比較低[26]。運(yùn)動(dòng)可以促進(jìn)肢體血管擴(kuò)張，促進(jìn)血流動(dòng)力學(xué)的改善，糾正神經(jīng)生理的異常，提高中樞神經(jīng)系統(tǒng)的適應(yīng)性改變，進(jìn)而改善認(rèn)知功能障礙情況。根據(jù)運(yùn)動(dòng)期間肌肉收縮能量是來(lái)自有氧代謝還是無(wú)氧代謝，將運(yùn)動(dòng)分為有氧運(yùn)動(dòng)和無(wú)氧運(yùn)動(dòng)。目前，對(duì)于有氧訓(xùn)練對(duì)認(rèn)知功能障礙患者的干預(yù)性研究較多。有氧運(yùn)動(dòng)又稱(chēng)為有氧訓(xùn)練或耐力訓(xùn)練，是指人體在氧氣充分供應(yīng)的條件下進(jìn)行的體育訓(xùn)練，是全身主要大肌肉群參與連續(xù)的、有節(jié)律性的且能夠持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)動(dòng)鍛煉。有氧運(yùn)動(dòng)是一種低成本、低風(fēng)險(xiǎn)、簡(jiǎn)易可行的體力活動(dòng)，常見(jiàn)的有氧運(yùn)動(dòng)有快速步行、功率車(chē)、游泳、有氧健身操及瑜伽等。國(guó)外多項(xiàng)研究均表明有氧運(yùn)動(dòng)能夠改善輕度認(rèn)知功能障礙患者的認(rèn)知功能，包括記憶力、執(zhí)行能力等方面[27-29]。無(wú)氧運(yùn)動(dòng)又稱(chēng)為阻力運(yùn)動(dòng)或力量訓(xùn)練，是通過(guò)肌肉持續(xù)性收縮克服外來(lái)阻力時(shí)進(jìn)行的一種無(wú)氧運(yùn)動(dòng)，主要包括自由重量(啞鈴和杠鈴)、俯臥撐、等長(zhǎng)練習(xí)、彈力帶和利用力量訓(xùn)練器械等[30]。Best等[31]對(duì)參與阻力訓(xùn)練或平衡調(diào)節(jié)的155名老年女性進(jìn)行2年的隨訪研究，結(jié)果顯示，阻力訓(xùn)練可提高老年女性的執(zhí)行功能及記憶力，減少大腦皮質(zhì)和白質(zhì)萎縮。

3 有氧運(yùn)動(dòng)保護(hù)認(rèn)知功能的可能機(jī)制

3.1 神經(jīng)可塑性 認(rèn)知能力下降是衰老過(guò)程的特征之一，隨著年齡的增長(zhǎng)，認(rèn)知能力下降可能與大腦可塑性失調(diào)有關(guān)[32-34]。有氧運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)增加腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子水平來(lái)增加海馬體積，而腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子可以刺激神經(jīng)發(fā)生，增加樹(shù)突網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。此外，腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子在神經(jīng)可塑性和神經(jīng)保護(hù)中起關(guān)鍵作用，并參與神經(jīng)生長(zhǎng)和血管生成[35-36]。

3.2 腦血流量 認(rèn)知功能下降大多是由于動(dòng)脈粥樣硬化和腦血管疾病引起，此類(lèi)疾病可導(dǎo)致腦血流灌注不足[37]。Ruitenberg等[38]研究發(fā)現(xiàn)，腦血流速度與認(rèn)知功能的下降顯著相關(guān)，較低的腦血流速度與阿爾茨海默病相關(guān)；而運(yùn)動(dòng)能夠改善腦血流灌注，改善腦的糖代謝節(jié)作用[39]。規(guī)律長(zhǎng)期的有氧訓(xùn)練能夠減輕血管疾病對(duì)腦血流灌注的影響，這可能是有氧運(yùn)動(dòng)保護(hù)認(rèn)知功能的一種重要機(jī)制[40]。

3.3 神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子 研究表明，神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子和神經(jīng)生長(zhǎng)因子可促進(jìn)大腦某些區(qū)域(包括海馬)的可塑性和增強(qiáng)神經(jīng)血管系統(tǒng)[41]。有研究證實(shí)，保護(hù)性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子釋放的增加與高水平運(yùn)動(dòng)有關(guān)，并且這些生理效應(yīng)可能對(duì)衰老大腦的認(rèn)知功能產(chǎn)生積極影響[42-44]。兩項(xiàng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)均表明運(yùn)動(dòng)鍛煉除了能夠減弱糖尿病對(duì)大腦的有害影響外，還能通過(guò)增強(qiáng)大腦中營(yíng)養(yǎng)因子的作用來(lái)促進(jìn)神經(jīng)元再生，從而對(duì)大腦功能和認(rèn)知的多個(gè)方面產(chǎn)生積極影響[45-46]。Erickson等[47]研究證實(shí)，腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子在保護(hù)和增強(qiáng)認(rèn)知功能方面均具有重要作用，有氧運(yùn)動(dòng)能夠增加腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子、海馬和顳葉體積以及空間記憶。

4 有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)認(rèn)知功能的影響

4.1 有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)認(rèn)知功能障礙患者臨床表現(xiàn)的影響 研究發(fā)現(xiàn)，有氧訓(xùn)練能夠提高阿爾茨海默病患者的認(rèn)知功能[48-49]。Nagamatsu等[50]應(yīng)用Rey聽(tīng)覺(jué)詞語(yǔ)學(xué)習(xí)測(cè)驗(yàn)和電腦測(cè)試空間記憶對(duì)70～80歲且有主觀記憶問(wèn)題的女性在有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)前后進(jìn)行語(yǔ)言記憶和學(xué)習(xí)測(cè)試，結(jié)果表明，有氧訓(xùn)練組的空間記憶表現(xiàn)與整體身體能力之間存在顯著的相關(guān)性，表明有氧運(yùn)動(dòng)可以對(duì)認(rèn)知功能產(chǎn)生積極影響，并且可以成為改善老年人記憶力的有效方法。研究表明，體育運(yùn)動(dòng)對(duì)保持老年認(rèn)知功能有積極影響，并且能夠降低認(rèn)知功能減退的風(fēng)險(xiǎn)[51]。此外有氧運(yùn)動(dòng)能適度提高健康老年人的記憶力、注意力、處理速度和執(zhí)行能力[52]。

4.2 有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)認(rèn)知功能障礙患者大腦功能和結(jié)構(gòu)的影響 研究表明，有氧運(yùn)動(dòng)與腦結(jié)構(gòu)中的認(rèn)知功能有關(guān)[53]。大腦中的海馬是負(fù)責(zé)學(xué)習(xí)和記憶的區(qū)域，一旦海馬的結(jié)構(gòu)和功能完整性被破壞，就可以導(dǎo)致認(rèn)知功能的降低。運(yùn)動(dòng)已被證實(shí)能夠上調(diào)并增加某些神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子和血管生長(zhǎng)因子，包括胰島素樣生長(zhǎng)因子1、腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子和血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子，而這些因子能保持新生神經(jīng)元的長(zhǎng)期存活率，進(jìn)而改善大腦認(rèn)知功能[54]。有研究顯示，有氧運(yùn)動(dòng)能夠增加海馬、腦灰質(zhì)及白質(zhì)體積[35]。研究表明，經(jīng)過(guò)6個(gè)月的有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)后，輕度認(rèn)知障礙老年人左側(cè)、右側(cè)及全部海馬體積均顯著增大[55]。運(yùn)動(dòng)能夠使大腦結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生適應(yīng)性改變，進(jìn)而維持或改善老年人的認(rèn)知功能[56]。Erickson等[35]研究結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)1年有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)后，老年人的左、右側(cè)的海馬容量分別增加2.12%和1.97%。

5 結(jié) 語(yǔ)

有氧運(yùn)動(dòng)在認(rèn)知功能方面的研究已獲得較多成果，規(guī)律性的有氧運(yùn)動(dòng)能進(jìn)改善健康老年人和認(rèn)知功能障礙者的整體認(rèn)知能力和大腦功能結(jié)構(gòu)。有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)于延緩2型糖尿病患者認(rèn)知功能障礙或癡呆具有重要意義，值得在臨床上推廣。目前的研究對(duì)象大多為認(rèn)知正常人群、認(rèn)知障礙者和2型糖尿病合并認(rèn)知功能障礙者，而尚無(wú)有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)于認(rèn)知正常的2型糖尿人群的腦功能結(jié)構(gòu)及認(rèn)知能力影響的研究，因此，后續(xù)的研究還需對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行探討。