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2型糖尿病运动治疗方案 南京医科大学附属江宁医院康复医学科张园园 1概述 目前 糖尿病已成为一种普遍的流行性疾病 而且2型糖尿病的发病率越来越高 在美国 2型糖尿病占糖尿病的比例90 95 生命风险评估显示 2000年后出生的美国人中 1 3的人将可能患有糖尿病 其中近50 的人属于高风险人群 众所周知 2型糖尿病是导致心血管发病率和死亡率 失明 肾脏疾病 神经组织疾病和截肢等致残疾病增加的重要原因之一 主动的体力活动 PA 运动训练 ET 包括适当的有氧耐力和抗阻力量训练 是预防和治疗2型糖尿病主要方法之一 遗憾的是 很多2型糖尿病的患者发病后根本没有采取和保持有规律的PA ET进行治疗 临床证实 有规律的PA ET对改善血糖控制 预防并延缓2型糖尿病的发生 同时对降低甘油三酯 血压 减少心血管风险 降低死亡率和提高生活质量都有着积极的影响 可使人患2型糖尿病的高风险率降低58 研究显示 通过PA ET对2型糖尿病进行运动干预的最大好处是使胰岛素作用得到了快速而长期的改善 在运动治疗后的72h之内 葡萄糖耐受和胰岛素敏感性会出现良好的变化 所以 有规律的PA ET对维持血糖水平和改善胰岛素敏感性方面发挥着重要作用 2运动的作用 2 1运动的急性作用运动时的能量代谢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 能量来源 人体静息时的能量来源 主要燃烧FFA 人体运动时的能量来源 能量来源增加了脂肪 葡萄糖 肌糖原以及一小部分氨基酸 任何运动都会引起静息时的能量代谢转向运动时的能量代谢状态 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 骨骼肌摄取葡萄糖有两个途径 运动时骨骼肌摄取葡萄糖的非胰岛素依赖型 骨骼肌收缩介导 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 葡萄糖转运蛋白4 GLUT4 葡萄糖转运蛋白4是骨骼肌细胞 主要有GLUT1和GLUT4两种 中主要的葡萄糖转运载体 它所介导的葡萄糖转运是骨骼肌糖代谢的主要限速步骤 GLUT4的紊乱将导致骨骼肌对葡萄糖的摄取 利用减少 而骨骼肌是葡萄糖利用最主要的组织 约占整个葡萄糖转运的80 目前研究表明 GLUT4代谢紊乱是糖尿病发病的主要原因之一 近年的研究表明 运动可增加骨骼肌细胞内GLUT4的基因表达水平 促进GLUT4从储存部位向细胞外膜转位 提高细胞膜上GLUT4内在活性 从而提高骨骼肌细胞对葡萄糖的摄取和利用能力 运动可通过肌肉收缩 胰岛素 糖原水平 低氧和NO等因素作用于GLUT4的表达 转位及其内在活性 从而提高骨骼肌的摄糖能力 2 2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 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 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 2 3PA的慢性效应 2 3 1有氧运动对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 即使运动强度低 也可以在一定程度上改善胰岛素敏感性 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 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 阻力训练对血糖水平和胰岛素抵抗 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 但胰岛素敏感性没有获得改善 2 3 2血脂及脂蛋白 研究显示 有氧训练可以降低LDL C水平 增加HDL C水平 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 2 3 3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 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 2 3 4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 2 3 5减轻体重 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CVD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 心理作用 运动可能使2型糖尿病患者在心理上获益 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 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 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 3PA ET在预防和治疗2型糖尿病中的重要角色 调查报告显示 在农村城市化进程中迁移到更现代化环境的人群比留在原有居住地的人患糖尿病的更多 而农村居民患糖尿病的发病率比同属城市居民相对要低 研究认为 导致糖尿病患病率有所不同的主要原因是人们的PA存在明显的差异 流行病学横断面回顾性研究提供了PA ET和糖耐量显著相关的更直接证据 2型糖尿病人群与非糖尿病人群比被发现严重缺乏PA 缺乏PA与未患2型糖尿病正常人口服葡萄糖耐量试验后血糖水平的耐受不良相关 也同样与胰岛素水平相关 缺乏PA与更多参与PA 的人相比这种相关更显著 最近研究发现 久坐的生活方式可能在2型糖尿病的发展中扮演了重要的角色 在瑞典马尔蒂摩一项47 49岁老年男性糖尿病预防的可行性试验中 PA ET是干预策略的一个重要组成部分 在5年的随访中发现 基础水平的糖耐量受损者 不参与治疗计划的要比参与治疗干预的发展成糖尿病至少要高两倍或更多 最具前景的研究是为期6年的在我国大庆进行的糖尿病预防临床试验 在这项研究中 有577人在同一个城市的健康检查中被确认为糖耐量异常 并在临床上随机分为4组 运动组 饮食组 饮食加运动组和对照组 分配到运动组的人被鼓励每天增加一次业余时间的PA 在大多数情况下是每天进行20min轻快的散步 6年中 运动干预组糖尿病的累计发病率显著低于对照组 运动组5 41 运动加饮食5 46 饮食5 44 对照组5 68 对保持调整体重指数和空腹血糖具有十分重要的意义 4 推荐给2型糖尿病人群的PA ET方案 PA ET在糖尿病预防和治疗中常常被作为安全有效的方法来使用 除了因患有糖尿病并发症和运动受限以外 2型糖尿病患者的运动训练应包括适当的有氧耐力和抗阻力量训练 特别是通过运动训练每周至少要累计消耗1000kcal wk 1的能量 以达到发展肌肉力量和耐力 改善体能成分 增加或保持瘦体重并最终增进健康的目的 一个全面发展的运动方案应包括2型糖尿病患者运动方案中训练内容的性质和科学有效的运动频率 强度 持续时间和模式等 4 1有氧运动训练 有氧运动是指人体在氧气充分供应的情况下进行的体育锻炼 即在运动过程中 人体吸入的氧气与需求相等 达到生理上的平衡状态 有氧运动衡量的标准是心率 心率保持在150次 分钟的运动量为有氧运动 因为此时血液可以供给心肌足够的氧气 因此 它的特点是强度低 有节奏 持续时间较长 要求每次锻炼的时间不少于1小时 每周坚持3到5次 这种锻炼 氧气能充分燃烧 即氧化 体内的糖分 还可消耗体内脂肪 增强和改善心肺功能 预防骨质疏松 调节心理和精神状态 是健身的主要运动方式 常见的有氧运动项目有 步行 快走 慢跑 竞走 滑冰 长距离游泳 骑自行车 打太极拳 跳健身舞 跳绳 做韵律操 球类运动如篮球 足球等等 有氧运动和无氧运动 人体运动是需要能量的 如果能量来自细胞内的有氧代谢 就是有氧运动 但若能量来自无氧酵解 就是无氧运动 无氧运动时糖酵解产生大量乳酸等中间代谢产物 不能通过呼吸排除 这些酸性产物堆积在细胞和血液中 就成了 疲劳毒素 会让人感到疲乏无力 肌肉酸痛 还会出现呼吸 心跳加快和心律失常 人体预存的ATP能量只能维持极限强度运动大约2秒 随后由CP合成ATP 大约能维持6秒 合计8秒左右 也就是说 全速跑不到一百米即告罄 跑二百米时后面的一百米 必须由血糖通过糖酵解产生ATP来提供能量 其副产品是乳酸 肌糖原无氧分解所提供的能量 只能维持一分钟左右 跑完四百米后就全部用完 跑八百米时 后面的四百米 必须由糖 脂肪酸和氨基酸在有氧状态下 合成新的热能物质ATP来提供能量 这整个过程需要氧气 也就是靠氧气燃烧糖 脂肪和蛋白质来生产热能物质ATP 这后段的运动就是有氧运动 跑八百米或一千五百米 二百和四百米游泳 拳击等运动 都需要开始利用氧气燃烧糖原 脂肪和蛋白质 故此类运动的后段都是有氧运动 4 1 1有氧运动频率 频率 2型糖尿病患者至少应每周进行3 5天不连续的PA ET 这样可以避免由运动引起的胰岛素作用改善快速消失 同时更好地改善心肺耐力和实现理想的热量支出 临床试验表明 2型糖尿病运动治疗所使用的频率是3次 周以上 最近 美国公共卫生署建议应该进行更多的身体活动 即使每周内并不是每天都进行 也能起到良好的保健作用 鉴于一次单独运动对血糖水平影响的急性效应只能保持72h 因此 2型糖尿病患者必须经常参加有规律的体育锻炼来降低血糖 使用胰岛素的2型糖尿病患者可能更愿意参加日常体力活动 因为这样可以减少胰岛素用量和促进热量平衡 4 1 2有氧运动强度 强度 对于2型糖尿病患者 通常推荐采用中低强度 40 60 V O2max 最大摄氧量 的体力活动或运动训练 以改善心肺功能和新陈代谢 采用有规律的中低强度的PA ET会使机体出现良好的代谢变化 例如 降低血糖 增加胰岛素敏感性和代谢清除率 研究证实 大于60 V O2max强度的运动其效果更加明显 采用较高的运动强度 如70 90 V O2max 对新陈代谢的影响变化更加有效 虽然低强度运动有利于新陈代谢的改变 无法满足所推荐的用于提高心肺耐力的最低运动强度 如 50V O2max 此外 特别是对于推荐的抗阻力量训练 可同时减少肌肉损伤和足部创伤的可能性 心率 心率是测定有氧运动效果和强度的最直接指标 心率反映的是交感神经的兴奋度 交感神经的兴奋促进了一系列脂解激素的分泌 从而活化脂解酶 使储存在脂肪细胞组织里的脂肪分解为游离脂酸和甘油 而脂酸在氧供给充足的条件下 可分解成二氧化碳和水并释放大量的能量 那么运动时达到多少心率 先介绍几个参数 最大心率 MHR为220 你的年龄 最低心率 一般在早晨测试 保留心率就是最大心率 最低心率 减肥心率也就是有氧运动的心率范围应该是最低心率 保留心率 50 60 锻炼耐力的心率范围是最低心率 保留心率 60 70 由于最大心率是一个基于生理条件的心跳极限的估算值 故实际强度要因人而宜 对于初习者通常可保持在60 65 MHR即可 如果不顾自己的身体条件一味追求高强度 则将不利于健康 4 1 3有氧运动时间 时间 2型糖尿病患者每周至少从事150min中等或更高强度的运动 一周内可分若干次进行一次不少于10min的有氧活动 实证研究表明 每周进行150min中等强度的有氧运动可以有效降低人群的发病率和死亡率 最近 美国运动医学学院和美国心脏病学会共同指出所有的成年人每周都应该进行150min 每周5天 每天30min 中等强度或60min 每周3天 每天20min 较大强度的有氧运动 糖尿病患者每周至少需要从事150min中至较大强度的有氧运动以更好地减少心血管病的发生风险 一定量的低强度运动对心血管和血糖控制有利 然而超过一强度和量的运动也许效果更加有利 2型糖尿病患者PA ET的时间与热量消耗有直接关系 与运动强度负相关 2型糖尿病患者如果身体允许的话 建议将PA ET的时间每次至少30min 以达到推荐的能量消耗标准 如前所述 降体重是2型糖尿病治疗的首要目标 使用中低强度 50 V O2max 逐渐把每次PA ET的时间增加至约60min是非常必要的 4 1 4有氧运动类型 类型 Mode 推荐给2型糖尿病患者PA ET的类型是那些强度更易于控制 能量消耗上个体差异小 容易保持 并且不需要什么更高运动技能的运动项目 PA ET模式决定了能源消耗水平和 或心肺耐力的改善程度 并直接受肌肉组织活动的参与量以及活动频率和有氧活动性质的影响 对于2型糖尿病人来说 确定某一形式的PA ET是非常重要的 它能够安全 有效并最大限度的消耗热量 散步是糖尿病患者最常见的活动方式 也是最便捷的无大伤害性的PA ET方式 但由于并发症的存在 如外周神经病变或退化性关节炎 2型糖尿病患者可能需要非负重的活动来替代 例如 固定自行车 游泳 水上活动等 或者采用负重和非负重交替的活动方式 总的来讲 使用大肌肉群导致心率增加的任何形式的有氧运动 包括快走 和抗阻力量训练都可能是有益的 推荐采用各种形式的PA ET 4 1 5有氧运动渐进性原则 渐进性原则 目前 有关糖尿病人运动强度和量渐进性原则的比较研究还没有 在采用的强度和量上只要遵照循序渐进的原则都是合适的 并且可以使运动伤害的风险降到最低 特别是当并发症出现时更应该如此 一般来讲 增加2型糖尿病患者PA ET的几率取决于几个因素 包括年龄 身体机能 医疗和临床状态及个人喜好和目标 2型糖尿病患者最初进行PA ET时应集中关注PA ET的频率和持续时间的发展变化上 而不是强度 让患者在不太过分用力的情况下就可以很容易地参加一个安全 有效水平的活动 以使患者增加保持持续活动习惯的可能性 应逐渐增加PA ET的时间 以适应2型糖尿病病人临床状态身体机能的改变 4 2抗阻力量训练 抗阻力量训练有可能改善肌肉的力量和耐力 增强弹性 提升身体成分并减少患心血管疾病的风险因素 在非糖尿病人群 抗阻力量训练可改善糖耐量并提高胰岛素敏感性 在限制能量摄入期间 抗阻力量训练可以防止肌肉质量下降并能增加肌肉的力量 2型糖尿病患者尽可能地制定一项全面发展的抗阻力量运动方案 适合于某些人群的量和强度的组合性抗阻力量训练可能会产生更大的效果 所有患2型糖尿病的人在开始某一类型的抗阻力量训练之前都应该认真筛选并接受必要的医务监督和训练管理 应警惕视网膜和心血管并发症的发生 如降低负重强度 防止力竭性运动 避免持久的静力性运动 即等长收缩运动 等 4 2 1抗阻力量方法 1 等张训练 动力性训练 等张训练在肌力增强训练中应用较多 基本方法 a 举哑铃 沙袋等 b 通过滑轮及绳索提起重物 c 拉长弹簧 橡皮条等弹性物 d 专门的训练器械 通过摩擦或磁电效应等原理提供可调节的阻力 e 自身体重作为负荷 进行俯卧撑 下蹲起立 仰卧起坐等练习 2 等长练习 静止性练习 是指肌肉静态收缩 不引起关节活动 是一种简单而有效的肌力增强训练方法 3 等速练习 是一种保持恒定运动速度的肌力抗阻训练方法 由专用仪器如等速运动仪预先设定和控制运动速度 使肌肉自始至终在适宜的速度下进行训练 等速训练除了可以提高肌力 治疗和预防肌肉萎缩及保持关节的稳定性外 还具有改善和扩大关节活动度的治疗作用 4 2 2抗阻力量频率 频率 抗阻力量训练每周至少要进行2次 更理想的是每周要进行3次 应该把抗阻力量训练和有规律的有氧训练一样作为2型糖尿病运动训练计划的重要组成部分 4 2 3抗阻力量强度 强度 训练采用50 1RM 1RM是指肌肉能一次过所能举起的最大重量 或75 80 1RM强度可以获得最大 最理想的胰岛素作用效果 以家庭为主的抗阻力量训练要进行监管 在健身房进行抗阻力量训练可能对保持血糖控制不太有效 但对保持肌肉质量和力量有利 4 2 4抗阻力量时间 时间 初始的抗阻力量训练课程应该包括最少5 10种涵盖主要肌肉群 上半身 下半身 核心部位 的运动 每一个肌肉群每次做10 15次 直至接近肌肉疲劳为止 随着时间的推移 增加重量 强度 后的训练 每一个肌肉群每次最少要做到8 10次 而且至少有一组要重复做到接近疲劳为止 训练时常常推荐做3 4组 这样可以收到最理想的力量训练效果 4 2 5抗阻力量类型 类型 力量训练器 如哑铃和杠铃 都能使肌肉力量和质量出现同等增长 大级别的抗阻力量训练可以使胰岛素作用效果发挥到最大并且有利于血糖控制 4 2 6抗阻力量渐进性原则 渐进性原则 为了避免受伤 在增加抗阻力量