1. 引言
国际糖尿病联盟(IDF)数据显示,2021年全球约有5.37亿成人糖尿病患者,预计到2045年将增至7.83亿,其中T2DM占90%以上。中国作为糖尿病负担最重的国家之一,20~79岁人群糖尿病患病率已达11.2%,且存在大量未诊断病例[1]。2型糖尿病(T2DM)是以胰岛素抵抗和胰岛素分泌不足为特点的复杂代谢性疾病[2],占全球所有类型糖尿病的90%以上[3]。T2DM不仅导致血糖升高,还常伴随脂代谢紊乱、高血压和肥胖等代谢异常,显著增加心血管疾病、肾病、视网膜病变和神经病变等并发症风险[4] [5]。
运动疗法作为糖尿病综合管理的基石之一,与药物治疗、饮食控制、血糖监测和健康教育并称为糖尿病治疗的“五驾马车”。大量循证医学证据表明,规律科学的运动干预可通过多重机制改善T2DM患者的糖脂代谢紊乱,降低心血管风险,提高生活质量[6]-[8]。运动强度作为运动处方的核心要素之一,直接影响干预效果和安全性[9] [10]。不同强度运动对糖脂代谢的调控存在差异,理解这些差异有助于为T2DM患者制定个体化运动方案。
本综述旨在通过整理近五年不同强度运动干预T2DM糖脂代谢的最新研究进展,从运动强度分类、作用机制、临床效果比较、影响因素和未来方向五个方面进行阐述,以期为临床实践和科学研究提供参考。
2. 运动强度的分类与界定
运动强度是运动处方的核心参数,合理界定运动强度对确保干预效果和安全性至关重要。目前,运动强度主要依据运动时的摄氧量、心率、代谢当量(MET)和主观疲劳程度等进行分类。根据世界卫生组织身体活动指南、美国糖尿病协会(ADA)指南和运动生理学研究[11]-[13],T2DM患者的运动强度通常分为低强度、中等强度和高强度三个等级。
2.1. 低强度运动(Low-Intensity Exercise)
低强度运动是指在1.5到3 MET之间进行的体力活动。在主观疲劳程度分类中,低强度体力活动通常在0~10的感知消耗量表的评定量表上为2~4。例如,缓慢行走,洗澡或其他不会导致心率或呼吸率大幅增加的偶然活动。低强度运动通常指运动时摄氧量低于40%最大摄氧量(VO2max),心率维持在最大心率的50%以下(约<100次/分钟)。典型形式包括慢走(速度 < 3.2 km/h)、伸展运动、太极拳和日常家务活动等。这类运动能量消耗较低,约为2~4 kcal/min,主要依赖脂肪氧化供能,对心肺系统刺激较小,适合老年、合并严重并发症或运动能力低下的T2DM患者。
2.2. 中等强度运动(Moderate-Intensity Exercise)
中等强度运动是指在3~<6 MET之间进行的体力活动。在主观疲劳程度分类中,低强度体力活动通常在0~10的感知消耗量表的评定量表上为5或6。中等强度运动指摄氧量达到40%~60% VO2max,心率为最大心率的50%~70% (约100~140次/分钟)。常见形式包括快走(4.8~6.4 km/h)、休闲游泳、慢速骑行(15~20 km/h)和广场舞等。能量消耗约为4~7 kcal/min,供能物质逐渐从脂肪向碳水化合物过渡。中等强度运动可显著改善T2DM患者的血糖控制、胰岛素抵抗、血压和血脂水平,是糖尿病运动干预的基础强度。多个协会及指南推荐T2DM患者每周至少进行150分钟中等强度有氧运动。
2.3. 高强度运动(High-Intensity Exercise)
高等强度运动是指MET值在6及以上的体力活动。在主观疲劳程度分类中,低强度体力活动通常在0~10的感知消耗量表的评定量表上为6以上。高强度运动指摄氧量超过60% VO2max,心率达到最大心率的70%~85% (约140~170次/分钟),MET值 ≥ 6.0,RPE评分 ≥ 14/20。典型形式包括跑步(≥8 km/h)、快速骑行(≥20 km/h)、高强度间歇训练(HIIT)和竞技体育等。能量消耗可达7~12 kcal/min,主要依赖糖酵解供能,对心肺系统要求较高。值得注意的是,高强度运动可进一步细分为高强度持续训练和高强度间歇训练(HIIT),后者通过高低强度交替进行,在保证代谢获益的同时降低持续高强度带来的风险[2]。
除有氧运动外,抗阻训练(Resistance training)也是T2DM运动干预的重要组成部分。抗阻训练强度通常以一次最大重复次数(1RM)的百分比表示,中等强度为50%~70% 1RM,高强度为>75% 1RM。循环抗阻训练(CRT)将多组抗阻动作以循环方式组合,兼具抗阻和有氧特点,近年来在T2DM管理中应用日益广泛。
运动强度的选择应遵循个体化原则,综合考虑患者年龄、病程、并发症、运动习惯和用药情况等因素。尤其对于计划进行高强度运动的T2DM患者,需预先进行心血管风险评估和血糖评估,包括低血糖危险因素、神经系统病变等情况。无症状且心血管评估正常的患者可参与所有强度运动,而有心血管风险的患者应从低强度开始,逐步进阶。
3. 不同强度运动改善糖脂代谢的机制
运动改善T2DM糖脂代谢的机制复杂多样,涉及多个器官系统的适应性改变和分子水平的调控。不同强度运动通过差异激活这些机制,产生独特的代谢获益。理解这些机制有助于为特定代谢异常的T2DM患者选择最适运动强度。
3.1. 糖代谢改善机制
3.1.1. 骨骼肌葡萄糖摄取增加
运动可促进骨骼肌葡萄糖转运蛋白4 (GLUT4)从细胞内池转位至细胞膜和横小管,这一过程不依赖胰岛素,而是通过肌肉收缩激活AMPK和Ca2+/钙调蛋白依赖性蛋白激酶(CaMK)通路实现[14] [15]。HIIT和抗阻训练等高强度运动可诱导更显著的GLUT4转位,且运动后效应可持续48小时以上。
3.1.2. 胰岛素敏感性提高
运动通过多种途径改善胰岛素抵抗:(1) 减少肌细胞内脂质沉积,降低二酰基甘油(DAG)和神经酰胺等脂毒性物质对胰岛素信号通路的干扰;(2) 增加肌细胞线粒体数量和功能,提升氧化能力;(3) 促进脂肪组织脂解,改善全身脂质代谢。Meta分析、关键性随机对照试验、长期干预研究等多项研究表明,单次运动后胰岛素敏感性可提高20%,规律运动后可达40%以上,联合有氧和抗阻训练更可提升70% [16]-[19]。
3.1.3. 胰腺β细胞功能保护
适度运动可通过减少氧化应激和炎症反应保护β细胞功能。肌肉分泌因子如鸢尾素(Irisin)和脑源性神经营养因子(BDNF)可抑制β细胞凋亡,而IL-6等肌源性细胞因子则通过调节α细胞功能影响胰高血糖素分泌。值得注意的是,高强度运动可能通过增加乳酸生成,刺激BDNF表达,进而改善中枢胰岛素敏感性。
3.1.4. 肝脏葡萄糖输出调节
运动抑制胰岛素分泌并促进胰高血糖素释放,激活肝糖原分解和糖异生,维持运动时血糖稳定。长期运动训练可改善肝脏胰岛素敏感性,抑制病理性糖异生,这一效应在HIIT后尤为明显。
3.2. 脂代谢改善机制
3.2.1. 脂肪组织功能改善
运动促进白色脂肪组织(WAT)棕色化,增加产热蛋白UCP1表达,这一过程受肌肉分泌因子(如鸢尾素、Metrnl)调控。HIIT可显著增加血清鸢尾素水平,进而激活脂肪组织MAPK通路,促进脂解和能量消耗。
3.2.2. 脂蛋白代谢调节
运动通过增加脂蛋白脂肪酶(LPL)活性,促进极低密度脂蛋白(VLDL)和乳糜微粒中甘油三酯(TG)的分解,降低血清TG水平。同时,运动可提高高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)水平,促进胆固醇逆转运。西南大学张壬的研究发现,6周循环抗阻训练(CRT)可显著降低T2DM患者TG水平,而HIIT则更利于HDL-C的稳定提升。
3.2.3. 肝脏脂质代谢优化
运动减少肝脏脂肪沉积,改善非酒精性脂肪肝(NAFLD),机制包括:(1) 抑制固醇调节元件结合蛋白-1c (SREBP-1c)介导的脂肪生成;(2) 激活AMPK/乙酰辅酶A羧化酶(ACC)通路,促进脂肪酸氧化;(3) 增加FGF21分泌,调节全身能量平衡。
3.2.4. 肌肉–脂肪器官对话
骨骼肌通过分泌多种肌因子(myokines)与脂肪组织进行双向通讯。运动诱导的肌肉因子如IL-6、Irisin、BAIBA等可促进脂肪分解和棕色化,而脂肪组织分泌的瘦素(leptin)和脂联素(adiponectin)则反馈调节肌肉代谢。这种器官间对话是运动改善全身脂代谢的核心机制之一。
3.3. 分子信号通路激活
不同强度运动差异激活多条关键代谢信号通路。AMPK通路:被称为“细胞能量感受器”,在运动诱导的葡萄糖摄取和脂肪酸氧化中起核心作用。中等强度运动主要激活AMPKα2亚型,而高强度运动则可同时激活AMPKα1和α2。PGC-1α通路:过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α (PGC-1α)是线粒体生物发生的主调控因子。HIIT可显著诱导PGC-1α表达,促进肌纤维类型向氧化型转变。mTOR通路:主要响应抗阻训练等机械负荷刺激,促进肌肉蛋白质合成和hypertrophy。该通路激活对维持肌肉质量和力量至关重要,可间接改善糖脂代谢。
运动代谢调控的分子机制研究为精准运动处方提供了理论基础。通过选择特定强度运动靶向调控关键通路,有望实现对T2DM患者糖脂代谢的精准干预。
4. 不同强度运动的临床效果比较
大量临床研究比较了不同强度运动对T2DM患者糖脂代谢指标的改善效果,为运动强度选择提供了循证依据。本部分将从血糖控制、血脂改善、身体成分变化和心血管获益四个方面系统分析不同强度运动的临床效果差异。
4.1. 血糖控制效果比较
4.1.1. 高强度间歇训练(HIIT) VS中等强度持续训练(MICT)
多项随机对照试验的Meta分析表明,HIIT和MICT均可显著降低T2DM患者的HbA1c水平,但HIIT在时间效率上更具优势。一项纳入18项研究的Meta分析显示,HIIT组HbA1c平均降低0.61%,而MICT组降低0.44%,且HIIT每周耗时比MICT少40%。西南大学张壬的研究比较了6周HIIT (无绳跳绳)和CRT (弹力带有氧操)对T2DM患者糖代谢的影响,发现两种干预均能持续降低糖化血清蛋白(GSP)浓度并稳定于参考范围内,但在其他血糖指标上无显著差异。该研究质量优势在于其干预设计有针对性、观察周期与指标具备合理性、对比研究有参考价值。该研究既符合临床推广的实用性,也考虑到T2DM患者(尤其是中老年群体)对运动设备的可及性。采用6周干预周期,符合运动干预对糖代谢指标产生显著影响的常见时间窗等。直接比较HIIT与CRT的干预效果,而非单一评价某一种运动模式,为临床选择“针对糖代谢改善的运动类型”提供了直接参考依据,尤其针对需在两种高效运动中做选择的临床场景,研究结论具有明确的实践指导意义。同时该研究有一定的局限性。存在样本量大小、来源及基线特征未明确等样本相关局限,并且文章未提及是否控制混杂变量,虽明确了运动类型,但未提及关键实施细节等。
4.1.2. 抗阻训练的效果
单纯抗阻训练对血糖控制的改善效果略逊于有氧运动,但可显著提升胰岛素敏感性。房绍娥的研究将30例T2DM患者分为试验组和对照组,试验组在常规干预基础上进行5周抗阻训练(哑铃练习、下肢肌肉训练和自行车训练),结果显示试验组HbA1c显著低于对照组(P < 0.05)。抗阻训练的优势在于可增加肌肉质量和力量,而肌肉作为葡萄糖代谢的主要场所,其数量和质量直接影响血糖调控能力。
4.1.3. 联合训练的效果
有氧与抗阻联合训练在血糖控制方面展现出协同效应。唐华珍的研究将T2DM患者分为常规干预组和运动干预组(有氧运动),3个月后运动干预组糖脂代谢指标显著优于对照组(P < 0.05)。另一项研究显示,有氧联合抗阻训练可使HbA1c降低0.9% (约10.6 mmol/mol),改善幅度显著大于单一训练方式。联合训练可能通过同时激活有氧和抗阻运动特有的代谢通路,产生互补效应。
4.2. 血脂控制效果比较
4.2.1. 甘油三酯(TG)改善
循环抗阻训练(CRT)在降低TG方面表现出独特优势。张壬的研究发现,6周CRT干预后,T2DM患者TG降低效果显著优于HIIT组(P < 0.05)。抗阻训练可能通过增加骨骼肌脂蛋白脂肪酶(LPL)活性和脂肪酸氧化能力,促进TG清除。而蔡小映等的研究也证实,弹力带抗阻运动干预3个月后,患者TG水平显著下降。
4.2.2. 高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)变化
HIIT对HDL-C的提升效果更为稳定。研究表明,HIIT干预后HDL-C可维持在参考范围内,而CRT组HDL-C在干预3周时显著上升甚至超出参考范围,但6周时回落。HIIT可能通过增加载脂蛋白A1合成和胆固醇逆转运效率,持续改善HDL-C质量而非单纯提高数量。
4.2.3. 低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)和总胆固醇(TC)
不同强度运动对LDL-C的改善效果差异较小。张壬的研究显示,CRT对TC的降低效果优于HIIT,但对LDL-C的改善不明显。运动可能主要通过改善LDL颗粒大小和氧化敏感性而非直接降低浓度来减少动脉粥样硬化风险。
4.3. 身体成分变化比较
4.3.1. 体脂率和腹部脂肪
HIIT在减少内脏脂肪方面效果突出。一项Meta分析显示[20],HIIT可使内脏脂肪面积减少约6.5 cm2,效果优于MICT。HIIT可能通过增加运动后过量氧耗(EPOC)和脂肪氧化,产生更持久的减脂效应。而抗阻训练虽然对总体重影响较小,但可通过增加肌肉质量改善体成分,提高基础代谢率。
4.3.2. 肌肉质量和力量
抗阻训练对维持和增加肌肉质量具有不可替代的作用。研究表明,12周抗阻训练可使T2DM患者肌肉横截面积增加4.8%,握力提高12.3%。肌肉质量的增加不仅直接改善葡萄糖处理能力,还可通过分泌有益肌因子调节全身代谢。
5. 局限性
本文存在证据来源与质量评估的局限,缺乏系统性的文献检索和方法学质量评估,未说明文献检索的策略、数据库、关键词以及纳入和排除标准。无法判断文献覆盖是否全面、是否存在选择性偏倚。结论的确定性与平衡性不足,过于强调高强度间歇训练(HIIT)的优势,HIIT对患者的心肺功能、运动基础、依从性及安全性(尤其对于合并心血管风险的患者)要求更高,这些限制性条件在结论中未被充分强调,可能导致读者过度推崇HIIT而忽视其潜在风险。对不同研究结果之间的矛盾解释不足,缺乏深入机制的探讨和总结。本文临床适用性与前沿性存在局限,个体化原则缺乏具体操作指引、对依从性和安全性的讨论不足、对未来方向的展望流于表面。
6. 结论
现有研究提示,不同强度运动对2型糖尿病(T2DM)患者的糖脂代谢改善可能具有积极效果,但不同运动模式在干预优势上存在一定差异。从当前研究证据来看,高强度间歇训练(HIIT)在提升胰岛素敏感性、改善高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)及降低糖化血红蛋白(HbA1c)方面可能表现相对突出,且在时间效率上或具有一定优势。循环抗阻训练(CRT)则在降低甘油三酯(TG)和总胆固醇(TC)方面可能更具潜力,或更适合存在血脂代谢改善需求的患者群体。中等强度持续训练(MICT)作为临床传统推荐的运动方式,其安全性在现有研究中得到较多支持,可能更适用于老年T2DM患者或运动能力相对较低的患者。此外,运动时间的选择对代谢改善效果的影响也受到关注,有研究显示下午进行中高强度运动或可使HbA1c降幅增加30%~50%,且该效应可能独立于运动量和运动强度,但这一结论仍需更多研究进一步验证。
联合运动模式(有氧 + 抗阻)在综合调控血糖和血脂方面的效果,现有部分研究提示其可能优于单一运动形式,尤其可能适用于需要全面代谢管理的T2DM患者;另有研究指出多成分运动或可降低代谢功能障碍相关脂肪性肝病患者的动脉粥样硬化性心血管疾病风险[21],但该结论的普适性仍需更多高质量研究支持。未来研究可进一步探索运动与新型降糖药物之间可能存在的协同效应,同时可尝试基于昼夜节律优化运动时间,并结合人工智能技术开发个性化运动处方,以提升干预的精准性,但这些方向的实际应用效果尚需逐步验证。总体而言,运动干预方案的制定应充分考虑患者的个体差异、并发症发生情况及具体代谢目标,在此基础上选择可能最优的运动强度和模式,以期实现更理想的临床获益,但具体方案的有效性仍需结合患者实际情况动态评估。