高強度間歇有氧訓練與持續中等強度有氧訓練對2型糖尿病患者的療效觀察

謝麗娜，翁雅婧，張偉偉，董冬，施加加，程會蘭

有報道，2010～2030年，各大洲和國家的糖尿病(diabetes mellitus，DM)患病率在全球范圍內增長72%；到2040年將有糖尿病患者6.42億，成為21世紀致殘的主要原因之一[1-2]。適度規律的有氧訓練能有效地改善胰島素抵抗、控制血糖水平，是糖尿病綜合治療的重要手段之一。高強度間歇訓練((high intensity—interval training，HIIT))是一種包括短時間反復的劇烈運動，中間穿插休息或恢復時間的運動形式[3]。越來越多的證據表明，HIIT在改善心肺功能、內皮功能和肌肉代謝能力等方面可能優于持續中強度有氧訓練(continuous moderate exercise，CME)[4-5]。等能耗的HIIT能促使DM患者身體狀態及功能指標出現一系列相近、甚至更理想的生理性變化，可提高糖尿病患者骨骼肌氧化能力，降低T2DM(type 2 diabetes mellitus，T2DM)患者胰島素抵抗程度[6-7]。特別是在防治T1DM(type 1 diabetes mellitus，T1DM)患者運動后高血糖和(或)短期低血糖，提高T2DM患者血糖控制能力以及降低餐后高血糖水平、增強心肺功能及血管內皮功能等方面效果更明顯[8]。但是，對HIIT的安全性研究較少，糖尿病患者進行HIIT安全性無法得到保證。而心肺運動試驗(cardiopulmonary exercise test，CPET)可更為準確地對患者心肺功能進行評價，從而提高糖尿病患者HIIT的安全性。隨著CPET研究的拓展，大量研究證實：CPET導致患者病死率小于兩萬分之一[9-10]。因此在專業康復醫師的指導下，糖尿病患者進行CPET和個體化運動康復的風險在可控范圍內。本研究通過在心肺運動試驗指導下分別對2型糖尿病患者進行高強度間歇有氧訓練和持續中強度有氧訓練，在保證患者訓練安全性的前提下，研究HIIT對2型糖尿病患者糖脂代謝、血脂水平、心肺功能及生活質量的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料 本研究選擇2019年6月～2020年12月就診于我院心肺康復科的2型糖尿病患者共90例。納入標準：符合2013版《糖尿病防治指南》診斷標準[11]；接受4周以上常規藥物治療(胰島素除外)，且病情穩定的患者；所有患者均自愿加入研究并簽署知情同意書；本研究已經醫院倫理委員會審核批準(批準件號：KSKF2019002)。排除標準：嚴重糖尿病腎病、眼底病變、酮癥酸中毒及糖尿病足患者；精神疾病及認知功能障礙嚴重的患者；有心肺疾病及影響患者運動的神經、肌肉和關節疾病；空腹血糖>16.7 mmol/L者；患者不能堅持。按照隨機數字表法將其隨機分為3組：高強度間歇有氧訓練組(HIIT組)、持續中等強度有氧訓練組(CME組)及對照組。3組患者基線資料具有可比性，差異無統計學意義。見表1。

表1 3組患者一般資料比較

1.2 方法 對照組給予常規糖尿病飲食、運動宣教及規范藥物治療。HIIT組在對照組基礎上進行每周5d，為期12周的間歇高強度有氧訓練：研究開始前一天患者進行一次適應性訓練以了解訓練流程，在中等強度下[50%最大心率(maximum heart rate，HRmax)，HRmax=220—年齡]持續運動30min；第2天開始進行正常強度運動治療：患者在功率自行車(ERGO-FIT型有氧訓練踏車)/運動平板上進行熱身訓練，通過佩戴心率帶監測并控制心率在0～50%HRmax，5min后開始進行高強度運動(功率車/運動平板)1min(70%～90%HRmax)，再以0～50%HRmax休息3min，重復以上循環6次。訓練結束后進行5min的放松運動，可以選擇慢走或低功率下騎車。同時，為了提高患者依從性，減少患者中途退出試驗的幾率，本試驗增加了運動方式，從單一的功率車/運動平板，改為兩者結合的方式以增加鍛煉的多樣性。CME組：在對照組基礎上進行每周5d，為期12周的持續中強度有氧訓練：訓練從最大運動強度的50%開始，不超過70%。根據患者心率變化、個人耐受程度及主觀感覺等定期調整運動強度。運動時間：熱身5min，有氧訓練：功率車/運動平板30min，放松5min。在患者進行訓練時，康復治療師在旁邊指導并監督，從而保證訓練的安全性和有效性，并對患者加以鼓勵。另外，治療師需通過自感疲勞指數(rating of perceived exertion，RPE)詢問患者主觀感受(HIIT組RPE：16～19，CME組RPE：12～15)，結合心率情況綜合判斷訓練強度。

1.3 評定標準 ①身體質量指數(body mass index，BMI)：BMI=體重/身高2(體重單位：kg；身高單位：m)。患者使用身高體重秤，分別于試驗前及12周試驗結束后，空腹、單衣、赤足、保持軀干正直、兩眼目視前方，測量身高及體重。②血糖、血脂、胰島素抵抗指數：患者空腹 8 h后靜脈取血。使用日立7170型自動生化分析儀，檢測空腹血糖(fasting blood glucose，FBG)、糖化血紅蛋白(HbA1c)、甘油三酯(triglyceride，TG)、總膽固醇(total cholesterol，TC)、低密度脂蛋白膽固醇(low density lipoprotein cholesterol，LDL-C)等指標，并檢測空腹血清胰島素(fasting insulin，FINS)水平。穩態模型胰島素抵抗指數(homeostasis model of assessment for insulin resistance index, HOMA-IR)通過公式計算。HOMA-IR = FBG×FINS÷22.5，其中FBG單位為mmol/L，FINS為μU/ml，系數22.5為校正因子，指在正常/理想個體中5μU/ml血漿胰島素對應4.5mmol/L的血糖水平。③心肺耐力指標：采用心肺運動測試系統(意大利COSME公司)，選擇遞增功率運動方案：患者坐于功率車上，空載踏車熱身 3min，然后自5 W開始以15W/min負荷幅度遞增，患者保持55～65 r/min的轉速直至力竭或者出現心慌、胸悶等不適癥狀時即終止。測定心肺耐力指標：無氧閾(anaerobic threshold, AT)、峰值攝氧量(peak oxygen consumption, VO2peak)、最大代謝當量(metabolic equivalent, MET)。④糖尿病生活質量特異性量表(diabetes specific quality of Life, DSQL)：包括生理、精神/心理、社會關系、治療4個維度，共27項，每項1～5級評分，分數越低，受疾病影響越輕，生活質量越好。

2 結果

2.1 身體指標及生化指標改善情況 治療前，3組患者BMI、FBG、HbA1c、FINS、HOMA-IR、TG、TC、LDL-C組間比較無顯著性差異；與治療前相比，治療12周后對照組各項指標無統計學差異，HIIT組除甘油三酯、CME組除總膽固醇外各項指標均顯著下降(均P<0.05)；治療12周后，HIIT組BMI、FBG、HbA1c、FINS、HOMA-IR、TG指標及CME組HOMA-IR均明顯低于對照組(均P<0.05)，且治療后HIIT組HbA1c較CME組明顯下降(P<0.05)。見表2。

表2 3組治療前后身體指標及生化指標改善情況比較

2.2 心肺功能改善情況 治療前，3組患者心肺耐力各項指標均無顯著性差異。與治療前比較，治療12周后對照組各項指標無統計學差異，HIIT組、CME組各項指標均改善明顯(均P<0.05)。治療12周后，HIIT組各指標及CME組VO2peak均明顯優于對照組(均P<0.05)，但HIIT組與CME組2組間無明顯差異。見表3。

表3 3組治療前后心肺功能指標改善情況比較

2.3 生活質量改善情況 治療前，3組患者DSQL總分和各維度評分均無顯著性差異。與治療前相比，治療12周后對照組各項指標無統計學差異，HIIT組、CME組各項指標均改善明顯(均P<0.05)。治療12周后，HIIT組與CME組2組間無明顯差異，但在總分、生理維度、心理/精神維度方面HIIT組及CME組治療后均明顯優于對照組(均P<0.05)。見表4。

表4 3組治療前后生活質量指標改善情況比較 分，

3 討論

本研究是一項針對2型糖尿病患者進行的高強度間歇有氧運動與中強度持續有氧運動的隨機對照研究，結果表明：對T2DM患者進行兩種運動干預措施都是可行的，且12周的高強度間歇有氧訓練在血糖控制、運動耐量和生活質量方面，可能得到更大獲益。

長期以來，運動訓練被認為是T2DM患者臨床管理的關鍵組成部分。盡管如此，堅持傳統鍛煉計劃的人很少，而堅持的主要障礙之一被認為是缺乏時間。為了減輕這種對身體活動的感知障礙，高強度運動被提出作為一種與傳統有氧訓練項目等同的實現心肺功能改善的高效方法[12-13]。高強度間歇訓練作為一種新型的運動方式，已廣泛應用于心臟康復領域，被證實可以有效提升患者的心肺功能，改善糖脂代謝，減輕體重[14-15]。很多研究表明：對于DM患者，HIIT是一種省時、高效、堅持性高的干預手段。

由于劇烈運動與急性心血管事件的風險增加有關，在任何臨床人群中實施HIIT的安全性值得關注。研究發現，在心肺運動試驗指導下為冠心病PCI術后患者制定精準的個體化運動處方，保證了患者訓練過程的安全性和有效性[16]。最近的一項回顧性分析顯示，在超過7年的心臟康復訓練指導下，約5000名患者HIIT治療后發生急性心血管事件的風險較低[17]。本試驗在CPET的指導下，全面精確地評估2型糖尿病患者整體功能狀態，為制定個體化運動處方提供了重要參考依據，從而提高了患者訓練過程中的安全性。

超重和肥胖是T2DM發生發展的重要危險因素，即使體重在正常范圍內，BMI和腰圍異常的個體也會增加糖代謝異常的風險。我們的研究表明，HIIT使糖尿病患者BMI顯著降低，這與Alvarez等[18]研究一致。HIIT導致體重減輕的潛在機制可能與內臟脂肪儲存的消耗和釋放有關[19]。但可惜的是，由于缺乏人體成分分析儀，我們未能對入組患者的體脂成分進行分析。

本研究發現，高強度間歇有氧訓練同中等強度有氧訓練均可以有效降低DM患者糖化血紅蛋白水平和改善胰島素抵抗情況，這與Jelleyman等[20]的Meta分析結果一致，其發現HIIT可以降低糖尿病和代謝綜合征患者的HbA1c水平。糖化血紅蛋白不僅是應用最廣泛的血糖指標，也是T2DM患者心血管疾病的重要危險因素。有一項薈萃分析顯示[21]，在T2DM和糖尿病前期受試者中，每周增加100min體育活動，HbA1c的平均變化為-0.16%。Madsen[22]等在一項為期8周的低容量HIIT研究中證實，HIIT改善了血糖水平，降低了HbA1c；并且，他們通過穩態模型評估胰島素抵抗情況顯著改善。在本研究中，我們同樣發現，在降低糖化血紅蛋白水平方面，相較于中等強度持續有氧訓練，HIIT表現更突出。

有氧訓練是改善VO2peak的有效手段。我們的研究發現，HIIT在提高患者的VO2peak方面表現與持續有氧訓練相似。Jing等[19]的研究進一步比較了HIIT和MICT在增加VO2峰上的差異，發現HIIT對相對VO2峰3.37 ml/kg/min和絕對VO2峰0.37 L/min的改善優于MICT。Revdal等[23]研究了HIIT對T2DM患者心臟結構和功能的影響，觀察到左室壁質量相對增加12%，舒張末期血容量增加，顯示在收縮功能方面的改善，可以通過提高心搏量和左心室射血分數來顯示。另外，我們發現，HIIT組AT時的攝氧量明顯升高，這與Terada等[24]研究發現一致，再次證明了高強度間歇有氧訓練可能在心血管功能方面有更大獲益。

糖尿病相關的并發癥會影響糖尿病患者心肺功能，限制其體力活動，并影響其生活質量。DSQL是評價糖尿病患者生活質量的專用量表，能靈敏全面地反映患者生活質量。本探究顯示，高強度間歇有氧訓練亦能使T2DM患者生活質量得到改善。

高強度間歇有氧訓練是改善2型糖尿病相關重要危險因素的有效策略，能改善糖尿病患者血糖水平、胰島素抵抗、心肺功能及生活質量，且在心肺運動試驗的指導下，進行運動強度個體化的有氧訓練，其安全性可以得到進一步保證，值得在臨床治療中推廣。