肥胖对2型糖尿病患者心肺耐力的影响研究

毕丽娜，郑欣，戚艳艳，胡苏，赵丹，李畅，张燕

心肺耐力（cardiorespiratory fitness，CRF）是指机体所能达到或者承受的最大运动能力，与心肺和骨骼肌等生理系统的储备功能直接相关，被认为是反映全身功能状态的核心指标［1］。CRF不仅是2型糖尿病（T2DM）发病的危险因素，也是强有力的、独立的预后指标［2］，与T2DM的死亡率密切相关［3］。因此，关注T2DM患者的CRF具有一定的临床意义。研究表明T2DM患者的CRF较健康人群减低［4］，中国糖尿病患者中超重和肥胖的比例高达65.3%［5］，超重和肥胖是否影响CRF，目前尚不十分清楚。本研究拟通过心肺运动试验（CPET）评测T2DM患者的CRF，探讨体质量增加对T2DM患者CRF指标的影响，以期更明确地管理T2DM患者。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性选取2018年12月—2019年12月于中国康复研究中心北京博爱医院内分泌科住院及门诊治疗的T2DM患者87例，其均拟制定运动处方进行运动康复，在运动处方前进行症状限制性CPET评测。入选标准：（1）年龄18～65岁；（2）T2DM的诊断符合1999年世界卫生组织（WHO）定义的糖尿病诊断标准［6］；（3）体质指数（BMI）≥18.5 kg/m2；（4）接受CPET评估。排除标准：（1）临床资料不完整；（2）既往有明确肺栓塞、哮喘或慢性肺疾病等病史；（3）合并心脑血管及外周动脉病等大血管并发症；（4）合并严重微血管并发症；（5）严重肝肾功能不全；（6）合并神经肌肉疾病或存在其他运动禁忌证。本研究经过中国康复研究中心医学伦理委员会审核批准（伦理审批编号：2015K002），研究对象均签署知情同意书。

1.2 组别 超重、肥胖的诊断标准参考《中国成人肥胖症防治专家共识》［7］，根据BMI将患者进行分组：正常体质量组（BMI 18.5～23.9 kg/m2）22例，超重组（BMI 24.0～27.9 kg/m2）27例，肥胖组（BMI≥28.0 kg/m2）38例。收集所有患者的基本信息，包括性别、年龄、身高、体质量、糖尿病病程、糖化血红蛋白（HbA1c）等一般临床资料。

1.3 CRF测定 所有患者于餐后2 h，安静状态下测定基础肺功能与血压后，进行症状限制性极限踏车运动试验（采用德国Jaeger公司的心肺运动测试系统）评估。运动负荷方案：最初3 min患者保持静息至各项数据稳定，接着3 min无负荷踏车进行热身，然后进行负荷运动连续递增功率直至患者症状受限，卸载负荷至无负荷踏车3 min，结束运动试验。患者全程监测心率、心电图、血压及血氧饱和度。试验期间患者踏车转速维持在55～65 r/min。运动试验终止指标：（1）症状自限（经最大努力也不能维持功率自行车>50 r/min）或出现胸痛、胸闷、呼吸困难、头晕等明显不适，（2）出现下列情况之一：心电图提示ST段动态压低、明显心律失常、运动中收缩压>220 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa）或收缩压不升或收缩压降低>10 mm Hg、出现血流动力学障碍。观察测定的CRF指标：峰值摄氧量（peak oxygen consumption，peakVO2）、千克峰值耗氧量（peakVO2/kg）、静息摄氧量（VO2）、峰值代谢当量（peak-METs）、峰值负荷（Peak-WR）以及peakVO2占预计值的百分比（peakVO2%P）。

2 结果

2.1 三组一般资料比较 三组性别、年龄、糖尿病病程、HbA1c比较，差异均无统计学意义（P>0.05）；三组BMI比较，差异有统计学意义（P<0.001），见表1。

表1 三组一般资料比较Table 1 Comparison of general conditions among three groups

2.2 CRF指标的平均值 87例T2DM患者的peakVO2为（1 387.6±327.0）ml/min，peakVO2/kg为（18.5±3.6）ml·kg-1·min-1， 静 息 VO2为（443.8±132.0）ml/min，peak-METs为（5.3±1.0），Peak-WR 为（93.2±26.0）W，peakVO2%P为（73.2±19.3）%。根 据 文 献 标 准［8］，peakVO2/kg<20 ml·kg-1·min-1、peakVO2%P≤84%为CRF降低。本研究有59例（67.8%）患 者 peakVO2/kg<20 ml·kg-1·min-1，70例（80.5%）患者peakVO2%P≤84%。

2.3 CRF指标组间比较 三组peakVO2、peakVO2/kg、静息VO2、peak-METs比较，差异均有统计学意义（P<0.01）；其中超重组静息VO2高于正常体质量组，肥胖组peakVO2高于正常体质量组，肥胖组peakVO2/kg、peak-METs均低于正常体质量组和超重组，静息VO2高于正常体质量组和超重组，差异均有统计学意义（P<0.05）。三组Peak-WR、peakVO2%P比较，差异无统计学意义（P>0.05），见表2。

表2 三组CRF指标比较（±s）Table 2 Comparison of symptom-limited CRF parameters between 3 groups

表2 三组CRF指标比较（±s）Table 2 Comparison of symptom-limited CRF parameters between 3 groups

注：与正常体质量组比较，aP<0.01；与超重组比较，bP<0.05；peakVO2=峰值摄氧量，peakVO2/kg=千克峰值耗氧量，VO2=摄氧量，peak-METs=峰值代谢当量，Peak-WR=峰值负荷，peakVO2%P=peakVO2占预计值的百分比

peakVO2%P（%）正常体质量组 22 1 216.4±281.9 20.0±4.1 350.8±95.2 5.7±1.2 86.9±21.9 68.3±16.3超重组 27 1 366.1±233.7 19.3±2.9 438.0±121.2a 5.5±0.8 90.7±21.0 77.6±20.7肥胖组 38 1 502.0±365.9a 17.1±3.4ab 501.7±128.2ab 4.9±1.0ab 98.6±30.4 73.2±19.3 F值 6.030 5.821 11.339 5.796 1.619 1.446 P值 <0.010 <0.010 <0.010 <0.010 0.204 0.241组别 例数 peakVO2（ml/min）peakVO2/kg（ml·kg-1·min-1） （ml/min） peak-METs Peak-WR（W）静息VO2

2.4 BMI与CRF指标的相关性分析 Pearson相关分析结果显示，BMI与peakVO2、静息VO2、Peak-WR呈正相关（r=0.525、0.405、0.222，P<0.01）；BMI与peakVO2/kg、peak-METs呈负相关（r=-0.402、-0.402，P<0.01）。BMI与peakVO2%P无直线相关关系（r=-0.05，P>0.05）。

3 讨论

T2DM患者的CRF较健康人群减低［4］。本研究入选了87例无明确大血管并发症的T2DM患者，peakVO2/kg 平均为（18.5±3.6）ml·kg-1·min-1，低于文献报道中的健康人群水平〔（35.02±7.37）ml·kg-1·min-1（男）和（28.27±6.33）ml·kg-1·min-1（女）〕［9］。高 达 67.8% 的 患 者 peakVO2/kg<20 ml·kg-1·min-1，80.5%的患者peakVO2%P≤84%，提示多数T2DM患者的CRF明显下降，与既往研究结论一致［4］。本研究选取的患者病程较短，无明确大血管并发症病史，在这部分患者中已出现CRF的显著下降，考虑长病程、合并心脑血管并发症的T2DM患者CRF可能更低。

peakVO2/kg是可量化的CRF的代表指标，也是常用的预后标志物。研究表明，低水平的peakVO2/kg与较高的心血管疾病死亡率、全因死亡率相关［10-11］，高水平的peakVO2/kg可以延缓动脉粥样硬化的进展［12］，降低心血管事件的发生风险［13］。本研究结果显示，肥胖的T2DM患者peakVO2/kg分别较体质量正常和超重的T2DM患者显著下降，而超重患者与体质量正常患者的下降情况比较差异无统计学意义，说明肥胖会使T2DM患者的peakVO2/kg进一步下降，T2DM合并肥胖的患者预后相对不良，而超重没有类似的不良影响，分析其原因，考虑与机体的代偿能力有关。本研究观察到三组峰值运动状态时的运动负荷无显著性差异，相关性分析表明静息及峰值运动状态的绝对耗氧量（ml/min）均与BMI呈正相关，相对耗氧量（ml·kg-1·min-1）纠正了体质量的影响，其与BMI呈负相关，表明在静息或相似运动负荷状态下，随BMI的增加，机体需要的绝对耗氧量上升；为了克服体质量增加带来的额外的供氧需求，机体启动了一定的代偿机制，在超重范围时尚可代偿，然而达到肥胖时，超出了机体的代偿能力，每千克体质量的相对摄氧量下降。

糖尿病患者peakVO2/kg降低以及肥胖患者为何拥有更低的peakVO2/kg，其具体机制不完全清楚。胰岛素抵抗是T2DM的病理生理机制之一，相关研究发现，T2DM患者peakVO2/kg下降的同时伴随着更严重的胰岛素抵抗状态，进行多变量线性回归分析，表明胰岛素抵抗是peakVO2/kg下降的显著独立预测因子［14］。罗格列酮是胰岛素的增敏剂，应用罗格列酮治疗后T2DM患者CRF的改善与胰岛素敏感性的改变相关，而与血糖无关［15］。肥胖是引发胰岛素抵抗的主要因素，研究显示伴代谢综合征的肥胖青少年peakVO2下降［16］。本研究中，肥胖影响T2DM患者的peakVO2/kg，可能与肥胖加重了T2DM患者原本就存在的胰岛素抵抗有关。

1 MET=VO2×3.5 ml·kg-1·min-1，该指标反映各种活动时相对能量代谢的水平，是评估T2DM患者运动能力、预后和疾病严重性的重要指标之一。MYERS等［17］的研究揭示个体保持独立的生活方式并且获得更高的生存率至少需要5 METs，在糖尿病患者的研究中也发现了相似的结果，CRF<5 METs时其预后较差［18］。2016年美国心脏病协会发表科学声明［11］，明确指出“成人CRF<5 METs时具有较高的死亡风险；而与CRF<5 METs人群相比，CRF在5～7 METs时，全因死亡风险下降达50%以上，心血管不良事件发生率降低10%～30%”。本研究显示肥胖的T2DM患者平均peak-METs<5，低于体质量正常及超重的患者（P<0.05），说明T2DM合并肥胖的患者最大运动能力受损，预后更差。

综上所述，T2DM患者CRF普遍下降，且BMI超标达到肥胖时能够引起CRF的下降。肥胖的并存加重了T2DM患者CRF的受损，影响了预后。因此，在临床实践中，应重视T2DM合并肥胖患者CRF的评测及提高。基于CPET制定科学精准的个体化运动处方以有效提高CRF和保持合理的BMI可能是此类人群运动干预的重点和方向。本研究纳入病例数量有限，且未能依据肥胖程度进一步分组，尚需进一步扩大样本进行前瞻性研究，肥胖或代谢的改变是否影响了T2DM患者的CRF尚待进一步的研究阐明。

作者贡献：毕丽娜、郑欣进行文章的构思与设计，结果的分析与解释，对文章整体负责，监督管理；毕丽娜、戚艳艳进行研究的实施与可行性分析；毕丽娜、胡苏、赵丹、李畅、张燕进行数据收集；毕丽娜进行数据整理、统计学处理，撰写及修订论文；郑欣负责文章的质量控制及审校。

本文无利益冲突。