运动干预糖尿病前期患者疗效的Meta分析

何顺萌，文新平，李海伟

（山西师范大学 体育学院，山西 临汾 041000）

糖尿病前期（pre-diabetes，PD）是介于正常血糖稳态和糖尿病（type two diabetes mellitus，T2DM）之间的中间状态，是血糖变量高于正常水平但不在糖尿病范围内的阶段［1］，PD可能是“空腹血糖受损（impaired fasting glucose，IFG）”或“糖耐量受损（impaired glucose tolerance，IGT）”或两者兼而有之［2］。调查显示我国成年人PD患病率高达50.1%，且仍呈上升趋势［3］。如果不采取任何干预措施，PD人群中会有25%～50%的人将在5年内患上T2DM，发病率比血糖正常者高20倍［4］。T2DM是目前威胁全球人类健康最严重的慢性疾病之一，为了应对T2DM，我国政府每年投入近250亿美元进行糖尿病管理，占医疗总支出的13%［5-6］。

运动干预可有效降低TD人群的T2DM风险，是防止从糖代谢受损状态向T2DM转变的有效途径，并被证明比药物干预更有效［7］。干预疗效与运动干预的持续时间、强度、周期、频率、干预内容有关［8］。目前关于运动干预PD患者的Meta分析中，Jadhav等人［2］研究了运动干预对PD患者不同结局指标的影响，结果是可以有效改善口服葡萄糖耐量（Oral Glucose Tolerance，OGT），但对空腹血糖（fasting blood glucose，FBG）和餐后两小时血糖（two hours postprandial blood glucose，2hPG）没有显著性差异。在Hrubeniuk等［4］的Meta分析中，研究了运动干预对PD患者糖耐量的改善，同样能有效改善OGT。在苏中军等人［9］的研究中，发现太极拳有助于延缓PD患者转化为T2DM的进展，能够改善患者的FBG和2hPG。上述研究证实，运动干预可以改善PD患者的OGT，但对PD患者的FBG和2hPG的改善效果不一致。并且在现有的研究报道中，很少有探索运动干预PD的中介变量的研究，如运动的持续时间、强度、周期、频率、干预类型等方面，这些内容是制定PD患者运动处方的关键因素，缺失会导致现有的运动方案对PD患者的指导性不足。因此，本研究进一步探索运动干预是否能有效改善PD患者的各指标，运动干预的各个调节变量对PD患者结局指标的影响，从而为PD患者制定更高效的运动方案。

1 研究方法

1.1 文献检索

本研究检索了pubmed、web of science、中国知网、万方医学等数据库。检索时间为至建库起至2020年7月。中文检索词为“糖尿病前期”“糖调节受损”“糖耐量异常”“糖耐量减低”“糖耐量受损”“空腹血糖受损”“空腹血糖异常”“身体活动”“运动”“锻炼”；英文检索为“Prediabetic State”or “Prediabetic” or “Glucose Intolerance” or “impaired glucose tolerance” or “impaired fasting glucose” or “impaired glucose regulation” and “Physical Activity”or“Exercise” or “Sports”。上述检索词以主题词和自由词相结合的方式进行检索，同时手工检索纳入文献的参考文献。

1.2 文献的纳入与排除标准

1.2.1 文献的纳入标准

根据PICOS原则，本研究的文献纳入标准为：1）文献研究的类型为运动干预糖尿病前期患者的随机对照试验（RCT）；2）受试者为18岁以上的糖尿病前期患者；3）实验组中至少有一个组采取任何形式的身体活动为干预措施；4）对照组为非身体活动或保持之前的生活方式；5）试验的结局指标为FBG、2hPG、糖化血红蛋白（Glycated Haemoglobin，HbA1C）；6）文献能够提供实验组和对照组完整的数据，包括样本量、平均值和标准差等。

1.2.2 文献的排除标准

1）实验组仅进行药理学或饮食干预；2）受试者在妊娠期或有T2DM；3）文献类型为会议摘要、评论；4）数据不完整的文献；5）非中英文文献。

1.3 文献筛选和数据提取

根据研究需要，由两名检索人员独立完成全文文章的收录评估和数据提取。两名检索人员分两个阶段独立审查从数据库检索到的所有文章。第一阶段如果两位检索人员都认为某篇文章是相关的，并且符合纳入标准，就要对该文进行全面的审查，通过阅读文章摘要，确定是否符合纳入和排出标准。第二阶段，阅读每一篇文章的全文，已确定是否将研究纳入分析，如果两位检索人员遇见分歧，则咨询第三位人员判断。所有文献在筛选和讨论后最终确定哪些文献被纳入该研究（图1）。

图1 文献筛选纳入流程图

数据提取，将纳入研究的数据提取到表格中，包括研究特征：作者和年份；参与者特征：参与者的年龄，样本量；运动干预方案：干预类型，持续时间，强度，频率和周期；结局指标：FBG，2hPG，HbA1C等。当一项研究由多组运动组成，每组运动被提取成单独的干预措施。对缺少数据或者信息不明确的文章，通过文章中提供的联系方式联系文章的作者，如果作者不回复相关信息，则不纳入该篇文献。

1.4 文献的质量评估

本研究采取Cochrane手册进行质量评价，评价条目包括，随机分配方法、分配方案隐藏、盲法、结果数据的完整性、选择性报告研究结果、其他偏倚来源6个评价条目。评估偏倚风险的标准采用“是”低偏倚风险，“否”高偏倚风险，“不清楚”未提供足够信息偏倚情况不清楚来描述。当存在争议时，征求第3位研究人员的意见来确定。在统计过程中，对质量评估进行分类：5条及以上的为低度偏倚风险；3～4条的为中度偏倚风险；3条以下的为高度偏倚风险。

1.5 统计分析

本研究采用Cochrane协作网提供的RevMan5.3软件进行统计学分析。本研究使用随机效应模型来说明研究之间的异质性，通过计算I2来确定研究的异质性，当I2大于75%表示存在明显的异质性，需进一步进行亚组分析寻找异质性的来源。结局指标采用SMD作为效应量指标，当SMD小于0.2为微小效应量，SMD在0.2～0.5之间为小效应量，在0.5～0.8为中效应量，SMD大于0.8为大效应量。本研究使用漏斗图来评价文章的发表偏倚。通过逐篇排除文献的方法进行敏感性分析，确定该荟萃分析的风险［10］。在所有的分析中p<0.05被认为是具有统计学意义的。根据运动干预的单次持续时间（<60min，≥60min），运动干 预频率（3次/周，5次/周），运 动干 预 周期（12周，>12周），运动干预强度（大强度，中等强度），运动干预内容（有氧运动和抗阻运动）对异质性较大的进行亚组分析。有氧运动的中等强度被定义为40%～59%VO2R、40%～59%HRR、64%～76%HRmax；高强度是60%～84%VO2R、60%～84%HRR、77%～93%HRmax。抗阻运动的中等强度被定义为30%～60%1RM、高强度是80%1RM［11］。

2 研究结果

2.1 纳入研究及基本特征

本研究纳入11篇文献，共1 113名被试者。有2项研究只包括男性，其余研究均包括男性和女性。11篇文献的参与者9～129人之间，参与者的年龄在33～69岁之间。本研究的运动干预方案的干预类型有AT、RT、NW、HIIT等，单次的干预时间主要为60min，干预周期从3个月到24个月不等，干预的频率主要为每周3次和每周5次，干预强度为中或大强度。结局指标主要包括FBG、HbA1C、2hPG（表1）。

表1 本研究纳入文献的基本特征

2.2 纳入研究的质量评估

对纳入文献的方法学质量评价（图2），纳入的11篇文献均在文中提及使用随机方法，其中3个研究提及具体的分配隐藏方案。有1篇文献提到对受试者和干预者实施盲法。有3篇文献达到低度偏倚风险，质量较高，其中有一篇达到6分。剩下的都达到中度偏倚风险。图3是方法学评估各项条目的占比统计图。

图2 纳入研究方法学质量评估示意图

图3 纳入研究产生偏倚风险的项目所占百分比的判断

2.3 发表偏倚检验

当Meta分析纳入的研究超过10个，就需要做漏斗图来观察文章的发表偏倚［23］。本研究纳入的研究为12个，可以进行发表偏倚检验。从图4可以看出，有1篇文献与其他文献有一定的距离偏差，表明存在一定的异质性。其余的文献基本都左右对称分布，表示该研究不存在明显的发表偏倚。

图4 发表偏倚漏斗图

2.4 敏感性分析

本研究采用逐篇剔除文献的方法来对纳入的文献进行敏感性分析，本研究在逐篇剔除文献后，发现FBG、2hPG、HbA1C的效应量未发生较大的变化，差异具有统计学意义。说明本研究的敏感性低，Meta分析的结果较为稳定。

2.5 Mate分析结果

2.5.1 FBG分析

有9篇文献［12-16，18-19，21-22］中12个研究报道了运动干预对PD患者FBG改善的情况，运动干预能够改善PD患者的FBG（表2）。对纳入的研究进行异质性检验（I2=92%，p<0.000 01），采用随机效应模型合并效应量。效应量前的“-”表示运动干预可以起到改善PD患者FBG的作用。图5显示，运动干预改善PD患者FBG的合并效应量为d=-0.65（p<0.000 01），95%的置信区间为（-0.78，-0.53）。表示运动干预改善PD患者的FBG达到中等效应量，其中双尾检验的p<0.000 01，表示多组数据的合并效应量具有统计学意义。数据表示运动干预具有良好的改善PD患者的FBG的效果。

表2 运动干预糖尿病前期患者FBG整体效应结果

图5 运动干预改善糖尿病前期患者FBG整体效应的森林图

该Meta分析中多组数据间的异质性较高，可能存在多种调节变量因素影响总体效应量的可能。因此，进一步对调节变量进行亚组分析以探讨异质性的来源。本研究对运动干预方案中的单次干预持续时间、干预频率、干预周期、干预类型，干预强度5个要素分别设置亚组进行分析（表3）。

表3 运动方案中调节变量干预糖尿病前期患者FBG效应结果

1）运动干预时间。该调节变量两个组别的效应量具有高的异质性（I2=94%），表明干预时间对运动干预和PD人群的FBG两者的关系存在一定的影响。其中，单次干预时间大于等于60min对改善PD人群的FBG的效应量更大，d=-0.71（p<0.000 01），95%的置信区间（-0.91，-0.51），干预时间小于60min的效应量d=-0.68（p=0.76），不具显著性。

2）运动干预强度。该调节变量两个组的I2=93%，表示干预强度会影响运动干预改善PD患者的FBG。其中，中等强度的干预效应量d=-0.66（-0.81，-0.52）大于高强度运动组的效应量d=-0.55（-0.88，0.22），且p<0.000 01，数据具有统计学意义。

3）运动干预频率。纳入研究的频率为3次/周和5次/周，该调解变量两个组的效应量具有高的异质性（I2=95%），干预的频率会影响运动干预和PD患者的FBG的关系。干预频率每周3次的效应量d=-0.73（-0.84，-0.63）大于干预频率每周5次的效应量d=-0.29（-0.45，-0.14）。

4）运动干预周期。干预周期分为12周和大于12周两组，两组的效应量的异质性I2=92%，表示运动干预周期影响运动干预PD患者的FBG。干预周期大于12周的效应量d=-0.72，95%的置信区间为（-0.87，-0.57）。干预周期12周的效应量d=-0.5，95%的置信区间为（-0.72，-0.27）。

5）运动干预类型。干预类型分为AT和RT，各组效应量具有高度异质性（I2=91%），运动干预内容会影响运动干预改善PD患者的FBG。RT的效应量d=-0.63（-0.91，-0.34），大于AT的效应量d=-0.50（-0.67，-0.34）。

2.5.2 2hPG分析

有2篇文献［12，14］中5个研究报道了运动干预改善PD患者2hPG的情况，对纳入的研究进行异质性检验（I2=59%，p=0.04），I2>50%，采用随机效应模型合并效应量。但各组数据的异质性较低。图6显示，运动干预PD患者的2hPG的合并效应量为d=-0.57（p=0.04），95%的置信区间为（-0.78，-0.35），效应量前的“-”表示运动干预可以起到改善PD患者2hPG的作用。双尾检验p<0.000 01，多组数据的合并效应量具有统计学意义，表示运动干预能够改善PD患者的2hPG（表4）。

表4 运动干预糖尿病前期患者2hPG整体效应结果

图6 运动干预改善糖尿病前期患者2hPG整体效应的森林图

2.5.3 HbA1C分析

在5篇文献［12，14，17-18，20］中10个研究报道了运动干预改善PD患者HbA1C的情况，对纳入的研究进行异质性检验（I2=89%，p<0.000 01），发现I2>50%，故采用随机效应模型合并效应量（表5）。图7显示，运动干预改善PD患者的合并效应量d=-1.09（p<0.000 01），95%的置信区间为（-1.26，-0.93），合并效应量的“-”表示运动干预可以改善PD患者的HbA1C。d<0.8，表明运动干预改善PD患者的HbA1C达到明显的效果。双尾检验的p<0.000 01，表示多组数据的合并效应量具有统计学意义。运动干预能够明显改善PD患者的HbA1C，Meta分析中多组数据间的异质性较高，可能存在多种调节变量因素影响总体效应量的可能。因此，进一步对调节变量进行亚组分析以探讨异质性的来源（表6）。

表5 运动干预糖尿病前期患者HbA1C整体效应结果

表6 运动方案中调节变量干预糖尿病前期患者HbA1C效应结果

图7 运动干预改善糖尿病前期患者HbA1C整体效应的森林图

1）运动干预时间。两组效应量具有高度异质性（I2=87%），表示运动干预时间会影响运动干预和PD患者的HbA1C的关系。干预时间≤60min在改善PD患者的HbA1C产生了较大的效应量，d=-1.04，达到了大效应量。95%的置信区间为（-1.21，-0.86）。干预时间小于60min的研究效应量d=-0.48，95%的置信区间为（-0.77，-0.18）。p值都<0.05，具有显著性。

2）运动干预强度。将运动强度分为中等强度和大强度，两组的效应量具有高度异质性（I2=87%），运动强度会影响运动干预改善PD患者的HbA1C。大强度运动的效应量d=-1.54（-1.83，-1.26）大于中等强度的效应量d=-0.65（-0.82，-0.47），两组的p<0.05，具有显著性。

3）运动干预频率。将研究频率分为3次/周和5次/周，两组效应量具有高度异质性（I2=87%），表示运动干预频率会影响运动干预和PD患者的HbA1C的关系，每周3次的效应量较大为d=-1.21，达到大效应量，95%的置信区间为（-1.39，-1.03）。每周干预5次的效应量为d=-0.26，为小效应量，95%的置信区间为（-0.52，-0.00）。

4）运动干预周期。两组效应量具有高度异质性（I2=87%），表示运动干预周期会影响运动干预和PD患者的HbA1C的关系。运动周期为12周的效应量d=-0.94（-1.14，-0.75）大于运动周期>12周的效应量d=-0.83（-1.06，-0.60），且两组p<0.05，具有显著性。

5）运动干预类型。根据纳入文献的实际情况，将研究的干预内容分为AT和RT。两组的效应量具有高度异质性（I2=89%），表示运动干预内容会影响运动干预改善PD患者的HbA1C。RT组的效应量d=-1.31，达到大效应量，95%的置信区间为（-1.59，-1.03）；AT组的效应量d=-0.47，95%的置信区间为（-0.68，-0.26）。

3 讨论

3.1 纳入文献的质量和总体效应量

本次Meta分析对纳入的11篇文献进行质量评价结果显示，有3篇文献达到低度偏倚风险，文献的质量较高。其余的都处于中度偏倚风险，没有高度偏倚风险的文献。发表偏倚结果显示，本研究所纳入的文献基本呈左右对称分布，表示不存在发表偏倚。对本研究所纳入的文献进行敏感性发现敏感性较低，说明本Meta分析结果较为稳定。数据显示，运动干预能够明显的改善PD患者的FBG、2hPG、HbA1C。这与大多数研究的结果一致［13，24-25］，运动干预可以延缓糖尿病前期的发展。但还有一些研究显示运动干预在降低PD患者的FBG和HbA1C时达不到统计学意义［26］，考虑可能是纳入的文献数量以及运动方式等在影响荟萃分析的结果。

3.2 运动干预方案调节变量对PD患者FBG的影响分析

在PD患者中，运动有利于改善FBG，其作用机制可能与降低ROCK2活性有关［18］。因运动干预PD患者的FBG的总体效应量的异质性较高（I2=92%），本研究引入调节变量对异质性进行探究。当变量X和变量Y的关系受到第3个变量M的影响，其中M变量就是调节变量［27］。

对干预时间检验发现，单次干预时间在60min及以上产生了更大的效应量，改善PD患者的FBG效果更好。这与身体活动指南中的建议非常相似，每周至少150～175min的身体活动可将糖耐量受损人群患P2DM的风险降低40%～70%［28］。对干预强度检验发现，采用中等强度进行干预能产生更大的效应量，对降低PD患者的FBG效果更好。这与别的研究一致，中等强度运动可能比高强度运动能更好地维持心脏代谢健康和预防糖尿病的发展［16］。对干预频率检验发现，干预频率为每周3次时效应量更大，即对降低PD患者的FBG效果更好。对干预周期检验，发现干预周期在12周以上的效应量更大，效果更好。对干预类型进行检验，采用抗阻运动比有氧运动的效应量更大，会产生更好的效果。这可能是因为有氧运动是通过增加胰岛素的活动性促进肌肉对血糖的摄取，效率较慢，需要的时间更长［29］。而抗阻运动可以直接改善骨骼肌中葡萄糖的输送、吸收和储存，效率较高。这些改善的部分可能原因是骨骼肌胰岛素抵抗的降低以及胰岛素信号传导和代谢灵活性的改善［30-32］。

3.3 运动干预方案调节变量对PD患者HbA1C的影响分析

运动干预降低PD患者的HbA1C具有重要意义，研究表明，HbA1C每降低0.1%，HbA1C≥5%的男性死亡率就会降低5%［33］，这具有重要的临床意义。并且HbA1C降低还会减少患者重大心血管疾病的发生率，HbA1C降低1%，心血管疾病会降低15%～20%，微血管并发症降低37%，这对公共卫生具有重要意义［34-35］。运动干预PD患者的HbA1C的总体效应量的异质性I2=89%，故引入调节变量来探究异质性的来源。

对单次干预时间进行检验，发现单次干预时间在超过60min才能降低PD患者的HbA1C，运动干预时间在60min以内对PD患者的HbA1C没有效果。对运动干预强度进行检验，大强度时的效应量比中等强度的大，对降低PD患者的HbA1C的效果更好。这可能与高强度运动会使患者产生更多的儿茶酚胺和去甲肾上腺素，还会加速脂肪氧化，血液中的乳酸会使氢离子和生长激素增多，这些都会改善患者的糖脂水平［36-38］。对运动干预频率进行检验，发现每周干预3次比每周干预5次的效应量大，每周干预3次对降低PD患者的HbA1C效果更好。对运动干预周期进行检验，发现干预周期在12周以内时效应量更大，效果更好。Gilbertson等人的研究表明，只要干预2周，就可以降低PD成年人的HbA1C［39］。在运动干预类型方面，抗阻运动比有氧运动的效应量更大，对降低PD患者HbA1C效果更好。在一项关于抗阻运动和有氧运动对T2DM的HbA1C的随机对照试验中，认为有氧运动和抗阻运动相结合，可改善HbA1C水平［40-41］。本研究因为纳入的文献涉及抗阻运动和有氧运动相结合的较少，因此没有对有氧和抗阻运动联合进行亚组分析，在以后的研究中可以加入进行对比［42］。

3.4 研究不足与展望

本研究在进行亚组分析分组时，某些亚组分析纳入的文献较少，可能会影响研究结果，因此在以后的研究中可以纳入更多的文献分析。值得注意的是，以前的研究主要集中在运动干预影响T2DM的患者身上，缺乏研究PD患者的各种运动处方参数有效性的实验。应该进一步开展随机对照实验，调查运动和各种处方参数对PD患者的影响。因此，未来的研究需要加入更多高质量的研究来直接评估不同运动处方改善PD患者的血糖指标。在调节变量方面，可以将时间、周期、频率、强度进行更细致的划分，增加更多的干预类型进行研究。同时，结局指标可以增加糖尿病发生率、运动依从性的检验，进一步丰富PD患者的运动处方［43］。

4 结论

1）运动干预具有显著改善PD患者的FBG、2hPG、HbA1C的效果；2）在改善PD患者的FBG时，采用中等运动强度的抗阻运动，每次干预60min以上，每周干预3次，干预12周以上效果最好；3）在改善PD患者的HbA1C时，采用大强度的抗阻运动，每次干预60min以上，每周干预3次，干预12周的效果最好。